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Die
Erfindung betrifft eine Rotorkammer für eine Zentrifuge,
insbesondere für eine luftgekühlte Laborzentrifuge,
mit einer Kammerwandung, umfassend eine zum Kammerinneren gewandte
Innenseite, wobei das Kammerinnere zur Aufnahme eines Zentrifugenrotors
ausgebildet ist, und eine dem Kammerinneren abgewandte Außenseite,
und mit einer Schallbarriere, die zur Verminderung des von der Rotorkammer
abgestrahlten Schalls ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft ferner
eine Zentrifuge mit einer solchen Rotorkammer, sowie ein Verfahren
zur Verminderung des von einer Rotorkammer einer Zentrifuge, insbesondere
einer luftgekühlten Laborzentrifuge, ausgehenden Schalls.
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Zentrifugen,
insbesondere luftgekühlte Laborzentrifugen, entwickeln
im Betrieb häufig zum Teil eine erhebliche Geräuschkulisse,
die von in der Nähe befindlichen Personen als störend
empfunden wird. Die Ursachen für die zum Teil beträchtliche
Geräuschentwicklung beim Betrieb von Zentrifugen sind äußerst
vielfältig. So führen beispielsweise bereits kleinste
Unwuchten im Zentrifugenkessel zu einer Vibration der Zentrifuge,
was letztendlich die Entwicklung von Klappergeräuschen
oder ähnlichem Lärm zur Folge hat. Darüber
hinaus ist auch die Rotorkammer für einen Großteil
der Geräuschentwicklung einer Zentrifuge verantwortlich.
Der grundsätzliche Aufbau einer Rotorkammer für
eine Zentrifuge ist aus dem Stand der Technik bekannt. Diese stellt
einen üblicherweise zylinderförmigen Raum zur
Aufnahme des Rotors zur Verfügung. Zum Einbringen und Herausnehmen
von zu zentrifugierenden Proben und/oder zum Wechseln des Rotors
ist die Rotorkammer üblicherweise nach oben hin offen ausgebildet. Der
Bodenbereich ist dagegen üblicherweise bis auf einen Durchbruch
für eine Antriebswelle im Wesentlichen geschlossen ausgebildet
und fest mit der Seitenwand der Rotorkammer verbunden. Insgesamt weist
die Rotorkammer somit im Querschnitt ein wannenartiges Profil auf.
Ferner umfasst die Zentrifuge üblicherweise einen schwenkbaren
Deckel, mit dem der die Rotorkammer umfassende Innenraum der Zentrifuge
nach oben hin verschlossen werden kann.
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Häufig
ist der in der Rotorkammer der Zentrifuge rotierende Rotor ferner
in der Weise ausgebildet, dass er im drehenden Zustand Kühlluft
zur Kühlung des angebrachten Zentrifugiergutes und der übrigen
im Innenbereich angeordneten Komponenten und gegebenenfalls auch
der, je nach Führung der Kühlluft, weiteren im
Außenbereich liegenden Komponenten dient. Insbesondere
diese Luftströmung führt jedoch beim Betrieb der
Zentrifuge unter Umständen zu einer sich als Schallwelle
ausbreitenden Störung der Rotorströmung, die als
diskreter Ton akustisch wahrnehmbar ist. Ursächlich für
die Entstehung diesen Tons ist die durch die Rotation des Rotors
hervorgerufene Anregung der Rotorkammer zu Schwingungen, die wiederum
in der sie umgebenden Luft Luftschall erzeugen.
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Grundsätzliche
Maßnahmen, um die Gesamtbilanz der Geräuschentwicklung
einer Zentrifuge zu reduzieren, sind im Stand der Technik bereits bekannt.
So können beispielsweise die durch die Vibration der Zentrifuge
bzw. des Gehäuses hervorgerufenen Klappergeräusche
unter anderem durch die Verwendung entsprechender elastischer Lager,
Pufferfüße, etc. vermindert werden. Eine weitere
Möglichkeit ist beispielsweise aus der
DE 197 19 959 C1 bekannt,
die eine Laborzentrifuge offenbart, umfassend unter anderem eine
Bodengruppe mit einem Rotor-Antriebsmotor auf einer Bodenplatte,
die zusammen mit einer abgewinkelten Frontblende die bei Laborzentrifugen üblichen
Bedienungselemente und Anzeigeinstrumente aufweist. Die Bodengruppe
ist aus einem zusammenhängenden Metallblech hergestellt,
bei dem sich in dem an die Frontblende anschließenden Biegebereich
des Metallblechs und der Bodenplatte wenigstens zwei zueinander
parallele Reihen von Entkopplungsschlitzen befinden, die eine mäanderförmige
Stegverbindung zwischen Frontplatte und Bodenplatte bilden, wodurch
eine durch Unwucht am Rotor entstehende Geräuschentwicklung
bzw. Körperschall in Richtung der Frontplatte erheblich
reduziert wird. Ferner ist auch die Integration schallmindernder
Materialien im Bereich der Zentrifugen bekannt. Hierzu verweist
beispielsweise die
DE 72
24 033 U1 auf die Verwendung eines unter anderem auch als
Schallbarriere wirkenden Polyurethan-Hartschaums. Unter einer Schallbarriere
ist dabei im Rahmen der Erfindung eine Einrichtung in einer Zentrifuge
zu verstehen, die die Ausbreitung von Schall in zumindest eine Raumrichtung
vermindert oder sogar verhindert.
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Es
hat sich jedoch gezeigt, dass die Geräuschentwicklung von
Zentrifugen trotz der vorstehenden Maßnahmen immer noch
vergleichsweise hoch ist und nach wie vor als störend empfunden wird.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten anzugeben,
die Geräuschentwicklung einer Zentrifuge, insbesondere
einer luftgekühlten Laborzentrifuge, noch weiter zu reduzieren.
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Die
Lösung der Aufgabe gelingt mit einer Rotorkammer für
eine Zentrifuge, einer Zentrifuge und einem Verfahren zur Verminderung
des von der Rotorkammer einer Zentrifuge ausgehenden Schalls gemäß einem
der unabhängigen Ansprüche Vorteilhafte Weiterbildungen
sind in den abhängigen Ansprüche angegeben.
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Ein
wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt darin, dass die Schallbarriere
ein zumindest einen Teilbereich der Kammerwandung abdeckender Dämpfungsbelag
mit wenigstens einer ersten Lage und einer zweiten Lage ist, dass
die erste Lage und die zweite Lage zumindest teilweise flächig
aufeinanderliegend angeordnet sind, und dass die erste Lage aus
einem Material mit relativ zur zweiten Lage im Wesentlichen schallabsorbierenden
und die zweite Lage aus einem Material mit relativ zur ersten Lage im
Wesentlichen schallreflektierenden Eigenschaften besteht.
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Die
Rotorkammer dient letztendlich zur Aufnahme des in ihr rotierenden
Zentrifugenrotors und ist daher ganz besonders empfänglich
für durch die Rotorbewegung im Rotorkammerinneren hervorgerufene
Druckwellen, die die Rotorkammer zu Schwingungen anregen, so dass
diese Lärm in Form von Luftschall abstrahlt. Erfindungsgemäß ist
es nun zur Verbesserung der geräuschmindernden Eigenschaften
vorgesehen, zumindest einen Teilbereich der Kammerwandung der Rotorkammer
mit einem Dämpfungsbelag auszugestalten, der den von der Kammerwandung
abgestrahlten Schall reduziert und somit als Schallbarriere wirkt.
Der erfindungsgemäße Dämpfungsbelag ist
dabei mehrlagig und insbesondere zweilagig, umfassend wenigstens
eine erste und eine zweite Lage, ausgebildet. Durch die nachstehend
noch weiter dargelegte erfindungsgemäße Abstimmung
der in der ersten und in der zweiten Lage verwendeten Materialien
gelingt eine besonders effiziente Schallminimierung, insbesondere
in Frequenzbereichen von 100 bis 1000 Hz und ganz besonders in Bereichen
von 100 bis 500 Hz. Dabei ist die Kombination der Materialien keineswegs
willkürlich, sondern basiert auf dem Konzept, Materialien mit
im Wesentlichen schallabsorbierenden Eigenschaften mit Materialien
mit im Wesentlichen schallreflektierenden Eigenschaften zusammen
in einem Element zur Schallreduktion bzw. in einer Schallbarriere
zu kombinieren. Erst diese erfindungsgemäße Kombination
ermöglicht die herausragenden Schallminimierungsergebnisse.
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Schallreflektierend
ist dabei im Sinne einer Schalldämmung zu verstehen, mit
der der Schallausbreitung von Luftschall oder Körperschall
durch Reflexion von Schallwellen entgegengewirkt wird. Schallabsorbierend
bezieht sich dagegen im Wesentlichen auf eine Schalldämpfung,
die die Schallausbreitung durch Absorption von Schallwellen vermindert,
durch die die Schallenergie in nicht hörbare Schwingungsenergiewellen
umgewandelt bzw. dissipiert wird. Ein Grundgedanke der Erfindung
liegt somit darin, dass die Schallbarriere zugleich mehrere bzw.
wenigstens zwei auf unterschiedliche schallreduzierende Prinzipien
(konkret schallabsorbierend und schallreflektierend) zurückgreifende
Materialien umfasst, die sich in ihren schallvermindernden Eigenschaften
zueinander ergänzen. Es kommt vorliegend somit insbesondere
auf eine geeignete Abstimmung der wenigstens zwei Lagen des Dämpfungsbelages
zueinander an. Dabei versteht es sich von selbst, dass im Rahmen
der Erfindung ein Material mit im Wesentlichen schallabsorbierenden
Eigenschaften zu einem gewissen Teil auch schallreflektierende Eigenschaften
haben kann und umgekehrt. Entscheidend ist vielmehr, dass einerseits
die erste Lage im Vergleich zur zweiten Lage ausgeprägtere schallabsorbierende
Eigenschaften hat und die zweite Lage im Vergleich zur ersten Lage
ausgeprägtere schallreflektierende Eigenschaften aufweist.
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Der
Begriff „Material” ist im Sinne der Erfindung
ferner nicht auf Einzelstoffe beschränkt zu verstehen,
sondern umfasst insbesondere auch Stoffgemische, mehrkomponentige
Bestandteile etc.. Die erste und/oder die zweite Lage können
somit im Rahmen der Erfindung auch aus einem Material bestehen,
welches beispielsweise eine Mischung mehrerer Stoffe oder Einzelkomponenten
ist.
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Die
erste Lage und die zweite Lage sind ferner zumindest teilweise flächig
aufeinanderliegend angeordnet. Eine flächig aufeinanderliegende
Anordnung ist dabei insbesondere in der Weise zu verstehen, dass
die erste Lage und die zweite Lage in Radialrichtung zu einem in
der Rotorkammer angeordneten Rotor hintereinander liegen und unmittelbar aneinander
angrenzen. In diesem Bereich ist der Dämpfungsbelag somit
als mehrlagiger Materialverbund ausgebildet bzw. weist einen sandwichartigen Aufbau
auf. Dabei kann der Anteil des Überlappungsbereiches für
jede der beiden Lagen variieren, wobei jedoch die durch den Dämpfungsbelag
erreichte Schallreduktion desto besser wird, je größer
die sich überlappenden Flächen der ersten und
der zweiten Lage sind bzw. je größer der Anteil
an der Fläche der Rotorkammerwandung ist, in dem die wenigstens beiden
Lagen des Dämpfungsbelages aufeinanderliegend ausgebildet
sind.
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Der
Dämpfungsbelag ist ferner zumindest teilweise auf die Oberfläche
der Rotorkammer aufgebracht, so dass in diesem Bereich Schwingungen
der Rotorkammer unmittelbar vom Dämpfungsbelag aufgenommen
werden können. Hier wirkt der Dämpfungsbelag gegenüber
der Rotorkammer als Schwingungstilger bzw. Schwingungsdämpfer,
wobei der Dämpfungsbelag eine gegen über der Rotorkammerwandung
gegenschwingende Masse darstellt. Dieser Effekt tritt insbesondere
dann besonders deutlich hervor, wenn, wie nachstehend noch weiter
beschrieben werden wird, die erste Lage zwischen der zweiten Lage
und der Rotorkammerwandung angeordnet ist und aus einem Material
mit ausreichender Elastizität besteht. Insbesondere bei
dieser Anordnungsweise beruht die Dissipationswirkung der Schallbarriere
somit unter anderem auf einem Masse-Feder-Wirkprinzip, wobei der
zu beruhigenden Struktur Energie dadurch entzogen wird, dass das
Verbundmaterial gegenschwingend ausgebildet ist. Dieser Aufbau ermöglicht
eine Dissipation in Wärme im federnden Teil bzw. im Dämpfungsbelag.
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Die
konkrete Anordnung des Dämpfungsbelages an der Rotorkammer
kann dabei im Rahmen der Erfindung mannigfaltig variiert werden.
So lassen sich beispielsweise besonders gute Schallreduktionsergebnisse
erzielen, wenn die erste Lage unmittelbar auf ihrer der zweiten
Lage abgewandten Seite an der Rotorkammer flächig anliegend
angeordnet ist. Zumindest im Überlappungsbereich der ersten und
der zweiten Lage ist die erste Lage somit zwischen der zweiten Lage
und der Rotorkammer angeordnet bzw. stellt in diesem Bereich eine
Verbindung zwischen der Rotorkammer und der zweiten Lage her. Diese
Anordnung führt dazu, dass sich an die Rotorkammer zunächst
das Material mit den im Wesentlichen schallabsorbierenden Eigenschaften
(relativ zur zweiten Lage) anschließt und dieses zu seiner
bezüglich der Rotorkammer liegenden Außenseite
zumindest zum Teil von dem Material mit schallreflektierenden Eigenschaften
der zweiten Lage abgedeckt ist. Schallwellen, die die erste Lage
somit von dem Rotor weg hin zur zweiten Lage passieren, werden somit
durch diese zum schallabsorbierenden Material zurückgeworfen,
womit einerseits eine Abgabe der Schallwellen an die Umgebung verhindert und
andererseits die Gesamtabsorption von Schallwellen durch die erste
Lage gesteigert und damit die Schallreduktion verbessert wird.
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Weiterhin
ist es besonders vorteilhaft, den Dämpfungsbelag an der
Außenseite der Rotorkammer anzubringen. Grundsätzlich
ist zwar auch die Anordnung des Dämpfungsbelages an der
Innenseite der Rotorkammer möglich, die ebenfalls eine
Reduktion des von der Rotorkammer ausgehenden Schalls zur Folge
hat. Effizienter ist jedoch die Anbringung des Dämpfungsbelages
an der Außenseite der Rotorkammer, insbesondere mit außen
liegender zweiter Lage, so dass die die schallabsorbierende erste Lage
passierenden Schallwellen von der zweiten Lage zur Rotorkammer hin
zurückgeworfen werden. Insbesondere bei dieser speziellen
Anordnung lässt sich ein Großteil der Dämpfungswirkung
zudem auf das vorstehend bereits dargelegte Masse-Feder-Wirkprinzip
zurückführen, speziell, wenn die erste Lage aus
einem Material besteht, das elastisch ist und eine geringere Dichte
aufweist als das Material der zweiten Lage.
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Auch
die Form und die Verteilung des Dämpfungsbelages an der
Rotorkammer ist im Rahmen der Erfindung variabel. So umfasst der
Dämpfungsbelag in seiner Gesamtheit in einer bevorzugten
Ausführungsform wenigstens zwei Einzelsegmente, die überlappungsfrei
und insbesondere einander gegenüberliegend an der Kammerwandung
angeordnet sind. Die wenigstens zwei Einzelsegmente sind dabei besonders
bevorzugt gleichförmig ausgebildet und an der Rotorkammer
gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet.
Besonders bevorzugt ist es allerdings, den Dämpfungsbelag
zumindest in einem Teilbereich die Rotationskammer vollständig
umlaufend und vollflächig anliegend, das heißt
bei einer hohlzylinderförmigen Rotorkammerwandung kreisringförmig,
auszubilden.
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Die
Schallreduktion des von der Rotorkammer ausgehenden Schalls gelingt
ferner dann besonders gut, wenn der Dämpfungsbelag im oberen
Bereich der Rotorkammer, insbesondere in der oberen Hälfte,
angeordnet ist. Wie bereits vorstehend dargelegt, weist die Rotorkammer
eine üblicherweise hohlzylinderförmige Seitewand
und einen Bodenbereich auf, sodass sich insgesamt ein wannenartiger
Querschnitt der Rotorkammer ergibt. Dieser grundsätzliche
Aufbau führt dazu, dass die Rotorkammer besonders im oberen
Bereich, d. h. in dem an die Eingriffsöffnung zur Rotorkammer
angrenzenden Bereich der Seitenwände, besonders schwingungsfähig
ist, sodass dieser Bereich für die Geräuschentwicklung
des von der Rotorkammer ausgehenden Schalls einen wesentlichen Beitrag
leistet. Eine Anordnung des Dämpfungsbelages genau in diesem
Teil der Rotorkammer, und insbesondere auf der Außenseite
dieses Bereichs der Rotorkammer, ermöglicht somit eine
besonders effiziente Schallreduktion im Verhältnis zur
von der Schallbarriere abgedeckten Fläche.
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Die
Schallreduktion gelingt ferner besonders effizient, wenn der Dämpfungsbelag
die Rotorkammer ringförmig umgibt, insbesondere koaxial
zur die Rotorkammer durchlaufenden Rotationsachse. Dies gilt ganz
besonders für eine Anordnung dieses Dämpfungsbelages
im oberen Bereich der Rotorkammer. Die ringförmige Anordnung
ist insofern bevorzugt, als dass zumindest in diesem Bereich die Rotorkammer
ununterbrochen umläuft und somit in diesem Bereich keine
Freistellen im Dämpfungsbelag vorhanden sind, die einen
Schallaustritt von der Rotorkammer, vergleichbar mit einem Leck,
gestatten. Dabei versteht es sich von selbst, dass dieser Dämpfungsbelagring
keineswegs einstückig ausgebildet sein muss, sondern vielmehr
auch mehrteilige Anordnungsmöglichkeiten, beispielsweise
mit aneinander angrenzenden Einzelsegmenten, im Rahmen der Erfindung
mit umfasst sind.
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Ein
wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt somit, wie vorstehend bereits
beschrieben, in der Abstimmung des Materials der ersten Lage relativ
zum Material der zweiten Lage. Dabei hat es sich als besonders günstig
herausgestellt, wenn die zweite Lage eine höhere Dichte
als die erste Lage aufweist. Materialien mit einer höheren
Dichte weisen im Vergleich zu Materialien mit einer niedrigeren
Dichte in der Mehrzahl eher schallreflektierende Eigenschaften auf,
wohingegen Materialien mit einer niedrigeren Dichte im Vergleich
zu Materialien mit einer höheren Dichte in der Mehrzahl
schallabsorbierende Eigenschaften innehaben.
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Ein
weiteres wesentliches Abstimmungskriterium kann erfindungsgemäß in
der Variation der Schichtdicken der ersten Lage und der zweiten
Lage liegen. Unter der Schichtdicke ist vorliegend dabei die Dicke
der ersten Lage und der zweiten Lage in Radialrichtung zur die Rotorkammer
durchlaufenden Rotationsachse zu verstehen. So liegt die Schichtdicke
der ersten Lage vorzugsweise zwischen 2 bis 30 mm, insbesondere
zwischen 5 bis 20 mm. Im Vergleich dazu ist die zweite Lage wesentlich
dünner, insbesondere mit einer Schichtdicke von maximal
0,5 mm, ausgebildet.
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Auch
bei der Materialwahl der ersten Lage und der zweiten Lage kann auf
ein breites Spektrum zurückgegriffen werden. Entscheidend
für die Materialwahl für die erste Lage ist insbesondere,
dass diese Stauchwerte aufweist, bei denen das Material noch weich
genug ist, Schwingungen aufzunehmen und nicht mehr abzugeben. So
ist das Material der ersten Lage beispielsweise besonders bevorzugt
ein weiches Elastomer oder ein Schaumwerkstoff, insbesondere ein
Polyurethanschaum oder ein Polyolefinschaum, letzterer beispielsweise
insbesondere in Form eines Polyethylenschaums.
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Die
zweite Lage besteht dagegen bevorzugt im Wesentlichen aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk
(EPDM), Ethylenvinylacetat (EVA), Polyurethan (PUR) oder Polyvinylchlorid
(PVC).
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Zur
Erzielung der erfindungsgemäßen Vorteile ist ferner
eine zweite Lage besonders geeignet, deren Material ein Flächengewicht
von 0,5 kg/m2 bis 6 kg/m2 und
ganz besonders von 1,5 kg/m2 bis 4 kg/m2 aufweist.
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Auch
zur Befestigung der Schallbarriere an der Rotorkammer kann grundsätzlich
auf zahlreiche Befestigungsalternativen zurückgegriffen
werden. Als besonders günstig hat sich dabei jedoch die
Verwendung einer selbstklebenden Beschichtung, insbesondere an der
ersten Lage, herausgestellt, über die die Schallbarriere
an der Rotorkammer fixiert ist. Besonders geeignet sind dazu insbesondere
Haftklebstoffe. Mit einer solchen selbstklebenden Beschichtung gelingt
die Anbringung der Schallbarriere an der Rotorkammer besonders einfach.
Darüber hinaus ist es selbstverständlich auch
möglich, die erste Lage mit der zweiten Lage über
eine entsprechende selbstklebende Beschichtung miteinander zu verbinden
und nicht die beiden Lagen von Haus aus in miteinander verbundener
Weise vorzusehen. Hierzu weist die erste Lage und/oder die zweite
Lage eine entsprechende Beschichtung auf. Durch die Kombination
der verschiedenen vorstehend dargelegten Möglichkeiten
umfasst die Erfindung somit auch eine Rotorkammer mit einem Dämpfungsbelag,
bei dem die an die Rotorkammer unmittelbar angrenzende Lage zu beiden
Seiten hin eine Beschichtung aufweist und auf diese Weise somit
beispielsweise zunächst an der Rotorkammer befestigt werden
kann und anschließend die weitere Beschichtung zur Fixierung
der weiteren Lage herangezogen wird. Die jeweilige Anordnung selbstklebender
Beschichtungen an der ersten und oder der zweiten Lage ermöglicht
somit auch ein besonders vielfältiges Kombinationsspektrum
an Installationsmöglichkeiten und Herstellungswegen.
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Besonders
günstig ist es ferner, wenn die Kammerwandung im oberen
Bereich der Rotorkammer einen vom Kammerinneren wegweisend ausgebildeten
Rand aufweist, der den Dämpfungsbelag in Radialrichtung
zur Rotationsachse überragt. In Radialrichtung ist der
Dämpfungsbelag in seiner radialen Dicke somit schmaler
als die Dicke des Randes ausgebildet. Diese Ausführungsform
ist insofern besonders günstig, als dass der zusätzliche
Platzbedarf für den Dämpfungsbelag verhältnismäßig
gering ist. Diese Ausführungsform eignet sich daher auch
besonders gut zu Nachrüstungszwecken.
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Ein
weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt in einer Zentrifuge,
die eine vorstehend beschriebene Rotorkammer umfasst und sich daher durch
eine besonders geräuscharme Betriebsweise auszeichnet.
Dies gilt insbesondere für ein luftgekühlte Laborzentrifuge
mit einer solchen Rotorkammer, da dort die durch Luftverwirbelung
innerhalb der Rotorkammer entstehende Schallentwicklung besonders
effizient vermindert wird.
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Herausragende
Ergebnisse hinsichtlich der Schallreduktion lassen sich ferner mit
einer Zentrifuge, insbesondere einer luftgekühlten Laborzentrifuge,
erzielen, bei der die Rotorkammer wenigstens in ihrem Bodenbereich
in einem, insbesondere muldenartig ausgebildeten, Formteil aufgenommen
ist, das im Wesentlichen aus einem schallreduzierenden Material
besteht. Derartige schalreduzierende Materialien sind aus dem Stand
der Technik bekannt. Als besonders geeignet hat sich dabei jedoch
die Verwendung eines Schaumformteils, insbesondere aus einem viskoelastischen
Polyurethanschaum, bewährt. Weiterhin ist es selbstverständlich
möglich, die Zentrifuge mit zusätzlichen schallreduzierenden
Mitteln auszustatten. Dies können beispielsweise entsprechende
Diffusoren, körperschallreduzierende Lager, gehäuseseitige
Entkopplungsschlitze etc. sein.
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Dabei
ergänzen sich die Wirkungen des Formteils mit den Wirkungen
des Dämpfungsbelages dann besonders günstig, wenn
die Rotorkammer in der Weise im Formteil sitzt, dass das Formteil
und der Dämpfungsbelag in Axialrichtung überlappungsfrei sind.
Formteil und Dämpfungsbelag gehen somit annähernd
stufenlos ineinander über und bieten in ihrer Gesamtheit
somit kaum Lücken, über die ein ungedämpftes
Abstrahlen von Schallwellen von der Rotorkammer aus möglich
ist.
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Schließlich
liegt ein weiterer Aspekt der Erfindung in einem Verfahren zur Verminderung
des von der Rotorkammer einer Zentrifuge, insbesondere einer luftgekühlten
Labor-Zentrifuge, ausgehenden Schalls, umfassend die Kombination
der Schritte a) Absorbieren des Schalls mittels einer ersten Lage und
b) Reflektieren des Schalls mittels einer zweiten Lage. Das Grundkonzept
der Erfindung liegt somit darin, den Dämpfungsbelag in
seinem Eigenschaftsspektrum dahingehend zu erweitern, dass er sowohl schallabsorbierende
als auch schallreflektierende Eigenschaften umfasst. Dazu werden
wenigstens eine erste Lage und eine zweite Lage miteinander kombiniert,
wobei die erste Lage in Relation zur zweiten Lage im Wesentlichen
schallabsorbierende und die zweite Lage in Relation zur ersten Lage
im Wesentlichen schallreflektierende Eigenschaften aufweist. Das
erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht
somit eine besonders effiziente Reduktion des von der Rotorkammer
einer Zentrifuge ausgehenden Schalls gleichzeitig mittels mehrerer
Schallreduktionsprinzipien.
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Besonders
effizient ist das erfindungsgemäße Verfahren dann,
wenn das Reflektieren des Schalls im Wesentlichen in Richtung der
ersten Lage erfolgt. Dadurch ist gewährleistet, dass der
von der zweiten Lage reflektierte Schall zur schallabsorbierenden
ersten Lage hin gerichtet wird und dadurch die Schallabsorption
weiter gesteigert wird. Dies gelingt beispielsweise in der Weise,
dass die Schallbarriere in Radialrichtung zur Rotationsachse eines
Rotors in der Rotorkammer an der Außenwand der Rotorkammer
angeordnet wird, wobei die erste Lage zwischen der Rotorkammeraußenwand
und der zweiten Lage angeordnet ist.
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Nachfolgend
wir die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele
weiter erläutert. Es zeigen schematisch:
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1 eine
Querschnittsansicht durch eine in einem Formteil gelagerte Rotorkammer;
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2 eine
Aufschnittsvergrößerung der Schallbarriere aus 1;
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3 eine
Draufsicht auf eine Rotorkammer mit segmentierter Schallbarriere;
und
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4 eine
Draufsicht auf eine Rotorkammer mit umlaufender Schallbarriere.
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Bei
den im Folgenden dargestellten Ausführungsformen sind gleiche
Bestandteile mit gleichen Bezeichnungen versehen.
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Die
lediglich zum Teil in 1 wiedergegebene Zentrifuge 1 umfasst
in einem Gehäuse (nicht dargestellt) eine Rotorkammer 2,
die im Rotorkammerinneren 2a zur Aufnahme eines gestrichelt
angedeuteten Rotors 3 (insbesondere eines Ausschwenkrotors)
ausgebildet ist, der über eine Antriebswelle 4 mit
einem Motorelement 5 verbunden ist. Die Rotorkammer 2 umfasst
ferner einen flachen Bodenbereich 6, einen sich daran nach
oben anschließenden Wandbereich 7 und einen oberen
Randbereich 8. Nach oben hin ist die Rotorkammer 2 offen
ausgebildet und wird im Betrieb von einem Deckel (nicht dargestellt)
nach außen hin abgedeckt. In ihrem unteren Bereich ist
die Rotorkammer 2 ferner in ein muldenartig ausgebildetes
Schaumformteil 9 aufgenommen, welches sich vom Bodenbereich 6 bis
ca. zur halben Höhe H der Rotorkammer 2 erstreckt.
In Richtung der Rotationsachse 10, um die der Rotor 3 im
Betrieb der Zentrifuge 1 rotiert, schließt sich
an das Schaumformteil 9 ein Dämpfungsbelag 11 nach
oben an, so dass das Schaumformteil 9 und der Dämpfungsbelag 11 in
Axialrichtung nahezu lückenlos und überlappungsfrei
ineinander übergehen.
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Der
Aufbau des als Schallbarriere wirkenden Dämpfungsbelags 11 ist
in der Ausschnittsvergrößerung in 2 vergrößert
wiedergegeben. Danach weist der Dämpfungsbelag 11 einen
sandwichartigen Aufbau mit einer ersten Lage 12 und einer
zweiten Lage 13 auf. Die erste Lage 12 besteht
aus einem Polyurethanschaum, weist somit im Vergleich zur zweiten
Lage 13 im Wesentlichen schallabsorbierende Eigenschaften
auf, und grenzt über eine nicht näher dargestellte
selbstklebende Beschichtung unmittelbar an die Außenwand
der Rotorkammer 2 an. Auf der der Rotorkammer 2 gegenüberliegenden
Seite der ersten Lage 12 schließt sich die zweite
Lage 13 an, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel
aus einem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk besteht und in Relation
zur ersten Lage 12 im Wesentlichen schallreflektierende
Eigenschaften aufweist. Dieser spezielle Aufbau hat zur Folge, dass
von der Rotorkammer 2 abgestrahlte Schallwellen im Bereich
des Dämpfungsbelags 11 zunächst in Richtung
der ersten Lage 12 mit im Wesentlichen schallabsorbierenden
Eigenschaften abgestrahlt wird. Diejenigen Schallwellen, die die
erste Lage 12 passieren und nicht von dieser absorbiert
werden, treffen anschließend auf die zweite Lage 13 mit
im Wesentlichen schallreflektierenden Eigenschaften, die die Schallwellen
umlenkt und in Richtung der ersten Lage 12 zu rückwirft.
Auf diese Weise können auch diese Schallwellen von der
ersten Lage 12 absorbiert werden, so dass die Schallabstrahlung
der Rotorkammer erheblich vermindert wird.
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Gemäß dem
in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
umläuft der Dämpfungsbelag 11 die Rotorkammer 2 nur
teilweise. Im Vergleich hierzu veranschaulichen die beiden Draufsichten
gemäß der 3 und 4 weitere
Anordnungsmöglichkeiten des Dämpfungsbelags 11.
Neben der segmentartigen Anordnung gemäß 3,
in der sich der Dämpfungsbelag 11 in die vier
Einzelsegmente 11a, 11b, 11c und 11d gliedert,
die jeweils mit einem Zwischenraum zueinander beabstandet an der
Außenwand der Rotorkammer angeordnet sind, zeigt 4 eine
die Rotorkammer 2 in Radialrichtung umlaufende kreisringförmigen
Dämpfungsbelag 11.
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Darüber
hinaus ist die Gesamtdicke D2 der Schallbarriere schmaler als die
Dicke D1 des nach außen gebogenen Randes im Randbereich 8 der
Rotorkammer 2. Der Rand steht somit in Radialrichtung über
die Schallbarriere über und repräsentiert somit beispielsweise
einen mechanischen Schutz.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19719959
C1 [0004]
- - DE 7224033 U1 [0004]