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Die
Erfindung betrifft einen schallisolierenden Befestigungsflansch,
umfassend ein Schalldämpfungsmaterial
und ein Befestigungsmittel.
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Schallisolierende
Befestigungsflansche werden z. B. eingesetzt, wenn in einen mit
einer Flüssigkeit
gefüllten
Behälter
ein Rohr eingeführt
wird. Bewegt sich die Flüssigkeit
in dem Behälter,
können Schallwellen
auf das Rohr übertragen
werden, was dazu führt,
dass Schall über
das in den Behälter
eingeführte
Rohr an weit entfernt gelegene Stellen übertragen wird. Umgekehrt kann
mittels des in den Behältern
hineinragenden Rohrs oder des mit dem Behälter verbundenen Rohrs Schall
auf die Behälterwand übertragen
werden, so dass der Behälter
oder die Behälterwand
als Resonanzkörper
wirkt und den auf das Rohr übertragenen
Schall verstärkt.
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Beide
Phänomene
bewirken, dass ein Geräusch
in einem Behälter
oder einer Produktionsanlage unangenehm laut verstärkt wird.
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Um
dies zu verhindern, ist es bekannt, ein Rohr schallisoliert an einen
Behälter
anzuschließen, um
eine Übertragung
des Schalls von dem Rohr, welches in den Behälter hineinragt oder mit dem
Behälter
verbunden ist, auf den Behälter
oder umgekehrt unterdrücken.
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Bei
einer bisher bekannten schallisolierenden Befestigungsweise wird
ein ringförmiger
Stopfen in den Spalt zwischen einer Behälteröffnung und dem Rohr gesteckt.
Zwar wird hierdurch eine schallisolierende Verbindung zwischen dem
Rohr und dem Behälter
hergestellt, allerdings hat diese Bauweise den Nachteil, dass er
keine dauerhafte stabile mechanische Verbindung zwischen dem Behälter und
dem Rohr hergestellt und zudem nicht zuverlässig abgedichtet wird.
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Bei
einer anderen schallisolierenden Verbindungsweise wird ein Anschlusselement
verwendet, welches zwei Metallplatten umfasst, die mittels einer dazwischenliegenden
und beidseits aufvulkanisierten Gummischicht miteinander verbunden
sind. In beiden Metallplatten ist je eine zentrale Bohrung angeordnet.
Eine der beiden Metallplatten ist mit Bohrungen zur Verschraubung
mit dem Behälter
versehen und kann so unmittelbar auf die Behälterwand geschraubt werden.
In der zentralen Bohrung der anderen Metallplatte kann ein Rohr
mittels einer Rohrverschraubung befestigt werden. Zwar wird hierdurch eine
mechanisch stabile, schallisolierende Verbindung hergestellt, allerdings
ist diese Konstruktion sehr aufwändig,
fertigungstechnisch kostenintensiv und beruht hinsichtlich Ihrer
mechanischen Zuverlässigkeit
auf den adhäsiven
Verbindungskräften
der vulkanisierten Flächen,
was eine nur begrenzte Belastbarkeit bereitstellt.
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Es
besteht ein Bedarf für
eine schallisolierende Befestigungsvorrichtung, die sowohl eine
Schallisolierung als auch eine mechanisch stabile, aber lösbare Verbindung
zwischen dem Behälter
und dem Rohr bereitstellt und die zudem kostengünstig herstellbar sein sollte.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine schallisolierende
Befestigungsvorrichtung bereitzustellen, welche diesem Bedarf entspricht.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
einen schallisolierenden Befestigungsflansch, umfassend ein Schalldämpfungsmaterial
und ein Befestigungsmittel gelöst,
wobei der schallisolierende Befestigungsflansch weiter umfasst einem Deckel
aus einem gegenüber
dem Schalldämpfungsmaterial
festeren Material, der eine obere Wandfläche und seitliche Wandfläche aufweist,
die ein an der Unterseite des Deckels offenes Volumen begrenzen,
in dem das Schalldämpfungsmaterial
angeordnet ist, ein Öffnung
im Deckel, die einen ersten Durchmesser aufweist, mit einem Durchführungskanal
im Schalldämpfungsmaterial,
der fluchtend, insbesondere koaxial zur Öffnung im Deckel angeordnet
ist, ein Befestigungsmittel zur Befestigung des Deckels auf einer Wandfläche zur
Begrenzung des offenen Volumens an der Unterseite, wobei ein Volumenanteil
des Schalldämpfungsmaterials
so weit über
die offene Unterseite des Deckels vorsteht, dass bei Befestigung
des Deckels auf einer Wandfläche
durch Verdrängung
diesen Volumenteils und Verformung des Schalldämpfungsmaterials der Innendurchmesser des
Durchführungskanals
auf einen Durchmesser reduziert wird, der kleiner ist als der erste
Durchmesser.
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Diese
Konstruktion hat den Vorteil, dass zum einen eine stabile Verbindung
zwischen einer Behälter-Wandfläche und
einem Rohr, welches an diesen Behälter angeschlossen, insbesondere
in diesen Behälter
hineinragen soll, hergestellt werden kann. Denn der erfindungsgemäße schallisolierende
Befestigungsflansch kann mittels der Befestigungsmittel fest mit
der Wandfläche
verbunden und das Rohr mittels des Schalldämpfungsmaterials reibschlüssig sicher
und zugleich abgedichtet gehalten werden. Zum anderen wird eine
zuverlässige
Schallisolierung bereitgestellt, da das Rohr nicht direkt mit der
Wandfläche
verbunden ist, sondern nur mittels des Schalldämpfungsmaterial mit der Wandfläche in Verbindung
steht.
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Unter
einem festerem Material wird erfindungsgemäß ein Material verstanden,
das im Vergleich zu einem anderen Material eine höhere Spannung
erfordert, um es mechanisch zu verformen.
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Der
Innendurchmesser des Durchführungskanals
ist im unmontierten Zustand so groß, dass man ein Rohr mit entsprechend
zur Flanschgröße passenden
Nenndurchmesser hindurchschieben kann. Bei Montage des Befestigungsflansches
wird der Durchmesser des Durchführungskanals
verringert und weist einen klei neren Durchmesser auf als die Öffnung im
Deckel, wenn der Befestigungsflansch an der Behälterwand befestigt ist und
hierdurch der überstehende
Volumenanteil des Schalldämpfungsmaterials
verdrängt
ist. Dadurch wird sichergestellt, dass das Rohr allseitig reibschlüssig und
abgedichtet umfasst wird und der Deckel nicht das Rohr berührt, das
in den Durchführungskanal eingesteckt
ist. Wenn der Deckel das Rohr berühren würde, wäre eine unerwünschte Schallbrücke zur Übertragung
von Schall entstanden. Darüber
hinaus ermöglicht
diese Anordnung, dass bei Befestigung des Deckels auf einer Wandfläche Schalldämpfungsmaterial
zwischen die Deckelöffnung
und das Rohr, das mit der Wandfläche
verbunden ist, gedrückt
werden kann. Dies bedeutet eine zusätzliche Sicherheit, dass keine
unerwünschte
Schallbrücke
zwischen dem Deckel und dem Rohr entsteht.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform
kann so ausgebildet sein, dass die axiale Distanz, um die der Volumenanteil
des Schalldämpfungsmaterials,
der über
die offene Unterseite des Deckels vorsteht, in radialer Richtung
von außen
nach innen zunimmt, insbesondere indem die untere Fläche des
Schalldämpfungsmaterials
flach konisch ausgebildet ist. Da hierdurch im Bereich des Durchführungskanals
des Schalldämpfungsmaterials
mehr verdrängbares Schalldämpfungsmaterial
zur Verfügung
steht als am Seitenrand des Deckels kann das Schalldämpfungsmaterial
bei Befestigung des Deckels das überstehende
Schalldämpfungsmaterial
in Richtung des Durchführungskanals
gedrängt
werden und eine mechanisch stabile reibschlüssige Verbindung zwischen dem
schallisolierenden Befestigungsflansch und dem Rohr, das mit der
Wandfläche
verbunden werden soll, bereitstellen, ohne dass hierzu große Verformungsraten
innerhalb des Schalldämpfungsmaterials
erforderlich sind.
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Es
ist vorteilhaft, wenn die Befestigungsmittel wenigstens eine Befestigungsöffnung im
Deckel und wenigstens einen Befestigungsdurchgang im Schalidämpfungsmaterial
aufweisen, um eine Schraube oder dergleichen aufzunehmen. Bei dieser Ausgestaltung
kann der Befestigungsflansch einfach beispielsweise mittels einer
Schraube, die auf ihrer Gegenseite eine Mutter aufweist oder in
ein Gewinde in der Behälterwand
geschraubt wird, an der Wandfläche
befestigt und wieder gelöst
werden.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die
Befestigungsmittel ausgebildet sein, um eine Kraft zu übertragen,
die so ausgerichtet und geeignet ist, bei Befestigen des Deckels
an einer Wandfläche
den über
die offene Unterseite des Deckels vorstehenden Volumenanteil des
Schalldämpfungsmaterials
teilweise oder vollständig
zu verdrängen.
Wird beispielsweise als Befestigungsmittel eine Schraube mit einer
Mutter an ihrer Gegenseite verwendet, kann die Schraube so lange,
beispielsweise mittels eines Drehmomentschlüssels, angezogen werden, bis
der Deckel auf der Wandfläche
aufsetzt und das Schalldämpfungsmaterial
in Richtung zum Durchführungskanal
des Schalldämpfungsmaterials verdrängt ist,
so dass eine mechanisch stabile und schallisolierende Verbindung
zwischen der Wandfläche
und dem Rohr, das mit der Wandfläche
verbunden ist, dauerhaft hergestellt ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform kann
die obere Wandfläche
des Deckels mindestens eine, vorzugsweise mehrere sich radial von
innen nach außen
erstreckende Auswölbungen
zur Versteifung haben, die sich vorzugsweise in axialer Richtung
nach oben erstrecken und in denen weiter vorzugsweise jeweils eine Öffnung ausgebildet
ist, die Bestandteil der Befestigungsmittel ist und zur Aufnahme
einer Schraube oder dergleichen dient. Auf diese Weise kann der
Deckel versteift werden, um ihn gegenüber den Anzugs- und Betriebskräften widerstandsfähig zu machen
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Vorzugsweise
wird der Deckel mittels eines Hydroforming Prozesses hergestellt.
Dies ermöglicht eine
Herstellung in einem einzigen Umformvorgang und stellt zudem weitestgehend
gleichmäßige Wandstärken über den
gesamten Deckel sicher.
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen
Querschnitt eines schallisolierenden Befestigungsflansches mit einem
Rohr, wobei der erfindungsgemäße schallisolierende
Befestigungsflansch an einer Wandfläche eines Behälters befestigt
ist;
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2 einen
Querschnitt des in 1 dargestellten schallisolierenden
Befestigungsflansches;
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3 eine
Draufsicht auf einen Deckel des in 1 dargestellten
schallisolierenden Befestigungsflansches;
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4 eine
perspektivische Ansicht des Deckels des schallisolierenden Befestigungsflansches von 3;
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5 einen
Querschnitt einer alternativen Ausführungsform eines schallisolierenden
Befestigungsflansches;
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6 eine
Draufsicht auf den Deckel des in 5 dargestellten
schallisolierenden Befestigungsflansches
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7 eine
perspektivische Ansicht des Deckels des in 5 dargestellten
schallisolierenden Befestigungsflansches;
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8 einen
Querschnitt einer weiteren alternativen Ausführungsform eines schallisolierenden Befestigungsflansches
bei Befestigung an einer Wand;
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9 eine
Draufsicht auf den Deckel des in 8 dargestellten
schallisolierenden Befestigungsflansches und
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10 eine
perspektivische Ansicht des Deckels des in 8 dargestellten
schallisolierenden Befestigungsflansches.
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In 1 ist
ein Querschnitt entlang der in 3 dargestellten
Linie A-A eines erfindungsgemäßen schallisolierenden
Befestigungsflansch 10 gezeigt, wobei der schallisolierende
Befestigungsflansch 10 an einer Wand 12 eines
nicht dargestellten Behälters
mittels vier Schrauben 14 (von denen aus zeichnerischen
Gründen
nur zwei dargestellt sind) befestigt ist. In einem Kanal 16 des
Befesti gungsflansches 10 ist ein Rohr 18 angeordnet.
Das Rohr 18 ist durch eine Wandöffnung 20 geführt. In
der Wandöffnung
befindet sich ein Spanngummi 22.
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Der
Befestigungsflansch besteht, wie in 2 zu sehen
ist, aus einem Deckel 24 und einem Schalldämpfungsmaterial 26,
wobei das Schalldämpfungsmaterial 26 im
Volumen des Deckels 24 angeordnet ist. Der Deckel 24 besteht
aus einem gegenüber
dem Schallsdämpfungsmaterial 26 festeren
Material. Unter festerem Material wird hierbei ein Material verstanden,
das mit höherer
Kraft verformbar ist. So kann der Deckel 24 aus einem elastisch
verformbaren Metall oder Kunststoff bestehen und das Schalldämpfungsmaterial 26 aus
einem im Vergleich zu dem Metall oder Kunststoff mechanisch mit
geringer Kraft verformbaren, Idealerweise elastisch verformbaren
Gummi, Kautschuk, Kunststoff oder dergleichen. Der Deckel kann beispielsweise
mittels eines Hydroforming-Prozesses hergestellt werden.
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Im
Deckel befindet sich eine Öffnung 28,
in der ein Durchführungskanal 30 im
Schalldämpfungsmaterial 26 fluchtend,
insbesondere koaxial, zur Öffnung 28 im
Deckel 24 angeordnet ist. Die Öffnung 28 des Deckels 24 und
der Durchführungskanal 30 des Schalldämpfungsmaterials 26 bilden
den Kanal 16 des schallisolierenden Flansches. Der Durchmesser der Öffnung 24 im
Deckel ist größer als
der Durchmesser des Durchführungskanals 30 des
Schalldämpfungsmaterials 26.
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Der
Deckel 24 weist eine obere Wandfläche 32 auf und eine
seitliche Wandfläche 34 auf.
Auf der oberen Wandfläche 32 befindet
sich eine Ausstülpung 36,
die radial um die Öffnung 28 des
Deckels 24 angeordnet ist und sich nach außen weg
vom Deckel 24 erstreckt.
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An
seiner Unterseite 38 weist der Deckel 24 eine
offene Seite auf. Das Schalldämpfungsmaterial 26 ist
in dem Deckel 24 angeordnet und begrenzt an der Unterseite
des Deckels 24 das Volumen des Deckels 24. Hierbei
bildet das Schalldämpfungsmaterial 26 eine
im Wesentlichen ebene Fläche
aus, wobei am Durchführungskanal 30 des
Schalldämpfungsmaterials 26 der
Volumenanteil, der über
die offenen Unterseite 38 des Deckels vorsteht, größer ist
als der Volumenanteil, der an der seitlichen Wandfläche 34 über die
offenen Unterseite 38 des Deckels 24 vorsteht.
Hierbei nimmt der überstehende
Anteil des Schalldämpfungsmaterials 26 stetig
von der seitlichen Wandfläche 34 nach
innen zum Durchführungskanal 30 zu.
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Weiterhin
weist der Deckel 24 Befestigungsöffnungen 40 und das
Schalldämpfungsmaterial 26 Befestigungsdurchgänge 42 auf,
durch die die Schraube 14 durchführbar ist. Die Schraube 14 wird auf
ihrer Unterseite von einer Mutter 44 gehalten.
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3 zeigt
den in 1 dargestellten schallisolierenden Befestigungsflansch
in einer Draufsicht. Auf dem im Wesentlichen kreisförmigen Deckel 24 sind
vier Auswölbungen 46 im
90°-Winkel
angeordnet. In 4, die den erfindungsgemäßen Befestigungsflansch
von 1 in einer perspektivischen Ansicht zeigt, ist
zu erkennen, dass die Auswölbungen 46 als
eine Erhöhung
gegenüber
der oberen Wandfläche 32 ausgebildet
sind. Der Deckel 24 weist in jeder Auswölbung 46 eine Öffnung auf,
um die Schraube 14 aufzunehmen.
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Die
in den 5 bis 7 dargestellte Ausführungsform
unterscheidet sich von der vorherigen Ausführungsform dadurch, dass keine
einzelnen Auswölbungen
ausgebildet sind, sondern dass die Auswölbungen zu einer gemeinsamen
Erhöhung 146 zusammengefasst
sind. Weiterhin ist der Deckel 124 hier im Wesentlichen
rechteckig gestaltet.
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In
den 8 bis 10 ist eine weitere Ausführungsform
gezeigt, bei der die Auswölbungen weggelassen
wurden. Stattdessen ist die Ausstülpung 236 im Vergleich
zu der ersten Ausführungsform
erhöht.
Wie bei der zweiten Ausführungsform
ist der Deckel 224 als im Wesentlichen rechteckige Fläche ausgebildet.
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Der
Befestigungsflansch, in dem sich das Rohr 18 befindet,
wird an der Wand 12 angeordnet. Sobald sich der Befestigungsflansch
an der richtigen Stelle befindet wird, beispielsweise mittels eines Drehmomentschlüssels, die
Schraube 14 festgedreht. Beim Festdrehen der Schrauben 14 wird
zunächst
das an der offenen Unterseite des Deckels überstehende Schalldämpfungsmaterial
von der Wandfläche
in Richtung Deckel 24 und Durchführungskanal 30 verdrängt und
verringert dadurch den Innendurchmesser des Durchführungskanals.
Ist das überstehende
Schalldämpfungsmaterial
verdrängt bewirkt
ein weiteres Festdrehen der Schrauben, dass der Deckel 24 auf
der Wandfläche
aufsetzt. Grundsätzlich
könnte
auch durch Verformung und Verdrängung
des Deckels das Schalldämpfungsmaterial 26 verformt
und gegen das Rohr 18 gedrückt werden.
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Durch
die Verdrängung
das Schalldämpfungsmaterials
wird eine Verringerung des Innendurchmessers des Durchführungskanals 26 des Schalldämpfungsmaterials 26 erreicht,
was dazu führt,
dass das Schalldämpfungsmaterial 26 reibschlüssig am
Rohr 18 anliegt. Gleichzeitig wird das Schalldämpfungsmaterial 26 zwischen
die Öffnung 28 des
Deckels 24 und das Rohr 18 gedrückt, so dass
der Deckel 24 das Rohr 18 nicht berührt und keine
Schallbrücke
gebildet wird.
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Die
Auswölbungen 46 dienen
dazu, den Druck, der durch das Schalldämpfungsmaterial 26 beim
Festschrauben der Schraube 14 entsteht, aufzunehmen, damit
der Deckel 24 keinen Schaden nimmt. Je nach Anwendung kann
die Anzahl und Anordnung der Auswölbungen variieren.
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Weiterhin
kann die Anzahl und die Art der Befestigungsmittel je nach Art des
Einsatzes des Befestigungsflansches variieren.