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Die Erfindung bezieht sich auf einen Geräuschdämpfer für die
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Entlüftung pneumatischer Geräte, wie Druckregler, Relaisventile o.
dgl., mit einer geräuschdämpfenden Füllstoff aufweisender Kammer und einem in Entliiftunqsrichtung
öffnenden Sicherheitsventil.
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Ein derartiger Geräuschdämpfer ist aus dem DE-GM 71 42 425 bekannt.
Dabei sind die mit geräuschdämpfendem Füllstoff vorgesehene Kammer und das als Rückschlagventil
ausgebildete Sicherheitsventil in Entlüftungsrichtung in Reihe hintereinander geschaltet,
so daß sämtliche, von dem pneumatischen Gerät in die Atmosphäre zu überführende
Luft zunächst über die Kammer mit dem geräuschdämpfenden Füllstoff, also ein Luftfilter,
und anschließend über das geöffnete Rückschlagventil strömen muß. Das Rückschlagventil
selbst ist als Flatterventil ausgebildet und besitzt eine geringe Vorspannung. Es
dient in erster Linie dazu, Staub, Schmutz und Wasser an dem Eindringen in das Luftfilter
von außen her zu schützen, so daß die Funktion des Luftfilters nicht beeinträchtigt
wird. Ein derartiger Geräuschdämpfer besitzt den Nachteil, daß sämtliche in die
Atmosphäre abzublasende Luft durch das Luftfilter geführt werden muß und damit der
in der Luft mitgeführte Schmutz, Ölkohle vom Kompressor, usw. in dem Luftfilter
abgeschieden wird. Damit ist die Gefahr verbunden, daß der Luft filter nach entsprechender
Betriebszeit sich zusetzt, so daß auch das nachgeschaltete Rückschlagventil keine
öffnungsbewegung mehr ausführen kann. Dann kann das Rückschlagventil auch nicht
mehr öffnen, so daß es zwar nicht als Sicherheitsventil für das pneumatische Gerät
anzusehen ist, jedoch als Sicherheitsventil gegen Eindringen von Staub und Schmutz
von außen in das pneumatische Gerät, wenn der Luftfilter nicht zugesetzt ist.
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Die DE-PS 29 22 677 zeigt einen Geräuschdämpfer für Ventileinrichtungen
in Druckluftanlagen, insbes. in Fahrzeugbremsanlagen zur Dämpfung der beim Abblasen
der überschüssigen Druckluft
in die Atmosphäre entstehenden Geräuschen.
Dabei ist einem Luftfilter in Strömungsrichtung ein Durchlaßventil vorgeschaltet,
welches ein Schließglied zum Verschließen oder Drosseln der Einlaßöffnung zu dem
Luftfilter aufweist. Auch hierbei ist das Durchlaßventil und das Luftfilter in Reihe
hintereinandergeschaltet. Wenn sich das Luftfilter infolge mitgeförderter Verschmutzung
zusetzt, ist auch hier die Funktion beeinträchtigt. Mit diesem Durchlaßventil wird
beabsichtigt, größere anfallende Luftmengen an einem schnellen Abströmen in die
Atmosphäre zu hindern und zeitlich gestreckt und damit vergleichmäßigt abströmen
zu lassen.
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Die DE-OS 25 12 119 zeigt ein Luftventil für eine Druckluftanlage,
bei der ein mit Durchbrechungen versehener Filtertopf Verwendung findet. In der
Wandung des Filtertopfes ist ein Sicherheitsventil vorgesehen, welches dann öffnet,
wenn der Filtertopf verschmutzt und zugesetzt ist. Damit ist sichergestellt, daß
in einem solchen Falle die in die Atmosphäre abzublasende Luft aus dem pneumatischen
Gerät heraus abströmen kann. Der Filtertopf kann aber dann seine Wirkungen, insbes.
eine Geräuschminderunq, in diesem Falle nicht mehr ausführen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Geräuschdämpfer der
eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß die geräuscdämpfende Wirkung dann
eintritt, wenn auch die wesentlichen Geräusche entstehen, und gleichzeitig sicherzustellen,
daß die Gefahr des Verschmutzens und Zusetzens des Filterkörpers wesentlich herabgesetzt
ist. Außerdem soll selbst dann, wenn der Filterkörper zugesetzt ist, noch eine Abströmung
der Luft in die Atmosphäre möglich sein.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Sicherheitsventil
als auf den Staudruck eingestelltes und in der Offensteilung drosselndes Rückschlagventil
oder als Drossel ausgebildet ist, einen festelegten oder einstellbaren maximalen
Durchströmquerschnitt
aufweist und in der Entlüftungsrichtung der
geräuschdämpfenden Füllstoff aufweisenden Kammer parallelgeschaltet angeordnet ist.
Die Erfindung sieht damit zwei parallelgeschaltete Zweige der Luftführung am Geräuschdämpfer
vor. Da wesentliche Geräusche bei kleinen Luftmengen, z. B. in der Leerlaufphase
des Kompressors an einem Druckregler, nicht anfallen, ist es sinnvoll, daß das drosselnde
Rückschlagventil oder die Drossel schon bei diesen kleinen Luftmengen einen maximalen
Durchströmquerschnitt freigeben, der unter Umgehung der mit Füllstoff gefüllten
Kammer diese geringen Luftmengen direkt in die Atmosphäre leitet. Das hat den weiteren
Vorteil, daß der in diesen geringen Luftmengen enthaltene Schmutz sich nicht in
der Kammer bzw. dem Luftfilter ablagert, sondern mit in die Atmosphäre ausströmt.
Der Filterkörper wird also während dieser Zeit nicht belastet. Andererseits entstehen
die wesentlichen Geräusche z. B.
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bei einem Druckregler beim Umschalten von der Lastlaufphase in die
Leerlaufphase, wenn also eine relativ große Luftmenge oder eine Luftmenge unter
entsprechend hohem Druck schlagartig in die Atmosphäre hinein entspannt werden soll
oder muß. In diesem Falle ist zwar das drosselnde Rückschlagventil oder die Drossel
auch geöffnet. Der festgelegte oder einstellbare maximale Durchströmquerschnitt
ist jedoch so bemessen, daß nur ein Teil dieser Luft über diesen einen parallelen
Zweig abströmen kann, während der andere Teil der Luft gezwungen ist, über die mit
geräuschdämpfenden Füllstoff gefüllte Kammer im parallelen Zweig zur Atmosphäre
abzuströmen, wobei hier die entsprechende Geräuschdämpfung eintritt. Da bekanntermaßen
bei einem Druckregler der mitgeförderte Schmutzanteil in der Leerlaufphase des Druckreglers
am größten ist, wird der geräuschdämpfende Füllstoff in der Kammer nicht belastet.
In der Lastlaufphase wird vergleichsweise weniger Schmutz mitgefördert, der nur
zum Teil in der Kammer abgeschieden wird. Hierauf ist es zurückzuführen, daß die
Gefahr des Verschmutzens des geräuschdämpfenden Füllstoffs wesentlich erniedrigt
ist und damit der Geräuschdämpfer in größeren Intervallen gewartet werden kann.
Sollte trotzdem
nach langer Betriebszeit die Kammer bzw. der geräuschdämpfende
Füllstoff mit Schmutz so beladen sein, daß eine Luftförderung über diesen parallelen
Zweig nicht mehr möglich ist, dann stellt der festgelegte oder einstellbare maximale
Durchströmquerschnitt des drosselnden Rückschlagventils oder der Drossel eine Sicherheitsfunktion
zur Verfügung, über die erreicht wird, daß auch in diesem Falle sowohl eine kleine
Luftmenge als auch eine große Luftmenge, diese aber dann zeitlich verzögert, also
auch wieder geräuschmindernd, in die Atmosphäre abströmen kann.
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Die Vorspannung des Rückschlagventils oder auch der Drossel, falls
sie einen veränderlichen Querschnitt aufweist, ist relativ gering ausgebildet und
auf den Staudruck abgestimmt. Es versteht sich, daß sich auch bei Verschmutzung
nur ein relativ geringer Staudruck ergeben soll. Es ist daher auch unwesentlich,
ob das Rückschlagventil eine Schließfunktion besitzt oder nicht.
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Die Drossel oder auch das drosselnde Rückschlagventil fungieren in
gewisser Weise als Mengenregler für die abzublasende Druckluft, d. h. sie lassen
eine kleine Menge ohne Weiteres durch, verhindern aber das zeitlich schnelle Abströmen
einer relativ großen Menge in diesem Zweig der parallelen Schaltung.
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Die Anordnung und Ausbildung kann so getroffen sein, daß das drosselnde
Rückschlagventil oder die Drossel in der Schließstellung einen ersten begrenzten
Durchströmquerschnitt freigeben und in der Offenstellung einen größeren maximalen
Durchströmquerschnitt besitzen. Damit wird auch eine gewisse Sebsteinstellfunktion
erzielt, je nach der Größe der anfallenden Luftmenge. Im übrigen kann man durch
diese Ausbildung einen Geräuschdampfer schaffen, der für pneumatische Geräte unterschiedlicher
Größe, also mit ganz verschieden großem Luftanfall geeignet ist.
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Es ist auch möglich, daß das drosselnde Rückschlagventil oder die
Drossel einen von einer in ihrer Kraft einstellbaren Feder beaufschlagten Ventilkörper
aufweisen. Damit ist es möglich, eine gewisse Voreinstellung oder Einstellbarkeit,
z. B. Nachjustierung, innerhalb einer Bremsanlage vorzunehmen. Die Grösse des maximalen
Durchströmquerschnittes und der zeitliche Verlauf dieses Durchströmquerschnittes
kann nicht nur durch eine einstellbare Feder beeinflußt werden, sondern es besteht
auch die Möglichkeit, den Hub des Ventilkörpers des RückschEgventils oder der Drossel
durch einen insbesondere verstellbaren Anschlag zu begrenzen. Selbstverständlich
kann diese Maßnahme auch in Kombination mit einer einstellbaren Feder angewendet
werden.
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Schließlich ist es weiterhin möglich, dem Rückschlagventil oder der
Drossel weitere Drosseln vor- oder nachzuschalten, um eine mehrfache Umlenkung der
Luftströmung in diesem parallelen Zweig zu erzielen und dadurch eine zusätzliche
Geräuschminderung zu bewirken.
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Die Erfindung wird anhand einiger Ausführungsbeispiele weiter beschrieben;
es zeigt: Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch den Geräuschdämpfer in einer ersten
Ausführungsform mit einem drosselnden Rückschlagventil, Fig. 2 einen Schnitt durch
eine zweite Ausführungsform des Geräuschdämpfers mit einer Drossel mit veränderlichem
Querschnitt und Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch eine dritte Ausführungsform des
Geräuschdämpfers mit einer Drossel mit festgelegtem maximalen Durchtrittsquerschnitt.
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Der in Fig. 1 dargestellte Geräuschdämpfer besitzt ein Gehäuse 1 mit
zylindrischer Formgebung, welches am Ausgang eines nur angedeuteten pneumatischen
Gerätes 2 beispielsweise mit Hilfe eines Sicherungsrings 3 gelagert ist. Im Gehäuse
1 ist ein Einsatzkörper 4 derart gelagert, daß zwischen dem Gehäuse 1 und dem Einsatzkörper
4 eine Kammer 5 entsteht, in der geräuschdämpfender Füllstoff 6 angeordnet ist,
der die Kammer 5 ganz ausfüllen kann.
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Der Einsatzkörper 4 ist innen hohl ausgebildet und besitzt dort eine
Bohrung 7, die an eine Auslaßbohrung 8 des pneumatischen Gerätes 2 anschließt. Die
Wandung des Einsatzkörpem 4 ist mit einer Vielzahl von Durchbrechungen 9 versehen,
durch die die Kammer 5 in dauernder Verbindung mit der Bohrung 7 steht. Hierdurch
ist ein erster Zweig einer Leitung bzw. einer Ausströmmöglichkeit der Luft in die
Atmosphäre gegeben. Parallel zu diesem ersten Zweig ist ein zweiter Zweig gebildet,
in dem ausgangsseitig am Ende des Einsatzkörpers 4 ein drosselndes Rückschlagventil
10 vorgesehen ist, das einen Ventilkörper 11 aufweist, der auf einer Feder 17 gehäuseseitig
abgestützt ist. Die Feder 12 weist eine relativ geringe Vorspannung auf. Diese Vorspannung
ist deshalb so niedrig, um einen möglichst geringen Staudruck zu erzeugen.
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Am Ventilkörper 11 ist eine Aufwölbung 13 vorgesehen, die in die Bohrung
7 hineinragt und mit dieser einen vergleichsweise engen, drosselnden Ringspalt 14
bildet. Dieser Ringspalt 14 bleibt im wesentlichen auch dann erhalten, wenn das
Rückschlagventil 10 öffnet. Der öffnungsweg ist durch einen Anschlag 15, z. B. durch
einen mehrfach auf seinem Umfang durchbrochenen Sicherungsring begrenzt. Stattdessen
kennen auch im Gehäuse nach innen abstehende Rippen vorgesehen sein. Es muß auf
jeden Fall die Möglichkeit geschaffen sein, daß auch bei geöffnetem Rückschlagventil
10, also wenn der Ventilkörper 11 in der Offenstellung verbleibt, die Luft abströmen
kann. Durch diesen begrenzten Weg des Ventilkörpers 11 wird zwischen dem Ventilkörper
11 und dem stirnseitigen Ende des Einsatzkörpers 4 ein ringförmiger Durchtrittsquerschnitt
geschaffen, der je nach Ausbildung enger oder weiter als der Ringspalt 14 beschaffen
sein kann. Auf jeden Fall wird damit konstruktiv die
Möglichkeit
gegeben, daß das drosselnde Rückschlagventil einen festgelegten maximalen Durchströmquerschnitt
besitzt. Im Anschluß an das Rückschlagventil 10 ist im Gehäuse 1 eine Ausstromkammer
16 vorgesehen, die über einen Stutzen 17 oder eine Öffnung zur Atmosphäre führt.
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Die Funktion dieses Geräuschdämpfers soll insbes. in Verbindung mit
einem Druckregler betrachtet werden, also einem pneumatischen Gerät 2, bei welchem
wechselnde Luftmengen in die Atmosphäre abgeführt werden müssen. In der Leerlaufphase
des Druckreglers ist diese Luftmenge relativ klein, beim Umschalten von der Lastlaufphase
in die Leerlaufphase relativ groß: In der Leerlaufphase strömt die vom Kompressor
über den Druckregler gelieferte Luft über die Auslaßbohrung 8 in die Bohrung 7 des
Einsatzkörpers 4. Der geräuschdämpfende Füllstoff 6 in der Kammer 5 bietet einen
größeren Strömungswiderstand als das sehr gering vorgespannte Rückschlagventil 10,
so daß dieses Rückschlagventil 10 öffnen wird, wobei sich der Ventilkörper 11 an
den Anschlag 15 anlegt. Der bei weitem größte Teil dieser ausströmenden geringen
Luftmenge wird damit in dem parallelen Zweig über das Rückschlagventil abströmen.
Diese Luft, die mit ölköhle und anderen Verschmutzungen besonders beladen ist, wird
also nicht gefiltert und kann damit auch nicht den geräuschdämpfenden Füllstoff
6 verschmutzen. Andererseits sind die im Leerlauf entstehenden Geräusche relativ
gering, so daß eine wesentliche geräuschdämpfende Wirkung des Geräuschdämpfers in
diesem Betriebszustand nicht eintreten muß.
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Anders ist es bei einer Umschaltung des Druckreglers von der Lastlaufphase
in die Leerlaufphase. Da in der vorangehenden Lastlaufphase der vergleichsweise
höhere Abschaltdruck des Druckreglers erreicht worden ist, muß ein bestimmtes Luftvolumen
dieses erhöhten Druckes in die Atmosphäre entspannt werden, was gleichbedeutend
mit der Abfuhr einer vergleichsweise grösseren Luftmenge ist. Hierbei wird zwar
auch das drosselnde Rückschlagventil
10 öffnen, so daß ein Teil
dieser Luft auch über den Ringspalt 14 und den festgelegten maximalen Durchströmquerschnitt
des Rückschlagventils 10 in die Ausströmkammer 16 und damit auch in die Atmosphäre
ausströmen kann. Jedoch wird ein Teil der Luft infolge des festgelegten maximalen
Durchströmquerschnittes in diesem Zweig gezwungen, durch die Durchbrechungen 9 des
Einsatzkörpers 4 in die Kammer 5 überzutreten und dort den geräuschdämpfenden Füllstoff
6 zu passieren. In diesem parallelen Zweig zum Rückschlagventil 10 wird damit für
einen Teil der Luft eine wesentliche Geräuschdämpfung eintreten. Der Geräuschdämpfer
entfaltet damit für die Summe der aus strömenden Luft seine wesentliche Wirkung.
Es ist nicht schädlich, daß die über die Kammer 5 austretende Luft gefiltert wird.
Beim übergang aus der Lastlaufphase in die Leerlaufphase führt die ausströmende
Luft erfahrungsgemäß weniger Verunreinigungen mit sich als in der reinen Leerlaufphase.
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Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist grundsätzlich ähnlich aufgebaut
wie dasjenige der Fig. 1, es findet jedoch eine Drossel 18 im parallelen Zweig zu
der Kammer 5 Verwendung. Auch diese Drossel 18 besitzt einen Ventilkörper 19, der
mit einer oder mehreren Durchbrechungen 20 versehen ist, die am Ventilkörper 19
so angeordnet sind, daß sie auch in der Schließstellung des Ventilkörpers Verbindung
mit der Bohrung 7 des Einsatzkörpers 4 haben. Die Summe der Flächen der Durchbrechungen
20 bildet einen ersten festgelegten maximalen Durchströmquerschnitt, also in der
Schließstellung des Ventilkörpers 19.
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In der Offenstellung des Ventilkörpers 19 bildet sich zusätzlich eine
ringförmige Durchtrittsfläche zwischen dem stirnseitigen Ende des Einsatzkörpers
4 und dem Ventilkörper 19 aus, so daß dann durch die Summe der somit zur Verfügung
qestellten Flächen ein zweiter größerer maximaler Durchströmquerschnitt im parallelen
Zweig zur Verfügung steht. Zudem ist die Vorspannung der Feder 12 mit einer Stellschraube
21 einstellbar.
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Zusätzlich ist auch noch der öffnungsweg des Ventilkörpers 19 bis
zum Anschlag 15 ver- und einstellbar, und zwar mit Hilfe eines Gewindes 22. Damit
wird eine Möglichkeit geschaffen, einen Geräuschdämpfer für verschiedene pneumatische
Geräte einzusetzen, die sich durch unterschiedlich große, in die Atmosphäre abzuführende
Luftmengen unterscheiden. Dabei muß selbstverständlich auch die Vorspannung der
Feder 12 entsprechend abgestimmt oder eingestellt sein. Bei relativ geringen Luftmengen
wird der erste maximale Durchtrittsquerschnitt der Drossel 18 durch die Durchbrechungen
20 ausreichen, so daß also der Ventilkörper 19 in der "Schließstellung" verbleiben
kann. Bei größeren Luftmengen findet dann wieder die Aufspaltung in die beiden parallelen
Zweige statt, wobei der Ventilkörper entweder öffnen kann oder auch geschlossen
bleiben kann.
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Im allgemeinen wird er jedoch öffnen. Bei einem anderen pneumatischen
Gerät ist die kleinste ausströmende Luftmenge vergleichsweise größer; dann wird
der Ventilkörper 19 schon in dieser Stellung seine Offenstellung einnehmen, wodurch
der zweite, vergleichsweise größere maximale Durchströmquerschnitt der Drossel 18
wirksam wird. Zur Ermöglichung dieser Luftdurchströmung kann der Ventilkörper 19
auf -seinem äußeren Umfang vorstehende Nasen 23 aufweisen, zwischen denen die Luft
auch dann durchströmen kann, wenn sich der Ventilkörper 19 auf den Anschlag 15 aufgesetzt
hat. Das Gehäuse 1 des Geräuschdämpfers kann im Bereich der Stellschraube 21 bzw.
eines Ausgangs 24 durch ein übliches Rückschlagventil 25 abgedeckt sein, welches
nur dem Zweck dient, das Eindringen von Schmutz von außen in den Geräuschdämpfer
und damit in das pneumatische Gerät 2 zu verhindern.
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Die Funktion der Drossel 18 ist analog zu derjenigen des drosselnden
Rückschlagventils 10 gemäß Fig. 1-
Das Ausführungsbeispiel der
Fig. 3 besitzt ebenfalls eine Drossel 18, die hier jedoch nicht veränderlichen Durchströmquerschnitt
aufweist. Dieser Durchströmquerschnitt wird durch Durchbrechungen 20 im ansonsten
geschlossen ausgebildeten Boden des Einsatzkörpers 4 gebildet. Aber auch hier werden
die beiden parallelen Zweige geschaffen. Eine vergleichsweise geringe Luftmenge
wird zum größten Teil über die Durchbrechungen 20 und damit über die Drossel 18
in die Atmosphäre abströmen, während eine größere Luftmenge zu einer Aufteilung
gezwungen wird und damit auch teilweise aus der Bohrung 7 durch die Durchbrechungen
9 und die Kammer 5 in die Ausströmkammer 16 und damit in die Atmosphäre gelangt.
Dabei tritt dann wieder eine wesentliche geräuschdämpfende Wirkung ein.
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Es versteht sich, daß nicht nur die Drosseln 18 Durchbrechungen 20
aufweisen können. Gleiches gilt für das Rückschlagventil 10. Dieses muß also keine
absolute Schließstellung besitzen.
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Bei allen Ausführungsformen des Geräuschdämpfers können, wie am Ausführungsbeispiel
der Fig. 3 verdeutlicht ist, in der Bohrung 7 des Einsatzkörpers 4 noch eine oder
mehrere Scheiben 26 eingesetzt sein, die auch ihrerseits Ausnehmungen 27 aufweisen.
Auch damit kann eine gewisse Aufteilung der Luft hinsichtlich der beiden parallelen
Zweige erzielt werden, wobei jedoch die Summe der durch die Ausnehmungen 27 an jeder
Scheibe 26 gebildete Fläche nicht kleiner sein darf als die Summe der Flächen der
Durchbrechungen 20. Diese Abstimmung kann jedoch durch Versuche ohne Weiteres ermittelt
werden. Durch diese gezielte Luftumlenkung mit Hifle der Scheiben 26 wird auch bei
geringen Luftmengen bzw. in diesem parallelen Zweig zu der Drossel 18 eine Geräuschdämpfung
erzielt.
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Bei allen Ausführungsformen des Geräuschdämpfers ist sichergestellt,
daß der geräuschdämpfende Füllstoff 6 einer im Vergleich zum Stand der Technik geringeren
Verschmutzung unterliegt. Sollte dennoch die Verschmutzung derart angestiegen sein,
daß durch die Kammer 5 eine Luftströmung nicht mehr möglich ist, dann wirken sowohl
das Rückschlagventil 10 als auch die Drosseln 18 immer noch als Sicherheitsventil
für ein Durchlassen von Luft in die Atmosphäre. Bei größeren Luftmengen tritt dann
der Vorteil auf, daß diese Luft vergleichmäßigt bzw. zeitlich gedehnt zur Ausströmung
in die Atmosphäre gebracht wird, was ebenfalls im Sinne einer Geräuschdämpfung sinnvoll
ist. Durch die verschiedenen Ausbildungen des drosselnden Rückschlagventils 10 bzw.
der Drossel 18 wird gleichzeitig eine Mengenregelung der ausströmenden Luft vorgenommen,
sodaß damit ein Schallpegel festgelegt werden kann Je größer die Luftmenge ist,
die durch die Kammer 5 strömt, desto geringer ist der Schallpegel.
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B e z u g s z e i c h e n 1 i s t e 1 = Gehäuse 2 = pneumatisches
Gerät 3 = Sicherungsring 4 = Einsatzkörper 5 = Kammer 6 = geräuschdämpfender Füllstoff
7 = Bohrung 8 = Auslaßbohrung 9 = Durchbrechungen 10 = Rückschlagventil 11 = Ventilkörper
12 = Feder 13 = Aufwölbung 14 = Ringspalt 15 = Anschlag 16 = Ausströmkammer 17 =
Stutzen 18 = Drossel 19 = Ventilkörper 20 = Durchbrechungen 21 = Stellschraube 22
= Gewinde 23 = Nasen 24 = Ausgang 25 = Rückschlagventil 26 = Scheiben 27 = Ausnehmungen