Schallschutz nach Maß: AERZEN setzt auf die Vorteile reaktiver Schalldämpfer

21.04.2017

Mit reaktiven Schalldämpfern senkt AERZEN die Lärmemissionen auf der Druckseite seiner Schraubenverdichter, Drehkolbengebläse und Drehkolbenverdichter. Das innovative Konzept dieser Reflexionsschalldämpfer ist klassischen Absorptionsschalldämpfern in vielerlei Hinsicht überlegen.

Die auf der Druckseite eines Delta Screw Verdichters von AERZEN entstehenden Schallwellen können durchaus 170 bis 190 dB erreichen. Ein nachgeschalteter Schalldämpfer ist deshalb wie bei allen handelsüblichen Verdichtern obligatorisch. Die auftretenden hohen Frequenzen der Schallwellen führen zu starken Schwingungskräften, die sich auch auf die Rohrleitungen und das Dämmmaterial in herkömmlichen Absorptionsschalldämpfern schädigend auswirken. Die sogenannte Mikroreibung ermüdet mit der Zeit das Filtermaterial und kann selbst Edelstahl langfristig schädigen. Die Folgen sind abnehmende Wirksamkeit des Schalldämpfers und der Abtrag feinster Partikel. Diese kontaminieren die Prozessluft können zum Beispiel in der Lebensmittelproduktion zu Hygienerisiken führen oder die feinporigen Belüftungselemente im Belebungsbecken einer Kläranlage zusetzen. Es müssen also nachgelagerte Filter eingesetzt werden, die zu Druckverlusten, niedrigerem Wirkungsgrad, geringerer Energieeffizienz und erhöhtem Wartungsaufwand führen.

Der andere Weg: neutralisieren statt absorbieren
AERZEN hat mit den patentierten Reflexionsschalldämpfern (EP1857682) nicht nur den Schall, sondern auch die genannten Probleme neutralisiert. Durch ein spezielles Rohrsystem wird ein definierter Gegenschall erzeugt, der die Schallwellen zeitversetzt überlagert und damit neutralisiert. Dazu muss die Schallführung mit variierenden Rohrlängen und -durchmessern exakt auf die jeweilige Schallquelle ausgelegt werden. AERZEN beherrscht dieses Kunststück perfekt, zumal speziell bei Förderanlagen für Prozessgase (Process Gas Division) die Aggregate immer speziell für die jeweilige Anwendung entwickelt werden und der Schalldämpfer immer ein individuelles Einzelstück ist. Das Konzept ist so überzeugend, dass AERZEN jetzt auch die direktangetriebenen Schraubenverdichter mit reaktiven Schalldämpfern ausstattet. Die perfekt abgestimmten Module verschleißen nicht, sind wartungsfrei und entsprechen den internationalen Standards PED und ASME.
Das vorausschauende ATEX-Konzept sieht hier bereits eine TÜV geprüfte Lösung vor. Eine integrierte Funkensperre verhindert ein Überspringen der im Störfall entstandenen Funken in die gefährdete Zone. Bauseitige Funkensperren können vollständig entfallen – ein entscheidender Vorteil für den Kunden. Die Fertigung dieser wichtigen Komponente übernimmt das Tochterunternehmen Emmerthaler Apparatebau. AERZEN erreicht so ein hohes Maß an Flexibilität und Qualität, besonders bei speziellen Kundenanforderungen.

Reflexionsschalldämpfer von AERZEN – langlebig, leise und ATEX zertifiziert

Die AERZENER Maschinenfabrik setzt in ihren Schraubenverdichtern und Drehkolbengebläsen eigens entwickelte Reflexionsschalldämpfer ein. Im Vergleich zu herkömmlichen Schalldämpfern bieten diese gleich mehrere Vorteile.

Drehkolbengebläse, Schraubenverdichter und Drehkolbenverdichter von AERZEN werden in den unterschiedlichsten Branchen zur Komprimierung und Förderung von Luft oder Gasen eingesetzt. Je nach Branche wird die in den Aggregaten erzeugte Prozessluft ganz unterschiedlich verwendet: in der Abwasserindustrie zur Anreicherung von Sauerstoff in Klärbecken, in der Lebensmittelindustrie zur Förderung von Lebensmitteln wie z.B. Mehl oder bei der Zementherstellung zum Transport von Brennstoffen, wie Kohlenstaub oder Fluff.

Die Drehkolben und Rotoren in den Maschinen werden durch einen Motor angetrieben und erreichen eine sehr hohe Drehzahl. Das Medium (Prozessluft oder -gas) wird mithilfe der Drehkolben gefördert bzw. mithilfe der Rotoren verdichtet und in das Rohrleitungssystem geführt. Dabei kommt es zu hohen Lärmemissionen von bis zu 170 bis 190 dB. Um den Schall zu dämpfen ist daher ein nachgeschalteter, auf der Druckseite der Maschinen eingebauter Schalldämpfer obligatorisch. Die Schallwellen erzeugen hohe Pulsationen sowie hohe Temperaturen, die zusätzlich zur Lärmemission auch zu Materialermüdung am Dämmmaterial herkömmlicher Absorptionsschalldämpfern führen können.

Um diesem Problem entgegenzuwirken, setzt AERZEN sogenannte Reflexionsschalldämpfer auf der Austritts- bzw. Druckseite seiner Standardprodukte ein. Diese kommen, anders als herkömmliche Schalldämpfer, ohne Dämmmaterial aus. Der Schall wird in den von AERZEN entwickelten Schalldämpfern durch Gegenschall neutralisiert. Bei dieser Technik handelt es sich um eine Neuentwicklung, für die der Maschinenbauer aus Aerzen sogar ein Patent besitzt.

Absorptionsschalldämpfer – Verschmutzung der Prozess- oder Förderluft durch Abrasion

Herkömmliche Schalldämpfer werden mit Dämmmaterial ausgekleidet. Durch die hohen Materialbelastungen, die durch die Schallentwicklung sowie die vorherrschenden hohen Temperaturen auf lange Sicht entstehen, wird das Dämmmaterial herausgelöst. Dies kann den Luftstrom in den Maschinen kontaminieren, denn die hohen Frequenzen verursachen eine Mikroreibung, die zur Erosion feinster Partikel aus der Absorptionsschicht führt.

Dieser Abtrag von Absorptionsmaterial ist gleich aus mehreren Gründen problematisch:

Bei Einsätzen der Maschinen in der Lebensmittel-, Pharma- oder chemischen Industrie besteht die Gefahr von Verunreinigung, wenn das Produkt mit der Prozessluft in Berührung kommt.

Bei Einsätzen in Kläranlagen kann es zur Verstopfung der feinporigen Belüftungselemente in Belebungsbecken kommen.

Der Austrag von feinen Partikeln führt darüber hinaus mit der Zeit zu einer höheren Lärmemission und auf lange Sicht zu höherem Wartungsaufwand.

In Absorptionsschalldämpfern ist zudem zwischen Gebläse und Schalldämpfer eine Pulsationskammer zur Glättung der Schallwellen eingebaut, die zusätzliche Energieverluste mit sich bringt.

Reaktiver Schalldämpfer – AERZEN setzt neue Maßstäbe mit innovativer Technologie

Mit seinem patentierten Reflexionsschalldämpfer (EP1857682) ist es AERZEN gelungen, für diese Probleme eine Lösung zu finden. Denn bei dem sogenannten absorptionsfreien oder auch reaktiven Schalldämpfer kann auf den Einsatz von Absorptionsmaterial verzichtet werden. Die Verschmutzung der Prozessluft durch Abrasion des Dämmmaterials wird vermieden. Die auftretenden Schallwellen werden statt mit Dämmmaterialien mithilfe des destruktiven Interferenzverfahrens ausgelöscht. Dabei werden die auftretenden Schallwellen durch Gegenschallwellen neutralisiert. Dieses Anti-Schall-Verfahren wird auch in anderen Bereichen erfolgreich als Lärmschutz angewendet – so sind beispielsweise High-Tech Kopfhörer von Flugzeugpiloten mit diesem System ausgestattet.

Die AERZEN Technik zur Schallwellennivellierung in reaktiven Schalldämpfern funktioniert so: Die Schallwellen werden zunächst gemessen. Anhand der gemessenen Frequenz wird daraufhin in einem inneren Rohrsystem ein exakt darauf abgestimmter Gegenschall erzeugt, der die ursprünglichen Schallwellen zeitversetzt überlagert und dadurch eliminiert. Das AERZENER Entwicklerteam macht es möglich, diese Regelungen sehr fein und individuell auf jede Anwendung einzustellen – somit lässt sich für jede kundenspezifische Anwendung die richtige Lösung realisieren.

Bei den AERZENER Schalldämpfern werden die aufkommenden Druckverluste zusätzlich durch entsprechende Einströmkanäle reduziert. Das nachgelagerte Rohrsystem wird weniger belastet und erzielt dadurch eine höhere Lebensdauer.

Prozesssicherheit, Arbeitssicherheit, Energieeffizienz und EX-Schutz

Für die Schalldämpfer und Maschinen bedeutet das in erster Linie eine hohe Prozesssicherheit in der jeweiligen Anwendung. Durch die Vermeidung von Abrasion bleibt die Prozessluft rein, nachgelagerte Prozesse werden nicht durch verschmutzte Prozessluft beeinträchtigt. Der Kanalgegendruck wird – anders als bei Absorptionsschalldämpfern – nicht erhöht. Auf die in Absorptionsschalldämpfern eingebaute Pulsationskammer zur Glättung der Schallwellen, die zusätzliche Energieverluste mit sich bringt, kann bei den reaktiven Schalldämpfern gänzlich verzichtet werden. So erhöht sich bei den AERZENER Schalldämpfern auch die Energieeffizienz.

Während herkömmliche Schalldämpfer durch den zunehmenden Austrag des Dämmmaterials immer lauter und mit der Zeit in ihrer Wirksamkeit reduziert werden, verändert sich der Schallpegel bei den reaktiven Schalldämpfern nicht. Der Wirkungsgrad bleibt zudem konstant. Diese nachhaltige Schallreduktion verlängert also nicht nur die Lebensdauer der Maschinen und reduziert den Wartungsaufwand, sondern garantiert auch nachhaltige Arbeitssicherheit durch einen beständigen Schallschutz. Die Lärmemissionen bleiben konstant und die Schallschutzmaßnahmen müssen nicht angepasst werden.

Viele Anwendungen der Drehkolbengebläse und Verdichter erfordern einen speziellen Explosionsschutz. So wird z.B. in der Lebensmittelindustrie bei der Förderung von Mehl mit Prozessluft, das Fördergut sehr fein zerstäubt und kann sich bei Kontakt mit Funkenflug entzünden. Ein EX-Schutz wird häufig auch in der chemischen Industrie verlangt, z.B. bei Anwendungen, in denen das direkte Transportmedium nicht Luft, sondern ein Gasgemisch ist, das auf Grund seiner chemischen Eigenschaften eine ATEX-Umgebung erfordert. Hier schlägt AERZEN mit der Konstruktion seines reaktiven Schalldämpfers mehrere Fliegen mit einer Klappe und bringt damit einen dritten entscheidenden Vorteil: Die innovative Konstruktion im Inneren der Schalldämpfer sorgt nicht nur dafür, dass sich hier aufkommende Schallwellen auslöschen – der druckseitige Austrittsschalldämpfer fungiert auch als Funkenfänger und ist vom TÜV-Nord nach ATEX-Richtlinie 2014/34/EU zertifiziert.

Mit Sicherheit – bereit für den internationalen Einsatz

AERZEN Schraubenverdichter, Drehkolbenverdichter und Drehkolbengebläse werden weltweit vertrieben und eingesetzt. Da auf dem europäischen Maschinenbaumarkt hohe sicherheitstechnische Ansprüche gelten, müssen die Aggregate internationalen Sicherheitsstandards gerecht werden. Die Schalldämpfer-Module der Aerzener Maschinenfabrik entsprechen deshalb der internationalen Druckgeräterichtlinie (DGRL) 2014/68/EU bzw. der Pressure Equipment Directive (PED). Darüber hinaus sind sie konform mit den Regelungen der Fachgesellschaft Druckbehälter der American Society of Mechanical Engineers (ASME).