DE102016213819B3 - Pneumatischer Oszillator - Google Patents

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Abstract

Es wird ein pneumatischer Oszillator (1) vorgeschlagen, der in einem Oszillatorgehäuse (3) einen unter Ausführung einer Oszillationsbewegung (5) hin und her bewegbaren Stößel (4) aufweist. Der Stößel (4) ist mit einem Steuerabschnitt (26) versehen, der mit einem Dichtabschnitt einer Dichtmembran (17) zusammenwirken kann, um eine mit einem Lufteinlasskanal (14) kommunizierende erste Steuerkammer (35) wahlweise von einer ersten Drossel (33) abzutrennen oder mit dieser ersten Drossel (33) zu verbinden. Diese erste Drossel (33) steht außerdem mit einer zweiten Steuerkammer (36) in Fluidverbindung, die über eine zweite Drossel (34) an die Atmosphäre entlüftet ist. Die Einspeisung von Druckluft in den Lufteinlasskanal (14) hat zur Folge, dass sich in der zweiten Steuerkammer (36) aufgrund des abwechselnden Aktivierens und Deaktivierens der ersten Drossel (33) unterschiedliche Druckniveaus einstellen, die die auf den Stößel (4) einwirkenden Stellkräfte beeinflussen, sodass der Stößel (4) zu der Oszillationsbewegung (5) veranlasst wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Oszillator, mit dem ein Stößel zu einer linearen Oszillationsbewegung antreibbar ist.
  • Ein Hintergrund der Erfindung ist die interne Verschmutzungsanfälligkeit von zur Absaugung von Gasen eingesetzten Rohrleitungen. Bei der Absaugung mit angesaugte Verschmutzungspartikel setzen sich an der Innenfläche der Wandung der Rohrleitung ab und sollten von Zeit zu Zeit entfernt werden. Bisher erfolgt die Reinigung der entsprechenden Rohrleitungen manuell mittels Bürsten, die in die Rohrleitungen eingeführt werden, was zum einen sehr zeitaufwendig ist und zum anderen nur möglich ist, indem der Absaugprozess unterbrochen wird.
  • Es wurde in diesem Zusammenhang erkannt, dass mittels eines pneumatischen Oszillators, der einen zu einer Oszillationsbewegung antreibbaren Stößel besitzt, hochfrequente Schläge auf die Außenseite einer Rohrleitung ausgeübt werden können, die das Anhaften von Verschmutzungspartikeln aufgrund der dabei entstehenden Vibrationen verhindern oder zumindest reduzieren.
  • Aus der DE 22 26 985 A ist ein Fluidoszillator bekannt, mit dessen Hilfe sich oszillierende Luftimpulse generieren lassen. Der Fluidoszillator hat eine axial auslenkbare Membran, die als Ventilglied fungiert und abhängig von internen Druckverhältnissen abwechselnd an einem bezüglich eines Oszillatorgehäuses ortsfesten Ventilsitz anliegt oder diesbezüglich abgehoben ist, sodass in abwechselnder Folge Luftstöße ausgegeben werden.
  • Die DE 68 04 763 U offenbart einen pneumatischen Impulsgeber, bei dem ein pneumatisches Signal eine zeitlich verzögerte Bewegung eines druckempfindlichen Gliedes auslöst, indem ein Volumen über eine Drossel allmählich aufgefüllt wird.
  • Aus der DE 10 55 908 A ist ein Steuerventil bekannt, das selbsttätig eine wechselweise Zuführung und Abführung eines gasförmigen Druckmittels zu und von einem Verbraucher steuern kann. Das Steuerventil hat einen hin und her bewegbaren Schieberkolben, wobei die Bewegung in die eine Richtung durch eine Servomembran oder einen Servokolben und in die andere Richtung durch eine Druckfeder hervorgerufen wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen pneumatischen Oszillator zu schaffen, der dafür geeignet ist, die interne Verschmutzungsanfälligkeit von Rohrleitungen zu verringern.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch einen pneumatischen Oszillator, mit einem Oszillatorgehäuse und einem unter Ausführung einer Oszillationsbewegung relativ zu dem Oszillatorgehäuse linear hin und her verschiebbaren Stößel, wobei der Stößel einen Steuerabschnitt aufweist, der eine mit einem an eine Druckluftquelle anschließbaren Lufteinlasskanal verbundene erste Steuerkammer von einer zweiten Steuerkammer abtrennt, die über eine erste Drossel mit der ersten Steuerkammer und über eine im Vergleich zur ersten Drossel einen geringeren Strömungsquerschnitt bereitstellende zweite Drossel mit der Atmosphäre verbunden ist, wobei dem Steuerabschnitt auf der Seite der ersten Steuerkammer eine Dichtmembran axial vorgelagert ist, die einen Dichtabschnitt aufweist, an dem der Steuerabschnitt mit einem an ihm angeordneten ringförmigen Ventilsitz unter Einnahme einer die erste Steuerkammer von der ersten Drossel abtrennenden Absperrstellung anliegen kann und von dem der Ventilsitz zur Freigabe einer Fluidverbindung zwischen der ersten Steuerkammer und der ersten Drossel abhebbar ist.
  • Der pneumatische Oszillator ist in der Lage, allein durch eine konstante Druckluftversorgung eine lineare Oszillationsbewegung eines Stößels zu erzeugen, die insbesondere jedoch nicht ausschließlich dafür genutzt werden kann, hochfrequente Schläge auf vor Verschmutzung zu bewahrende Rohrleitungen auszuüben und selbige zu einer Vibration anzuregen. Die in den Lufteinlasskanal eingespeiste Druckluft gelangt in die erste Steuerkammer, wo sie eine fluidische Antriebskraft auf den Stößel ausübt, die den Stößel im Sinne eines Entfernens von der Dichtmembran beaufschlagt. Sobald sich der Stößel in Bewegung gesetzt hat und von dem Dichtabschnitt der Dichtmembran abgehoben ist, kann über die dann mit der ersten Steuerkammer verbundene erste Drossel Druckluft in die zweite Steuerkammer überströmen und dort einen Druckaufbau hervorrufen, weil die Abströmrate der aus der zweiten Steuerkammer abströmenden Druckluft infolge des bezüglich der ersten Drossel kleineren Strömungsquerschnittes der zweiten Drossel kleiner ist als die Zuströmrate der in die zweite Steuerkammer zuströmenden Druckluft. Der Druckaufbau in der zweiten Steuerkammer führt dazu, dass der Stößel eine Bewegungsumkehr ausführt und sich wieder in Richtung zu der Dichtmembran bewegt, bis er durch Anlage an dem Dichtabschnitt die erste Drossel wieder von der ersten Steuerkammer abtrennt, wodurch ein Nachströmen von Druckluft in die zweite Steuerkammer verhindert ist. Da die zweite Steuerkammer über die zweite Drossel weiterhin mit der Atmosphäre verbunden ist, findet ein Druckabbau in der zweiten Steuerkammer statt, sodass letztlich die in der ersten Steuerkammer auf den Stößel ausgeübte fluidische Antriebskraft ausreicht, um den Stößel wieder in der Gegenrichtung zu bewegen. Dies alles findet mit einer sehr hohen Frequenz statt, was die Möglichkeit bietet, den pneumatischen Oszillator zur Ausübung hochfrequenter Schläge auf beliebige Gegenstände einzusetzen, insbesondere zur Verhinderung der Ablagerung von Verunreinigungen in Rohrleitungskanälen. Alternativ kann die Oszillationsbewegung des Stößels auch für beliebige andere Anwendungen genutzt werden.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Bevorzugt ist der Dichtabschnitt der Dichtmembran bezüglich des Oszillatorgehäuses axial auslenkbar. Dadurch wird insbesondere die Dynamik der Oszillationsbewegung gefördert. Der Dichtabschnitt ist gemeinsam mit dem unter Einnahme der Absperrstellung an ihm anliegenden Steuerabschnitt des Stößels bewegbar, sodass diese beiden Bestandteile eine gewisse Wegstrecke der Oszillationsbewegung gemeinsam unter Beibehaltung der Absperrstellung ausführen können, was den erforderlichen Druckaufbau in der ersten Steuerkammer begünstigt. Durch eine Rückstellfedereinrichtung ist der Stößel bevorzugt ständig in Richtung zu dem Dichtabschnitt vorgespannt und es ist außerdem die die erste Steuerkammer begrenzende, als erste axiale Druckbeaufschlagungsfläche bezeichenbare Fläche des Stößels größer als eine diesbezüglich entgegengesetzt orientierte, die zweite Steuerkammer begrenzende zweite axiale Druckbeaufschlagungsfläche des Stößels. Das Flächenverhältnis zwischen den beiden axialen Druckbeaufschlagungsflächen ist insbesondere so gewählt, dass bei gleichhohem Fluiddruck eine aus der Federkraft der Rückstellfedereinrichtung und der Druckbeaufschlagung der zweiten axialen Druckbeaufschlagungsfläche resultierende Stellkraft größer ist als eine durch die Druckbeaufschlagung der ersten axialen Druckbeaufschlagungsfläche resultierende entgegengesetzte Stellkraft. Dadurch ist unter allen Umständen sichergestellt, dass sich der an der ersten axialen Druckbeaufschlagungsfläche dem Luftdruck des Lufteinlasskanals ausgesetzte Stößel wieder in Richtung zur Dichtmembran zurückbewegt, wenn sich in der zweiten Steuerkammer aufgrund des Luftdurchtrittes durch die erste Drossel hindurch ein Druckanstieg eingestellt hat.
  • Die Dichtmembran ist zweckmäßigerweise an ihrem äußeren Randbereich unter Abdichtung im Oszillatorgehäuse eingespannt, wobei sie den axial auslenkbaren Dichtabschnitt koaxial umschließt. Die Dichtmembran hat in diesem Fall also mit ihrem äußeren Randbereich einen Bestandteil, der stets ortsfest bezüglich des Oszillatorgehäuses fixiert ist.
  • Auf der dem Steuerabschnitt zugewandten Seite der Dichtmembran befinden sich zweckmäßigerweise Abstützmittel, die bezüglich des Oszillatorgehäuses unbeweglich sind und die eine axiale Abstützung des Dichtabschnittes der Dichtmembran bewirken können, ohne diesen daran zu hindern, dem sich in einer von der Dichtmembran wegweisenden Richtung bewegenden Stößel nachzufolgen. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass der Ventilsitz des Steuerabschnittes zuverlässig von dem Dichtabschnitt abhebt, um die Verbindung zwischen der ersten Steuerkammer und der ersten Drossel und somit eine das Überströmen der Druckluft zwischen der ersten Steuerkammer und der zweiten Steuerkammer ermöglichende Fluidverbindung freizugeben. Die von der Dichtmembran abgehobene Stellung des Steuerabschnittes oder Stößels kann als Freigabestellung bezeichnet werden.
  • Es ist des Weiteren von Vorteil, wenn der pneumatische Oszillator mit einer den Dichtabschnitt der Dichtmembran ständig in Richtung zum Stößel hin beaufschlagenden Federeinrichtung ausgestattet ist, die als Nachführfedereinrichtung bezeichnet sei, weil ihre Stellkraft bevorzugt relativ gering ist und ihr Zweck lediglich dazu dient, den Dichtabschnitt dem sich aufgrund des in der ersten Steuerkammer herrschenden Luftdruckes von der Dichtmembran wegbewegenden Steuerabschnitt nachzuführen. Somit ist auch bei der anfänglichen, von der Dichtmembran wegweisenden Bewegungsphase des Stößels eine Aufrechterhaltung der Absperrstellung gewährleistet. Die Federkraft der Nachführfedereinrichtung ist geringer als die Federkraft der Rückstellfedereinrichtung, sodass sie die entgegengesetzte Bewegung des Stößels nicht beeinträchtigt.
  • Eine oder beide Drosseln könnten in der Form von Drosselkanälen ausgeführt sein, die in der Wandung des Oszillatorgehäuses ausgebildet sind. Diese Drosselkanäle können einen unveränderlichen, drosselnden Strömungsquerschnitt haben oder können mit einem einstellbaren Drosselglied ausgestattet sein, um die Drosselungsintensität nach Bedarf einstellen zu können. Bevorzugt wird allerdings eine Ausführungsform, bei der wenigstens eine Drossel und bevorzugt beide Drosseln von jeweils einem Drosselspalt gebildet sind, der radial zwischen dem Oszillatorgehäuse und dem diesbezüglich axial verschiebbaren Stößel definiert ist. Ein solcher Drosselspalt lässt sich sehr einfach dadurch realisieren, dass der Durchmesser des Stößels zur Bildung der Drosselspalte geringfügig geringer gewählt wird als der Innendurchmesser einer den Stößel linear verschiebbar aufnehmenden Stößelaufnahmekammer des Oszillatorgehäuses.
  • Bevorzugt ist der Steuerabschnitt des Stößels kolbenartig ausgebildet und hat einen größeren Querschnitt als ein sich auf der Seite der zweiten Steuerkammer an diesen Steuerabschnitt anschließender Schaftabschnitt des Stößels. Der Schaftabschnitt des Stößels ist bevorzugt stangenförmig gestaltet. Steuerabschnitt und Schaftabschnitt sind insbesondere einstückig miteinander ausgebildet. Ein die erste Drossel bildender ringförmiger erster Drosselspalt befindet sich zweckmäßigerweise radial zwischen dem kolbenartigen Steuerabschnitt und dem Oszillatorgehäuse, während sich ein die zweite Drossel bildender zweiter ringförmiger Drosselspalt zweckmäßigerweise radial zwischen dem Schaftabschnitt und dem Oszillatorgehäuse befindet.
  • Der Schaftabschnitt des Stößels bewirkt, dass der kolbenartige Steuerabschnitt auf der Seite des Schaftabschnittes eine rückseitige Stirnfläche aufweist, die ringförmig ausgebildet ist und die zweite Steuerkammer axial begrenzt. Die diesbezüglich axial entgegengesetzte, der Dichtmembran zugewandte vordere Stirnfläche des Steuerabschnittes definiert die erste Druckbeaufschlagungsfläche und ist größer als die zweite Druckbeaufschlagungsfläche, da sie betragsmäßig zumindest im Wesentlichen der Querschnittsfläche des kolbenartigen Steuerabschnittes entspricht. Diese vordere Stirnfläche des Steuerabschnittes ist bevorzugt kreisförmig, wobei ihr Außendurchmesser zweckmäßigerweise zumindest im Wesentlichen dem Außendurchmesser der ringförmigen rückseitigen Stirnfläche entspricht. In Kombination mit der weiter oben erwähnten Rückstellfedereinrichtung reicht der sich in der zweiten Steuerkammer aufbauende Luftdruck dennoch sicher aus, um den Stößel aus der Freigabestellung in die Absperrstellung zurückzubewegen.
  • Die vordere Stirnfläche des Steuerabschnittes ist bevorzugt kreisförmig, wobei ihr Außendurchmesser zweckmäßigerweise zumindest im Wesentlichen dem Außendurchmesser der ringförmigen rückseitigen Stirnfläche entspricht.
  • Wenn der Stößel mit einem sich von dem Steuerabschnitt axial weg erstreckenden Schaftabschnitt ausgestattet ist, hat die zweite Steuerkammer zweckmäßigerweise einen ringförmigen Querschnitt. Ihr Innendurchmesser ist dann vom Außendurchmesser des Schaftabschnittes definiert.
  • Die Rückstellfedereinrichtung ist zweckmäßigerweise in der zweiten Steuerkammer angeordnet, insbesondere derart, dass sie als den Schaftabschnitt koaxial umschließende Druckfeder ausgeführt ist. Die Druckfeder ist insbesondere schraubenwendelförmig ausgebildet.
  • Auf der der ersten Steuerkammer axial entgegengesetzten Seite der Dichtmembran ist in dem Oszillatorgehäuse zweckmäßigerweise eine Lufteinlasskammer ausgebildet, die in ständiger Fluidverbindung mit dem Lufteinlasskanal steht, der im Betrieb des pneumatischen Oszillators mit einer Druckluftquelle verbunden ist, die zweckmäßigerweise eine konstante Luftversorgung mit insbesondere konstantem Luftdruck liefert. Die erste Steuerkammer ist mit der Lufteinlasskammer ständig verbunden, sodass die erste Druckbeaufschlagungsfläche des Steuerabschnittes des Stößels in jeder bei der Oszillationsbewegung einnehmbaren Axialposition des Stößels von der über den Lufteinlasskanal einströmenden Druckluft beaufschlagbar ist.
  • Für die ständige Fluidverbindung sorgt insbesondere eine die Dichtmembran durchsetzende Durchbrechung, die zweckmäßigerweise mittig in der Dichtmembran und somit in dem axial beweglichen Dichtabschnitt ausgebildet ist. Die Durchbrechung befindet sich somit in einem Bereich der Dichtmembran, der von dem in der Absperrstellung vorhandenen ringförmigen Kontaktbereich zwischen der Dichtmembran und dem Ventilsitz des Steuerabschnittes umrahmt ist.
  • Der Dichtabschnitt der Dichtmembran ist zweckmäßigerweise auf der dem Stößel entgegengesetzten Axialseite von bezüglich des Oszillatorgehäuses ortsfesten Anschlagmitteln flankiert, die den Auslenkhub des Dichtabschnittes der Dichtmembran begrenzen. Dadurch ergibt sich ein klar definierter Hub der Oszillationsbewegung. Die Anschlagmittel sind insbesondere von einem Anschlagkörper gebildet, der von der dem Stößel axial entgegengesetzten Seite her in die Lufteinlasskammer hineinragt und der innerhalb der Lufteinlasskammer an der der Dichtmembran zugewandten Stirnseite frei endet, wobei seine Stirnseite eine Anschlagfläche für die Hubbegrenzung der Auslenkbewegung des Dichtabschnittes der Dichtmembran bildet.
  • Der Stößel verfügt zweckmäßigerweise über einen die Oszillationsbewegung mitmachenden Arbeitsabschnitt, der von außerhalb des Oszillatorgehäuses her zugänglich ist. Auf diese Weise kann bei Bedarf die Oszillationsbewegung des Stößels von außerhalb des Oszillatorgehäuses her abgegriffen oder auf andere Weise genutzt werden. Insbesondere lässt sich der pneumatische Oszillator als hochfrequente Schlageinrichtung verwenden, die mit dem Arbeitsabschnitt in schneller Folge auf eine beliebige externe Einrichtung Schläge ausüben kann, wobei es in diesem Fall vorteilhaft ist, wenn der Arbeitsabschnitt in Abhängigkeit von der Axialposition des Stößels unterschiedlich weit aus dem Oszillatorgehäuse herausragen kann. Der Stößel des Oszillators kann unmittelbar selbst als Schlagstößel verwendet werden.
  • Der Stößel ist zweckmäßigerweise in einer in dem Oszillatorgehäuse ausgebildeten Stößelaufnahmekammer gleitverschieblich aufgenommen. Diese Stößelaufnahmekammer mündet mit einer äußeren Kammeröffnung zur Außenfläche des Oszillatorgehäuses aus und steht dadurch über diese äußere Kammeröffnung hinweg mit der Atmosphäre in Verbindung. Bevorzugt ist die zweite Drossel axial zwischen der zweiten Steuerkammer und der äußeren Kammeröffnung der Stößelaufnahmekammer angeordnet, sodass die Entlüftung der zweiten Steuerkammer durch die äußere Kammeröffnung der Stößelaufnahmekammer hindurch stattfinden kann und kein separater Entlüftungskanal benötigt wird.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
  • 1 eine bevorzugte erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen pneumatischen Oszillators in einem Längsschnitt gemäß Schnittlinie I-I aus 2 und 3 in einer ersten Stellung des Stößels, wobei strichpunktiert eine externe Einrichtung angedeutet ist, auf die mit dem Stößel hochfrequent schlagend einwirkbar ist, um beispielsweise ein Anhaften von Verunreinigungen zu vermeiden,
  • 2 eine axiale Vorderansicht des pneumatischen Oszillators mit Blickrichtung gemäß Pfeil II aus 1,
  • 3 die gleiche Vorderansicht des pneumatischen Oszillators wie in 2, allerdings im entfernten Zustand eines oberen Gehäuseteils,
  • 4 einen Längsschnitt des pneumatischen Oszillators vergleichbar der 1 in einer zweiten Stellung des Stößels, und
  • 5 einen weiteren Längsschnitt des pneumatischen Oszillators in einer dritten Stellung des Stößels.
  • Der in seiner Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichnete pneumatische Oszillator hat eine strichpunktiert angedeutete imaginäre Hauptachse 2, bei der es sich zweckmäßigerweise gleichzeitig um die Längsachse des pneumatischen Oszillators 1 handelt. Der Einfachheit halber wird der pneumatische Oszillator 1 im Folgenden auch nur noch als Oszillator 1 benannt.
  • Der Oszillator 1 hat ein als Oszillatorgehäuse 3 bezeichnetes Gehäuse, in dem ein Stößel 4 linear hin und her verschiebbar angeordnet ist. Die entsprechende Bewegung des Stößels 4 sei als Oszillationsbewegung 5 bezeichnet und ist durch einen Doppelpfeil illustriert. Die Bewegungsrichtung der Oszillationsbewegung 5 verläuft exemplarisch in der Achsrichtung der Hauptachse 2.
  • Zur Ermöglichung der Oszillationsbewegung 5 ist der Stößel 4 in einer als Stößelaufnahmekammer 6 bezeichneten Gehäusekammer des Oszillatorgehäuses 3 verschiebbar gelagert. Die Stößelaufnahmekammer 6 erstreckt sich in der Achsrichtung der Hauptachse 2 und mündet einenends über eine äußere Kammeröffnung 7 zur Außenfläche 8 des Oszillatorgehäuses 3 aus. Die Außenfläche 8 des Oszillatorgehäuses 3 liegt in der Atmosphäre und ist Atmosphärendruck ausgesetzt. Exemplarisch befindet sich die äußere Kammeröffnung 7 in einem im Folgenden als Arbeitsseite 12 bezeichneten Außenbereich des Oszillatorgehäuses 3.
  • An der der äußeren Kammeröffnung 7 entgegengesetzten Axialseite schließt sich an die Stößelaufnahmekammer 6 eine im Oszillatorgehäuse 3 ausgebildete Lufteinlasskammer 13 an, die mit einem Lufteinlasskanal 14 in ständiger Fluidverbindung steht, der über eine Einlassöffnung 15 ebenfalls zur Außenfläche 8 des Oszillatorgehäuses 3 ausmündet. Über die Einlassöffnung 15 ist der Lufteinlasskanal 14 mit einer externen Druckluftquelle P verbindbar und im Betrieb des pneumatischen Oszillators 1 auch verbunden. Dem Lufteinlasskanal 14 sind geeignete Befestigungsmittel 16, beispielsweise ein Innengewinde, zugeordnet, um eine zu der Druckluftquelle P führende Druckluftleitung anschließen zu können.
  • Die Lufteinlasskammer 13 ist bevorzugt koaxial zu der Stößelaufnahmekammer 6 ausgerichtet. Entsprechendes gilt vorzugsweise auch für den Lufteinlasskanal 14.
  • Im Übergangsbereich zwischen der Stößelaufnahmekammer 6 und der Lufteinlasskammer 13 ist eine im Folgenden als Dichtmembran 17 bezeichnete, elastisch verformbare Membran im Innern des Oszillatorgehäuses 3 angeordnet. Die Dichtmembran 17 besteht insbesondere zumindest teilweise und bevorzugt zur Gänze aus einem Material mit gummielastischen Eigenschaften, beispielsweise aus einem Elastomermaterial. Die Dichtmembran 17 hat zweckmäßigerweise einen runden und insbesondere kreisförmigen Umriss.
  • Die Dichtmembran 17 erstreckt sich über eine innere Kammeröffnung 18 der Stößelaufnahmekammer 6 hinweg, die der äußeren Kammeröffnung 7 axial entgegengesetzt ist und über die die Stößelaufnahmekammer 6 mit der Lufteinlasskammer 13 kommuniziert. Der Durchmesser der Dichtmembran 17 ist größer als derjenige der inneren Kammeröffnung 18.
  • Die Dichtmembran 17 hat einen äußeren Randbereich 22, mit dem sie unter Abdichtung am Oszillatorgehäuse 3 fixiert ist, sodass außen um die Dichtmembran 17 herum keine Fluidverbindung zwischen der Stößelaufnahmekammer 6 und der Lufteintrittskammer 13 möglich ist. Die dichte Fixierung an dem äußeren Randbereich 22 wird insbesondere dadurch realisiert, dass das Oszillatorgehäuse 3 mehrere in Achsrichtung der Hauptachse 2 aufeinanderfolgend angeordnete Gehäuseteile aufweist, wobei ein die Stößelaufnahmekammer 6 enthaltendes erstes Gehäuseteil 3a und ein die Lufteinlasskammer 13 definierendes zweites Gehäuseteil 3b in einem ersten Fügebereich 23 axial aneinander angesetzt sind, wobei der äußere Randbereich 22 zwischen den beiden Gehäuseteilen 3a, 3b eingeklemmt ist.
  • Der Durchmesser der Lufteinlasskammer 13 ist bevorzugt größer als derjenige der inneren Kammeröffnung 18 der Stößelaufnahmekammer 6.
  • Die Dichtmembran 17 hat einen im Folgenden als Dichtabschnitt 24 bezeichneten Abschnitt, der von dem bezüglich des Oszillatorgehäuses 3 ortsfest fixierten äußeren Randbereich 22 koaxial umschlossen ist und der am Oszillatorgehäuse 3 nicht befestigt ist. Dieser Dichtabschnitt 24 überspannt die innere Kammeröffnung 18 und ist in der Achsrichtung der Hauptachse 2 elastisch verformbar, sodass er seine axiale Relativposition bezüglich des eingespannten äußeren Randbereiches 22 und des gesamten Oszillatorgehäuses 3 verändern kann. Die in diesem Zusammenhang mögliche axiale Bewegung des Dichtabschnittes 24 sei als Auslenkbewegung 25 bezeichnet und ist durch einen Doppelpfeil illustriert. Im Rahmen der Auslenkbewegung 25 kann sich der Dichtabschnitt 24 je nach Bewegungsrichtung an die Stößelaufnahmekammer 6 annähern oder von der Stößelaufnahmekammer 6 entfernen.
  • Die Ausrichtung der Auslenkbewegung 25 ist die gleiche wie diejenige der Oszillationsbewegung 5 des Stößels 4.
  • Zur besseren Unterscheidung sei im Folgenden die zur Dichtmembran 17 hin orientierte Bewegungsrichtung der Oszillationsbewegung 5 als erste Bewegungsrichtung 5a und die entgegengesetzte Bewegungsrichtung als zweite Bewegungsrichtung 5b bezeichnet. Bei der Auslenkbewegung 25 des Dichtabschnittes 24 sei die vom Stößel 4 wegweisende Bewegungsrichtung als erste Bewegungsrichtung 25a und die entgegengesetzte Bewegungsrichtung als zweite Bewegungsberichtung 25b bezeichnet.
  • Der Stößel 4 hat einen axial benachbart zu der Dichtmembran 17 angeordneten Steuerabschnitt 26, der bevorzugt kolbenartig ausgebildet ist und der in einem ersten Längenabschnitt 6a der Stößelaufnahmekammer 6, der einerseits mit der inneren Kammeröffnung 18 endet, in Achsrichtung der Hauptachse 2 linear verschiebbar gelagert ist. Bevorzugt handelt es sich bei dem Steuerabschnitt 26 um einen den Stößel 4 einenends abschließenden Kopfabschnitt des Stößels 4.
  • Der Steuerabschnitt 26 hat eine der Dichtmembran 17 zugewandte vordere Stirnfläche, die eine erste Druckbeaufschlagungsfläche 28 definiert, die durch die über die Druckluftquelle P zugeführte Druckluft beaufschlagbar ist. Eine der ersten Druckbeaufschlagungsfläche 27 axial entgegengesetzte zweite Druckbeaufschlagungsfläche 28 befindet sich an der der Dichtmembran 17 abgewandten rückseitigen Stirnfläche des Steuerabschnittes 26, bei der es sich exemplarisch um eine Ringfläche handelt, weil der Stößel 4 bevorzugt auch noch einen Schaftabschnitt 32 aufweist, der rückseitig an dem Steuerabschnitt 26 befestigt ist und sich in der Stößelaufnahmekammer 6 in Richtung zu der äußeren Kammeröffnung 7 erstreckt. Der Schaftabschnitt 32 hat einen kleineren Durchmesser als der Steuerabschnitt 26 und erstreckt sich zum einen in dem ersten Längenabschnitt 6a und zum anderen auch in einem sich daran anschließenden zweiten Längenabschnitt 6b der Stößelaufnahmekammer 6, dessen Durchmesser kleiner ist als derjenige des ersten Längenabschnittes 6a. Somit hat die Stößelaufnahmekammer 6 eine in ihrer Längsrichtung abgestufte Außenkontur.
  • Die erste Druckbeaufschlagungsfläche 27 ist bevorzugt kreisförmig ausgebildet, wobei ihr Außendurchmesser zweckmäßigerweise zumindest im Wesentlichen dem Außendurchmesser der ringförmigen zweiten Druckbeaufschlagungsfläche 28 entspricht.
  • Der Außendurchmesser des Steuerabschnittes 26 ist derart an den Innendurchmesser des ersten Längenabschnittes 6a der Stößelaufnahmekammer 6 angepasst, dass dazwischen ein in der Zeichnung nicht weiter ersichtlicher enger Ringspalt vorliegt, der einen einen begrenzten Fluiddurchtritt ermöglichenden ersten Drosselspalt 33a definiert. Der Außendurchmesser des Schaftabschnittes 32 ist derart an den Innendurchmesser des zweiten Längenabschnittes 6b der Stößelaufnahmekammer 6 angepasst, dass zwischen den beiden Komponenten ein ebenfalls einen begrenzten Fluiddurchtritt ermöglichender enger Ringspalt vorliegt, der einen ebenfalls einen begrenzten Fluiddurchtritt ermöglichenden zweiten Drosselspalt 34a repräsentiert. Auch der zweite Drosselspalt 34a ist wegen seines geringen Querschnittes in der Zeichnung nicht ersichtlich.
  • Der Steuerabschnitt 26 trennt im Innern des Oszillatorgehäuses 3 eine erste Steuerkammer 35 von einer zweiten Steuerkammer 36 ab. Die zweite Steuerkammer 36 ist eine Teilkammer der Stößelaufnahmekammer 6 und exemplarisch von deren erstem Längenabschnitt 6a gebildet. Die zweite Steuerkammer 36 ist axial einerseits von der zweiten Druckbeaufschlagungsfläche 28 begrenzt und andererseits, axial gegenüberliegend, von einer im Übergangsbereich zwischen den beiden Längenabschnitten 6a, 6b durch die abgestufte Kontur der Stößelaufnahmekammer 6 definierte Ringschulter 37.
  • Die erste Steuerkammer 35 befindet sich axial zwischen der die erste Druckbeaufschlagungsfläche 27 definierenden vorderen Stirnfläche des Steuerabschnittes 26 und der dem Steuerabschnitt 26 axial vorgelagerten Dichtmembran 17.
  • Durch Realisierung geeigneter Maßnahmen ist sichergestellt, dass die auf der einen axialen Seite der Dichtmembran 17 angeordnete erste Steuerkammer 35 mit der auf der anderen axialen Seite der Dichtmembran 17 befindlichen Lufteinlasskammer 13 in ständiger Fluidverbindung steht. Derartige Maßnahmen bestehen beim Ausführungsbeispiel in mindestens einer die Dichtmembran 17 in dem der ersten Druckbeaufschlagungsfläche 27 axial gegenüberliegenden Bereich durchsetzenden Durchbrechung 38. Bevorzugt weist die Dichtmembran 17 nur eine solche Durchbrechung 38 auf, die in dem Dichtabschnitt 24 und dort insbesondere mittig ausgebildet ist.
  • An der der Dichtmembran 17 zugewandten Stirnseite ist der Steuerabschnitt 26 mit einem zur Längsachse des Stößels 4 konzentrischen ringförmigen Ventilsitz 42 versehen. Der Ventilsitz 42 ist bevorzugt als kragenartige Erhebung des Steuerabschnittes 26 ausgeführt. Er befindet sich zweckmäßigerweise direkt im Bereich des Außenumfanges des Steuerabschnittes 26. Bevorzugt entspricht der Durchmesser des Ventilsitzes 42 zumindest im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Steuerabschnittes 26.
  • Der Stößel 4 kann im Rahmen der Oszillationsbewegung 5 mindestens eine Relativposition bezüglich des Oszillatorgehäuses 3 einnehmen, in der er unter gleichzeitiger Einnahme einer Absperrstellung mit seinem Ventilsitz 42 unter Abdichtung an dem Dichtabschnitt 24 der Dichtmembran 17 anliegt. Eine solche Absperrstellung ist in 1 illustriert. In der Absperrstellung liegt ein ringförmiger Dichtkontakt zwischen dem axial erhabenen Ventilsitz 42 und einem gegenüberliegenden Bereich des Dichtabschnittes 24 vor.
  • Andererseits kann der Stößel 4 auch andere axiale Relativpositionen bezüglich des Oszillatorgehäuses 3 einnehmen, in denen der Ventilsitz 42 vom Dichtabschnitt 24 der Dichtmembran 17 abgehoben ist, was im Folgenden jeweils als Freigabestellung bezeichnet sei. Zwei mögliche Freigabestellungen des Stößels 4 beziehungsweise des Steuerabschnittes 26 sind in den 4 und 5 illustriert.
  • Während in jeder Freigabestellung die erste Steuerkammer 35 mit dem ersten Drosselspalt 33a in Verbindung steht und folglich durch den ersten Drosselspalt 33a hindurch ein gedrosselter Fluidübertritt zwischen der ersten Steuerkammer 35 und der zweiten Steuerkammer 36 stattfinden kann, ist diese Fluidverbindung in der Absperrstellung unterbrochen.
  • Andererseits stellt der zweite Drosselspalt 34a unabhängig von der bezüglich des Oszillatorgehäuses 3 eingenommenen Relativposition des Stößels 4 ständig eine gedrosselte Fluidverbindung zwischen der zweiten Steuerkammer 36 und der mit dem Buchstaben ”R” kenntlich gemachten, den Oszillator 1 umgebenden Atmosphäre her.
  • Der erste Drosselspalt 33a definiert eine erste Drossel 33, die einem hindurchströmenden Fluid einen erhöhten Strömungswiderstand entgegensetzt, sodass die Durchflussrate begrenzt ist. Der zweite Drosselspalt 34a definiert eine zweite Drossel 34, die ebenfalls eine Drosselungswirkung entfaltet, die allerdings stärker ist als diejenige der ersten Drossel 33. Exemplarisch rührt dies daher, dass der durch den zweiten Drosselspalt 34a vorgegebene freie Strömungsquerschnitt geringer ist als derjenige des ersten Drosselspaltes 33a. Bei gleicher radialer Spalthöhe der beiden Drosselspalte 33a, 34a ergibt sich dies dadurch, dass der erste Drosselspalt 33a einen größeren Durchmesser hat als der zweite Drosselspalt 34a.
  • Durch eine Rückstellfedereinrichtung 43 ist der Stößel 4 und somit der Steuerabschnitt 26 ständig in der ersten Bewegungsrichtung 5a und somit in Richtung zu dem Dichtabschnitt 24 vorgespannt. Diese Rückstellfedereinrichtung 43 ist bevorzugt in der Stößelaufnahmekammer 6 platziert, wobei sie insbesondere in der zweiten Steuerkammer 36 untergebracht ist. Exemplarisch ist sie als eine bevorzugt wendelförmig ausgebildete Druckfeder 43a realisiert, die den Schaftabschnitt 32 koaxial umschließt und die sich axial einerseits an dem Steuerabschnitt 26 und andererseits an der Ringschulter 37 des Oszillatorgehäuses 3 abstützt.
  • Wenn man davon absieht, dass die momentane Auslenkposition des Dichtabschnittes 24, also dessen bezüglich des Oszillatorgehäuses 3 eingenommene Axialposition, auch durch eine Beaufschlagung seitens des Stößels 4 beeinflussbar ist, so ist der Oszillator 1 auch mit zusätzlichen, bezüglich des Oszillatorgehäuses 3 ortsfesten Hubbegrenzungsmitteln 44, 46 ausgestattet, die dem Dichtabschnitt 24 nur einen vorbestimmten axialen Auslenkweg beziehungsweise Auslenkhub ermöglichen.
  • Zu diesen Hubbegrenzungsmitteln gehören bezüglich des Oszillatorgehäuses 3 ortsfeste Abstützmittel 44, die auf der dem Steuerabschnitt 26 zugewandten Seite der Dichtmembran 17 angeordnet sind. Diese Abstützmittel 44 bestehen beim Ausführungsbeispiel aus einer vom Oszillatorgehäuse 3 definierten ringförmigen Abstützfläche 44a, die die innere Kammeröffnung 18 umrahmt und dem Dichtabschnitt 24 zugewandt ist. Bewegt sich der Stößel 4 in der zweiten Bewegungsrichtung 5b und taucht vollständig in die Stößelaufnahmekammer 6 ein, kann sich der Dichtabschnitt 24 gemäß 4 und 5 an die Abstützfläche 44a anlegen, wodurch er daran gehindert ist, dem sich in der zweiten Bewegungsrichtung 5b bewegenden Steuerabschnitt 26 und Ventilsitz 42 nachzufolgen.
  • Bevorzugt erstreckt sich die Dichtmembran 17 in dem Zustand, in dem sie an der Abstützfläche 44a anliegt, in einer zu der Hauptachse 2 rechtwinkeligen Ebene.
  • Die Dichtmembran 17 hat zweckmäßigerweise einen von dem gehäusefest eingespannten äußeren Randbereich 22 umschlossenen ringförmigen Gegenabstützabschnitt 45, der an der Abstützfläche 44a zur Hubbegrenzung der Auslenkbewegung 25 zur Anlage gelangen kann. Der Gegenabstützabschnitt 45 ist bevorzugt ein Teilabschnitt des axial auslenkbaren Dichtabschnittes 24.
  • Die Hubbegrenzungsmittel enthalten zweckmäßigerweise auch noch auf der dem Steuerabschnitt 26 axial abgewandten Seite der Dichtmembran 17 im Oszillatorgehäuse 3 angeordnete und bezüglich des Oszillatorgehäuses 3 ortsfeste Anschlagmittel 46, die den axialen Hub des Dichtabschnittes 24 in der ersten Bewegungsrichtung 5a begrenzen.
  • Bevorzugt sind die Anschlagmittel 46 von einem gehäusefesten Anschlagkörper 47 gebildet, der von der der Dichtmembran 17 entgegengesetzten Seite her in die Lufteinlasskammer 13 hineinragt. Der Anschlagkörper 47 ist insbesondere koaxial zu der Hauptachse 2 ausgerichtet und zweckmäßigerweise ein einstückiger Bestandteil des Oszillatorgehäuses 3, wobei er beim Ausführungsbeispiel in das zweite Gehäuseteil 3b integriert ist.
  • Der Anschlagkörper 47 endet mit seiner der Dichtmembran 17 zugewandten Stirnfläche, die eine Anschlagfläche 48 definiert, mit axialem Abstand vor dem Dichtabschnitt 24, wenn dieser gemäß 4 und 5 an den Abstützmitteln 44 anliegt. Der in diesem Betriebszustand zwischen dem Dichtabschnitt 24 und der Anschlagfläche 48 vorhandene axiale Zwischenraum definiert den maximalen axialen Auslenkhub für den Dichtabschnitt 24.
  • Eine ständige Fluidverbindung zwischen dem Lufteinlasskanal 14 und der Lufteinlasskammer 13 resultiert beim Ausführungsbeispiel aus verschiedenen, zueinander parallelen Strömungswegen. Ein erster Strömungsweg ergibt sich aus einem ersten Verbindungskanal 52, der den Anschlagkörper 47 axial durchsetzt und der einenends in den Lufteinlasskanal 14 einmündet und andernends zu der stirnseitigen Anschlagfläche 48 ausmündet.
  • Der Durchmesser des Lufteinlasskanals 14 ist zweckmäßigerweise größer als derjenige des ersten Verbindungskanals 52 und ist ferner bevorzugt auch größer als der rechtwinkelig zur Hauptachse 2 gemessene Außendurchmesser des Anschlagkörpers 47. Dadurch ergibt sich eine radiale Überschneidung zwischen dem Lufteinlasskanal 14 und einem sich konzentrisch um den Anschlagkörper 47 herum erstreckenden ringförmigen Kammerabschnitt 53 der Lufteinlasskammer 13. In diesem Überschneidungsbereich sind mehrere zweite Verbindungskanäle 54 vorgesehen, die jeweils eine axiale Verbindung zwischen dem Lufteinlasskanal 14 und der Lufteinlasskammer 13 bewirken und insgesamt einen zweiten Strömungsweg für den Übertritt der Druckluft aus dem Lufteinlasskanal 14 in die Lufteinlasskammer 13 zur Verfügung stellen. Die zweiten Verbindungskanäle 54 sind insbesondere auf einer zu der Hauptachse 2 konzentrischen Kreislinie liegend rings um den ersten Verbindungskanal 52 herum verteilt, was aus den 2 und 3 gut ersichtlich ist.
  • Zur Realisierung der zweiten Verbindungskanäle 54 hat beim Ausführungsbeispiel das zweite Gehäuseteil 3b an der dem ersten Gehäuseteil 3a axial entgegengesetzten Seite eine den ringförmigen Kammerabschnitt 53 begrenzende Abschlusswand 55, die von einer Vielzahl von rings um die Hauptachse 2 herum verteilten Durchbrechungen 56 durchsetzt ist. An das zweite Gehäuseteil 3b ist auf der dem ersten Gehäuseteil 3a entgegengesetzten Seite ein drittes Gehäuseteil 3c des Oszillatorgehäuses 3 angesetzt, das von dem Lufteinlasskanal 14 axial durchsetzt ist, der in einer derartigen radialen Überdeckung auf den Durchbrechungen 56 zu liegen kommt, dass selbige von dem dritten Gehäuseteil 3c nur partiell abgedeckt werden und ein nicht abgedeckter Querschnitt der Durchbrechungen 56 verbleibt, durch den jeweils einer der zweiten Verbindungskanäle 54 definiert ist.
  • Zwischen dem zweiten Gehäuseteil 3b und dem dritten Gehäuseteil 3c ist zweckmäßigerweise eine Dichtung 57 angeordnet. Für den axialen Zusammenhalt der Gehäuseteile 3a, 3b, 3c sorgen Befestigungsmittel 58, die beim Ausführungsbeispiel von mehreren Befestigungsschrauben 58a gebildet sind, durch die die Gehäuseteile 3a, 3b, 3c axial zusammengespannt sind.
  • Vorzugsweise umfasst der Oszillator 1 eine weitere, als Nachführfedereinrichtung 58 bezeichnete Federeinrichtung, die zwischen dem beweglichen Dichtabschnitt 24 der Dichtmembran 17 und dem Oszillatorgehäuse 3 wirksam ist und durch die der Dichtabschnitt 24 ständig in der zweiten Bewegungsrichtung 5b, also in Richtung zum Steuerabschnitt 26, beaufschlagt ist. Die Federkraft der Nachführfedereinrichtung 58 ist bevorzugt erheblich geringer als die entgegengesetzt wirkende Federkraft der Rückstellfedereinrichtung 43. Ihre Funktion besteht darin, sicherzustellen, dass die Dichtmembran 17 mit ihrem Dichtabschnitt 24 unter dichter Anlage an dem Ventilsitz 42 dem Stößel 4 in der zweiten Bewegungsrichtung 5b nachgeführt wird, wenn sich der Stößel 4 in der zweiten Bewegungsrichtung 5b bewegt.
  • Nachfolgend wird eine bevorzugte Betriebsweise des Oszillators 1 beschrieben. Die Beschreibung beginnt in dem aus 1 ersichtlichen Betriebszustand, in dem der Stößel 4 eine erste Stellung einnimmt, bei der es sich um eine Absperrstellung handelt, in der er mit seinem Ventilsitz 42 an dem Dichtabschnitt 24 anliegt, der seinerseits eine an der Anschlagfläche 48 anliegende Auslenkposition einnimmt.
  • In diesem Betriebszustand über den Lufteintrittskanal 14 einströmende Druckluft gelangt über die Verbindungskanäle 52, 54 in die Lufteinlasskammer 13 und von dort durch die Durchbrechung 38 hindurch in die erste Steuerkammer 35, die momentan von der ersten Drossel 33 fluiddicht abgetrennt ist, weil der Ventilsitz 42 unter Abdichtung an dem Dichtabschnitt 24 anliegt.
  • Zu diesem Zeitpunkt herrscht in der zweiten Steuerkammer 36 zumindest annähernd Atmosphärendruck, weil die zweite Steuerkammer 36 über die zweite Drossel 34 entlüftet ist. Durch die Rückstellfedereinrichtung 43 ist der Steuerabschnitt 26 mit seinem Ventilsitz 42 unter Einnahme der Absperrstellung an den Dichtabschnitt 24 angedrückt, der in der Gegenrichtung von der Anschlagfläche 48 abgestützt ist.
  • Die zuströmende Druckluft bewirkt in der ersten Steuerkammer 35 einen Druckaufbau bis maximal auf den von der Druckluftquelle P zur Verfügung gestellten Nenndruck. Spätestens wenn dieser Nenndruck auf die erste Druckbeaufschlagungsfläche 27 einwirkt, ist der Stößel 4 mit einer in der zweiten Bewegungsrichtung 5b orientierten fluidischen Antriebskraft beaufschlagt, die größer ist als die durch die Federkraft der Rückstellfedereinrichtung 43 und die durch den in der zweiten Steuerkammer 36 herrschenden Fluiddruck hervorgerufene Gegenkraft. Als Folge hiervon wird der Stößel 4 in der zweiten Bewegungsrichtung 5b verlagert, wobei die Dichtwirkung zwischen dem Ventilsitz 42 und dem Dichtabschnitt 24 aufrechterhalten bleibt, weil der Dichtabschnitt 24 entweder allein durch den in der Lufteinlasskammer 13 herrschenden Fluiddruck oder vorzugsweise zusätzlich durch die Kraft der Nachführfedereinrichtung 58 dem Steuerabschnitt 26 in der zweiten Bewegungsrichtung 5b nachfolgt. Ausgehend von dem Betriebszustand der 1 bewegen sich also zunächst der Stößel 4 und der Dichtabschnitt 24 synchron von der Anschlagfläche 48 weg.
  • Nach einer gewissen Wegstrecke trifft der Dichtabschnitt 24 mit seinem Gegenabstützabschnitt 45 auf die Abstützfläche 44a auf und wird an einer Weiterbewegung in der zweiten Bewegungsrichtung 5b gehindert. In der Folge bewegt sich der nach wie vor an der ersten Druckbeaufschlagungsfläche 27 von der zuströmenden Druckluft beaufschlagte Stößel 4 weiter in der zweiten Bewegungsrichtung 5b, sodass sein Steuerabschnitt 26 mit dem Ventilsitz 42 von dem nicht mehr nachfolgenden Dichtabschnitt 24 abhebt, was etwa dem in 4 illustrierten Betriebszustand entspricht. Hier nimmt der Steuerabschnitt 26 bezüglich der Dichtmembran 17 eine Freigabestellung ein, die die Fluidverbindung zwischen der ersten Steuerkammer 35 und der ersten Drossel 33 freigibt, sodass die Druckluft aus der ersten Steuerkammer 35 gedrosselt in die zweite Steuerkammer 36 überströmt.
  • Da die Strömungsrate der über die erste Drossel 33 in die zweite Steuerkammer 36 einströmenden Druckluft größer ist als die Strömungsrate der gleichzeitig aus der zweiten Steuerkammer 36 durch die zweite Drossel 34 hindurch zur Atmosphäre abströmenden Druckluft, findet in der zweiten Steuerkammer 36 ein fluidischer Druckaufbau statt. Da dies nicht schlagartig erfolgt, kann sich der Stößel 4 anfänglich noch ein Stück weiter von der Dichtmembran 17 entfernen, bis beispielsweise der in 5 illustrierte Betriebszustand vorliegt. Dieser in 5 illustrierte Betriebszustand repräsentiert den Moment der Bewegungsumkehr des Stößels 4, da der sich in der zweiten Steuerkammer 36 aufgebaute Fluiddruck ausreichend groß ist, um zusammen mit der Rückstellkraft der Rückstellfedereinrichtung 43 in der ersten Bewegungsrichtung 5a eine Gesamt-Rückstellkraft auf den Stößel 4 auszuüben, die größer ist als die weiterhin in der zweiten Bewegungsrichtung 5b wirksame fluidische Antriebskraft.
  • Als Folge hiervon bewegt sich der Stößel 4 zusammen mit dem Steuerabschnitt 26 in der ersten Bewegungsrichtung 5a in der Richtung zur Dichtmembran 17, bis zunächst wieder etwa der in 4 illustrierte Betriebszustand vorliegt, in dem der Steuerabschnitt 26 mit seinem Ventilsitz 42 erneut in eine an dem Dichtabschnitt 24 anliegende Absperrstellung gelangt. Ab diesem Moment ist die erste Steuerkammer 35 wieder von der ersten Drossel 33 abgetrennt und es kann keine weitere Druckluft in die zweite Steuerkammer 36 nachströmen. Gleichwohl reicht der in der zweiten Steuerkammer 36 herrschende Fluiddruck noch aus, um den Stößel 4 zusammen mit dem an ihm anliegenden Dichtabschnitt 24 in der Richtung zur Anschlagfläche 48 auszulenken. Der Stößel 4 schiebt quasi den Dichtabschnitt 24 der Dichtmembran 17 unter Beibehaltung der Absperrstellung vor sich her, bis wieder der in 1 illustrierte Betriebszustand vorliegt. Diese Rückbewegung des Stößels 4 wird auch durch die Massenträgheit unterstützt.
  • Ab dem Moment, zu dem der Steuerabschnitt 26 wieder dichtend an der Dichtmembran 17 anliegt, findet in der zweiten Steuerkammer 36 über die zweite Drossel 34 hinweg ein rascher Druckabbau statt, sodass die in der ersten Bewegungsrichtung 5a auf den Steuerabschnitt 26 einwirkende Gesamt-Rückstellkraft so weit absinkt, dass die in der zweiten Bewegungsrichtung 5b wirkende fluidische Antriebskraft überwiegt und sich der geschilderte Bewegungszyklus wiederholt.
  • Dies alles geschieht in einer sehr schnellen Abfolge, sodass der Stößel 4 eine hochfrequente Oszillationsbewegung 5 ausführt, bei der er sich abwechselnd in der ersten Bewegungsrichtung 5a und in der zweiten Bewegungsrichtung 5b bewegt.
  • Diese Oszillationsbewegung 5 des Stößels 4 kann für beliebige Zwecke genutzt werden. Der Oszillator 1 des Ausführungsbeispiels ist beispielsweise zur Verwendung als hochfrequente Schlageinrichtung ausgelegt. In diesem Zusammenhang fungiert der dem Steuerabschnitt 26 axial entgegengesetzte Endabschnitt des Stößels 4 als ein Arbeitsabschnitt 62, der durch die äußere Kammeröffnung 7 des Oszillatorgehäuses 3 hindurch von außen her zugänglich ist und dementsprechend außerhalb des Oszillatorgehäuses 3 für eine gewünschte Schlaganwendung zur Verfügung steht. Wie ein Vergleich der 1, 4 und 5 vermittelt, ragt der Arbeitsabschnitt 62 beim Durchlaufen der Oszillationsbewegung 5 in einem sich verändernden Ausmaß aus dem Oszillatorgehäuse 3 heraus, sodass der Oszillator 1 mit seiner Arbeitsseite 12 voraus derart in der Nähe einer externen Einrichtung 63 positioniert werden kann, dass der Arbeitsabschnitt 62 hochfrequente Schläge auf diese externe Einrichtung 63 ausübt.
  • Es versteht sich, dass das Oszillatorgehäuse 3 in diesem Zusammenhang mit geeigneten Befestigungsmitteln ausgestattet ist, die eine die gewünschte Schlaganwendung gewährleistende Fixierung im Bereich der externen Einrichtung 63 ermöglichen. Bei der externen Einrichtung 63 handelt es sich insbesondere um eine für Absaugzwecke genutzte Rohrleitung, bei der die von dem Arbeitsabschnitt 62 ausgeübten Schläge verhindern, dass sich in einem abgesaugten Gas enthaltene Verschmutzungspartikel an der Wandung der Rohrleitung ablagern.
  • Der Oszillator 1 ist auch für beliebige andere Zwecke einsetzbar, bei denen die Oszillationsbewegung 5 eines Stößels 4 nutzbar ist. Beispielsweise kann an dem Stößel 4 eine Befestigungsschnittstelle vorhanden sein, an der sich eine oszillierend zu bewegende Komponente, zum Beispiel ein Maschinenteil, befestigen lässt.

Claims (16)

  1. Pneumatischer Oszillator, mit einem Oszillatorgehäuse (3) und einem unter Ausführung einer Oszillationsbewegung (5) relativ zu dem Oszillatorgehäuse (3) linear hin und her verschiebbaren Stößel (4), wobei der Stößel (4) einen Steuerabschnitt (26) aufweist, der eine mit einem an eine Druckluftquelle (P) anschließbaren Lufteinlasskanal (14) verbundene erste Steuerkammer (35) von einer zweiten Steuerkammer (36) abtrennt, die über eine erste Drossel (33) mit der ersten Steuerkammer (35) und über eine im Vergleich zur ersten Drossel (33) einen geringeren Strömungsquerschnitt bereitstellende zweite Drossel (34) mit der Atmosphäre (R) verbunden ist, wobei dem Steuerabschnitt (26) auf der Seite der ersten Steuerkammer (35) eine Dichtmembran (17) axial vorgelagert ist, die einen Dichtabschnitt (24) aufweist, an dem der Steuerabschnitt (26) mit einem an ihm angeordneten ringförmigen Ventilsitz (42) unter Einnahme einer die erste Steuerkammer (35) von der ersten Drossel (33) abtrennenden Absperrstellung anliegen kann und von dem der Ventilsitz (42) zur Freigabe einer Fluidverbindung zwischen der ersten Steuerkammer (35) und der ersten Drossel (33) abhebbar ist.
  2. Pneumatischer Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtabschnitt (24) der Dichtmembran (17) bezüglich des Oszillatorgehäuses (3) axial auslenkbar ist, wobei der Stößel (4) durch eine Rückstellfedereinrichtung (43) in Richtung zu dem Dichtabschnitt (24) vorgespannt ist und wobei eine die erste Steuerkammer (35) begrenzende erste axiale Druckbeaufschlagungsfläche (27) des Stößels (4) größer ist als eine diesbezüglich entgegengesetzt orientierte, die zweite Steuerkammer (36) begrenzende zweite axiale Druckbeaufschlagungsfläche (28) des Stößels (4).
  3. Pneumatischer Oszillator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembran (17) an ihrem äußeren Randbereich (22) unter Abdichtung im Oszillatorgehäuse (3) eingespannt ist, wobei der axial auslenkbare Dichtabschnitt (24) von dem äußeren Randbereich (22) koaxial umschlossen ist.
  4. Pneumatischer Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Steuerabschnitt (26) zugewandten Seite der Dichtmembran (17) gehäusefeste Abstützmittel (44) vorhanden sind, durch die der Dichtabschnitt (24) der Dichtmembran (17) axial abstützbar ist, um ihn an einem Nachfolgen des Stößels (4) zu hindern, sodass der Ventilsitz (42) des Steuerabschnittes (26) in eine von der Dichtmembran (17) abgehobene Freigabestellung bewegbar ist.
  5. Pneumatischer Oszillator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass er eine den Dichtabschnitt (24) der Dichtmembran (17) ständig in Richtung zum Stößel (4) hin beaufschlagende Nachführfedereinrichtung (58) enthält, durch die der Dichtabschnitt (24) dem sich von der Dichtmembran (17) wegbewegenden Stößel (4) bis zur Anlage an den Abstützmitteln (44) nachführbar ist, wobei die Federkraft der Nachführfedereinrichtung (58) geringer ist als die Federkraft der Rückstellfedereinrichtung (43).
  6. Pneumatischer Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drossel (33) und/oder die zweite Drossel (34) von einem radial zwischen dem Stößel (4) und dem Oszillatorgehäuse (3) ausgebildeten Drosselspalt (33a, 34a) gebildet ist.
  7. Pneumatischer Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerabschnitt (26) des Stößels (4) kolbenartig ausgebildet ist und einen größeren Querschnitt hat als ein sich auf der Seite der zweiten Steuerkammer (36) daran anschließender Schaftabschnitt (32) des Stößels (4).
  8. Pneumatischer Oszillator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Druckbeaufschlagungsfläche (27) von einer dem Schaftabschnitt (32) axial entgegengesetzten und der Dichtmembran (17) zugewandten vorderen Stirnfläche des Steuerabschnittes (26) gebildet ist, während die zweite Druckbeaufschlagungsfläche (28) von einer den Schaftabschnitt (32) umschließenden ringförmigen rückseitigen Stirnfläche des Steuerabschnittes (26) gebildet ist.
  9. Pneumatischer Oszillator nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drossel (33) von einem radial zwischen dem Steuerabschnitt (26) und dem Oszillatorgehäuse (3) ausgebildeten ringförmigen ersten Drosselspalt (33a) und die zweite Drossel (34) von einem radial zwischen dem Schaftabschnitt (32) und dem Oszillatorgehäuse (3) ausgebildeten ringförmigen zweiten Drosselspalt (34a) gebildet ist.
  10. Pneumatischer Oszillator nach einem der Ansprüche 7 bis 9 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfedereinrichtung (43) von einer in der zweiten Steuerkammer (36) angeordneten, den Schaftabschnitt (32) koaxial umschließenden Druckfeder (43a) gebildet ist.
  11. Pneumatischer Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Steuerkammer (35) in ständiger Fluidverbindung mit einer mit dem Lufteinlasskanal (14) kommunizierenden Lufteinlasskammer (13) steht, die in dem Oszillatorgehäuse (3) auf der der ersten Steuerkammer (35) axial entgegengesetzten Seite der Dichtmembran (17) ausgebildet ist.
  12. Pneumatischer Oszillator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembran (17) von mindestens einer mittig angeordneten Durchbrechung (38) durchsetzt ist, die die ständige Fluidverbindung zwischen der Lufteinlasskammer (13) und der ersten Steuerkammer (35) herstellt.
  13. Pneumatischer Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Oszillatorgehäuse (3) auf der dem Steuerabschnitt (26) axial abgewandten Seite der Dichtmembran (17) gehäusefeste Anschlagmittel (46) angeordnet sind, an denen der Dichtabschnitt (24) der Dichtmembran (17) zur Begrenzung einer durch den Stößel (4) hervorgerufenen axialen Auslenkung zur Anlage gelangen kann.
  14. Pneumatischer Oszillator nach Anspruch 13 in Verbindung mit Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagmittel (46) von einem koaxial in die Lufteinlasskammer (13) hineinragenden, an seiner der Dichtmembran (17) zugewandten Seite mit einer axial orientierten Anschlagfläche (48) frei endenden gehäusefesten Anschlagkörper (47) gebildet sind.
  15. Pneumatischer Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (4) einen von außerhalb des Oszillatorgehäuses (3) zugänglichen, die Oszillationsbewegung (5) mitmachenden Arbeitsabschnitt (62) aufweist, der zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von der Axialposition des Stößels (4) unterschiedlich weit aus dem Oszillatorgehäuse (3) herausragen kann.
  16. Pneumatischer Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Oszillatorgehäuse (3) eine den Stößel (4) gleitverschieblich aufnehmende Stößelaufnahmekammer (6) ausgebildet ist, die mit einer äußeren Kammeröffnung (7) zur Außenfläche (8) des Oszillatorgehäuses (3) ausmündet, wobei die zweite Steuerkammer (36) unter Zwischenschaltung der zweiten Drossel (34) über diese äußere Kammeröffnung (7) mit der Atmosphäre (R) kommuniziert.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1055908B (de) * 1957-03-29 1959-04-23 Concordia Maschinen Und Elek Z Steuerventil zur selbsttaetigen wechselweisen Zu- und Abfuehrung eines gasfoermigen Druckmittels in rascher Folge
DE6804763U (de) * 1968-08-22 1970-02-19 Kuhnke Gmbh Kg Fa H Pneumatischer impulsgeber
DE2226985A1 (de) * 1972-06-02 1974-01-31 Rippingille Jun Fluidoszillator

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1055908B (de) * 1957-03-29 1959-04-23 Concordia Maschinen Und Elek Z Steuerventil zur selbsttaetigen wechselweisen Zu- und Abfuehrung eines gasfoermigen Druckmittels in rascher Folge
DE6804763U (de) * 1968-08-22 1970-02-19 Kuhnke Gmbh Kg Fa H Pneumatischer impulsgeber
DE2226985A1 (de) * 1972-06-02 1974-01-31 Rippingille Jun Fluidoszillator

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