DE3010615A1

DE3010615A1 - Geraeuschdaempfer fuer auslassleitungen in pneumatischen schaltkreisen

Info

Publication number: DE3010615A1
Application number: DE3010615A
Authority: DE
Inventors: Pier Luigi Dr Panigati
Original assignee: OCCIDENT
Current assignee: OCCIDENT
Priority date: 1979-03-27
Filing date: 1980-03-20
Publication date: 1980-10-09
Also published as: GB2045861A; BR8001829A; FR2452660A1; ES489241A0; JPS55131517A; ES8202912A1; CH633349A5; IT8020205A0; IT1140693B

Description

"Geräuschdämpfer für Auslassleitungen in pneumatischen Schaltkreisen"

Dämpfer zur Unterdrückung oder wenigstens Reduktion des Geräusches, das beim Ausströmen eines in einem pneumatischen Schaltkreis unter Druck zirkulierenden Gases entsteht, sind bekannt und werden allgemein als Schalldämpfer bezeichnet. Ihre Aufgabe besteht in erster Linie· darin, den Geräuschpegel herabzusetzen, wenn das Gas, beispielsweise Druckluft, in einem Behälter oder einem Leitungsnetz rasch in die Atmosphäre ausströmt. Es ist eine Tatsache, dass beim Ausströmen von Druckluft das Geräusch durch die brüske und ungeordnete Expansion der mit der Atmosphäre in Berührung kommenden Luft entsteht. Die Expansion ist deswegen brüsk und rasch, weil im allgemeinen in den pneumatischen Schaltkreisen Leistungen und Frequenzen benötigt werden, die nur mit raschen Wechseln vom Druckzustand in den drucklosen Zustand erreicht werden können, mit der dadurch bedingten Notwendigkeit, jeden Gegendruck in der Leitungsanordnung in kürzester Zeit abzubauen.

In anderen Bereichen wird dieses Problem dadurch gelöst, dass man mittels geeigneter Leitungen die Expansion des Gases derart weit durchführt, bis der Kontakt mit der Atmosphäre bei einem Druck stattfindet, der dem Atmosphärendruck sehr nahe ist. Jedoch haben diese Einrichtungen, ausser ihren für die Verwendung im pneumatischen Schaltkreisen unzulässigen Abmessungen und ihren für eine Hilfseinrichtung übermässigen Kosten nur den Vorteil, dass sie für stets gleichbleibende Druck- und Strömungsbedingungen verwendet werden können. Dies trifft andererseits in pneumatischen Schaltkreisen nicht zu, bei denen-die

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Notwendigkeit, die Anlagekosten gering zu halten, die Verwendung desselben Schalldämpfers in äusserst verschiedenen Strömungs-, Druck- und Regulierbedingungen notwendig macht. Aus dem bisher Gesagten folgt, dass an einen Auslassdämpfer für pneumatische Schaltkreise die Forderung gestellt werden muss, das Geräusch auf einen annehmbaren Pegel abzusenken, aber mit gleichmässiger Ausströmgeschwindigkeit des Gases; es handelt sich somit darum, den besten Kompromiss zwischen zwei entgegengesetzten Notwendigkeiten zu finden, nämlich maximaler Geräuschabsenkung bei gleichzeitig schnellstem Druckabbau. Bis heute wurden die.allgemein bekannten Geräusch- oder Schalldämpfer mit verschiedenen Techniken, aber mit beinahe gleichen Prinzipien gebaut, nämlich derart, dass man das ausströmende Gas durch Scheidewände von gegebener Dicke und Porosität hindurchströmen lässt, wobei auch bereits eine erste Expansion des Gases stattfindet oder wenigstens dieser vorangeht.

Im allgemeinen bestehen diese Scheidewände aus poröser Bronze, aus gepresster Stahlwolle oder porösem Kunststoff und bilden selber die tragende Hülle, die mechanisch mit einem Gewindeteil verbunden oder an diesen angeschweisst ist, der die Befestigung auf der Auslassleitung ermöglicht. In andern Fällen weist die tragende Hülle eine Scheidewand auf, die beispielsweise aus Filz, aus Zellwolle oder anderem porösem Material bestehen kann. Beispiele solcher Scheidewände sind· in den ersten beiden Figuren der Zeichnung dargestellt.

Solche Schalldämpfer haben zwar annehmbare Geräusch- und Strömungseigenschaften; sie weisen aber alle eine gewisse Anzahl von Nachteilen auf oder erreichen nicht diejenigen Leistungen, die mit der vorliegenden Erfindung beabsichtigt sind. Vor allem weist ein derart hergestellter Schalldämpfer dieselbe Abströmöffnung (d.h. die Summe aller

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kleiner Porositäten für sämtliche Betriebsbedingungen auf; wie immer auch die Ausströmung sowie ihr Druck sind, muss sie durch stets gleiche Oeffnungen hindurch erfolgen.

Andererseits ist es bekannt, dass ein Schalldämpfer nicht nur auf Bestandteilen einer Anlage mit verschiedenen Eigenschaften verwendet wird, sondern dass auch bei denselben Bestandteilen die dynamischen Bedingungen des Gases vor dieser Abströmung je nach der Zweckbestimmung des Bestandteiles und seiner verschiedenen Betriebsbedingungen Strömungs- und Druckübergänge aufweisen, die von einem zum andern Zeitpunkt sehr verschieden sein können.

Ausserdem verstopfen diese porösen Scheidewände in Gebrauch. In Wirklichkeit enthält das Gas, insbesondere die zur Verwendung gelangende Luft, kleinste Partikel in Suspension, Verunreinigungen, die in den verschiedenen Teilen als Rückstände der Abnützung der beweglichen Teile auftreten, ferner OeI und anderes. Alle diese Verunreinigungen werden gegen die poröse Scheidewand getrieben und von dieser nach und nach absorbiert, mit dem Ergebnis, dass die kleinen Luftdurchgänge mit der Zeit verschlossen werden und die Strömung zunehmend herabgesetzt wird. Man kann solche Scheidewände zwar reinigen, aber nach einem gewissen Zeitpunkt muss man sie doch wegwerfen. In einigen Fällen, in denen die Scheidewand aus Filz, aus Zellulose oder aus Stahlwolle besteht, wird sie durch den Gebrauch mit der Zeit deformiert, bricht oder franst aus, bis die Notwendigkeit ihres Ersatzes oder sogar desjenigen des kompletten Schalldämpfers notwendig wird. Schliesslich sind solche Scheidewände umso teurer, je besser ihre Qualität ist, was einen Einfluss auf die Kosten der gesamten Anlage hat (zahlreich sind die Fälle, wo ihre Anwendung verlangt wird). Dieser Einfluss ist erheblich, wird aber nur ungern toleriert, denn schliesslich handelt es sich immerhin nur um eine zweitrangige Einrichtung,

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wie nützlich sie auch sei.

Es ist bereits ein Geräuschdämpfer bekannt, der sich besonders für pneumatische Schaltkreise eignet und der das Geräusch dämpft, das entsteht, wenn die Druckluft in einer kurzen Zeitspanne entweicht- Dieser Geräuschdämpfer weist eine zylindrische äussere Hülle mit einem Eingang am einen Ende und einer inneren Trennwand auf. Diese ist ebenfalls kreisförmig und erstreckt sich axial innerhalb der Hülle, von welcher sie einen Abstand aufweist; dennoch ist diese Trennwand nicht vollständig rohrförmig, sondern erstreckt sich in Umfangsrichtung über einen Bogenwinkel von weniger als 360 , sodass auf einer Seite eine längliche Oeffnung entsteht.

Der zylindrische Körper ist mit zahlreichen kleinen Oeffnungen versehen, welche sich direkt gegenüber der Rückseite der Trennwand befinden und mit einer porösen Schicht wie Filz überzogen sind. Die einströmende Luft wird daher gezwungen, einen kurvenreichen Weg zu befolgen (entlang welchen der Druck abbaut), bevor sie aus der zylindrischen Hülle austritt. Dennoch weist auch dieser Geräuschdämpfer einige der schon erwähnten Nachteile auf. Mit der im folgendem dargestellten Erfindung wird bezweckt, diese Nachteile zu vermeiden und wenigstens ihre Anzahl herabzusetzen.

Dies wird erfindungsgemäss mit einem Schalldämpfer erreicht, welcher die Merkmale des Anspruches 1 aufweist. Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert; es zeigen

Fig. 1 und 2 Beispiele des Standes der Technik, Fig. 3 eine Ansicht einer ersten Ausführungsform

des erfindungsgemässen Geräuschdämpfers, Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in

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Fig. 3, und

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführung s form.

Die Fig. 1 und 2 zeigen zwei Geräuschdämpfer bekannter Bauweise, die sich geringfügig voneinander unterscheiden. Jeder weist eine Hülle l·¹ von im wesentlichen zylindrischer Form auf, die am einen Ende mit einem Rohr 2' von kürzerer Länge endet. Dieses kann gemass Fig. 2 ein Gewinde zum Anschluss des Geräuschdämpfer an ein nicht dargestelltes Leitungsnetz oder an ein Auslassventil aufweisen. Im allgemeinen ist auch noch ein Abschnitt 2a' vorgesehen, der dazu dient, mittels eines Gabelschlüssels den bereits aufgeschraubten Geräuschdämpfer fest anzuziehen. Auch andere Lösungen können vorgesehen werden. Die Hülle 1' gemäss Fig. 1 besteht aus einem porösem Material wie Bronze oder porösem Kunststoff, während in der Hülle nach Fig. 2 Oeffnungen 3' wenigstens über einen Teil ihrer Länge angebracht sind. Diese Oeffnungen können über den ganzen Umfang oder wie schon erwähnt nur über einen Teil desselben verteilt sein. Der Weg des Gases durch den Geräuschdämpfer ist mit Pfeilen in Fig. 2 angegeben.

Der in den Figuren 3-5 dargestellte erfxndungsgemasse Schalldämpfer besteht im wesentlichen aus denselben Teilen. Auch er umfasst eine Hülle 1, vorzugsweise von zylindrischer Form, ein Gewinderohr 2 und einen Abschnitt 2a zum Anziehen des Schalldämpfers mittels eines Gabelschlüssels. Er könnte andererseits auch mit einer oder mehreren Oeffnungen 2b für einen Schraubenzieher versehen sein. Die in der Hülle 1 angebrachten Oeffnungen können über den ganzen Umfang oder (wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt) nur über einen Teil desselben verteilt sein. Im Inneren der Hülle befindet sich eine kreisförmige Trennwand 4 von etwa gleicher Höhe wie die Hülle, deren Aufgabe darin besteht, die Luft auf einen längeren Weg

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zu bringen und sie dadurch expandieren zu lassen, bevor sie den Bereich für den Auslass in die Atmosphäre erreicht. Die Trennwand kann auch weggelassen werden (wenn andere Umstände dies erforderlich machen), worauf dann die Oeffnungen 3 über den ganzen Umfang verteilt werden. Diese Trennwand erstreckt sich nicht über den ganzen Umfang; sie lässt auf ,diese Weise eine längliche Oeffnung frei, die besonders aus Fig. 4 ersichtlich ist.

In das Innere dieser Hülle, wird nun eine gewisse Anzahl von Teilchen 6 von geeigneter Form eingesetzt, die teilweise den für sie vorgesehenen Raum im Inneren der Hülle ausfüllen. Ein Gitter 7 verhindert das Austreten der Teilchen durch den Lufteingang. Dieses Gitter 7 kann sich auch am Grunde der Hülle 1 befinden oder erhöht angeordnet sein, wie dargestellt.

Wenn die Hülle nicht vollständig mit Teilchen angefüllt ist, bildet sich die Schicht von Teilchen, welche die Oeffnungen zudeckt, bei jeder Ausströmung des Gases. Beim Ausbleiben der Abströmung und im Ruhezustand löst sich aber diese Schicht auf, weil die Teilchen entweder vollständig oder mindestens teilweise herunter fallen. Das Anhäufen der Teilchen vor den Oeffnungen 3 bewirkt eine Herabsetzung der Löcher, durch welche die Luft entweichen kann.

Diese Teilchen 6 haben Formen, Abmessungen, ein Gewicht und eine Elastizität nach Bedarf. Die Eigenschaften werden bereits bei der Projektierung festgelegt. Die Teilchen können unter sich vollständig gleich sein oder sich in einzelnen oder in allen den genannten Eigenschaften voneinander unterscheiden. Wenn die Luft, welche entweichen soll, in die Hülle 1 eintritt, werden die Teilchen von ihr aufgewirbelt und gegen die Oeffnungen der Hülle transportiert, wobei sie diese mit zunehmender Anhäufung ab-

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decken. Weil in dieser üebergangsphase jedes Teilches in diejenige Zone verbracht wird, durch welche in diesem Zeitpunkt die Luft mit maximaler Strömung entweicht, sind alle Teilchen am Ende ihrer Bewegung gleichmässig entsprechend den Ausströmbedingungen in jenem Zeitpunkt verteilt.

Innerhalb gewisser Grenzen kann eine Aenderung von einer gewissen Grosse im Druck und in der Strömung vor diesen Teilchen eine unterschiedliche Verteilung derselben bewirken. Aus dem vorhergehenden geht klar hervor, dass für verschiedene Abmessungen dieser Teilchen grössere oder kleinere Abströmwege geschaffen werden. Diese Teilchen können auch aus mehr oder weniger elastischem Material hergestellt sein, sodass verschiedene Ausströmbedingungen geschaffen werden. Es lässt sich tatsächlich leicht zeigen, dass man bei Verwendung von Kügelchen von einer gewissen Deformierbarkeit und elastischer Anpassung nicht nur eine beträchtliche Abnahme der Ausströmquerschnitte erreicht, sondern auch eine Abhängigkeit derselben vom Einströmdruck. Daraus ergibt sich der in Vergleich zu den bisherigen Scheidewänden grosse Vorteil von Ausgängen, die mit dem Druck und damit mit der Geräuschquelle variieren können. Die Ausgänge können so klein wie notwendig sein, um den Geräuschpegel herabzusetzen, während sie sich andererseits wieder öffnen, wenn wegen eines.geringeren Druckes die Strömung zunimmt, ohne dass deswegen die festgesetzten Geräuschgrenzwerte überschritten werden. Es ergibt sich daraus eine verschiedene Ansprechbarkeit des Geräuschdämpfers an die verschiedenen Bedingungen der einzelnen Bauteile, deren Geräusch gedämpft werden muss. Aber auch auf demselben Bauteil hat man innerhalb gewisser bekannten Hysteresisgrenzen eine Ansprechbarkeit, die mit den nicht konstanten Bedingungen beim Eintritt in den Schalldämpfer variiert.

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Eine Proportionalität zu diesen Einströmbedingungen oder eine variable Abhängigkeit von diesen kann auch dadurch erhalten werden, dass man Teilchen, insbesondere Kügelchen, von verschiedener Masse miteinander mischt.

In einem solchen Fall bewegen sich zuerst die leichteren, gefolgt von den schwereren; es kann daher der Fall eintreten, dass unter gewissen Strömungs- und Druckbedingungen nur ein Teil der Kügelchen sich bewegt, während in anderen Fällen sämtliche Teilchen in Bewegung geraten, sodass man auf diese Weise eine Abhängigkeit von den Einströmbedingungen erhält, die mit porösen Scheidewänden nie erreicht werden.

Beim Aufhören der Strömung bewegt sich ein Teil der Kügelchen oder sämtliche unter Wirkung der Schwerkraft auf eine andere Verteilung hin, um bei neuerlichem Auftreten des Druckes wieder zurückzukehren, um die Ausgänge zu stopfen. Ein anderere beachtlicher Vorteil dieser Lösung in bezug auf die bisher bekannten Massnahmen, liegt darin, dass die Ausgänge praktisch kaum durch Verunreinigungen oder Fremdkörper verstopf twerden können. Es ist offensichtlich, dass, während bei den Scheidewänden die Verunreinigungen die Möglichkeit haben, sich in den sehr kleinen Ausgängen abzusetzen und diese zu verstopfen, dies bei der Lösung gemäss der vorliegenden Erfindung nicht auftreten kann, da die Löcher, durch welche die Luft in die Atmosphäre entweicht, nicht fest sind, sondern sich bei jedem Druckzyklus wieder neu bilden. Die Verunreinigungen finden daher keinen festen Hohlraum, in welchem sie sich absetzen können; bestenfalls können sie sich an die Kügelchen anlagern und werden dann von Zeit zu Zeit ins Freie befördert. Ausserdem ist es äusserst einfach, den Geräuschdämpfer in einem fettlösenden Bad hin und her zu bewegen, um eine vollständige Reinigung der Teilchen zu erzielen.

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Schliesslich liegt ein anderer Vorteil der Erfindung in der starken Herabsetzung der Kosten, die durch diese Lösung möglich wird. In den herkömmlichen Schalldämpfern mit poröser Scheidewand liegen die Hauptkosten in dieser Scheidewand selber, welche in den meisten Fällen auch den strukturellen Teil des Schalldämpfers bildet. .Bei der vorliegenden Erfindung wird sie durch eine kleine Menge von Teilchen ersetzt, die mit geringsten Kosten überall im Handel erhältlich sind (sie werden in einer sehr grossen Anzahl von anderen Anwendungsfällen gebraucht), sodass die Gesamtkosten dieses Geräuschdämpfers nur einen Bruchteil derjenigen eines herkömmlichen ausmachen.

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Claims

Maxton · Maxton · Langmaack Patentanwälte Γ· 1685 Patentanwalt« Maxton & Langmaach · Piardmangaaatr. SO · GOOO Kein SI Patentansprüche 19.03.80

1. Geräuschdämpfer für Auslassleitungen in pneumatischen Schaltkreisen, mit einer Hülle (1), die an ihrem Umfang Oeffnungen (3) für das Auströmen des von einem Ende her in die Hülle einströmenden Gases aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (1) teilweise mit Teilchen (6) gefüllt ist, die vom ausströmenden Gas gegen die Oeffnungen (3) bewegt werden, um dort eine Schicht zu bilden oder die Dicke einer bereits auf diesen Oeffnungen lagernden Schicht zu vergrössern, wobei diese Schicht Löcher aufweist, deren Querschnitte von den im Gas herrschenden Bedingungen sowie von den Abmessungen, der Form und den Eigenschaften des Materials der Teilchen abhängt.

2. Geräuschdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen unter sich in Material, Form, Abmessung und Elastizität einander gleich sind.

3. Geräuschdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen eine Mischung von Stücken mit verschiedenen Eigenschaften bilden.

4. Geräuschdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Oeffnungen (3) nur auf einem Teil des Umfanges der Hülle (1) befinden, und dass eine.zur Längsachse konzentrische Trennwand sich im allgemeinen unter demselben Bogenwinkel wie dieser Teil erstreckt und eine längliche Oeffnung (5) für das Ausströmen des in der Hülle sich befindlichen Gases freilässt.

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