DE2523289C2 - Schalldämpfer - Google Patents

Description

— das geräuschmindernde Element (6) rohrförmig ausgebildet ist mit willkürlicher Ausrichtung der Fäden im Gewirk,

— das erste Bauteil (2) so ausgebildet ist, daß sowohl die Stirnfläche (2S) als auch die Innenfläche (30) des geräuschmindemden Elements (6) angeströmt werden und

— die Öffnungen (56) des zweiten Bauteils (4) durch eine Mehrzahl von schmalen Befestigungsarmen (26) begrenzt werden.

2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des zusammengedrückten Metallgewirks bei etwa 50% der Dichte des Materials der Gewirkfäden liegt.

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einem Schalldämpfer nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, wie er aus der GB-PS 878480 bekannt ist, ist das geräuschmindernde Element hutförmig ausgebildet, wobei die Fäden des Gewirks einen flachen Querschnitt aufweisen und die weiteren Seitenflächen der Fäden rechtwinklig zur Längsachse des Geräuschdämpfers ausgerichtet sind. Es wird nur die Innenfläche des geräuschmindemden Elements angeströmt. Das zweite Bauteil, zwischen dem und dem ersten Bauteil das geräuschmindernde Element angeordnet ist, besteht aus einem grobmaschigen Metallsieb und ein ähnliches grobmaschiges Metallsieb ist auch auf der Innenseite des geräuschmindemden Elements angeordnet. Durch die grobmaschigen Metallsiebe soll dabei das geräuschmindernde Element formstabil gehalten werden. Durch die Ausrichtung des Querschnittes der Gewirkfäden soll dabei insbesondere eine Dämpfung von Schockwellen erzielt werden. Durch die Ausrichtung des Querschnittes der Gewirkfäden wird jedoch andererseits ein sehr großer Anteil der Außenfläche des geräuschdämpfenden Elements abgedeckt, so daß die Strömungsgeschwindigkeit in den verbleibenden offenen Flächen sehr hoch ist, was der geräuschdämpfenden Wirkung entgegensteht. Durch die hutformige Ausbildung des geräuschdämpfenden Elements besitzt der Schalldämpfer einen Durchmesser, der das Mehrfache der Bohrung im ersten Bauteil beträgt.

Aus der DE-OS 2232559 ist ein Schalldämpfer mit einem rohrförmig ausgebildeten geräuschmindemden Element bekannt. Das geräuschmindernde Element ist dabei aus einem offenporigen Schaumstoff gebildet und zwischen zylmderförmigen Bauteilen mit versetzten Drosselöffnungen angeordnet Da sich die Luftströmung auf die kürzeste Verbindung zwischen den versetzten Drosselöffnungen konzentriert, wird das Volumen des 5 offenporigen Schaumstoffes dabei nur zum Teil ausgenützt Da die Drosselöffnungen des äußeren zylinderfönnigen Bauteils nur einen geringen Anteil 1er Gesamtoberfläche ausmacht, ist die Strömungsgeschwindigkeit in diesen Drosselöffnungen sehr hoch, so daß d i e geräuschdampfende Wirkung begrenzt ist.

Ein Schalldämpfer mit einem rohrförmig ausgebildeten geräuschmindemden Element ist ferner aus der DE-OS 1403976 bekannt. Das geräuschmindemde iilement kann dabei aus zusammengerolltem Siebmaterial enger Maschenweite oder porösem Schaummaterial hergestellt werden. Das zweite Bauteil bedeckt mit Ausnahme einiger Schlitze die gesamte Oberfläche des geräuschdämpfenden Elements. Die ausströmende Luft durchsetzt dabei nur die Bereiche des geräuschmindernden Elements in der Umgebung dieser Schlitze, so daß das Volumen des geräuschmindemden Elements nicht vollständig und gleichförmig ausgenutzt wird. Es wird ausschließlich die Innenfläche des geräuschmindemden Elements angeströmt. Bei relativ großem Rauminhalt wird dadurch nur eine vergleichsweise geringe Dämpnmgswirkung erzielt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Schalldämpfer der eingangs genannten Art trotz einfachem und raumsparendem Aufbau die Dämpfungswirkung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Patentanspruches 2.

Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die schmalen Befestigungsarme nur ein geringer Anteil der Außenfläche des geräuschmindemtien Elements abgedeckt wird, so daß nahezu das gesamte Volumen desgeräuschmindernden Elements ausgenutzt werden kann.

Unter »Metallgewirk« wird im Sinne der Erfindung jedes Material verstanden, das aus sich kreuzenden und gegenseitig umschlingenden Metalldrähten besteht, z. B. Drahtgitter oder Drahtgewebe.

Das erste und das zweite Bauteil können aus Stahl, Aluminium oder anderen Metallen und Metalllegierungen hergestellt werden sowie aus Kunststoff, insbesondere faserverstärktem Kunststoff.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt Fig. 1 in einer Explosions-Darstellung den Schalldämpfer;

Fig. 2 den Schalldämpfer von Fig. 1 im zusammengebauten Zustand im Seitenaufriß;

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2 und

Fig. 4 im Schnitt und verkleinert eine Vorrichtung zum Formen des geräuschmindemden Elements.
Der dargestellte Schalldämpfer weist ein Gehäuse bestehend aus einem ersten Bauteil 2 und einem zweiten Bauteil 4 und ein im Gehäuse festgehaltenes geräuschminderndes Element 6 auf.

Das erste Bauteil 2 weist einen Verbindungsabschnitt 8 auf, der ein Außengewinde 9 zum Anschluß an ein Austrittsrohr oder eine Abzugsöffnung einer fluidbetriebenen oder fluidbehandelten Maschine, Werkzeug, Ventilkörper oder dergleichen hat, sowie einen Halteabschnitt 10 zur Aufnahme des geräusch-

mindernden Elements 6. Das Äußere des Halteabschnitts 10 hat die Form einer Sechskantmutter zum Ansetzen eines geeigneten Schraubenschlüssels oder anderen Werkzeugs zum dichten Anschluß des Schalldämpfers an eine Maschine oder andere Einrichtung. Das erste Bauteil 2 ist mit einer glattflächigen, durchgehenden axialen Bohrung 12 versehen, deren Durchmesser im Verbindungsabschnitt 8 konstant ist, und ist im Halteabschnitt 10 mit Gegenbohrungen 14, 16 zur Bildung einer ringförmigen Schulter 18 versehen. Im allgemeinen besitzen d,ie Bohrung 12 und die beiden Gegenbohrungen 14 und 16 einen ringförmigen Querschnitt. Schlitze 20 sind an jeder zweiten der sechs Außenflächen des Halteabschnitts 10. Die Schlitze 20 sind mit flachen Seiten und flachem Boden ausgeführt, wobei Seiten und Boden jeweils ungefähr rechte Winkel miteinander bilden.

Das zweite Bauteil 4 ist becherförmig und besitzt eine zylindrische Seitenwand 22, die an einem Ende von einer flachen runden Endwand 24 geschlossen ist Die Seitenwand 22 ist mit der Endwand 24 vsrbunden und am gegenüberliegenden Ende mit Befestigungsarmen 26 versehen, die gleichen Abstand voneinander besitzen. Befestigungsarme 26 besitzen flache Seitenkanten und ihre Breite ist etwas geringer als die Breite der Schlitze 20. Die Stärke der Befestigungsarme 26 ist gleich der Tiefe der Schlitze 20.

Das geräuschmindernde Element 6 besteht aus einem Metallgewirk wie es aus den US-PS 23 34 263,33 46 302, 2680284, 2869858 und 2426316 bekannt ist. Das Metallgewirk besteht zweckmäßig aus Edelstahldraht, obgleich auch andere Stähle oder Legierungen verwendet werden können. Die Herstellung des geräuschmindernden Elements wird so vorgenommen, daß ein Metallgewirkrohr zusammengedrückt wird, so daß ein flaches, doppellagiges Band entsteht, welches dann aufgerollt wird. Das Band wird auf einen Kern aufgewickelt, wie in Fi g. 2 der US-PS 33 46 302 dargestellt, so daß das zusammengedrückte, aufgerollte Metallgewirk rohrförmig ist. Das doppellagige Band wird so aufgerollt, daß seine Breite parallel zu der Längsachse des Körpers verläuft und es im Querschnitt aus einer kontinuierlichen Spiralwicklung besteht. In dieser selbsttragenden Masse sind nun die Gewirkfäden, die jeweils eins Wicklung im rohrförmigen Metallgewirk ausmachen, im großen und ganzen so ausgerichtet, daß sie sich von einem Ende des geräuschmindernden Elements zum anderen erstrecken, und zwar parallel zur Längsachse. Dieses rohrförmige Metallgewirk wird dann zusammengedrückt und zu einem rohrförmigen geräuschmrndemden Element der gewünschten Dichte geformt. Wie in Fig. 1 und 3 dargestellt, besitzt das geräuschmindernde Element 6 flache, ringförmige Stirnflächen 28 und zylindrische Innen- sowie Außenflächen 30 und 32.

F i g. 4 zeigt eine Matrizeneinrichtung zur Formung des geräuschmindernden Elements 6. Die Matrizeneinrichtung besteht aus einem Kern 36 mit rundem Querschnitt, aufweichen das flache doppellagige Band aufgerollt wird, einer Form 38 mit zylindrischem Hohlraum 40, dessen Boden ein Blindloch 42 aufweist zur Aufnahme des einen Endes des Kerns 36, und einem Kolben 44 mit einer Mittelbohrung 46, die so dimensioniert ist, daß der Kern 36 teleskopisch hineinpaßt, und mit einem Kopf 48 zum Aufsitzen auf dem aufgerollten Band. Die Matrizeneinrictitung ist in eine Presse (nicht abgebildet) eingebaut, mit stationärem Untergestell, an 'welchem die Form 38 befestigt wird und'mit einem vertikal beweglichen Druckkopf, an welchem der Kolben 4i angebracht wird. Wenn die Presse in Betrieb ist, drückt der Kolbenkopf 48 das aufgerollte Band entlang des Kerns 36 nach unten, so daß derselbe zwischen dem Kolben 44 und dem Boden des Hohlraumes 40 der Form 36 zusammengedrückt wird. Der Bewegungsbereich des Kolbens wird so eingestellt, daß der Drahtgeflechtkörper 6 auf eine geeignete Dichte zusammengedrückt wird, z. B. auf eine Dichte von etwa 50% des Drahtmaterials, aus welchem das Drahtgeflecht hergestellt ist.

Das geräuschmindernde Element 6 ist aus einem Metallgewirk hergestellt, welches aus Draht beliebiger Stärke gewirkt werden kann. Das Metallgewirk kann flach oder in Rohrform gewirkt werden und die Maschengröße kann beliebig gewählt werden. Im allgemeinen wird es als Rohr oder Strumpf aus einer Rundstrickmaschine gestrickt. In seiner einfachsten Form kann der Metallgewirkstrumpf aus einer einzigen kontinuierlichen Länge von Metalldraht gestrickt werden. Das fertige Rohr oder der fertige Strumpf wird der Länge nach plattgedrückt zwecks Bildung eines doppellagigen Bandes. Zweckmäßig ist das flachgedrückte Band quer gewellt, um eine weitere Verschlingung der Drahtlängen in ihren Falten zu erreichen. Der Strumpf kann im rechten Winkel zu seiner Längsrichtung gewellt werden, oder unter einem anderen Winkel, z. B.

45° gemäß den US-PS 2334263 und 2680284.

Das geformte Element 6 besteht aus einem zusammengedrückten Metallgewirk mit einer dichtgedrängten, untereinander verschlungenen Drahtstruktur, die eine selbsttragende Masse bildet. Wenn das aufgerollte Band des Metallgewirks zusammengedrückt und zum Element 6 geformt wird, so wird es dicht zusammengedrückt in Richtungen, die quer zur Breite des flachgedrückten Strumpfes oder Bandes verlaufen, d. h., es wird sowohl radial als auch axial zusammengedrückt, so daß die Drahtlängen an zahllosen Stellen über ihre Elastizitätsgrenze hinaus gebogen werden und sie eine bleibende Formänderung erfahren. Darüber hinaus wird beim Zusammendrücken des Bandes der Draht so deformiert, daß eine zusammengedrückte Masse entsteht, die aus einer sehr großen Anzahl gleichmäßig verteilter, willkürlich gerichteter, relativ kurzer Drahtlängen besteht, die einander an zahllosen Stellen innerhalb der Masse berühren und eng miteinander verschlungen sind. Teile der Drahtlängen bilden dabei kleine Taschen und Durchgänge von Kapillargröße. Das Ergebnis ist eine relativ dichte, jedoch poröse, zusammenhängende und selbsttragende Masse, bestehend aus feinen, untereinander vermengten und verbundenen Federdrahtlangen, die Strukturbestandigke.it, wählbare Dichte, regelmäßige und feine Porosität und eine beliebig wählbare Federkonstante besitzt. Die Vielfältigkeit der kurzen Drahtlängen, die gleichmäßige Verteilung, die Richtungen dieser Drahtlängen, die zahllosen Berührungspunkte zwischen ihnen, und die Tatsache, daß die kurzen Drahtlängen eine gewisse Eigenfederwirkung besitzen und gegenüber den anderen, mit ihnen in Berührung stehenden Drahtiäßgen eine geringe Bewegungsfähigkeit besitzen, tragen zu der geräuschmindernden Wirkung des Elements 6 bei.

Gemäß Fig. 1 Ljs 3 ist das geräuschmindernde Element 6 so ausgebildet, daß sein Außendurchmesser nur geringfügig kleiner ist als die Gegenbohrung 16, jedoch größer als die Gegenbohrung 14, so daß die Schulter 18 als Sitz für ein Ende des Elements 6 dienen

kann. Der Innendurchmesser des Elements 6 ist im allgemeinen kleiner ausgeführt als der der Bohrung 12. Obgleich der Innendurchmesser des Elements 6 größer sein kann als der der Bohrung 1ί2, werden bessere Ergebnisse erzielt, wenn er gleich dem Bohrungsdurchmesser oder kleiner ist. Das zweite Bauteil 4 wird so auf das geräuschmindernde Element 6 aufgepaßt, daß dieses die Endwand 24 berührt. Das zweite Bauteil 4 wird so plaziert, daß die Befestigungsarme 26 entlang der Schlitze 20 verlaufen, und es wird in dieser Stellung befestigt, indem die Enden der Befestigungsarme 26 um und unter die ringförmige Endfläche 50 des Halteabschnitts 10 gebogen werden, wie bei 52 dargestellt (siehe Fig. 2 und 3). Wahlweise können die Befestigungsarme 26 an dem Halteabschnitt 10 auch befestigt werden durch Meißelnieten, d. h. durch Deformierung der Außenflächen des Halteabschnitts 10 auf gegenüberliegenden Seiten der Schlitze 20, so daß Teile dieser Flächen über die Befestigungsarme 26 ragen und sie festklemmen. Die Befestigungsarme 26 können auch an dem ersten Bauteil 2 angeschweißt oder angelötet werden, oder mit einem geeigneten Klebstoff, z. B. einem Epoxydkunstharzkleber, befestigt werden. In jedem Fall werden die gegenüberliegenden Enden des geräuschmindernden Elements 6 von der Endwand 24 des zweiten Bauteils 4 und von der flachen ringförmigen Schulter 18 des ersten Bauteils 2 gehalten, so daß es sich nicht axial bewegen kann. Zweckmäßig wird auch von dem ersten und zweiten Bauteil 2 bzw. 4 gerade genügend Axialdruck auf das Element 6 ausgeübt, um seitliche Bewegungen zu verhindern. Die zylindrische Seitenwand 22 des zweiten Bauteils 4 und die Gegenbohrung 16 hemmen ebenfalls eine seitliche Bewegung des Elements 6.

Wie aus Fig. 2 und 3 zu ersehen ist, bildet — wenn der Schalldämpfer zusammengebaut ist — die Gegenbohrung 14 eine kreisförmige Kammer 54 zwischen der Bohrung 12 und der benachbarten Stirnfläche 28 des geräuschmindernden Elements 6. Die drei zwischen den Befestigungsarmen 26 liegenden Öffnungen 56 lassen das durch die Bohrung 12 einströmende Fluid wieder ausströmen. Ist das erste Bauteil 2 z. B. mit einem Gerät verbunden, aus welchem Fluid unter hohem Druck über eine Leitung 58 austritt, die von der Austrittsöffnung eines Luftventils oder Luftzyliriders wegführt, so strömt das austretende Fluid durch die Bohrung 12 in die Kammer 54 und einen mittigen Durchgang 60, der von der Innenfläche 30 des Elements 6 gebildet wird. Ein Teil des Fluids tritt von der Kammer 54 direkt in die Stirnfläche 28 des Elements 6 ein, während der Rest des Stromes das Element 6 durch seine Innenfläche 30 erreicht. Während das Fluid durch das geräuschmindernde Element 6 strömt, wird es in eine Vielzahl kleine Fluidströme aufgeteilt, die gleichmäßig über das Element 6 verteilt werden und nach allen Richtungen austreten. Aufgrund der Eigenschaften des Elements 6 verläßt das Fluid den Schalldämpfer mit einem relativ niedrigen Geräuschniveau. Der Strömungsaustritt nach allen Richtungen ergibt sich dadurch, daß das Fluid durch die gesamte zylindrische Außenfläche 32 des Elements 6 austritt, mit Ausnahme der Teile, die durch die Endwand 24, die Seitenwand 22 und die Befestigungsarme 26 des zweiten Bauteils 4 verdeckt sind.

Für das Metallgewirk kann auch ein einlagiges Band verwendet werden. Desgleichen können mehr als 2 Lagen aufgerollt werden zur Bildung des geräuschmindernden Elements 6. Das Metallgewirk kann auch aus mehrsträngigem Draht hergestellt werden, z. B. aus zwei Drahtsträngen, die zusammengedreht sind.

Das erste Bauteil 2 kann auch ohne Gegenbohrung 14 ausgebildet sein, so daß die Kammer 54 weggelassen wird und die Bohrung 12ohne Erweiterung bis zur Stirnfläche 28 des geräuschmindernden Elements 6 weitergeht. Der Luftstrom durch das Element 6 hat radial weniger Widerstand als axial. Die Geräuschminderung ist ferner geringer, wenn der Innendurchmesser des Elements 6 vergrößert wird (ohne eine entsprechende Vergrößerung des Außendurchmessers) im Verhältnis zum Durchmesser der Bohrung 12. Wenn der Durchsatz erhöht werden soll, ohne Erhöhung des Geräuschpegels, ist daher das Element 6 in der Länge anstatt im Innendurchmesser zu vergrößern.

Das erste und das zweite Bauteil 2, 4 können so ausgebildet werden, daß die zwei oder mehr Befestigungsarme 26 fest verbundene Verlängerungen des ersten Bauteils 2 sind und das zweite Bauteil 4 nur aus der Endwand 24 und Seitenwand 22 besteht.

Beispiel

Ein Schalldämpfer gemäß Fig. 1 bis 3 hat ein geräuschminderndes Element 6, das hergestellt wurde aus einem gewirkten Metallgewirk-Strumpf, der zur Bildung <?ines doppellagigen Bandes flachgedrückt und dann, wie oben beschrieben, aufgerollt und zusammengedrückt wurde. Der Metallgewirk-Strumpf ist aus rundem, rostfreiem Stahldraht von 0,1 mm Durchmesser hergestellt und hat etwa 3,ö Maschen je cm. Das geräuschmindernde Element 6 hat eine Dichte von etwa 40% der Dichte des Materials der Gewirkfäden, einen Außendurchmesser von etwa 25 mm, einen Innendurchmesser von etwa 10 mm und eine Gesamtlänge von etwa 16 mm. Die Bohrung 12 in dem ersten Bauteil 2 hat einen Durchmesser von etwa 11 mm und Durchmesser und Axiallänge der Kammer 54 betragen etwa 26 mm bzw. 3 mm. Die drei Befestigungsarme 26 haben gleichen Abstand voneinander und sind ca. 3,2 mm breit. Der Schalldämpfer wurde an eine Luftdruckquelle von 700 kPa angeschlossen und das Geräuschniveau wurde mit einem Präzisions-Schallpegelmesser gemessen, wobei das Aufnahme-Mikrophon etwa 1 m von dem Schalldämpfer entfernt war. Der Schallpegel betrug 78 dBA und der Strömungsdurchsatz durch den Schalldämpfer betrug etwa 1,4 nWmin. Vergleichsweise beträgt der Schallpegel bei Austritt von 1,4 mVmin unter 700 kPa Druck aus einem offenen Rohr von 11mm Durchmesser etwa 97 dBA. Es wurde festgestellt, daß die Einrichtung einen Gegendruck von nur etwa 42 kPa erzeugt. Es wird angenommen, daß das bemerkenswert niedrige Geräuschniveau beim Austritt eines Luftstroms aus dem Schalldämpfer darauf beruht, daß der eintretende turbulente Luftstrom durch das geräuschmindernde Element 6 in eine laminare oder nahezu laminare Strömung umgewandelt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Schalldämpfer mit einem geräuschmindemden Element in Form eines aufgerollten, zu einer porösen, selbsttragenden Masse zusammengedrückten Metallgewirkes, mit einem ersten Bauteil, das eine durchgehende Bohrung ausweist, und einem zweiten Bauteil, das mit dem ersten Bauteil verbunden ist, wobei das geräuschmindernde Element zwischen ihnen angeordnet ist und das zweite Bauteil auf der Außenseite des geräuschmindemden Elements Öffnungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß