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QUERVERWEIS
ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
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Diese
Anmeldung ist eine Teilfortsetzung der US-Anmeldung. Die Serie 09/431.294,
eingereicht am 29.10.1999, die eine Teilfortsetzung der US-Anmeldungsserie
Nr. 09/316.451, eingereicht am 21.05.1999, ist, welche eine Fortsetzung
des US-Patents Nr. 5.909.016, eingereicht im Mai 1998, ist, welche
eine Teilfortsetzung des US-Patents Nr. 5.952.623, eingereicht am
13.01.1998, ist, deren Anmeldepriorität hiermit gemäß 35 U.
S. C. § 120
in Anspruch genommen wird.
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ANWENDUNGSGEBIET
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Akustik- und Geräusch-Änderungsvorrichtung zum
Dämpfen
und Filtern der Luft, und insbesondere auf Vorrichtungen zum Dämpfen und
Filtern der Luft, die von druckluftbetriebenen Handwerkzeugen, Ausrüstungen,
Maschinen, und dgl. ausgestoßen
wird.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
Drucklufthandwerkzeuge werden üblicherweise
in Industrie- und
Wohneinrichtungen verwendet. Es sind verschiedene Typen von Drucklufthandwerkzeugen
einschl. Sperrvorrichtungen, Bohrern, Schraubenschlüsseln, Schleifmaschinen,
Sandpapiermaschinen, etc., erhältlich.
Die bekannten Handwerkzeuge umfassen typischerweise ein Griffstück mit einer
hohlen Innenkammer. Die Kammer umfasst einen Lufteinlasskanal und
einen Abluftkanal. Jeder Kanal erstreckt sich zwischen einem Motor und
einer Öffnung
in der Bodenfläche
des Griffstücks.
Der Bereich des Einlasskanals, der nahe seiner entsprechenden Griffstücköffnung angeordnet ist,
umfasst Komponenten, um eine Standard-Luftkupplung oder dgl. zu
verbinden. Die Kupplung ist mit einer Druckluftzufuhrquelle verbunden.
Der Abluftkanal öffnet
sich zur Atmosphäre.
Wenn die Abluft vom Handwerkzeug abgelassen wird, wird ein beträchtliches
Ausmaß an
Lärm und
partikulären
Fremdkörpern
erzeugt, wodurch möglicherweise
eine Hör- und/oder
Atembeeinträchtigung
des Bedieners und anderer nahestehender bewirkt wird.
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Obwohl
Gehörschutzstöpsel und
Gesichtsmasken für
die Arbeiter vorrätig
sind, werden sie aus einer Vielzahl von Gründen nicht oft benutzt – am typischsten,
weil sie nicht bequem sind. Zahlreiche Versuche sind durch die Handwerkzeughersteller durchgeführt worden,
um dadurch das Ausmaß des Lärms und
der Partikel, die durch das Handwerkzeug selbst erzeugt werden,
zu reduzieren. Diese Versuche umfassen das Entwickeln von ruhigeren
und saubereren Motoren und Handwerkzeugskomponenten, die den Lärm und den
gefilterten Abfall infolge der Ausscheidung durch das Handwerkszeug
unterdrücken.
Das US-Patent Nr.
5.418.339 beschreibt z.B. ein Drucklufthandwerkzeug mit einem Auslasskanal, der
mit einem Netz von Vliesstofffasern, das mit einem Kunststoffbinder
bedeckt ist, ausgefüllt
ist. Diese Schalldämpfertypen
sind bei der Geräuschdämpfung einigermaßen erfolgreich,
aber es tritt oft eine Zunahme beim Gegendruck zum Motor auf, was
eine Abnahme der Betriebseffizienz des Handwerkzeugs bewirkt. Die
Betriebseffizienz eines Werkzeugs wird typischerweise in der Betriebsdrehzahl
des Motors in Umdrehungen pro Minute (Upm) an einem bestimmten Druckanzeiger
gemessen.
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Zylindrische
behälterähnliche
Kombinationsschalldämpfer
und Luftfilter sind für
große
Maschinen, wie z.B. Hebezeuge und Pressen, bekannt. Das US-Patent
Nr. 4.134.472 beschreibt z.B. einen Kombinationsschalldämpfer und
einen Luftfilter mit einem zentralen rohrförmigen Element mit mehreren
Schlitzen. Das rohrförmige
Element ist von einem verfügbaren
Behälter
mit inneren und äußeren perforierten steifen
Zylindern umgeben, die eine Reihe von gestapelten ringförmigen Filterelementen
umhüllen.
Die Abluft geht durch die inneren Zylinder hindurch, in die Filter
hinein, und aus dem äußeren Zylinder
heraus. Diese Vorrichtungen werden jedoch nicht typischerweise für Handwerkzeuge
verwendet, weil sie groß, schwer
und schwierig zu bewegen sind.
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Somit
besteht ein Bedarf für
ein Lärmdämpfungssystem,
das die Geräuschpegel
reduzieren und die mitgenommenen Festkörper und Flüssigkeiten, die mit der Abluft
kontaminiert sind, entfernen, bevor sie an die Atmosphäre abgegeben
werden. Die ideale Vorrichtung würde
die Abluft ohne Erzeugung von wesentlichen Gegendruckbeträgen wirksam
dämpfen
und filtern. Dies würde
einem zu betätigenden Handwerkzeug
ohne Gefährden
der Leistung des Druckluftwerkzeugs lange Anwendungsperioden ermöglichen.
Das ideale Dämpfungssystem
würde ferner
an einem Handwerkzeugskörper
angeordnet und sogar während
signifikanter Werkzeugschwingungen befestigt bleiben. Zusätzlich wäre es wünschenswert, einen
Schalldämpfer
aufzuweisen, der leicht an bestehenden Drucklufthandwerkzeugen befestigt
werden kann. Die vorliegende Erfindung ist auf das Erfüllen dieser
Bedürfnisse
und anderem, wie nachstehend beschrieben wird, ausgerichtet.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In
einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Drucklufthandwerkzeug
geschaffen, das ein Griffstück
mit einem Abluftkanal zum Aufnehmen der Abluft aufweist, wobei der
Abluftkanal einen Hauptbereich mit einer Wandfläche umfasst, wobei der Schalldämpfer folgendes
aufweist:
- (a) ein Innenrohr mit einem offenen
proximalen Ende und einem distalen Ende, wobei das Innenrohr mindestens
eine Öffnung
zusätzlich
zu seinem offenen proximalen Ende aufweist;
- (b) ein Außenrohr,
das um das Innrohr herum positioniert ist und mindestens eine Luftstromöffnung umfasst,
wobei das Außenrohr
innerhalb des Abluftkanal-Hauptbereichs angeordnet und in der Größe festgelegt
ist, um einen Durchgang zwischen dem Außenrohr und der Hauptbereichs-Wandfläche zu definieren;
- (c) ein Blockierelement, das nahe des proximalen Innenrohrendes
angeordnet ist, wobei das Blockierelement einen Bereich des Abluftkanal-Hauptbereichs
blockiert, so dass eine Mehrheit der Abluft in das proximale Innenrohrende während der
Anwendung gerichtet ist;
- (d) eine Abschlusskappe, die am Griffstück zum Verschließen des
Abluftkanals befestigbar ist, wobei die Abschlusskappe eine Austrittsöffnung aufweist;
und
- (e) mehrere Teiler, die sich vom Innenrohr nach außen in Richtung
des Außenrohrs
erstrecken;
wobei während
der Anwendung Abluft in das proximale Ende des Innenrohrs eintritt,
aus dem Innenrohr an mindestens einer Öffnung ausströmt, aus
dem Außenrohr
an mindestens einer Luftstromöffnung
ausströmt,
durch den Durchgang zwischen dem Außenrohr und den Wandflächen des
Hauptbereichs hindurchgeht und aus der Austrittsöffnung in die Abschlusskappe
strömt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Die
vorangehenden Aspekte und viele der begleitenden Vorteile dieser
Erfindung werden leicht anerkannt wie auch besser verständlich durch
Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung anhand der
beigefügten
Zeichnung. Darin zeigt:
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1 eine
Teilquerschnitts-Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des Schalldämpfers,
der gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildet ist;
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2 eine
Teilquerschnitts-Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform
eines Schalldämpfers, der
gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildet ist;
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3 eine
Teilquerschnitts-Seitenansicht von Schalldämpferkomponenten, die in der
Ausführungsform
von 2 verwendet sind;
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4 eine
perspektivische Ansicht des Außenrohrs
von 2;
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5 eine
perspektivische Ansicht des Innenrohrs von 2;
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6 eine
perspektivische Ansicht der Abschlusskappe von 2;
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7 eine
Teilquerschnitts-Seitenansicht einer dritten Ausführungsform
eines Schalldämpfers, der
gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildet ist;
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8 eine
Seitenansicht des Schalldämpfers
von 7;
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9 eine
perspektivische Ansicht des Außenrohrs
von 7;
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10, 11 und 12 perspektivische Ansichten
von alternativen Ausführungsformen
eines Innenrohres, das gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildet ist;
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13 eine
Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Schalldämpfers,
der gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildet ist;
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14 eine
perspektivische Ansicht des Außenrohrs
von 13; und
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15 eine
perspektivische Ansicht des Innenrohrs von 13.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Die
vorliegende Erfindung ist ein Schalldämpfer zur Anwendung beim Beruhigen
der Abluft, die von einem Drucklufthandwerkzeug ausgestoßen wird.
Die vorliegende Erfindung ist kompakt, leichtgewichtig und einfach
anzuwenden. In der ausgewählten
Ausführungsform
ist der Schalldämpfer
zur sofortigen Verbindung mit den bekannten Drucklufthandwerkzeugen
mit nur minimalen Änderungen,
die vom Handwerkzeug erfordert werden, angepasst. Eine Reihe von
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wird nachstehend bezüglich der begleitenden Zeichnung
beschrieben. Es sollte verständlich sein,
dass diese Ausführungsformen
zum Darstellen verschiedener Merkmale der vorliegenden Erfindung vorgesehen
und somit nicht als Begrenzung hinsichtlich der speziellen Kombination
ihrer Komponenten zu betrachten sind.
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Gemäß 1 umfasst
ein Drucklufthandwerkzeug 10 ein Griffstück 12,
in dem sich ein Lufteinlasskanal 14 und ein Abluftkanal 16 in
ein Ende an entsprechenden Öffnungen
in einer Bodenfläche 18 des
Griffstücks
erstrecken. Die Öffnung
des Lufteinlasskanals 14 umfasst Gewindegänge 20,
die über eine
Standard-Luftkupplung 24 oder dgl. mit einer Luftzuleitung 22 verbunden
sind. Die Luftzuleitung 22 ist mit einer Druckluft-Zufuhrquelle
(nicht dargestellt) verbunden. Der Abluftkanal umfasst einen Hauptbereich 26.
Der vorliegende Erfindungsschalldämpfer wird durch den Hauptbereich
aufgenommen und darin unter Verwendung irgendeiner Anzahl von Vorrichtungen
gehalten, abhängig
von der Griffstückkonfiguration
des Werkzeugs.
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Gemäß 1 umfasst
ein Schalldämpfer, der
gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildet ist, ein Innenrohr 30 und ein Außenrohr 32,
wobei die Kombination innerhalb des Abluftkanal-Hauptbereichs positioniert
ist. Das Innenrohr 30 weist ein oberes oder proximales
Ende auf, das offen ist, um die Abluft vom Abluftkanal aufzunehmen.
Das Innenrohr ist vorzugsweise aus steifem Material, wie z.B. hartem
Elastomer, Metall, Faserstoff oder Gewebe, gebildet. Eine obere
Platte 36 unterstützt
das Einleiten der Abluft in das obere Innenrohrende. Wie hier verwendet,
bezieht sich der Ausdruck "proximal" auf eine Richtung,
die näher
zur Abluftquelle ist. Der Ausdruck "distal" bezieht sich auf eine Richtung, die
von der Abluftquelle weiter weg ist.
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Das
Innenrohr 30 weist ferner mindestens eine andere Öffnung 38,
und vorzugsweise mehrere andere Öffnungen
auf. Die zusätzliche Öffnung 38 ermöglicht der
Abluft, um aus dem Innenrohr zu strömen. Das Außenrohr 32 umfasst
auch mindestens eine Luftstromöffnung 40.
Abhängig
von der Druckanordnung eines besonderen Handwerkzeugs, können größere oder
weniger große Öffnungen
in den Rohren verwendet werden, um das Regulieren des Volumens und
der Geschwindigkeit des Ausstoßens der
Abluft zu unterstützen.
Das Außenrohr 32 ist
in der Größe festgelegt,
um einen Durchgang 42 zwischen ihm selbst und der Wandflächen des
Hauptbereichs zu schaffen. Eine Abschlusskappe 44 ist am Griffstück zum Verschließen des
Abluftkanals anfügbar.
Die Abschlusskappe 44 umfasst eine oder mehrere Austrittsöffnungen 46,
die zur Atmosphäre
hin öffnen.
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Während der
Anwendung strömt
Abluft in das proximale Innenrohrende, strömt aus dem Innenrohr aus mindestens
einer Öffnung
aus, strömt
aus dem Außenrohr
an mindestens einer Luftstromöffnung
aus, geht durch den Durchgang zwischen dem Innenrohr und den Wandflächen des
Hauptbereiches hindurch, und strömt
aus der Austrittsöffnung
in die Abschlusskappe. Der gewundene Weg verlangsamt die Abluft
und unterstützt
das Dämpfen
des Abluftlärms.
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Gemäß der Ausführungen
von 1 und 2 wird die obere Platte 36 mit
dem proximalen Ende des Außenrohrs
einstückig
ausgebildet und liegt am Absatz 50 an, der im Abluftkanal-Hauptbereich gebildet
ist. Die obere Platte 36 umfasst einen Mittelkanal 52,
der mit dem proximalen Innenrohrende in einer Linie steht. Die obere
Platte 36 verschließt das
proximale Außenrohrende
insgesamt. In den Anordnungen von 1 und 2 ist
das distale Ende des Innenrohrs geschlossen. Dies zwingt die Abluft, das
Innenrohr 30 seitlich zu verlassen. In 1 ist das
distale Ende des Innenrohrs 30 durch die Abschlusskappe 44 mit
den Austrittsöffnungen 46,
die außerhalb
des Außenrohrs 32 positioniert
sind, verschlossen. In 2 sind die distalen Enden des
Innenrohrs 30 und des Außenrohrs 32 durch
eine separate Verschlusskappe 54 verschlossen.
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In
den Ausführungsformen
von 5 weist das Innenrohr 30 einen ungleichmäßigen Durchmesser
auf, insbesondere eine Form, die in Richtung des distalen Innenrohrendes
kleiner zugespitzt ist, auf. Eine Anzahl von Teilern 56 sind
entlang des Innenrohres 30 positioniert, wobei jeder Teiler
sich nach außen
von der Innenrohr-Außenfläche in Richtung der
Außenrohr-Innenfläche erstreckt.
In 1 sind die Teiler vom Innenrohr selbst separate
Komponenten. In 3 und 5 sind die
Teiler mit dem Innenrohr 30 einstückig gebildet. Optionale Scheiben 58 können in
den Zwischenräumen
zwischen dem Innen- und Außenrohr
positioniert werden. Die Scheibe kann aus einem bekannten Material,
wie z.B. Filz, Gaze, Gummi, Schaumstoff oder Kunststoff, gebildet werden.
In einer Ausführungsform
erstrecken sich die Teiler vollständig zwischen dem Innenrohr 30 und dem
Außenrohr 32,
um die Abluft zu zwingen, sich durch jede Scheibe 58 seitlich
und nicht vertikal zwischen den Scheiben zu bewegen.
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In
der Ausführungsform
von 2 ist die Abschlusskappe 44 am Griffstück zum Verschließen des
Abluftkanals befestigt. Die Abschlusskappe 44 umfasst eine
kugelförmige
Fläche 60 mit
mehreren Austrittsöffnungen 44.
Bezüglich 4 umfasst
das Außenrohr 32 eine
Längslamelle 62 und
ein Verlängerungselement 64 nahe
des distalen Außenrohrendes.
Wenn der Schalldämpfer
in den Abluftkanal-Hauptbereich angeordnet ist, wird die Lamelle
in einen entsprechenden, im Griffstück gebildeten Schlitz eingefügt. Die
eingefügte
Lamelle hält
den Schalldämpfer
vom Drehen ab. Ebenso ist das Verlängerungselement mit der Abschlusskappe 44 in Kontakt,
um den Schalldämpfer
vom Übertragen
abzuhalten.
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In
den Ausführungsformen
von 1 und 2 nimmt der Schalldämpfer Luft
im Innenrohr 30 auf und zwingt die Luft nach außen zu fließen, um vom
Schalldämpfer
auszuströmen.
Die Ausführungen
von 7, 8 und 18 fordern
zusätzlich
die Abluft, nach innen in ein Innenrohr zurückzuströmen, um vom Schalldämpfer auszuströmen.
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Gemäß der 7, 8 und 9 wird
die dritte Ausführungsform
eines Schalldämpfers,
der gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildet ist, mit einem Außenrohr 32, das zwei
Abteilungen aufweist, dargestellt. Eine erste Abteilung 70 ist
oberhalb einer zweiten Abteilung 72 mit einer massiven Blockierungsplatte 74,
die sich zwischen ihnen befindet, angeordnet. Gemäß 9 sind
die Enden des Außenrohres 32 offen,
und mehrere Luftstromöffnungen 40 sind
in den Seitenwänden
von beiden Abteilungen geschaffen. Die dargestellten Austrittsöffnungen 40 sind
als ausgebogene Kanten an den proximalen und distalen Außenrohrenden
ausgebildet. Die erste und zweite Abteilung 70, 72 des Außenrohrs
sind ungefähr
von der gleichen Größe. Dies kann
abhängig
von der besonderen Anwendung und des involvierten Handwerkszeugs
variieren. Die erste Abteilung 70 kann z.B. ein Drittel
der Gesamtgröße sein,
wobei die zweite Abteilung 72 zwei Drittel beträgt.
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Ein
separates zweites Innenrohr 76 ist vorgesehen und in der
zweiten Abteilung 72 des Außenrohrs angeordnet. Das zweite
Innenrohr 76 umfasst ein offenes distales Ende und mindestens
eine weitere Öffnung 38.
Diesbezüglich
sind das erste und zweite Innenrohr 30, 76 in
gleicher Funktion, aber in umgekehrter Ausrichtung. In 7 ist
das erste Innenrohr 30 mit der oberen Platte 36 einstückig ausgebildet
und verschließt
das proximale Ende der ersten Abteilung 70 des Außenrohrs.
Das zweite Innenrohr 76 ist mit einer unteren Platte 78 einstückig ausgebildet
und verschließt
das distale Ende der zweiten Abteilung 72 des Außenrohrs.
Die Austrittsöffnung 46 der
Verschlusskappe 44 ist benachbart zur unteren Platte und
des offenen Endes des zweiten Innenrohres 76 angeordnet.
Alternativ kann eine Verschlusskappe 44 vorgesehen werden,
die stattdessen als untere Platte fungiert.
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Die
Schalldämpfer-Ausführungsform
von 7 wird durch Einsetzen des ersten Innenrohrs 30 abwärts in die
erste Abteilung 70 des Außenrohrs; Einsetzen des zweiten
Innenrohrs 76 aufwärts
in die zweite Abteilung 72 des Außenrohrs; Einsetzen der Kombination
in das Abluft-Griffstück;
und Befestigen der Abschlusskappe 44 am Griffstück, zusammengebaut.
Nachdem die Abluft im Durchgang 42 zwischen dem Außenrohr 32 und
den Wandflächen
des Hauptbereichs hindurchgeht, strömt die Abluft während der Anwendung
in die Luftstromöffnungen 40 der
zweiten Abteilung 72, in die Öffnungen des zweiten Innenrohres 76,
aus dem offenen distalen Ende des zweiten Innenrohrs 76,
und aus der Austrittsöffnung 46 in
die Abschlusskappe 44.
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Die 10 bis 12 stellen
verschiedene Innenrohr-Konfigurationen
dar. Üblicherweise
kann die zusätzliche Öffnung im
Innenrohr im distalen Innenrohrende, entlang der Innenrohrseitenwände oder
in beiden angeordnet werden. Die Anordnungen von 10 und 11 umfassen
eine im distalen Innenrohrende angeordnete einzelne Öffnung. 10 umfasst
ferner mehrere seitliche Ablenkbleche 80, die auf den äußeren Seitenflächen angeordnet
sind. 11 weist mehrere Längsrillen 82 auf.
Verschiedene andere Lamellen oder dgl. können verwendet werden, um die
Luft in einer besonderen Weise zu lenken. In den Anordnungen von 12 bis 15 ist
das distale Ende geschlossen und die Öffnungen sind entlang der Innenrohr-Seitenwände angeordnet. 12 umfasst
halbe Längsrillen 84 und
seitliche Schlitze 86.
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Gemäß der 13, 14 und 15 wird eine
weitere Ausführungsform
eines Schalldämpfers, der
gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildet ist, geschaffen. Diese Ausführungsform
ist ähnlich der
vierten Ausführungsform,
außer
dass die ersten und zweiten Innenrohre als ein verlängertes
Innenrohr 30 einstückig
ausgebildet ist. Eine Absperrwand 94 ist zwischen den ersten
und zweiten Innenrohren angeordnet, um zu verhindern, dass der Abluftstrom dort
durchströmt.
Das Außenrohr 32 umfasst
eine Bodenöffnung
in seiner unteren Fläche.
Wie gemäß 14 zusammengebaut,
erstreckt sich das Innenrohr 30 durch die Bodenöffnung.
Die Absperrwand ist mit der unteren Außenrohrfläche planparallel. Die Größe des Innenrohrs
und der Bodenöffnung
werden so angepasst, dass die Abluft abgehalten wird, direkt aus
der Bodenöffnung
des Außenrohres
zu strömen.
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Wie
durch die obige Version verständlich wird,
sind mehrere Variationen unter Verwendung der erläuterten
Lehre möglich.
Das Außenrohr
von 7 kann z.B. mit einer Öffnung in seiner Absperrwand verändert werden,
um mit dem verlängerten
Innenrohr von 15 zusammenzupassen. Wichtig
für die vorliegende
Erfindung ist die Aufgabe, die Abluft abzuschwächen, während sie das Handwerkzeug durch
Drücken
der Abluft durch verschiedene Windungen und Drehungen verlässt. Ebenso
wichtig ist das Vorsehen einer Kombination von ausreichenden Komponenten
zum Filtern und Dämpfen
des Lärms ohne übertriebene
Unterbrechung des wirksamen Werkzeugbetriebs, und insbesondere ohne
unerwünschte
Gegendruckstufen.
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Während die
bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung dargestellt und beschrieben worden ist, ist es verständlich,
dass verschiedene Änderungen
in der Erfindung durchgeführt
werden können. Entlastungsöffnungen
(nicht dargestellt) können
z.B. in den Blockierungsplatten und/oder Absperrwänden verwendet
werden, um unerwartete oder plötzliche Druckstöße abzubauen.
Ein weiteres Beispiel sind verschiedene Größen, Formen und Anordnungen von Öffnungen,
die mit verschiedenen Komponenten verwendet werden können. Zusätzlich kann
die Querschnittsform der Innen- und Außenrohre von irgendeiner Form
sein.