DE20205068U1

DE20205068U1 - Druckluft-Schalldämpfer

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Publication number: DE20205068U1
Application number: DE20205068U
Authority: DE
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2002-03-30
Filing date: 2002-03-30
Publication date: 2002-08-29
Anticipated expiration: 2012-03-31
Also published as: US6899198B2; DE50300783D1; EP1348874A1; US20030183447A1; EP1348874B1

Description

FESTO AG & Co, 73 734 Esslinqen Druckluft-Schal!dämpfer

Die Erfindung betrifft einen Druckluft-Schalldämpfer, mit einem rückseitigen Befestigungsabschnitt, einem sich in Längsrichtung daran anschließenden Schalldämpfabschnitt mit einem Schalldämpfkörper aus porösem Schalldämpfmaterial und einem in Längsrichtung bis zu einer vorderseitigen Ausströmöffnung durchgehenden Ausströmkanal, der innerhalb des Schalldämpfabschnittes eine sich zur Ausströmöffnung hin verjüngende Gestalt hat.

Ein in der WO 00/50776 Al beschriebener Druckluft-Schalldämpfer dieser Art wird im Zusammenhang mit einer zur Vakuumerzeugung dienenden Ejektoreinrichtung eingesetzt. Er ist mit seinem rückseitigen Befestigungsabschnitt an der Austrittsöffnung einer Ejektoreinrichtung angeschlossen und dient zur Dämpfung des Schalls der aus der Fangdüse der Ejektoreinrichtung austretenden Druckluft.

Der Druckluft-Schalldämpfer hat rückseitig einen Befestigungsabschnitt zur Fixierung an der Ejektoreinrichtung, woran sich ein Schalldämpfabschnitt anschließt, der einen Schalldämpfkörper aus porösem Schalldämpfmaterial besitzt. Um die Verschmutzung des Schalldämpfmaterials zu minimieren, ist ein den Druckluft-Schalldämpfer durchsetzender Ausströmkanal vor-. .. ········· ··· ·· it

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handen, der an der Vorderseite mit einer Ausströmöffnung zur Umgebung ausmündet. Innerhalb des Schalldämpfabschnittes hat der Ausströmkanal eine sich zur Ausströmöffnung hin verjüngende Gestalt. Der Schalldämpfkörper sitzt in einem hülsenartigen Gehäuse, durch das er am Außenumfang abgedeckt wird.

Der bekannte Druckluft-Schalldämpfer hat zwar den Vorteil, dass er weniger schnell verschmutzt als ein auch im vorderen Bereich geschlossener Schalldämpfer. Allerdings ergeben sich Einbußen bei der schalldämpfenden Wirkung. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Druckluft-Schalldämpfer der eingangs genannten Art vorzuschlagen, der eine bessere Schalldämpfwirkung besitzt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass der Schalldämpfkörper am Außenumfang abdeckungslos ausgebildet ist, wobei seine Außenumfangsflache eine Ausströmfläche für die seine Wandung quer zur Längsrichtung durchströmende Druckluft bildet, und dass der im Befestigungsabschnitt verlaufende Kanalabschnitt des Ausströmkanals stufenlos in den im Schalldämpf abschnitt verlaufenden Kanalabschnitt übergeht.

Im Vergleich zum Stand der Technik kann die Druckluft nun auch am abdeckungslos ausgebildeten Außenumfang des Schalldämpfkörpers ausströmen, so dass der an der vorderseitigen Ausströmöffnung austretende Volumenstrom reduziert wird und die durch den Freistrahl hervorgerufene Lautstärke verringert wird. Der stufenlose Kanalverlauf hat hierbei den Vorteil, dass Wirbelbildungen vermieden werden, die den Durchtritt der Druckluft durch die Wandung des Schalldämpfkörpers verhindern

oder beeinträchtigen könnten. Man erreicht daher eine hohe schalldämpfende Wirkung bereits bei relativ geringen Längenabmessungen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Der im Befestigungsabschnitt verlaufende Kanalabschnitt des Ausströmkanals kann einen konstanten Querschnitt aufweisen und stufenlos in den entsprechend ausgebildeten Eintrittsquerschnitt des im Schalldämpfabschnitt verlaufenden Kanalabschnittes übergehen. Die Kanalwandung kann dadurch im Übergangsbereich leicht abgeknickt sein.

Als besonders vorteilhaft wird allerdings eine Bauform angesehen, bei der der Ausströmkanal über seine gesamte Länge hinweg eine sich zur Ausströmöffnung hin verjüngende Gestalt hat und sich somit auch schon im Befestigungsabschnitt verjüngt. Auf diese Weise ergibt sich ein besonders effektiver Strömungsverlauf.

Die sich verjüngende Gestalt lässt sich insbesondere durch einen konischen Kanalverlauf fertigungstechnisch sehr einfach realisieren.

Der Befestigungsabschnitt kann einen Befestigungskörper aufweisen, der aus einem vom Material des Schalldämpfkörpers abweichenden Material besteht, wobei die beiden Körper beispielsweise durch Verschweißen oder Verkleben fest verbunden sind. Bei einer besonders vorteilhaften Bauform ist der

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Druckluft-Schalldämpfer eine einstückige Komponente, die durchweg aus dem porösen Schalldämpfmaterial besteht. Wie sich gezeigt hat, fällt bei der erfindungsgemäßen Kanalgestaltung die strukturmechanische Belastung in der Längsrichtung des Druckluft-Schalldämpfers relativ gering aus, so dass auch bei der erwähnten einstückigen Bauform die erforderlichen Festigkeitswerte erreicht werden und mithin eine beträchtliche Reduzierung der Herstellkosten möglich ist.

Bei dem Schalldämpfmaterial kann es sich beispielsweise um Sinterbronze, Sintermessing, Polyethylen-Sintermaterial, E-delstahl-Sintermaterial oder ein anderes geeignetes Sintermaterial handeln.

Der Schalldämpfkörper kann außen beispielsweise kreiszylindrisch gestaltet sein. Als besonders vorteilhaft hat es sich allerdings erwiesen, wenn der Schalldämpfkörper außen eine sich entsprechend dem Ausströmkanal verjüngende Gestalt hat, so dass er zweckmäßigerweise über seine Länge hinweg eine konstante Wandstärke besitzt. Auf diese Weise ergibt sich trotz des konischen Verlaufes des Ausströmkanals in der Wandung des Schalldämpfkörpers keine signifikante Verstärkung des Strömungswiderstandes zur Ausströmöffnung hin, so dass der durch die Ausströmöffnung austretende Volumenstrom und somit das Ausströmgeräusch noch weiter reduziert wird.

In Verbindung mit einer vorgeschalteten Ejektoreinrichtung ergeben sich besondere Vorteile des Druckluft-Schalldämpfers, wenn dessen Austrittsdurchmesser an der Austrittsöffnung grö-

ßer ist als der kleinste Durchmesser der Fangdüse der vorgeschalteten Ejektoreinrichtung.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine erste Bauform des erfindungsgemäßen Druckluft-Schalldämpfers im an einer zur Vakuumerzeugung dienenden Ejektoreinrichtung installierten Zustand, das Ganze im Längsschnitt, und

Fig_; 2 eine alternative Bauform des Druckluft-Schalldämpfers in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellungsweise, wobei die vorgeschaltete Ejektoreinrichtung jedoch nur strichpunktiert partiell angedeutet ist.

Die Zeichnung zeigt eine in ihrer Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Vakuumerzeugervorrichtung. Diese enthält eine Ej ektoreinrichtung 2, die mit einem Druckluft-Schalldämpf er 3 der erfindungsgemäßen Bauart ausgestattet ist.

Die Ej ektoreinrichtung 2 verfügt über ein Gehäuse 4, das eine Strahldüse 5 und eine sich daran anschließende Fangdüse 6 aufweist oder definiert. Die Strahldüse 5 besitzt eine Einspeiseöffnung 7, an der im Betrieb der Vakuumerzeugervorrichtung 1 unter atmosphärischem Überdruck stehende Druckluft eingespeist wird.

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Rückseitig an die Strahldüse 5 schließt sich die Fangdüse 6 an. Zwischen der Austrittsöffnung der Strahldüse 5 und der Eintrittsöffnung der Fangdüse 6 befindet sich ein Zwischenraum, der einen Absaugraum 8 definiert, der über einen Kanal mit einer Absaugöffnung 12 verbunden ist.

An dem der Eintrittsöffnung entgegengesetzten rückwärtigen Ende verfügt die Fangdüse 6 über eine Austrittsöffnung 13.

Im Betrieb der Anordnung wird die an der Einspeiseöffnung 7 eingespeiste Druckluft beim Durchströmen der Strahldüse 5 beschleunigt und ruft beim Übertritt in die Fangdüse 6 im Absaugraum 8 einen Unterdruck hervor. Dieser erzeugt eine absaugende Wirkung an der Absaugöffnung 12 und einer daran angeschlossenen, zu evakuierenden Einrichtung 14. Bei letzterer handelt es sich beispielsweise um einen mit einem Saugnapf oder einer Saugplatte ausgestatteten Sauggreifer. Die eingespeiste Druckluft wird zusammen mit der abgesaugten Luft durch die sich zur Austrittsöffnung 13 hin erweiternde Fangdüse 6 hindurch zur Atmosphäre ausgeblasen.

Durch den an die Austrittsöffnung 13 der Fangdüse 6 angeschlossenen Druckluft-Schalldämpfer 3 wird das Ausströmgeräusch der Druckluft auf ein akzeptables Maß gedämpft.

Der Druckluft-Schalldämpfer 3 ist ein längliches, schlankes Bauteil mit einem rückseitigen Befestigungsabschnitt 15, an den sich in der Längsrichtung ein Schalldämpfabschnitt 16 anschließt. Mit dem Befestigungsabschnitt 15 ist der Druckluft-

Schalldämpfer 3 im Bereich der Austrittsöffnung 13 am Gehäuse 4 der Ejektoreinrichtung 2 befestigt.

Bei den Ausführungsbeispielen verfügt der Befestigungsabschnitt 15 über ein als Außengewinde ausgebildetes Befestigungsgewinde 17, mit dem er in ein entsprechendes Innengewinde an der Austrittsöffnung 13 eingeschraubt ist. Bei Bedarf können abdichtende Maßnahmen vorgesehen werden, beispielsweise Dichtungs- oder Klebemittel.

Der Schalldämpfabschnitt 16 besteht bei beiden Ausführungsformen ausschließlich aus einem Schalldämpfkörper 18 aus porösem Schalldämpfmaterial. Als Schalldämpfmaterial empfiehlt sich ein Sintermaterial, beispielsweise Sinterbronze, Sintermessing, Polyethylen-Sintermaterial oder Edelstahl-Sintermaterial. Feine und feinste Poren oder Zwischenräume in diesem Material gestatten einen Durchtritt von Druckluft bei ausreichend hohem Druckgefälle.

Der Druckluft-Schalldämpfer 3 ist in Längsrichtung von einem Ausströmkanal 22 linear durchzogen. Mit seiner Rückseite mündet er zur freien Stirnfläche des Befestigungsabschnittes 15. Mit seinem entgegengesetzten Ende mündet er zu der dem Befestigungsabschnitt 15 axial entgegengesetzten Vorderseite des Schalldämpfkörpers 18, wobei diese Mündung als Ausströmöffnung 23 bezeichnet sei.

Der Ausströmkanal 22 hat zumindest innerhalb des Schalldämpf abschnittes 16 eine sich zur Ausströmöffnung 23 hin verjüngende Gestalt. Diese sich verjüngende Gestalt resultiert

zweckmäßigerweise aus einem sich konisch verjüngenden Längsverlauf. Die Querschnittsabnahme ist vorzugsweise kontinuierlich bzw. gleichmäßig.

Der Schalldämpfkörper 18 ist an seinem Außenumfang nicht abgedeckt. Dadurch bildet seine quer zur Längsrichtung orientierte Außenumfangsflache eine Ausströmfläche 24, an der die Wandung 25 des Schalldämpfkörpers 18 quer zur Längsrichtung und insbesondere radial durchströmende Druckluft ringsum austreten kann (vgl. Strömungspfeile 26).

Beim Hindurchströmen der Druckluft durch den Druckluft-Schalldämpfer 3 treten Teile der Druckluft als Freistrahl an der Ausströmöffnung 23 aus, während andere Teile gemäß den Strömungspfeilen 26 die hülsenähnliche Wandung 25 durchsetzen und an der Ausströmfläche 24 austreten. Die Ausströmfläche erstreckt sich über die gesamte Länge und den gesamten Außenumfang des Schalldämpfkörpers 18 hinweg.

Auf Grund des sich verjüngenden Verlaufes des Ausströmkanals 22 treten Rückstau- und Reibungseffekte auf, die zur Folge haben, dass die Druckluft verstärkt zur Seite durch die Wandung 25 des Schalldämpfkörpers 18 hindurchgeleitet wird. Der an der Ausströmöffnung 23 austretende Massenstrom ist dadurch geringer als bei durchweg konstantem Kanalquerschnitt, woraus eine Verringerung des Geräuschpegels resultiert. Beim Ausführungsbeispiel ist der austretende Volumenstrom besonders gering, weil der gesamte Außenumfang des Schalldämpfkörpers 18 als Ausströmfläche 24 zur Verfügung steht. Dabei kann die Länge des Schalldämpfkörpers 18 optimal ausgenutzt werden,

weil der im Befestigungsabschnitt 15 verlaufende erste Kanalabschnitt 27 des Ausströmkanals 22 stufenlos in den den Schalldämpfabschnitt 16 bzw. den Schalldämpfkörper 18 durchsetzenden zweiten Kanalabschnitt 2 8 übergeht.

Der stufenlose Übergang ohne stufenartige Erweiterung oder Verengung gewährleistet eine ungestörte Strömung ohne Turbulenzen im Übergangsbereich, die den Eintritt der Druckluft in die Wandung des Schalldämpfkörpers 18 beeinträchtigen könnten.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 besteht der Befestigungsabschnitt 15 aus einem Befestigungskörper 32, der aus einem anderen Material besteht als der fest mit ihm verbundene Schalldämpfkörper 18. Der Befestigungskörper 32 kann beispielsweise aus Kunststoff oder Metall bestehen. Die feste Verbindung mit dem Schalldämpfkörper 18 wird beispielsweise durch eine Schweißverbindung oder eine Klebeverbindung realisiert. Dabei kann der Schalldämpfkörper 18 stumpf an den Befestigungskörper 32 angesetzt sein.

Bei dieser Ausführungsform kann es aus fertigungstechnischen Gründen zweckmäßig sein, den sich verjüngenden Kanalverlauf des Ausströmkanals 22 auf den im Schalldämpfkörper 18 liegenden zweiten Kanalabschnitt 2 8 zu beschränken. So hat denn auch beim Ausführungsbeispiel der in dem Befestigungskörper 32 verlaufende erste Kanalabschnitt 27 durchweg einen konstanten Querschnitt, wobei dieser Querschnitt dem Eintrittsquerschnitt des zweiten Kanalabschnittes 28 entspricht. Daraus resultiert im Übergangsbereich lediglich ein leicht ab-

knickender Wandverlauf des Ausströmkanals 22, der sich auf die Strömungsverhältnisse kaum nachteilig auswirkt.

Als optimal wird gleichwohl die in Fig. 2 gezeigte Bauform angesehen., bei der sich der sich verjüngende Kanalverlauf über die gesamte Länge des Ausströmkanals 22 hinweg erstreckt. Der größte Kanalquerschnitt befindet sich dabei zweckmäßigerweise an der im Bereich der Stirnseite des Befestigungsabschnittes 15 liegenden Einströmöffnung 23' des Ausströmkanals 22, der geringste Kanalquerschnitt an der Ausströmöffnung 23.

Der sich durchweg verjüngende Kanalverlauf des Ausströmkanals 22 lässt sich besonders vorteilhaft realisieren, wenn der Druckluft-Schalldämpfer einstückig aus porösem Schalldämpfmaterial hergestellt ist, wie dies beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 der Fall ist. Hier besteht auch der Befestigungsabschnitt 15 aus dem Schalldämpfmaterial des Schalldämpfabschnittes 16, so dass sich aufwendige Mehrkomponenten-Fertigungsverfahren erübrigen.

Die Druckluft-Schalldämpfer 3 sind prinzipiell für alle Einsätze geeignet, bei denen das Geräusch austretender Druckluft reduziert werden soll. Sie könnten beispielsweise im Zusammenhang mit Ventilen oder druckluftbetriebenen Antrieben eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft erweist sich ihr Einsatz in Kombination mit einer Ejektoreinrichtung 2, wobei hier die vorteilhafte Möglichkeit besteht, die Geometrie des Druckluft-Schalldämpfers 3 optimal an die Ausgestaltung der Ejektoreinrichtung 2 anzupassen.

Eine besonders gute Schalldämpfung wird erzielt, wenn der an der Ausströmöffnung 23 vorliegende Ausströmdurchmesser D^ des Ausströmkanals 22 möglichst klein ist, jedoch stets größer als der kleinste Durchmesser D_K der Fangdüse 6 der Ejektoreinrichtung 2.

Der Druckluft-Schalldämpfer 3 hat zweckmäßigerweise insgesamt eine stab- oder stangenförmige Gestalt. Die Querschnittskontur am Außenumfang ist zweckmäßigerweise kreisförmig.

Die Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des Druckluft-Schalldämpfers 3, bei der der Schalldämpfkörper 18 außen insgesamt eine kreiszylindrische Gestalt hat. In Verbindung mit dem ihn konzentrisch durchsetzenden, sich verjüngenden Ausströmkanal 22 führt dies zur Ausströmöffnung 23 hin zu einer sich vergrößernden Wandstärke der Wandung 25 des Schalldämpfkörpers 18. Dies kann dazu führen, dass der Strömungswiderstand für die die Wandung 25 durchströmende Druckluft zur Vorderseite des Schalldämpfkörpers 18 hin ansteigt. Daher wird zweckmäßigerweise eine Bauform vergleichbar der in Fig. 2 gezeigten Art vorgezogen, bei der der Schalldämpfkörper 18 außen eine sich entsprechend dem Ausströmkanal 22 zur Vorderseite hin verjüngende Gestalt hat.

Dadurch kann die Wandstärke des Schalldämpfkörpers 18 auch im vorderen Bereich relativ gering gehalten werden. Es besteht insbesondere die vorteilhafte Möglichkeit, dem Schalldämpfkörper 18 über seine gesamte Länge hinweg eine konstante

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Wandstärke zu verleihen, so dass er in radialer Richtung gleichförmig durchströmt wird und sich ein optimaler Wirkungsgrad einstellt. Zweckmäßigerweise hat der Schalldämpfkörper 18 außen eine sich kegelförmig verjüngende Gestalt.

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Claims

1. Druckluft-Schalldämpfer, mit einem rückseitigen Befestigungsabschnitt (15), einem sich in Längsrichtung daran anschließenden Schalldämpfabschnitt (16) mit einem Schalldämpfkörper (18) aus porösem Schalldämpfmaterial und einem in Längsrichtung bis zu einer vorderseitigen Ausströmöffnung (23) durchgehenden Ausströmkanal (22), der innerhalb des Schalldämpfabschnittes (16) eine sich zur Ausströmöffnung (23) hin verjüngende Gestalt hat, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalldämpfkörper (18) am Außenumfang abdeckungslos ausgebildet ist, wobei seine Außenumfangsfläche eine Ausströmfläche (24) für die seine Wandung (25) quer zur Längsrichtung durchströmende Druckluft bildet, und dass der im Befestigungsabschnitt (15) verlaufende Kanalabschnitt (27) des Ausströmkanals (22) stufenlos in den im Schalldämpfabschnitt (16) verlaufenden Kanalabschnitt (28) übergeht.

2. Druckluft-Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der im Befestigungsabschnitt (15) verlaufende Kanalabschnitt (27) des Ausströmkanals (22) einen konstanten Querschnitt hat, wobei dieser Querschnitt dem Eintrittsquerschnitt des im Schalldämpfabschnitt (16) verlaufenden Kanalabschnittes (28) entspricht.

3. Druckluft-Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausströmkanal (22) über seine gesamte Länge hinweg eine sich zur Ausströmöffnung (23) hin verjüngende Gestalt hat.

4. Druckluft-Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die sich verjüngende Gestalt des Ausströmkanals (22) eine konische Gestalt ist.

5. Druckluft-Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (15) einen aus vom Material des Schalldämpfkörpers (18) abweichendem Material bestehenden Befestigungskörper (32) aufweist, der mit dem Schalldämpfkörper (18) fest verbunden ist, zweckmäßigerweise durch eine Schweiß- oder Klebeverbindung.

6. Druckluft-Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine einstückige Bauweise aus porösem Schalldämpfmaterial.

7. Druckluft-Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (15) über ein als Außengewinde ausgebildetes Befestigungsgewinde (17) verfügt.

8. Druckluft-Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem porösen Schalldämpfmaterial um Sinterbronze, Sintermessing, Polyethylen-Sintermaterial oder Edelstahl-Sintermaterial handelt.

9. Druckluft-Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalldämpfkörper (18) außen eine kreiszylindrische Gestalt hat.

10. Druckluft-Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalldämpfkörper (18) außen eine sich entsprechend dem Ausströmkanal (22) verjüngende Gestalt hat, insbesondere derart, dass er über seine Länge hinweg eine konstante Wandstärke besitzt.

11. Druckluft-Schalldämpfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalldämpfkörper (18) außen eine sich kegelförmig verjüngende Gestalt hat.

12. Druckluft-Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine Kombination mit einer vorgeschalteten Ejektoreinrichtung (2) zur Vakuumerzeugung, wobei der Ausströmdurchmesser(D_A) an der Ausströmöffnung (23) des Ausströmkanals (22) möglichst klein, jedoch größer ist als der kleinste Durchmesser (D_K) der Fangdüse (6) der Ejektoreinrichtung (2).