EP1914718A1 - Einsatz von Faserverbundwerkstoffen für Verschalungen zur Reduzierung von Körperschall an die Umgebung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einhausung (1) von sich bewegenden Bauteilen (4,8) . Die Einhausung (1) weist eine Verschalung (3) auf. Die Verschalung (3) ist aus einem Mischwerkstoff, vorzugsweise aus einem Verbundwerkstoff, weiter bevorzugt aus einem Faserverbundwerkstoff gebildet. Ziel der Erfindung ist die Reduzierung von Körperschall an die Umgebung.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Einhausung von sich bewegenden Bauteilen, die eine Verschalung aufweist.
• Derartige Einhausungen sind bekannt. Üblich ist bisher, sich bewegende bzw. rotierende Bauteile wie beispielsweise freie Wellen und/oder Kupplungen z.B. von Energieerzeugungsanlagen mittels Stahlverschalungen als Arbeitsschutzvorrichtungen zu umgeben, um z.B. Arbeitsschutzvorschriften gerecht zu werden, so dass Bedienpersonen der Maschine bzw. der Energieerzeugungsanlage gegen ein ungewolltes Eingreifen in den Bereich der sich rotierenden bzw. bewegenden Bauteile erfolgreich verhindert ist.
• Die Verschalungen bestehen hierbei aus Stahl. Stahl ist jedoch ein relativ gutes Medium zur Weiterleitung von Schall, welcher in der beispielhaften Energieerzeugungsanlage entsteht, und mittels Körperschallausbreitung zur Welle bzw. zur Kupplung und sogar bis zur Verschalung gelangt und an der jeweiligen Oberfläche in Luftschall übergeht. In diesem Bereich von Energieerzeugungsanlagen, insbesondere in dem bereich der Verschalungen nimmt der Mensch daher eine erhebliche Lärmbelästigung wahr. Bekannt ist daher, die Stahlverschalungen mittels schalldämpfender Mittel wie z.B. Mineralfasern, beispielsweise Steinwolle zu umgeben, so dass diese Dämmstoffe eine Schalldämmung bewirken.
• Nachteilig bei dem bekannten Stand der Technik ist, dass zur Einhausung relativ großer, rotierender bzw. sich bewegender Bauteile, wie diese beispielsweise bei Energieerzeugungsanlagen vorhanden sind, entsprechend große Verschalungen eingesetzt werden müssen. Da diese aus dem bekannten Werkstoff Stahl gebildet sind, ist leicht vorstellbar, dass der Handlingsaufwand zur Montage der Verschalung erheblich ist, und nur mit Hilfsmitteln wie Kränen oder dergleichen Hebevorrichtungen zu bewerkstelligen ist. Dies ist nicht nur zeitintensiv, sondern schlägt sich auch erheblich auf die Kosten nieder, da Arbeitsmaterialien (Kräne) und Arbeitskräfte einen erheblichen Zeitaufwand damit verbringen, die Verschalung zu montieren.
• Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Einhausung bzw. eine Verschalung mit einfachen Mitteln dahingehend zu verbessern, dass die Verschalung leichter zu montieren ist, wobei gleichzeitig eine hinreichende Schalldämmung erreicht werden soll.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Verschalung aus einem Mischwerkstoff, bevorzugt aus einem Verbundwerkstoff, weiter bevorzugt aus einem Faserverbundwerkstoff gebildet ist.
• Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass heutzutage Werkstoffe bekannt sind, welche erheblich leichter sind als Stahl, so dass deren Handhabbarkeit im Vergleich zu Stahl erheblich erleichtert ist, wobei die mechanischen Eigenschaften beider Werkstoffe annähernd gleich sind. Mittels des Mischwerkstoffes, insbesondere des Faserverbundwerkstoffes wird aber gleichzeitig zur leichteren Handhabbarkeit gegenüber dem Werkstoff Stahl vorteilhaft eine erhebliche Reduzierung des über die Verschalung an die Umgebung übertragenen Körperschalls erreicht, wobei auf eine gesonderte Dämmungsmaßnahme verzichtet werden kann.
• Der Körperschall im Sinne der Erfindung ist derjenige Schall, welcher sich in einem Festkörper, beispielsweise bis zu einer rotierenden, freien Welle und/oder einer Kupplung einer Energieerzeugungsanlage oder der Verschalung der sich bewegenden Bauteile ausbreitet. An der Bauteiloberfläche bzw. der Verschalungsoberfläche wandelt sich der Körperschall in Luftschall um, und wird erst dann vom menschlichen Gehör wahrgenommen. Durch die im Stand der Technik bekannten Stahlverschalungen als Arbeitsschutzvorrichtung wird der entstehende Schall aber nicht gedämpft. Dies wird dagegen vorteilhaft mittels der Verwendung des Mischwerkstoffes bzw. des Faserverbundwerkstoffes für die Verschalung erreicht.
• Der Mischwerkstoff bzw. der Faserverbundwerkstoff kann beispielhaft aus Glasfasern, Kohlefasern, Keramikfasern, Aramidfasern, Borfasern, Naturfasern oder zum Beispiel aus Nylonfasern gebildet sein, welche in einer geeigneten Matrix eingebettet sind. Die Herstellungsverfahren hierzu können z.B. Laminieren, Faserwickeln, Prepeg-Technologie, Harzinjektion, Vakuum-Injektion oder Faserspritzen sein, um nur einige beispielhafte Herstellungsverfahren zu nennen.
• Um zu erreichen, dass die verbesserte Handhabbarkeit weiter gewährleistet ist, und die eingehausten Bauteile auch nach der Montage der Verschalung, beispielsweise zu wartungszwecken noch zugänglich sind, ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Verschalung aus Elementen gebildet ist, die in der Montageposition miteinander verbindbar sind. Denkbar ist, dass die Verschalung aus zwei Halbelementen gebildet ist, die mittels Flanschverbindungen miteinander verbindbar sind. Um die eingehausten Bauteile zu warten, muß nur die jeweilige Flanschverbindung gelöst werden. Natürlich kann die Verschalung auch aus einem einzigen Element gebildet sein, welche in der Montageposition über Flanschverbindungen an geeigneten Befestigungsvorrichtungen gehalten sind. Das Element könnte dann im Querschnitt gesehen eine halbkreisförmige Ausgestaltung aufweisen. Möglich ist natürlich auch, wenn zur Bildung der Verschalung mehr als zwei Elemente vorgesehen sind, welche in der Montageposition das rotierende bzw. sich bewegende Bauteil umgeben.
• Die vorteilhafte Ausführung der Verschalung aus dem bevorzugten Faserverbundwerkstoff bewirkt demnach eine Doppelfunktion. Zum einen dient die Verschalung als Arbeitsschutzvorrichtung, welche das sich bewegende Bauteil bzw. rotierende Bauteil einhaust, so dass erfolgreich ein Eingreifen oder dergleichen von Menschen in den gefährdenden Bereich verhindert ist. Zum anderen weist die Verschalung aus dem Faserverbundwerkstoff sehr gute Dämpfungseigenschaften auf, so dass eine Reduzierung des über die Verschalung an die Umgebung übertragenen Körperschalls erreicht wird, ohne dass zusätzliche Dämpfungsmaßnahmen vorgesehen werden müssen. Weiter weist die Verschalung aus dem Faserverbundwerkstoff eine leichtere Handhabbarkeit auf, welche sich positiv auf die Montagezeit und damit auf die Montagekosten auswirkt.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen:

Fig. 1

eine Einhausung in einer ersten Ausgestaltung,

Fig. 2

die Einhausung aus Figur 1 in einem Querschnitt,

Fig. 3

eine Einhausung in einer zweiten Ausgestaltung im Querschnitt, und

Fig. 4

eine Einhausung in einer dritten Ausgestaltung im Querschnitt.

• In den Unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
• Figur 1 zeigt eine Einhausung 1 von sich bewegenden Bauteilen 2, die eine Verschalung 3 aufweist. Die Verschalung 3 ist aus einem Mischwerkstoff, vorzugsweise einem Verbundwerkstoff, weiter bevorzugt aus einem Faserverbundwerkstoff gebildet. Das sich bewegende Bauteil 2 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als rotierende, freie Welle 4 einer Energieerzeugungsanlage ausgeführt. Die rotierende, freie Welle 4 weist zwei Teilwellenstränge 6, 7 auf, welche mittels einer Kupplung 8 miteinander verbunden sind.
• Die Verschalung 3 haust die rotierende Welle 4 mit ihrer Kupplung 8 ein, und ist jeweils stirnseitig geschlossen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ragen die jeweiligen Teilwellenstränge 6, 7 über den stirnseitigen Verschluss 9 aus der Einhausung 1 heraus. Denkbar ist natürlich, dass die Teilwellenstränge 6, 7 komplett eingehaust sind.
• Die Verschalung 3 ist aus beispielhaft aus zwei Elementen 11, 12 gebildet, welche mittels Flanschverbindungen 13 in der Montageposition miteinander verbunden sind (Figur 2). Die beiden Elemente 11 bzw. 12 sind im Querschnitt gesehen (Figur 2) halbschalenartig ausgeführt. Zur Herstellung der Flanschverbindung 13 weisen die beiden Elemente 11 bzw. 12 an ihren freien Enden jeweils Flansche 14 auf. Die Flansche 14 können bei der Herstellung der Elemente 11 bzw. 12 direkt angeformt werden, oder nachträglich mit geeigneten Verbindungsarten mit freien Enden verbunden werden.
• Natürlich können auch andere Verbindungen als die beispielhaft genannte Flanschverbindung 13 vorgesehen werden. Beispielsweise können die freien Enden miteinander verklebt werden.
• Zu Wartungszwecken sind die beiden Elemente 11 bzw. 12 selbstverständlich voneinander lösbar.
• Stirnseitig sind jeweils Abschlußwände 16 (Figur 1) angeordnet, wobei sich die Verschalung 3 in der Montageposition mittels geeigneter Mittel an der rotierenden Welle 4 abstützt. Möglich ist hier der Einsatz eines Drehlagers im Bereich der Abschlußwände 16. Die Abschlußwände 16 entsprechen dem oben genannten Verschluss 9.
• In einer zweiten Ausgestaltung ist die Verschalung 3 ebenfalls aus zwei Elementen 17, 18 gebildet, die im Querschnitt gesehen aber im Wesentlichen viertelkreisartig ausgeführt sind (Figur 3). An den freien Enden sind wiederum Flansche 14 angeordnet, so dass die beiden Elemente 17, 18 sowohl miteinander als auch mit vorhandenen Aufnahmen im Bereich des einzuhausenden Bauteils 2 verbindbar sind. Natürlich ist die beispielhaft dargestellte, viertelkreisartige Ausführung der beiden Elemente 17 bzw. 18 nicht auf diese Ausführung beschränkt. Die Ausgestaltung der beiden Elemente 17 bzw. 18 kann im Querschnitt gesehen jede geeignete Ausgestaltung aufweisen. Beispielsweise können die beiden Elemente 17 bzw. 18 auch leicht s-förmig ausgeführt sein.
• In Figur 4 ist eine weitere, beispielhafte Ausgestaltung der Einhausung 1 gezeigt. Die Einhausung 1 weist in diesem Ausführungsbeispiel ein einzelnes Element 19 als Verschalung 3 auf, das im Querschnitt gesehen U-förmig mit einem Basisschenkel 21 und zwei zueinander parallel verlaufenden U-Schenkeln 22 ausgeführt ist. An den freien Enden der U-Schenkel 22 sind Flansche 14 angeordnet.
• Die in den Figuren 1 bis 4 beispielhaft dargestellten Verschalungen 3 eignen sich insbesondere zur Verwendung an allen sich bewegenden Bauteilen bzw. rotierenden Bauteilen die z.B. aus Arbeitsschutzgründen eingehaust werden müssen. Durch die vorteilhafte Verwendung des Faserverbundwerkstoffes zur Erstellung der Einhausung 1 bzw. der Verschalung 3 mit seinen Elementen 11, 12; 17,18; 19 wird zudem eine Schalldämmung bzw. eine Reduzierung von über die Verschalung 3 an die Umgebung übertragenen Körperschall erreicht.
Bezugszeichenliste

1.

Einhausung

2.

sich bewegendes Bauteil

3.

Verschalung

4.

rotierende Welle

6.

Teilwellenstrang

7.

Teilwellenstrang

8.

Kupplung

9.

Verschluss

11.

Element von 3

12.

Element von 3

13.

Flanschverbindung

14.

Flansch

16.

Abschlusswand, entspricht 9

17.

Element von 3

18.

Element von 3

19.

Element von 3

21.

Basisschenkel

22.

U-Schenkel

Claims (6)

1. Einhausung von sich bewegenden Bauteilen (4,8), die eine Verschalung (3) aufweist,
   dadurch gekennzeichnet,
   dass die Verschalung (3) aus einem Mischwerkstoff gebildet ist.
2. Einhausung nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,
   dass die Verschalung (3) aus einem Verbundwerkstoff gebildet ist.
3. Einhausung nach Anspruch 1 oder 2,
   dadurch gekennzeichnet,
   dass die Verschalung (3) aus einem Faserverbundwerkstoff gebildet ist.
4. Einhausung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
   dadurch gekennzeichnet,
   dass die Verschalung (3) aus Elementen (11,12; 17,18; 19) gebildet ist.
5. Einhausung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
   dadurch gekennzeichnet,
   dass die Verschalung (3) aus zwei Halbelementen (11,12; 17,18) gebildet ist, die miteinander verbindbar sind.
6. Verwendung eines Faserverbundwerkstoffes für eine Einhausung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

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