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Die Erfindung betrifft einen Druckluftschalldämpfer mit einem Gehäuse und einem darin verlaufenden Durchströmkanal, der von einer Einströmöffnung ausgeht und zumindest teilweise eine Drosselhülse mit Ausströmöffnungen durchsetzt, welche einen Druckluftauslass bildet und von einer Schutzhülse umgeben ist.
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Druckluftbetriebene Einrichtungen weisen in der Regel Druckentlastungsöffnungen auf, um das Austreten von Luft zu ermöglichen, wenn es zu Druckluftstößen kommt, wie dies beispielsweise bei einer plötzlichen Entlastung eines druckluftbetriebenen Gerätes auftritt. Dies ist mit einer erheblichen Geräuschbelästigung verbunden. Um das Austrittsgeräusch zu reduzieren, sind Druckluftschalldämpfer entwickelt worden, die in die Druckentlastungsöffnung eingeschraubt oder auf einen diese umgebenden Stutzen aufgeschraubt werden.
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Ein gattungsgemäßer Druckluftschalldämpfer ist aus der
CH 659 852 A5 bekannt. Der Druckluftschalldämpfer hat ein Gehäuse, an dessen einem Ende eine Einströmöffnung vorhanden ist. Mit diesem einen Ende kann der Druckluftschalldämpfer in eine Druckentlastungsöffnung eines druckluftbetriebenen Gerätes eingeschraubt werden. Von der Einströmöffnung geht ein in dem Gehäuse verlaufender Durchströmkanal aus, der eine Drosselhülse aus porösem Material durchsetzt. An dem der Einströmöffnung entfernt liegenden Ende der Drosselhülse ist der Durchströmkanal geschlossen. Die Drosselhülse bildet den Druckluftauslass. Sie ist von einer Schutzhülse umgeben, die in Längs- und Umfangsrichtung verteilt Ausströmöffnungen aufweist.
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Im Betrieb kann die Druckluft über die Einströmöffnung in den Durchströmkanal eintreten und die Drosselhülse durchströmen. Hierbei wird die Druckluft in einen diffusen Druckluftstrom mit geringer Geschwindigkeit umgewandelt, wodurch das Austrittsgeräusch deutlich reduziert wird.
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Nach einem abweichenden Prinzip arbeiten Druckluftschalldämpfer gemäß der
EP 1 348 874 B1 ,
DE 20 2006 003 989 U1 und
DE 20 2004 005 746 U1 . Die darin offenbarten Druckluftschalldämpfer haben einen Durchströmkanal, der an seinem Ende offen ist. Der Durchströmkanal ist teilweise von Schalldämpfmaterial hülsenförmig umgeben, das aus porösem Material besteht. Dieses Schalldämpfmaterial wirkt schallabsorbierend. Bei den Ausführungsformen gemäß der
DE 20 2004 005 746 U1 und
DE 20 2006 003 989 U1 sind die Hülsen aus Schalldämpfmaterial von einer geschlossenen Hülse umgeben.
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Die bekannten Druckluftschalldämpfer haben Nachteile, insbesondere wenn das mit ihnen versehene Gerät oder die mit ihnen versehene Anlage außerhalb geschlossener Räume eingesetzt wird. Dort sind sie der Witterung, also Regen, Schnee oder Eisbildung, sowie Staub und Verschmutzung ausgesetzt. Hierdurch kann das Ausströmen der Luft behindert werden. Bei den nach dem Absorptionsprinzip arbeitenden Druckluftschalldämpfer können zudem Staub, Schmutz sowie Insekten in die Abluftkanäle des Gerätes bzw. der Einrichtung eindringen, wodurch dessen bzw. deren Funktionsfähigkeit beeinträchtigt wird.
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Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, einen Druckluftschalldämpfer der eingangs genannten Art so auszubilden, dass seine Funktionsfähigkeit wie auch die des Druckluftsystems selbst auch unter ungünstigen Einsatzbedingungen besser erhalten bleibt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in einer ersten Variante dadurch gelöst, dass die Schutzhülse aus einer die Drosselhülse vorzugsweise luftdicht abdeckenden Ruheposition gegen die Wirkung einer Rückstellfeder von der Einströmöffnung weg in eine die Drosselhülse freigebenden Endposition axial verschieblich gelagert ist.
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Grundgedanke der Erfindung ist, eine bewegliche Schutzhülse vorzusehen, die die Drosselhülse in der Ruheposition, in der der Druckluftschalldämpfer nicht mit einem Druckstoß beaufschlagt ist, abdeckt, und zwar vorzugsweise luftdicht, so dass die Drosselhülse gegen ungünstige Einflüsse von außen, wie Feuchtigkeit, Schnee oder Eisbildung sowie Staub und Schmutz schützt und so deren Funktionsfähigkeit auch unter ungünstigen Bedingungen aufrecht erhalten bleibt. Beim Auftreten eines Druckstoßes wird die Schutzhülse gegen die Wirkung einer Rückstellfeder aus der Ruheposition von der Einströmöffnung weg in die Endposition gedrückt und dabei die Schutzhülse aus ihrer schützenden Ruheposition in die die Drosselhülse freigebende Endposition bewegt. Dadurch kann die Druckluft über die Drosselhülse unter Schalldämpfwirkung austreten. Beim Nachlassen des Druckstoßes sorgt die Rückstellfeder dafür, dass die Schutzhülse wieder ihre Ruhepositionen einnimmt und hierdurch die Drosselhülse wieder schützend abgedeckt wird.
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In Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schutzhülse mit einem Kolben verbunden ist, der Durchsströmkanal an dessen der Einströmöffnung entfernt liegenden Ende abschließt und der in dem Durchströmkanal gegen die Wirkung der Rückstellfeder aus einer Ruheposition von der Einströmöffnung weg in eine Endposition unter Mitnahme der Schutzhülse in deren Endposition beweglich geführt ist. Beim Auftreten eines Druckstoßes wird der Kolben aus seiner Ruheposition von der Einströmöffnung weg in seine Endposition gedrückt und dabei die Schutzhülse aus ihrer schützenden Ruheposition in die die Drosselhülse freigebende Endposition bewegt.
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Zweckmäßigerweise stützt sich die Rückstellfeder einerends an der der Einströmöffnung abgewandten Seite des Kolbens und anderenends an dem Gehäuse ab. Der Kolben ist vorzugsweise über eine aus dem Gehäuse herausragende Kolbenstange mit der Drosselhülse verbunden. Die Rückstellfeder ist vorteilhafterweise so angeordnet, dass sie die Kolbenstange konzentrisch umgibt, insbesondere wenn sie als Schraubenfeder ausgebildet ist. Der Kolben ist zweckmäßigerweise an der Innenseite der Drosselhülse geführt.
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Nach der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass sich der Kolben in seiner Ruheposition in der einströmseitigen Hälfte der Drosselhülse befindet.
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Die Schutzhülse ist vorteilhafterweise derart ausgebildet, dass sie die Drosselhülse in der Ruheposition luftdicht abschließt. Insbesondere kann sich die Schutzhülse in ihrer Ruheposition mit ihrem einströmseitigen Ende auf dem Gehäuse luftdicht abstützen. Vorzugsweise sollte in der Ruheposition der Schutzhülse zwischen deren einströmseitigen Ende und dem Gehäuse ein Dichtring wirksam sein.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgeschlagen, dass die Schutzhülse an ihrer Innenseite oberhalb der Drosselhülse durch das Gehäuse axial beweglich geführt ist.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird in einer zweiten Variante dadurch gelöst, dass die Drosselhülse aus einer Ruheposition, in der die Austrittsöffnungen durch die Schutzhülse abgedeckt sind, gegen die Wirkung einer Rückstellfeder in eine aus der Schutzhülse ausgefahrenen Endposition verschieblich ist, in der die Ausströmöffnungen freigegeben sind, dass das freie Ende der Drosselhülse geschlossen ist und in der Ruheposition luftdicht abdichtend auf der Schutzhülse aufsitzt und dass die Drosselhülse in Strömungsrichtung zumindest bis zu den Ausströmöffnungen einen unverstellten freien Querschnitt hat, vorzugsweise sogar der gesamte Durchströmkanal.
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Grundgedanke dieser Variante der Erfindung ist es, nicht – wie bei der ersten Variante – die Schutzhülse relativ zu der gerätefesten Drosselhülse beweglich zu gestalten, sondern in diesem Fall die Drosselhülse relativ zu der gerätefesten Schutzhülse. In der Ruheposition, in der Druckluftschalldämpfer nicht mit einem Druckstoß beaufschlagt ist, wird die Drosselhülse durch die Schutzhülse in der gleichen Weise wie bei der ersten Variante abgedeckt, so dass die Drosselhülse gegen ungünstige Einflüsse von außen geschützt ist. Beim Auftreten eines Druckstoßes wird die Drosselhülse gegen die Wirkung der Rückstellfeder ausgefahren, so dass die Ausströmöffnungen freigegeben werden und somit die Druckluft über den Hülsenmantel mit den Ausströmöffnungen ausströmen kann. In der Ruheposition sitzt das freie Ende der Drosselhülse auf der Schutzhülse auf und sorgt für einen Schutz der Drosselhülse gegen Umwelteinflüsse. Dabei ist es wesentlich, dass die Drosselhülse und vorzugsweise der gesamte Durchströmkanal einen unverstellten freien Querschnitt hat, in ihr bzw. in ihm also keine Trennwandungen vorhanden sind, selbst wenn die Trennwandungen Durchströmöffnungen aufweisen. Auch sollte die Drosselhülse nicht von einem sich axial erstreckenden Stempel durchsetzt sein. Vielmehr ist der Begriff "unverstellt frei" so zu verstehen, dass der von dem Hülsenmantel der Drosselhülse umschlossene Innenraum frei von nach innen ragenden Einbauten ist, bei zylindrischer Ausbildung das freie Zylindervolumen, der Durchmesser sich also über die gesamte Länge der Drosselhülse und vorzugsweise auch des übrigen Teils des Durchströmkanals unverändert bleibt.
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In Ausbildung dieser Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Drosselhülse in der Schutzhülse, also durch sie verschieblich geführt ist. Eine zweckmäßige Konstruktion ergibt sich, wenn die Drosselhülse von der Rückstellfeder umgeben, also zwischen Schutzhülse und Drosselhülse angeordnet ist. Die Rückstellfeder kann sich einerends an dem einströmseitigen Ende der Drosselhülse und anderenends an dem ausströmseitigen Ende der Schutzhülse abstützen.
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Für eine gute Abdichtung ist gesorgt, wenn sich das freie Ende der Drosselhülse über einen elastomeren Dichtring an der Schutzhülse abstützt.
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Für beide Varianten ist eine hutförmige Ausbildung der Drosselhülse von Vorteil, also eine Ausbildung, bei der das freie Ende der Drosselhülse geschlossen ist und das andere Ende zur Einströmöffnung hin offen ist. Insbesondere bei dieser Ausführung ist es zweckmäßig, dass der freie Querschnitt des Durchströmkanals einströmseitig und im Bereich der Drosselhülse im Wesentlichen unverändert ist, also frei von Strömungswiderständen verursachenden Stegen, Wandungen oder dergleichen ist.
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Eine kompakte Ausführung ergibt sich, wenn Drosselhülse und Schutzhülse koaxial zueinander angeordnet sind. Insbesondere sollten Drosselhülse und Schutzhülse zylindrisch ausgebildet sein, da dies die Führung des jeweils beweglichen Teils, also Schutzhülse einerseits und Drosselhülse andererseits einfach gestaltet.
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Die Rückstellfeder ist vorzugsweise als Schraubenfeder ausgebildet, da sich diese Feder platzsparend unterbringen lässt.
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Der Durchströmkanal erstreckt sich zweckmäßigerweise von der Einströmöffnung her geradlinig.
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Die Ausströmöffnungen der Drosselhülse sollten so gestaltet sein, dass eine ausreichende Schalldämpfung erzielt wird. Besonders geeignet ist die Verwendung von porösem Material, wie es aus den oben zitierten Dokumenten zum Stand der Technik an sich bekannt ist. Statt dessen oder in Kombination damit können aber auch Ausströmlöcher vorgesehen sein, die dann vorzugsweise über den Umfang verteilt angeordnet sind.
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In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher veranschaulicht. Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch eine erste Version des erfindungsgemäßen Druckluftschalldämpfers mit Schutzhülse und Kolben in den Ruhepositionen;
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2 den Druckluftschalldämpfer gemäß 1 mit der Schutzhülse und dem Kolben in Endposition;
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3 einen Längsschnitt durch eine zweite Version des erfindungsgemäßen Druckluftschalldämpfers mit Drosselhülse in Ruheposition und
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4 den Druckluftschalldämpfer gemäß 3 mit Drosselhülse in Endposition.
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Der in den 1 und 2 dargestellte Druckluftschalldämpfer 1 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch um seine Mittelachse 2 ausgebildet. Er hat ein Gehäuse 3 mit einem Gehäusekopf 4, welcher eine zylindrische Außenfläche 5 ausbildet. Nach unten hin setzt sich der Gehäusekopf 4 in über den Umfang des Druckluftschalldämpfers 1 beabstandet verteilte, sich parallel zur Mittelachse 2 erstreckende Streben 6, 7 fort. Die Streben 6, 7 verbinden den Gehäusekopf 4 mit einer Gehäusehülse 8, die sich konzentrisch zur Mittelachse 2 erstreckt. In die Gehäusehülse 8 eingesetzt und mit ihr fest verbunden ist ein ebenfalls hülsenförmiger Anschlussstutzen 9, der an seinem freien Ende in ein Gewindeteil 10 ausläuft, das ein Außengewinde für das Einschrauben des Druckluftschalldämpfers 1 in eine Druckentlastungsöffnung eines druckluftbetriebenen Gerätes aufweist. Oberhalb des Gewindeteils 10 ist ein Sechskant 11 ausgebildet, über den die Befestigung des Druckluftschalldämpfers 1 an dem Gerät mittels eines passenden Werkzeuges bewirkt werden kann.
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In das Gehäuse 3 ist eine zylindrische Drosselhülse 12 koaxial zur Mittelachse 2 eingesetzt. Sie ist zwischen einer passenden Ausnehmung in dem Gehäusekopf 4 einerseits und einem auf der Stirnseite des Anschlussstutzens 9 sich abstützenden Elastomerring 13 verspannt. Die Drosselhülse 12 ist porös und deshalb für Luft durchlässig. Sie besteht aus einem Sintermaterial, beispielsweise Sinterbronze, Sintermessing, Polyethylen-Sintermaterial oder Edelstahl-Sintermaterial.
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An seinem freien Ende bildet der Anschlussstutzen 9 eine Einströmöffnung 14 für die Druckluft aus. Von ihr geht ein gradliniger Durchströmkanal 15 aus, der bis zum Bereich der Drosselhülse 12 geht. Dort wird er abgeschlossen durch einen Kolben 16, der in der Drosselhülse 12 geführt ist. An der der Einströmöffnung 14 abgewandten Seite ist der Kolben 16 mit einer Kolbenstange 17 verbunden, die den Gehäusekopf 4 durchsetzt und an ihrem den Kolben 16 entfernt liegenden Ende mit einer hutförmigen Schutzhülse 18 verbunden ist. Die Kolbenstange 17 ist von einer Schraubenfeder 19 umgeben, die sich einerends an dem Kolben 16 abstützt und anderenends an dem Gehäusekopf 4.
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Die Schutzhülse 18 hat eine mit der Kolbenstange 17 verbundene Kopfplatte 20, an deren Außenrand ein Schutzzylinder 21 angeformt ist, der sich über den Gehäusekopf 4 und die Drosselhülse 12 konzentrisch zur Mittelachse 2 erstreckt. Die Außenseite des Gehäusekopfes 4 und die Innenseite des Schutzzylinders 21 sind so bemessen, dass der Schutzzylinder 21 von der Außenseite des Gehäusekopfes 4 geführt ist.
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In der in 1 dargestellten Ruheposition liegt die Unterkante des Schutzzylinders 21 auf einem Absatz der Gehäusehülse 8 auf. Dort liegt an der Innenseite des Schutzzylinders 21 ein O-Ring 22 an, der in einer passenden Nut eingefasst ist. Dieser sorgt für eine zuverlässige Abdichtung gegen das Eindringen von Feuchtigkeit oder Schmutz in dem Bereich zwischen Schutzzylinder 21 und Drosselhülse 12. Der Schutzzylinder 21 wie auch die Kopfplatte 20 haben keine Durchbrechungen.
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Wird der Druckluftschalldämpfer 1 oder genauer der Durchströmkanal 15 mit einem Druckluftstoß beaufschlagt, wird der Kolben 16 gegen die auf Druck beanspruchte Schraubenfeder 19 in Richtung auf den Gehäusekopf 4 verschoben. Aufgrund der Verbindung des Kolbens 16 mit der Schutzhülse 18 über die Kolbenstange 17 wird dabei die Schutzhülse 18 mitgenommen, d.h. sie wird mit dem Kolben 16 angehoben. Dabei erreichen beide die in 2 dargestellten Endpositionen, in denen die Drosselhülse 12 weitgehend freigegeben ist und somit die Druckluft über die Drosselhülse 12 austreten kann, wie dies durch die Pfeile versinnbildlicht ist. Ein Austreten ist so lange möglich, wie der Druck ausreichend ist, um den Kolben 16 gegen die Wirkung der Schraubenfeder 19 in der in 2 dargestellten Position zu halten. Unterschreitet der Druck einen Auslegungswert, kehrt der Kolben 16 unter Einwirkung der Schraubenfeder 19 wieder in die Ruheposition gemäß 1 zurück, mit der Folge, dass auch die Schutzhülse 18 in ihre Ruheposition zurückbewegt wird, in der sie mit der Unterkante ihres Schutzzylinders 21 wieder abdichtend an der Gehäusehülse 8 zur Anlage kommt. Der Druckluftschalldämpfer 1 ist dann wieder gegenüber der Außenatmosphäre abgedichtet und geschützt.
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Der in den 3 und 4 dargestellte Druckluftschalldämpfer 31 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch um seine Mittelachse 32 ausgebildet. Er hat ein Gehäuse 33, das im Wesentlichen von einem hülsenförmigen Anschlussstutzen 34 und einer darauf aufgeschraubten Schutzhülse 35 gebildet wird. Der Anschlussstutzen 34 läuft an seinem freien Ende in ein Gewindeteil 36 aus, das ein Außengewinde für das Einschrauben des Druckluftschalldämpfers 31 in eine Druckentlastungsöffnung eines druckluftbetriebenen Gerätes aufweist. Oberhalb des Gewindeteils 36 ist ein Sechskant 37 ausgebildet, über den das Ein- oder Ausschrauben des Druckluftschalldämpfers 31 an dem Gerät mittels eines passenden Werkzeuges bewirkt werden kann.
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In der Schutzhülse 35 erstreckt sich eine Drosselhülse 38 mit ihrem Hülsenmantel 39. Der Innendurchmesser des Hülsenmantels 39 entspricht dem des Anschlussstutzens 34 und dessen Einströmöffnung 40 und ist frei von Querschnittsveränderungen, so dass ein gerade gestreckter, unverstellter Durchströmkanal ausgebildet wird. Am dem Anschlussstutzen 34 benachbarten Ende weist der Hülsenmantel 39 einen außen vorstehenden Ringsteg 41 auf, über den die Drosselhülse 38 bzw. deren Hülsenmantel 39 an der Innenseite der Schutzhülse 35 axial verschieblich geführt ist. Im Bereich des oberen Endes ist in die Schutzhülse 35 ein ringförmiges, zylindrisches Führungslager 42 eingesetzt, dessen Innenumfang als Führung für die Drosselhülse 38 dient.
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Das aus der Schutzhülse 35 herausragende Ende der Drosselhülse 38 wird von einer kegelförmigen Schutzkappe 43 gebildet, die über eine Senkschraube 44 mit innen liegendem Schraubenkopf 45 mit dem Hülsenmantel 39 verbunden ist. In die Unterseite der Schutzkappe 43 ist ein O-Ring 46 eingesetzt.
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Im oberen Teil des Hülsenmantels 39 sind über den Umfang gleichmäßig verteilt vier Ausströmlöcher 47, 48, 49 eingebohrt. Über sie kann Druckluft radial nach außen entweichen. Der Hülsenmantel 39 der Drosselhülse 38 ist von einer Schraubenfeder 50 umgeben, die sich am einströmseitigen Ende auf dem Ringsteg 41 und am ausströmseitigen Ende an dem Führungslager 42 abstützt und auf Druck beansprucht ist.
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In der in 3 dargestellten Ruheposition sorgt die Schraubenfeder 50 dafür, die Schutzkappe 43 der Drosselhülse 38 über den O-Ring 46 auf die Stirnseite der Schutzhülse 35 zu drücken und bewirkt hierdurch eine luftdichte Abdichtung gegen das Eindringen von Feuchtigkeit oder Schmutz in diesem Bereich. Wird der Druckluftschalldämpfer über die Einströmöffnung 40 und den Anschlussstutzen 34 mit einem Druckluftstoß beaufschlagt, wird die Drosselhülse 38 gegen die Wirkung der Schraubenfeder 50 aus der in 3 gezeigten Ruheposition nach außen in die in 4 dargestellte Endposition geschoben. Ein absatzförmiger Anschlag 51 an der Außenseite des Hülsenmantels 39 kommt dabei in Anlage zu der einströmseitigen Stirnseite des Führungslagers 42 und begrenzt die Auswärtsbewegung der Drosselhülse 38. In der Endposition gemäß 4 befinden sich die Ausströmlöcher 47, 48, 49 außerhalb der Schutzhülse 35, so dass die in den Druckluftschalldämpfer 31 einströmende Druckluft über die Ausströmlöcher 47, 48, 49 austreten kann, wie dies durch die Pfeile in 4 versinnbildlicht ist.
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Ein Austreten von Druckluft ist so lange möglich, wie der Druck ausreichend ist, um die Drosselhülse 38 gegen die Wirkung der Schraubenfeder 50 in der in 4 dargestellten Position zu halten. Unterschreitet der Druck einen Auslegungswert, kehrt die Drosselhülse 38 durch die Wirkung der Schraubenfeder 50 wieder in die in 3 gezeigte Ruheposition zurück, mit der Folge, dass die Schutzkappe 43 mit dem O-Ring 46 erneut in Anlage zur Stirnseite der Schutzhülse 35 kommt. Der Druckluftschalldämpfer 31 ist dann wieder gegenüber der Außenatmosphäre abgedichtet und geschützt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- CH 659852 A5 [0003]
- EP 1348874 B1 [0005]
- DE 202006003989 U1 [0005, 0005]
- DE 202004005746 U1 [0005, 0005]
