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Umstrukturierung der Systematik (01.05.2014): nicht mehr im DGUV-Regelwerk enthalten

1 Zweck, Anwendungsbereich

Beim Putzen von Gussstücken oder bei der Vorbereitung von Werkstücken zur Oberflächenbehandlung, z.B. Emaillieren, werden die Oberflächen unter Verwendung von Stahlkies, Korund usw. gestrahlt. Dabei entstehen hohe Arbeitsgeräusche, die insbesondere beim Freihandstrahlen eine Gehörgefährdung des Bedienungsmannes bewirken können (Bilder 2a u. 2b). Dieses LSA- Blatt gibt Hinweise zum Lärmschutz unter Berücksichtigung der vorgeschriebenen Staubschutzeinrichtungen [1].

Bild 1: Strahlschutzgerät mit Prallschutz-Überzug, Innenkragen und Schurz. Atemluftzuleitung über Schlauchleitung zur Stirnfläche.

2 Geräuschentstehung, Einflussfaktoren

Das Gesamtgeräusch des Arbeitsvorganges setzt sich aus einem Düsengeräuschanteil und einem Aufprallgeräusch an Werkstück und Prallwänden zusammen.

Das Düsengeräusch hat zwei Ursachen. Es entsteht bei der Vermischung der schnell strömenden Förderluft nach Austritt mit der ruhenden Umgebungsluft unter Wirbelbildung [2] und durch Reibung des Strahlmittels an der Düsenwand. Das Düsengeräusch hängt vom eingestellten Druck der Arbeitsluft ab.

Das Aufprallgeräusch entsteht beim Auftreffen von Förder- und Strahlmittel auf die Werkstückoberflächen. Es wird von der Auftreffgeschwindigkeit des Strahlmittels und damit auch vom eingestellten Arbeitsluftdruck sowie von der Form und dem Schwingverhalten der beaufschlagten Flächen beeinflusst.

Bild 2a: Mittleres Arbeitsgeräuschspektrum beim Freihandstrahlen an verschiedenen Werkstücken und mit verschiedenen Düsenpositionen in einer Strahlkabine. Messung außerhalb des Strahlschutzgerätes.

Bild 2a zeigt das mittlere Oktavspektrum des Gesamtgeräusches für verschiedene Werkstücke und Düsenpositionen. Es wurde in einer Kabine in Ohrhöhe des Bedienungsmannes außerhalb des Strahlschutzgerätes gemessen. Die höchsten Pegel treten bei den Oktaven mit den Mittenfrequenzen 1 bis 8 kHz auf. Die A-Pegel (Bild 2b) lagen zwischen 103 und 117 dB(A) (Mittelwert 110 dB(A), Standardabweichung ± 4,4 dB(A) bei n = 12).

Bei Benutzung von Strahlschutzgeräten (Bild 1) erreicht das oben beschriebene Arbeitsgeräusch durch die Schalldämmung der Haube und des Schurzes gemindert das Ohr der Bedienungsperson. Es überlagern sich ihm aber das Geräusch von auf das Strahlschutzgerät auftreffenden Strahlmittelkörnern, die vom Werkstück zurückprallen, und das Geräusch von der in die Haube durch die Schlauchleitung einströmenden Atemluft.

Bild 2b: Verteilung der Arbeitsgeräuschpegel bei der Messung nach Bild 2a.

Die Haube besteht aus einer verschleißfesten Schale aus tiefgezogenem Aluminiumblech oder glasfaserverstärktem Kunststoff mit einem Sichtfenster, das durch Drahtgewebe gegen Verkratzen durch das Strahlmittel geschützt und staubdicht auswechselbar gefasst ist. Am Hals wird die Schale durch einen Innenkragen aus Baumwollgewebe mit Gummizug und einen Schurz aus Leder oder gummiertem Gewebe abgedichtet. Die Atemluft wird über eine Schlauchleitung meist im Stirnbereich der Haube durch Schlitze zugeführt. Zusätzlicher Prallschutz aus Weichgummi wird entweder lose über die Schale gestülpt (Bild 1) oder auf die Haube aufgeklebt.

Das Aufprallgeräusch an der Haube ist außer von Auftreffgeschwindigkeit und Strahlmittelmenge auch von der Ausführung abhängig, z.B. von Art und Anbringung des zusätzlichen Prallschutzes. Geräusche bei einströmender Frischluft entstehen am Reduzierventil und werden als Luftschall im Schlauch weitergeleitet. Außerdem können sie an der Mündung der Leitung in der Haube auftreten, wenn diese große Querschnittsänderung oder scharfe Umlenkung besitzt. Die Höhe des Geräuschpegels wird durch Druck und Menge der zugeführten Luft beeinflusst.

Arbeitsgeräusch und Aufprallgeräusch unter der Haube können bei Betriebsbedingungen nicht getrennt gemessen werden. Bei Messungen des Strömungsgeräusches der Atemluft allein wurden bei ungünstiger Einstellung der Zuluft im üblichen Druckbereich Schalldruckpegel von mehr als 90 dB(A) ermittelt.

3 Maßnahmen zur Geräuschminderung

Wie bereits schon früher bei Düsen für reine Druckluft erfolgreich geschehen [2], wird jetzt auch bei Strahlmitteldüsen versucht, das Strahlgeräusch durch Änderung von Düsenform und -abmessungen zu senken [3]. Lärmarme Strahlmitteldüsen sind jedoch nicht handelsüblich. Es wird deshalb als sekundäre Maßnahme

Ist das Freihandstrahlen wegen häufig wechselnder Art und Größe der Werkstücke nicht zu umgehen, so kann für den Bedienungsmann die Geräuschbelastung unter dem Strahlschutzgerät infolge Arbeitsgeräusch, Aufprall- und Atemluftströmungsgeräusch in der Haube verringert werden durch

3.1 Gemeinsame Kapselung von Werkstück und Strahldüse

Druckluft-Strahlanlagen für Hand- oder automatischen Betrieb werden bereits seit längerem in vollständig gekapselter Ausführung angeboten (Bild 3). Diese Anlagen bieten dem Bedienungsmann aber nur dann ausreichenden Lärmschutz, wenn sie

1. körperschalldämpfend, z.B. mit Weichgummimatten ausgekleidet sind, um die Körperschall-Anregung der Kapselwand durch aufprallende Strahlmittelkörner zu verringern und
2. alle Öffnungen, vor allem die Durchführungen, gut abgedichtet sind. Letzteres ist wichtig, weil wegen der zerstörenden Wirkung des Strahlmittels bei dieser Art Kapsel auf eine den Luftschall absorbierende Innenauskleidung verzichtet werden muss, entgegen den Empfehlungen für die Kapselherstellung [4]. Bei vielen Strahlanlagen sind die Grifföffnungen nur unzureichend mit geschlitzten Weichgummilappen verschlossen. Die bei neueren Anlagen z.T. verwendeten Stülphandschuhe an den Grifföffnungen dichten die Strahlanlage akustisch besser ab.

Bei Geräuschuntersuchungen an den Bedienungsplätzen von 16 Strahlanlagen wurden A-Schalldruckpegel zwischen 80 und 100 dB(A) gemessen (Bild 4). Eine Abhängigkeit der Geräuschentstehung vom Baujahr oder von der Art des Strahlmittels konnte nicht festgestellt werden.

Bild 3: Druckluft-Strahlanlage für Handbetrieb.

Bild 4: Verteilung der Arbeitsgeräuschpegel an den Bedienplätzen von 16 Strahlanlagen für Handbetrieb.

3.2 Lärmminderungsmaßnahmen an Atemschutzgeräten

(Strahlschutzgeräte)

3.2.1 Prallschutz

Strahlschutzgeräte werden entweder mit Weichgummischichten überzogen oder mit losen, kapuzenähnlichen Zusatzteilen versehen (Bild 1). Bei letzteren wird zusätzlich zur Änderung des Kraftverlaufes der auftreffenden Teilchen die Körperschalleitung vom Prallschutz zur Haube unterbrochen. Sie haben deshalb eine höhere Schallschutzwirkung gegenüber ungeschützten Schalen.

Die mit verschiedenen Überzügen erzielbare Minderung des Aufprallgeräusches wurde an den Schalen in Laborversuchen ermittelt (Tabelle 1). Es zeigte sich, dass bei den losen Überzügen die Ausführung aus Weichgummi bessere Körperschall-Dämmwirkung als gummiertes Gewebe erreichte. Wegen der relativ geringen Luftschalldämmung der Schutze wird die Körperschalldämmung der Überzüge allerdings in der Praxis nicht in dem in Laborversuchen erreichten Maße wirksam.

Tabelle 1: Aufprallgeräusche bei verschiedenen Strahlschutzgerätkombinationen. Mikrofon im Inneren der leeren Haube angeordnet, untere Haubenöffnung schalldämmend verschlossen.

Das Werkstoff-Flächengewicht ist zu den Einzelteilen jeweils in eckigen Klammern in kg/m² angegeben. Alle Hauben hatten Fenster mit auswechselbaren Scheiben (Glas und Kunststoff [6-8]). Der Innenkragen war aus Baumwollgewebe [0,2].

3.2.2 Geräuscharme Luftzuführung

Bei von der Umgebungsatmosphäre unabhängig wirkenden Atemschutzgeräten kann die Atemluft entweder mittels Gebläse zur Haube gefördert (zweite, gesonderte Luftzuleitung erforderlich) oder aus der Arbeitsluftleitung entnommen werden. Bei Gebläseförderung von etwa 120 Liter/min mit Überdrücken bis höchstens 250 mm WS sind die Strömungsgeräusche gering. Die Versorgung des Arbeitsplatzes mit zwei verschiedenen Luftleitungen ist aber aufwendig. Deshalb wird die Entnahme der Atemluft aus der Arbeitsluftleitung über einen Ölfilter oft vorgezogen. Starke Geräusche können hier bei Beachtung der von den Herstellern vorgeschlagenen Anlagenanordnung, z.B. nach Bild 5, vermieden werden.

Bild 5: Strahlschutzgerät mit Frischluftzuführung aus der Arbeitsluftleitung.

Abhängig von Bauart und Typ war bei der Untersuchung von vier verschiedenen Helmen der A-Schalldruckpegel des Strömungsgeräusches beim größten Luftdruck und damit der größten Luftmenge, die gerade noch von Bedienungspersonen ertragen werden kann, bis zu 9 dB(A) höher als der Geräuschpegel bei der als optimal empfundenen Luftmenge. Die Geräuschpegel bei der jeweils als optimal empfundenen Luftmenge liegen je nach Haubenausführung (mit oder ohne Schalldämpfer, strömungsgünstige Einlassöffnung der Luftleitung) zwischen 73 und 95 dB. Der niedrigere Wert wird mit einem kombinierten Drossel- und Absorptionsschalldämpfer (Geräuschfilter) in der Leitung hinter dem Reduzierventil erreicht. Die als optimal empfundene Luftmenge stimmte bei den Untersuchungen nicht immer mit dem vom Hersteller empfohlenen Wert überein. In DIN 58645 Teil 2 wird ein Grenzwert für den Schallpegel der Luftzuführung angegeben [6].

3.2.3 Gehörschutz

Bei der Untersuchung der Schalldämmwirkung von Strahlschutzgeräten mit Metallhaube und aus gewebeverstärkter Folie wurde ermittelt, dass ein sicherer Schutz des Gehörs maximal bis zu einem Beurteilungspegel von 104 dB(A) der außerhalb das Atemschutzes messbaren Geräuschbelastung erreicht wird [7]. Da die Geräuscheinwirkung beim Freistrahlen häufig oberhalb von 104 dB(A) liegt, wurde auch die Schalldämmwirkung der Kombination von Atemschutzgerät und Gehörschutz-Wattestöpsel bestimmt (Tabelle 2).

Tabelle 2: Beurteilungspegel-Richtwerte für Strahlarbeiten, bis zu denen Strahlschutzgeräte allein und in Kombination mit Gehörschutzstöpseln Bilsom- Soft ausreichenden Schutz des Gehörs bieten.

Durch den zusätzlichen Gehörschutz kann nahezu bei allen Freistrahlarbeiten mit ausreichender Schalldämmung gerechnet werden. Beim Benutzen der leichten Folienhaube liegt die obere Beurteilungspegelgrenze bei 117 dB(A), mit der Metallhaube bei 123 dB(A).

Da in den meisten Arbeitssituationen beim Freistrahlen mit einer Geräuschbelastung (messbar außerhalb des Atemschutzes) oberhalb von 104 dB(A) zu rechnen ist, wird empfohlen, generell zusätzlich Gehörschutzstöpsel zu benutzen. Neben den in der Kombination mit den Atemschutzgeräten untersuchten Gehörschutz-Wattestöpseln können auch andere Gehörschutzstöpsel gewählt werden, wenn sie mindestens eine gleich große Schalldämmung aufweisen [5].

4 Zusammenfassung

Es werden die Ursachen für die Geräuschbelastung der Bedienperson bei Freihandstrahlarbeiten unter Benutzung von Atemschutzgeräten, die unabhängig von der Umgebungsatmosphäre wirken, dargestellt und Maßnahmen zu ihrer Minderung vorgeschlagen. Bei gemeinsamer Kapselung von Werkstück und Strahldüse sollten körperschalldämpfende Gummimatten die Schallanregung der Kapselwand mindern. Stülphandschuhe als dichter Abschluss der Handdurchführungen sind akustisch am günstigsten.

Beim Freihandstrahlen bewirken lose Überzüge aus Weichgummi die größte Dämpfung der Körperschallanregung der Haube. Für die Luftzuführung sollten Schalldämpfer in der Zuleitung angebracht werden.

Da die Schalldämmwirkung der Atemschutzgeräte nur bis zu 104 dB(A) (Beurteilungspegel) sicheren Schutz des Gehörs bewirken kann, wird für die meist lauteren Freistrahlarbeiten generell die zusätzliche Verwendung von Gehörschutzstöpseln empfohlen, deren Schalldämmung mindestens so groß wie bei Gehörschutz-Wattestöpseln sein muss.

5 Schrifttum

[1] Verordnung über gefährliche Arbeitsstoffe (ArbStoffV) vom 29. Juli 1980.

Technische Regeln für gefährliche Arbeitsstoffe TRgA 503: Strahlmittel, Ausgabe 9.81.

Unfallverhütungsvorschrift "Allgemeine Vorschriften" (BGV A1).

Unfallverhütungsvorschrift "Schutz gegen gesundheitsgefährlichen mineralischen Staub" (VBG 119), i.d.F. vom 1. Oktober 1981.

[2] Lärmschutz-Arbeitsblatt LSA 03-351: Geräuschminderung an pneumatischen Anlagen - Lärmarme Düsen für handgeführte Druckluftreinigungsgeräte. Carl Heymanns Verlag Köln. Best. -Nr. ZH 1/564.3.

[3] Sneckenberger, J. E.: Research into abatement of airabrasive blast noise. Proceedings of the EPA - University Noise Seminar, EPA 550/9-77-300, Oct. 1976, Seite 43-49 (USA).

[4] Lärmschutz-Arbeitsblatt LSA 02-243: Geräuschminderung durch Kapselung - Hinweise zur Auslegung von Kapseln einfacher Bauart. Carl Heymanns Verlag Köln. BGI 790.

[5] Lärmschutz-Informationsblatt LSI 01-830: Persönlicher Schallschutz - Typen, Eigenschaften, Auswahl. Carl Heymanns Verlag Köln. Best. -Nr. ZH 1/565.3.

[6] DIN 58645 Teil 2: Atemgeräte - Vollständige Atemschutzgeräte, Strahlschutzgeräte. Sicherheitstechnische Anforderungen, Prüfung, Kennzeichnung. Entwurf Dezember 1981.

[7] Gehörschutzwirkung von Strahlschutzgeräten beim Freistrahlblasen.
BIA-Information Nr. 9/82, in: Die Berufsgenossenschaft, Heft 11/1982, S. 690 - 693.

ENDE