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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Be- und/oder
Entlüftung
einer Mehrzahl von pneumatischen Aktuatoren nach dem Oberbegriff
des unabhängigen
Anspruchs 1.
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Gattungsgemäße Vorrichtungen
werden in den Sitzsystemen im Automobil- oder Luftfahrtbereich,
aber auch in vielen anderen Bereichen verwendet, wo Druckluftansteuerung
von pneumatischen Aktuatoren erforderlich ist, wobei diese Vorrichtungen
als Druckluftverteiler eingesetzt werden.
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Die
Sitzsysteme in einem Kraftfahrzeug oder Flugzeug bestehen unter
anderem aus mehreren pneumatischen Aktuatoren, die mehr oder weniger gleichzeitig
be-/entlüftet
werden sollen. Zur Be- und/oder Entlüftung einer Mehrzahl von pneumatischen
Aktuatoren werden derzeit bspw. Vorrichtungen verwendet, deren Be-/Entlüftungskammer
mit gesintertem, schallabsorbierendem Material gefüllt ist.
Die Anwendung solcher gesinterter, schallabsorbierender Materialien
ist aber mit hohem Fertigungsaufwand und Kosten verbunden.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, Vorrichtung zur
Be- und/oder Entlüftung
einer Mehrzahl von pneumatischen Aktuatoren aufzuzeigen, welche
sehr gute Schalldämpfungseigenschaft aufweist
und kostengünstig
und mit geringem Aufwand herstellbar ist.
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Diese
Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1
gelöscht.
Die vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
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Die
Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass zur effektiven Schalldämpfung vor
allem eine ungehindert durchfließende Druckluftströmung vom Einlass
zum Auslass durch die Be-/Entlüftungskammer
vermieden werden soll. Hierzu sollen die Luftströmungen in ihrer Hauptströmungsrichtung
möglichst
oftmals unterbrochen und in möglichst
vielen kleinen, zueinander gegensinnig und labyrinthartig wirbelnden
Luftströmen
zerteilt werden, sodass diese kleinen Luftströme gegenseitig destruktiv interferieren
und dadurch an Intensität
und somit auch an Luftdruck verlieren. Die Luftströmungen sollen
möglichst in
zueinander symmetrischen Luftströmen
zerteilt werden, sodass der Luftdruck in den verschiedenen Luftströmen näherungsweise
identisch bleibt somit ein effektiv gedämpft werden kann. Zudem sollen eine
Mehrzahl von pneumatischen Aktuatoren kostengünstig, platzsparend von einer
gemeinsamen Be-/Entlüftungskammer
zeitgleich be-/entlüftet
werden.
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So
wird die Vorrichtung erfindungsgemäß mit einer Be- und/oder Entlüftungskammer
ausgestattet, allein mit deren Hilfe die Vorrichtung eine Mehrzahl von
pneumatischen Aktuatoren bspw. eines Sitzsystems zeitgleich be-/entlüftet. Dabei
ist diese Be-/Entlüftungskammer
vorzugsweise mit je einem Einlassanschluss für jeden Aktuator und einem
gemeinsamen Auslassanschluss, sowie zumindest einer Gruppe von Luftdruckdämpfenden
Ausformungen ausgestattet.
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Erfindungsgemäß sind die
Ausformungen voneinander sowohl in der Lufthauptströmungsrichtung
als auch senkrecht zur Lufthauptströmungsrichtung so versetzt angeordnet,
dass diese Ausformungen in der Lufthauptströmungsrichtung projektiert eine
lückenlose
Wandung darstellt.
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Dadurch
wird vor allem eine ungehinderte Luftdurchströmung vom Einlass zum Auslass
in der Be-/Entlüftungskammer
vermieden.
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Vorzugsweise
ist die Be-/Entlüftungskammer mit
einer gleichen Anzahl von Ausformungsgruppen wie die Anzahl von
Aktuatoren bzw. Einlassanschlüssen
versehen, wobei diese Ausformungsgruppen zwischen den Einlassanschlüssen verteilt
angeordnet sind und somit die Einlassanschlüssen voneinander durch eine
von jeweiliger Gruppe von Ausformungen ausgebildete Wandung abgrenzen.
Dadurch werden vor allem ungehindert durchfließende Luftströmungen zwischen
beiden benachbarten Einlassanschlüssen vermieden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird jede Gruppe von Ausformungen zwischen einem Einlassanschluss
und dem Auslassanschluss bzw. zischen zwei benachbarten Einlassanschlüssen senkrecht
zu der Lufthauptströmungsrichtung
so angeordnet ist, dass ein erster Teil der Lufthauptströmung von einer
ersten Ausformung jeweiliger Gruppe zumindest einmal um 180° zurückreflektiert
wird, und ein zweiter Teil der Lufthauptströmung von einer zweiten Ausformung
jener Gruppe zumindest einmal um 180° zurückreflektiert wird, usw. bis
der gesamten Teil der Lufthauptströmung von dieser Gruppe von
Ausformungen zumindest einmal um 180° zurückreflektiert wird.
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Dadurch
werden die Luftströmungen
in ihrer Hauptströmungsrichtung
unterbrochen und in kleinen Luftströmen zerteilt in ihrer Hauptströmungsrichtung zurückreflektiert.
Diese zurückreflektierten
Luftströme
treffen dann frontal die nachfolgenden Luftströme und interferieren mit diesen
nachfolgenden Luftströmen
gegenseitig. Damit wird der Luftdruck verringert.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
wird die Gruppe von Ausformungen zueinander so angeordnet, dass
diese in ihrer Draufsicht ein gleichschenkliges Dreieck bilden,
wobei drei von den Ausformungen die drei Eckpunkte dieses Dreiecks bilden
und die Lufthauptströmungsmittelachse
durch die Symmetrieachse dieses Dreiecks verläuft. Weitere Ausformungen dieser
Gruppe werden vorzugsweise auf die beiden, zueinander symmetrischen
Schenkeln dieses Dreiecks angeordnet. Die symmetrische Anordnung
der Ausformungen hat den Vorteil, dass die Luftströme in näherungsweise
gleich großen
Anteilen geteilt werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
werden die Ausformungen voneinander so versetzt angeordnet, dass
diese zusammen in deren Draufsicht eine Raute (Rhombus) ausbilden.
Durch derartige Anordnung der Ausformungen werden die Luftströmungen in
beiden Strömungsrichtungen
effektiv in kleinen Luftströmen
zerteilt und zurückreflektiert
und interferiert.
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Die
Anzahl der Gruppe von Ausformungen ist weitestgehend abhängig von
der Anzahl der zu entlüftenden
pneumatischen Aktuatoren bzw. der zu be-/entlüftenden Einheiten, welche in
die Be-/Entlüftungskammer
münden,
und können
je nach Bedarf variieren. Wichtig ist es dabei insbesondere, dass jede
zu be-/entlüftende
Einheit eine Gruppe von Ausformungen zugewiesen wird.
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Ferner
können
die Ausformungen unterschiedliche Geometrien und zueinander unterschiedliche
Abstände
aufweisen, welche sich nach der Art der Anwendung richten. Wichtig
ist es nur, dass die Ausformungen stets zueinander symmetrisch zu
der Lufthauptströmungsmittelachse
angeordnet sind. Zudem soll die Gruppe von Ausformungen in Lufthauptströmungsrichtung
projektiert eine lückenlose
Wandung darstellen.
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Vorteilhafterweise
werden die Kanten an den Ausformungen und an den Innenwänden der Be-/Entlüftungskammer
abgerundet. Ferner werden die Ausformungen mit vorzugsweise kreisförmigen Löchern versehen,
wobei die Lochkanten ebenfalls abgerundet sind und durch die Löcher Druckluft
entweichen kann.
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Vorzugsweise
werden die Ausformungen am Deckel der Be-/Entlüftungskammer angeformt. Durch einfaches
Austauschen des Deckels können
unterschiedliche Schalldämpfungsanforderungen
erzielt werden. Dabei sind die Ausformungen auf der Innenseite des
Deckels so angeordnet, dass sie an den Kontaktaußenflächen bündig zu den Be-/Entlüftungskammerseitenwänden sind.
Damit kann der Be-/Entlüftungskammerdeckel
samt den Ausformungen mit leichtem Druck auf die Be-/Entlüftungskammer
eingepresst werden.
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Vorteilhafterweise
weist die Vorrichtung an den Seitenwänden der Be-/Entlüftungskammer
und an dem Deckel zueinander korrespondierende Rastmittel auf, die
ineinander greifen und so eine stabile Rastverbindung zwischen der
Be-/Entlüftungskammer
und dem Deckel ausbilden.
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Die
Ausformungen sind vorteilhafterweise aus duktilem Material gefertigt.
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Vorzugsweise
ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
mit einer Kuppelstelle für
den Druckluftanschluss versehen, die den Druckverteiler mit dem Versorgungsdruck
beaufschlägt.
Des Weiteren steht jedem Aktuator eine weitere Kuppelstelle zu.
Diese Kuppelstelle dient zur Be- und Entlüftung des jeweiligen Aktuators
(an die Kuppelstelle wird über
eine Druckluftleitung der jeweilige Aktuator angeschlossen, sie
dient sowohl zur Belüftung
der Aktuatoren als auch zur Be-/Entlüftung dieser). Der Be- und
Entlüftvorgang
der jeweiligen Blase wird durch ein 3/3-Wegeventil bewerkstelligt.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
funktioniert folgendermaßen:
Nach dem Betätigen
des Be-/Entlüftungsventils
an der Vorrichtung expandiert die Druckluft aus den pneumatischen
Aktuatoren in die Be-/Entlüftungskammer
der Vorrichtung, wodurch der Luftdruck abgebaut wird, bevor die
Schallenergie der Druckluft direkt an die Umgebung abgegeben und
Lärme erzeugen
wird.
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Um
den Luftdruck möglichst
effektiv abzubauen, bevor sie aus der Be-/Entlüftungskammer austritt, muss
die Be-/Entlüftungskammer
die Luftströme
der Druckluft hemmen. Dies geschieht mithilfe von Ausformungen,
welche im Innern der Be-/Entlüftungskammer
erfindungsgemäß angeordnet
sind. Vor allem werden die Luftströme von dem Einlassanschluss
durch die quer zur Lufthauptströmungsrichtung
angeordneten Ausformungen mehrmals „gebremst", in kleineren Luftströmen „zerlegt" und „zurückgeworfen", und fließen nur
partiell durch die Ausformungen. Durch die mehrmalige Ablenkung
der Luftströme
und dem daraus resultierenden verlängerten Strömungsweg, den die Luftströme zurücklegen
müssen,
verlieren die Luftströme
an Intensität. Des
Weiteren löschen
sich die Luftströme
zueinander und somit auch der Luftdruck der Luftströme zum Teil gegenseitig
aus. Ein weiterer Teil der Luftdruck kann gedämpft werden, in dem die Innenwände der Be-/Entlüftungskammer
bzw. die Ausformungen aus duktilem Material gefertigt sind, welches
den Luftdruck zum Teil in Wärme
umwandelt.
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Die
erfindungemäße Vorrichtung
kann je nach Bedarf mit mehreren Be-/Entlüftungskammern oder voneinander
separaten Belüftungskammern und
Entlüftungskammern
ausgestattet sein.
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Im
Folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung
anhand Ausführungsbeispiele
unter Zuhilfenahme von Figuren näher
erläutet.
In den Figuren sind nur die zur Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wesentlichen Bestandteile dargestellt. Die realen Vorrichtungen
können
je nach Bedarf weitere Komponente aufweisen. Es zeigen,
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1 eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer kanalförmigen Be-/Entlüftungskammer,
wobei der Kammerdeckel auf dieser Be-/Entlüftungskammer schwebend und
das Boden des Kammerdeckels durchsichtig dargestellt ist,
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2 eine
Gruppe von Ausformungen in der Lufthauptströmungsrichtung projektiert,
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3 eine
erfindungsgemäße Anordnung einer
Gruppe von Ausformungen,
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4 die
Luftströmung
durch die erfindungsgemäße Be-/Entlüftungskammer,
wobei die Luftströmung
von einer Gruppe von Ausformungen in kleinen Luftströmen zerteilt,
reflektiert und sich interferiert,
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5 eine
weitere erfindungsgemäße Anordnung
einer Gruppe von Ausformungen, und
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6 noch
eine weitere erfindungsgemäße Anordnung
einer Gruppe von Ausformungen.
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Die
Vorrichtung 100 gemäß der 1 besteht
aus einer gemeinsamen kanalförmigen Be-/Entlüftungskammer 110 mit
einem gemeinsamen Luftauslassanschluss 130 und fünf Lufteinlassanschlüssen 120 für fünf in dieser
Figur nicht dargestellten Aktuatoren. Die Be-/Entlüftungskammer 110 weist
einen Kammerdeckel 140 auf, welcher 140 in dieser
Figur über
der Be-/Entlüftungskammer 110 schwebend
dargestellt ist.
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Der
Kammerdeckel 140 weist auf der Unterseite 141 fünf näherungsweise
identische Gruppen von Ausformungen 200 auf, die die Be-/Entlüftungskammer 110 in
sechs näherungsweise
gleich großen teilweise
abgeschlossenen Luftkammern 111 bis 116 für jeden
der fünf
Lufteinlassanschlüssen 120 und den
gemeinsamen Luftauslassanschluss 130 unterteilen. Dabei
sind die Ausformungen 200 in Form eines Dominosteins ausgeführt und
weisen einen rechteckigen Querabschnitt.
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Die
erste Ausformung 210 jeder Gruppe 200 ist mittig
und senkrecht zur der Lufthauptströmungsmittelachse 400 angeordnet.
Die beiden weiteren Ausformungen 220, 230 sind
voneinander symmetrisch zur der Lufthauptströmungsmittelachse 400 seitlich
versetzt angeordnet. Die drei Ausformungen 210, 220, 230 bilden
in deren Draufsicht ein gleichschenkliges Dreieck 600,
wobei die erste Ausformung 210 an der Stelle der Spitze
dieses Dreiecks 600 und die weiteren Ausformungen 220, 230 jeweils einen
Basiseckpunkt dieses Dreiecks 600 darstellen, wie es die 3 veranschaulicht.
In Lufthauptströmungsrichtung 400 projektiert
bilden die drei Ausformungen 210, 220, 230 jeder
Gruppe 200 eine lückenlose
Wandung 300 für
jede Luftkammer 111 bis 116 aus, wie es die 2 veranschaulicht.
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Die
Ausformungen 210, 220, 230 sind auf geometrische
Abmessungen der Be-/Entlüftungskammer 110 angepasst
und auf die jeweilige Be-/Entlüftungskammergeometrie
abgestimmt. Die zwei Ausformungen 220, 230 sind
an den beiden Rändern der
Innenseite 141 des Kammerdeckels 140 so angeordnet,
dass sie 220, 230 an den Kontaktaußenflächen bündig zu
den Seitenwänden
Be-/Entlüftungskammer 110 sind.
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Wie
die 4 zeigt, die Luftströmung 500 von einem
Lufteinlassanschluss 120 wird von diesen drei Ausformungen 210, 220, 230 gebremst
und in drei näherungsweise
gleich großen
Luftströmen 510, 520, 530 zerteilt.
Diese drei Luftströmen 510, 520, 530 werden
von jeweils einer der drei Ausformungen 210, 220, 230 separat
zurückreflektiert 511, 521, 531. Die
von den Ausformungen 210, 220, 230 zurückreflektierten
Luftströmen 511, 521, 531 treffen
frontal mit den nachfolgenden Luftströmen 510, 520, 530. Die
zurückreflektierten
Luftströmen 511, 521, 531 und
die nachfolgenden Luftströmen 510, 520, 530 treffen
frontal zusammen und bilden labyrinthartige Luftwirbelungen und
interferieren sich gegenseitig.
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Ein
Teil der Luftströme 540, 550,
die seitlich von den Ausformungen 220, 230 abweichen,
treffen frontal zueinander und interferieren ebenfalls gegenseitig.
Am Ende gelingt nur ein geringer Teil 560 der Luftströme durch
die Gruppe von Ausformungen 210, 220, 230,
wobei die Luftintensität
somit auch der Luftdruck von diesem Luftstrom 560 weitgehend
niedriger ist als der Luftdruck der Luftströmung 500.
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Die 5 zeigt
eine weitere erfindungsgemäße Anordnung
der Ausformungen. Demnach weist jede Ausformungsgruppe sechs Ausformungen 210 bis 260,
wobei diese Ausformungen 210 bis 260 in Lufthauptströmungsrichtung
voneinander so versetzt angeordnet sind, dass sie 210 bis 260 in
ihrer Draufsicht ebenfalls ein gleichschenkliges Dreieck 600 bilden,
wobei eine der Ausformungen 210 die Spitze und zwei weitere
Ausformungen 240 und 260 die beiden Basiseckpunkte
dieses Dreiecks 600 bilden. In Lufthauptströmungsrichtung
projektiert bilden die Ausformungen 210 bis 260 ebenfalls
eine lückenlose
Wandung.
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Die 6 zeigt
noch eine weitere erfindungsgemäße Anordnung
der Ausformungen. Demnach sind die Ausformungen 210, 211,
..., 260 so angeordnet, dass diese in deren Draufsicht
eine Raute (Rhombus) 700 ausbilden. Dabei liegen zwei Ausformungen 210, 211 auf
die ersten beiden Eckpunkte der Raute 700, wobei durch
diese beiden Eckpunkte die Lufthauptströmungsmittelachse 400 verläuft. Zwei
weitere Ausformungen 240, 260 liegen auf die beiden
weiteren Eckpunkte der Raute 700.
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- 100
- Erfindungsgemäße Vorrichtung
- 110
- Be-/Entlüftungskammer
- 111
bis 116
- Luftkammer
der Be-/Entlüftungskammer
- 120
- Einlassanschluss
zum pneumatischen Aktuator
- 130
- Auslassanschluss
- 140
- Be-/Entlüftungskammerdeckel
- 200
- Eine
Gruppe von Ausformungen
- 210,
211, 220, 221, 230, 231, 240, 250, 260
- Ausformungen
- 300
- Lückenlose
Wandung in Lufthauptströmungsrichtung
- 400
- Lufthauptströmungsmittelachse
bzw. Lufthauptströmungsrichtung
- 500,
510, 511, 520, 521, 530, 531, 540, 550, 560
- Luftströme
- 600
- Gleichschenkliges
Dreieck, wobei drei Ausformungen dessen drei Eckpunkten ausbilden und
die Lufthauptströmungsmittelachse 400 durch
dessen Symmetrieachse verläuft
- 700
- Raute
(Rhombus), wobei vier Ausformungen deren vier Eckpunkten ausbilden
und die Lufthauptströmungsmittelachse 400 durch
deren Symmetrieachse verläuft