Reaktive Schalldämpfer. Sicher, wartungsarm und effizient - prozesstechnik online
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Sicher, wartungsarm und effizient

Reaktive Schalldämpfer

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Mit reaktiven Schalldämpfern senkt Aerzen die Lärmemission auf der Druckseite seiner Schraubenverdichter, Drehkolbengebläse und Drehkolbenverdichter – und das ohne Absorptionsmaterial, das die Gebläseluft kontaminieren könnte. Positiver Nebeneffekt: Die Reaktivschalldämpfer wirken in Ex-Schutzanwendungen als zuverlässiger Funkenfänger.

Nach Auskunft von Christian-Philipp Hage sind es 170 bis 190 dB, die auf der Druckseite eines Delta Hybrid Gebläses oder eines Delta Screw Verdichters im Rohrinneren zu messen sind. Der bei der Aerzen tätige Entwicklungsingenieur im Fachbereich Dynamik, Akustik und Vakuum erläutert, dass damit Druckwechsel bis zu 1 bar auftreten können. Dieser hohe Wechseldruck wirkt auf alles, was in der Nähe ist: die Ohren der Mitarbeiter und das komplette Rohrleitungssystem. „Wirksamer Schallschutz ist deshalb keine ausschließliche Frage der Arbeitssicherheit“, sagt Hage. „Lärmquellen dieser Stärke haben vielmehr das Zeug, Maschinen und Rohrleitungen richtig zuzusetzen – bis hin zum Ausfall.“

Drei Wege zur Schalldämmung

Es gibt drei technische Wege, um dem Schall zu begegnen: Schalldämpfer mit Absorptionsmaterial, reaktive Schalldämpfer sowie die aktive Erzeugung von Gegenschall mit Lautsprechern.

„Die letzte Maßnahme lässt sich bei Gebläsen aktuell nicht umsetzen, weil die Lautsprecher die notwendigen Dezibelzahlen nicht erreichen“, betont Hage. Bleiben also noch zwei Möglichkeiten offen.

Zerstörerische Mikroreibung

Vor dem Hintergrund, dass hohe Frequenzen starke Schwingungskräfte mit sich bringen, erzeugen die Wellen folglich auch Schwingungen im Dämmmaterial herkömmlicher Schalldämpfer. Dieser Effekt, auch Mikroreibung genannt, macht selbst vor Dämmmaterial aus Edelstahl keinen Halt. Kommen zu den schnell pulsierenden Druckschwankungen auch noch hohe Temperaturen am Gebläseausgang hinzu, ermüdet das Filtermaterial und beginnt sich langsam aufzulösen. Die Folgen: Der Schalldämpfer verliert über die Betriebszeit an Wirkung, was sich in häufigen Wartungen widerspiegelt. Des Weiteren kontaminiert das sich auflösende Filtermaterial kontinuierlich die Gebläseluft – ein Umstand der in der Lebensmittelindustrie unbedingt zu vermeiden ist. Deshalb kommen nachgelagerte Filter, die im Rohrsystem eingebaut sind, zum Einsatz. Diese Filter verschlechtern jedoch den Wirkungsgrad des Systems, weil sie mit steigender Verschmutzung den Kanalgegendruck erhöhen.

Auch die häufig zwischen Gebläse und Schalldämpfer eingebaute Pulsationskammer verschlechtert die Energieeffizienz. Sie hat die Aufgabe, die Schallwellen so weit vorzuglätten, dass sie nicht mit voller Wucht auf das Filtermaterial im Schalldämpfer treffen.

Angesichts dieser Nachteile geht Aerzen einen anderen Weg, um die Schallemissionen auf der Druckseite auf ein niedriges Niveau zu bringen.

Effiziente Reflexionsschalldämpfer

Die Wirkungsweise eines Reflexionsschalldämpfers lässt sich mit einer Kombination aus Mikrofon und Lautsprecher vergleichen. Die Stärke der Schallwellen wird gemessen und dann ein abgestimmter Gegenschall erzeugt. Letzterer eliminiert den Ursprungsschall.

Bei den Reflexionsschalldämpfern übernimmt dieses zeitversetzte Überlagern der Schallwellen im Inneren ein spezielles Rohrsystem (Schlitzrohrkonstruktion). „Die Schallführung wird mithilfe variierender Rohrlängen und -durchmesser sehr exakt auf die Schallquelle ausgelegt, um eine möglichst breitbandige Dämpfung zu erzielen“, erklärt Fabian Pasimeni, Produktmanager für Gebläse und Delta Hybrid bei Aerzen. Das Unternehmen setzt Reflexionsschalldämpfer künftig auch für seine direkt angetriebenen Schraubenverdichter ein. Im Vergleich zu Maschinen mit Riemenantrieb sind sie für höhere Leistungen ausgelegt, drehen dabei langsamer und erzeugen so ein tieferes Frequenzband.

„Die Vorteile der Schalldämpfer ohne Absorptionsmaterial sind – nachhaltig betrachtet – so groß, dass wir für diese Gerätereihe ebenfalls in die Entwicklung passender Reaktivschalldämpfer eingestiegen sind“, sagt Delta Screw-Produktmanager Horst-Ulrik Schwarz.

Eigenes Kompetenzzentrum

Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang, dass Aerzen ein eigenes Kompetenzzentrum für Schalldämpfer inklusive Fertigung unterhält. Mit Blick auf den weltweiten Einsatz, sind die perfekt abgestimmten Module gemäß den Reglungen internationaler Druckluftverordnungen zertifiziert. Innerhalb der EU greift dabei die Richtlinie 2014/68/EU – in Deutschland bezeichnet als Druckgeräterichtlinie (DGRL) bzw. Pressure Equipment Directive (PED). Vergleichbare globale Reglungen definiert die Fachgesellschaft Druckbehälter der American Society of Mechanical Engineers (ASME).

Förderung von Prozessgasen

Bei der Förderung von Prozessgasen kommen die Vorteile einer eigenen Schalldämpferentwicklung und -herstellung besonders zum Tragen. Denn im Unterschied zum Seriengeschäft mit standardisierten Druckschalldämpfern werden in diesem Bereich die Aggregate immer speziell für das jeweilige Einsatzgebiet und das zu fördernde Gas entwickelt. Weil bei allem Anspruch an die 100-%ige Prozesssicherheit ebenfalls der geforderte Schalldruckpegel einzuhalten ist, sind entsprechend angepasste Reaktivschalldämpfer individuell zu entwickeln.

Ein anderer wichtiger Punkt ist der Ex-Schutz. Zum einen kann das Transportmedium aufgrund seiner chemischen Eigenschaften eine Atex-Klassifizierung haben. Zum anderen gibt es Produkte, die erst beim pneumatischen Transport ein zündfähiges Gemisch bilden – bestes Beispiel Getreidemehl. Hier gelten zwar für die Aggregate selbst keine besonderen Atex-Auflagen, weil sie außerhalb der Ex-Schutzzonen installiert sind. Diese Zonenfreiheit schließt eine Ex-Gefährdung aber nur dann aus, wenn sicher zu verhindern ist, dass zum Beispiel Funken als Folge eines technischen Schadens durch die Druckleitung bis in die Atex-Zone – also zum Produkt – gelangen können.

Wirken auch als Funkenfänger

Der reaktive Schalldämpfer wirkt in so einem Fall als sicherer Funkenfänger. So wie die Schlitzrohrkonstruktion durch ständige Reflexion der Schallwellen dafür sorgt, dass sich diese quasi totlaufen, so werden auch die glühenden Metallpartikel solange in Bewegung gehalten, bis sie kalt zu Boden sinken und nicht mehr in die Rohrleitung vordringen.

Neuheiten auf der Ifat

Auf der Ifat 2018 wird Aerzen die reaktive Druckschalldämpfer dem Fachpublikum vorstellen. Weitere Messeneuheiten sind  die Next Generation der erfolgreichen Performance3-Baureihe. Und es gibt eine Weltpremiere: Aerzen präsentiert den neuen Turbo G5plus. Mehr Informationen und kostenlose Tickets erhalten Sie unter: www.aerzen.com.

Halle 5, Stand D351


Autor: Thorsten Sienk

Freier Fachjournalist

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