Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Elektromagnetische Streufelder belasten die Umwelt und stehen im Verdacht, auf den menschlichen Organismus eine sch\u00e4digende Wirkung auszu\u00fcben. Hohe magnetische Feldst\u00e4rken treten beispielsweise in der Umgebung von Induktionsanlagen (induktive Erw\u00e4rmungs- und Schmelzanlagen) auf. Ohne abschirmende Ma\u00dfnahmen entstehen dabei starke Streufelder im Umfeld der Anlagen.
\nMit dem Projekt sollten exemplarische Beispiell\u00f6sungen geschaffen werden, die zeigen, wie die magnetische Feldst\u00e4rke im Aufenthaltsbereich des Bedien- und Wartungspersonals f\u00fcr mit hohen Str\u00f6men und Frequenzen arbeitende Maschinen und Anlagen kosteng\u00fcnstig minimiert werden kann.
\nDie L\u00f6sung wird erreicht, in dem den ohnehin vorhandenen Maschinengeh\u00e4usen oder Geb\u00e4udew\u00e4nden ein magnetischer Zuschlagstoff zugegeben wird, der beispielsweise aus metallurgischen Filterst\u00e4uben zu gewinnen ist.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAus geeigneten Bindemitteln, Zuschl\u00e4gen und magnetisch wirksamen Bestandteilen waren Materialgemische zu entwickeln, die eine hohe relative Permeabilit\u00e4t der Konstruktionselemente erzeugen. Dabei wurde der Einsatz von Abfallprodukten favorisiert. Untersuchungsschwerpunkte waren:
\n–\tSuche von geeigneten magnetisch wirksamen Bestandteilen und Optimierung der Zusammensetzung;
\n–\tOptimierung der magnetisch wirksamen Bestandteile (z.B. L\u00e4nge und Dicke der Fasern, Korngr\u00f6\u00dfe);
\n–\tMessaufbau und Messung der mechanischen und thermischen Eigenschaften der Materialgemische;
\n–\tMessung elektrischer und magnetischer Eigenschaften bei verschiedenen Frequenzen u. Feldst\u00e4rken.
\nBeim Bau von schirmenden Konstruktionselementen stand die konstruktive Anpassung an die Elektroenergieanlage (zum Beispiel Verzinkungswanne, Schmiedeinduktor) unter Einhaltung von gesetzlichen Sicherheitsbestimmungen sowie die Fertigungstechnologie f\u00fcr Konstruktionselemente im Mittelpunkt.
\nDie Erprobung im Labor an vorhandenen Anlagen und beim Anwender sollte Fragen zum Langzeit- und Temperaturverhalten, der mechanischen Festigkeit, der Schirmwirkung und zu Ummagnetisierungsverlusten kl\u00e4ren.
\nDurch das Projekt sollte erreicht werden, Belastungen des Bedienpersonals und der Umwelt durch hohe Streufelder im Umfeld von Induktionsanlagen mit Hilfe neuer, kosteng\u00fcnstiger Abschirmma\u00dfnahmen zu reduzieren und in zuk\u00fcnftigen Normen zu erwartende, niedrige Grenzwerte einzuhalten. Das mit diesem Projekt entwickelte Material soll auch zur Abschirmung elektromagnetischer Streufelder in anderen Elektroenergieanlagen (Elektrolyseanlagen, Lichtbogen\u00f6fen usw.) eingesetzt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Rahmen von theoretischen und experimentellen Untersuchungen zur elektromagnetischen Schirmwirkung von Betonkonstruktionen mit magnetisch wirksamen Betonzus\u00e4tzen wurde eine Schirmwirksamkeit derartiger Konstruktionen nachgewiesen.
\nAls magnetisch wirksame Zusatzstoffe erwiesen sich dabei insbesondere handels\u00fcbliche Stahlfasern sowie k\u00f6rniges Temperguss-Strahlmittel, das nach seiner Verwendung zur Oberfl\u00e4chen-Bearbeitung als Abfallstoff vorliegt. Als vorteilhaft hinsichtlich einer Schirmwirksamkeit erwiesen sich auch ein Zusatzstoff-Mix von Temperguss-K\u00f6rnern und Stahlfasern sowie Stahlfasern und EKO-Konverterstaub.
\nManifer 183, ein hochwertiger Weichferrit-Magnetwerkstoff sowie FeSi 15, ein hochlegiertes, weichmagnetisches Siliziumeisenpulver erwiesen sich in der experimentellen \u00dcberpr\u00fcfung der Schirmwirksamkeit ebenfalls als geeignete Zusatzstoffe f\u00fcr schirmende Betonmischungen. Negativ wirken sich jedoch f\u00fcr eine praktische Anwendung hier vor allem die hohen Anschaffungskosten aus.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Scheibe-Ke\u00dfler, Hansj\u00f6rg; Untersuchungen zur Abschirmwirkung von Beton mit magnetisch wirksamen Bestandteilen f\u00fcr Induktionserw\u00e4rmungsanlagen.
\nWorkshop; 26.09.2003, Ilmenau.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Eine Schirmwirksamkeit von Betonmischungen mit magnetisch wirksamen Bestandteilen konnte im Projekt nachgewiesen werden. Im Vergleich zu Schirmkonstruktionen aus homogenen Magnetwerkstoffen sind bei Verwendung derartiger Verbundmaterialien jedoch physikalisch bedingt nur relativ geringe Schirmwirkungen zu erwarten; diese bleiben allerdings bis in vergleichsweise hohe Feldst\u00e4rkebereiche erhalten.
\nStahlfasern erwiesen sich in der Betonmischung schon bei relativ geringen Masseanteilen von 40 M.-% (bezogen auf das Bindemittel) als wirksamer und kosteng\u00fcnstiger Zusatzstoff, der deshalb als Standardzusatz f\u00fcr schirmende Betongemische empfohlen wird. Die m\u00f6glichst hochdosierte Zumischung vor allem von Temperguss-Strahlmittelabf\u00e4llen, aber auch eisenhaltigen Filterst\u00e4uben aus der Stahlindustrie f\u00fchrt zu einer weiteren Verbesserung der Schirmwirkung des Materialgemisches. Weiterhin wird f\u00fcr die praktische Ausf\u00fchrung von Schirmkonstruktionen aus magnetisch wirksamen Betonmischungen vorgeschlagen, die Schirmdicke im Rahmen der konstruktiven M\u00f6glichkeiten zu maximieren.
\nBesonders im Bereich niedrigerer Frequenzen (unter 8 kHz) kann mit einem aus dem beschriebenen Materialgemisch bestehenden induktorumh\u00fcllenden Schirmrohr von 5…10 cm Dicke eine kosteng\u00fcnstige Verringerung der Magnetfeldbelastung von mindestens 10…20 % in der Umgebung der Induktionsanlage erwartet werden. R\u00e4umlich begrenzte Schirmwirkungen \u00e4hnlicher Gr\u00f6\u00dfenordnung k\u00f6nnen mit gro\u00dffl\u00e4chigen Schirmplatten bereits bei geringeren Dicken erreicht werden.
\nSicherheitstechnisch zu beachten ist eine verst\u00e4rkte Materialerw\u00e4rmung im Bereich hoher Feldst\u00e4rken und Frequenzen. Betonmischungen mit erh\u00f6hten Anteilen von eisenhaltigem Filterstaub weisen zus\u00e4tzlich einen verringerten spez. elektrischen Widerstand auf. F\u00fcr den konkreten Anwendungsfall ist daher der Einsatz entsprechender Schutzma\u00dfnahmen zu pr\u00fcfen.
\nF\u00fcr Spezialanwendungen, bei denen frequenz- und feldst\u00e4rkeunabh\u00e4ngige Feldd\u00e4mpfungen bei geringsten Ummagnetisierungsverlusten (resp. geringste Erw\u00e4rmung der Schirmung) ben\u00f6tigt werden, bietet sich als Alternative zum genannten Mischungsentwurf ein Beton mit einem Zusatz von Mangan-Zink-Weichferritpulver in H\u00f6he von mindestens 200 M.-% (bezogen auf das Bindemittel) an.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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