Alternative Schalldämpfer

Reinigbarer Rohr-Schalldämpfer

© Fraunhofer IBP
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Der tief abgestimmte reinigbare Rohr-Schalldämpfer (RRSD) besteht aus ringförmigen um den Schornstein angeordneten Kammern, die zum Schornstein hin durch einen Lochblechzylinder angeschlossen sind. Bild 1 zeigt ein Foto installierter Schalldämpfer und Bild 2 einen Schalldämpfer ohne äußere Abdeckung während der Produktion. Jede Kammer des RRSD kann auf einen gewünschten Frequenzbereich abgestimmt werden.

Die Reinigung des Schalldämpfers wird durch Anschluss von Leitungen an jede Kammer ermöglicht. Die eingeleitete Reinigungsflüssigkeit kann die Kammern durch die Lochbleche wieder verlassen. Eine breitbandige Dämpfung bei tiefen Frequenzen kann durch Kombination mehrerer verschiedener Kammern, wie nachfolgend für einen 6-Kammer Schalldämpfer dargestellt, erreicht werden.

Die Wirkung des Schalldämpfers basiert auf einer Kombination aus lambda/4- und Helmholtz-Resonatoren als akustische Filter. Über die Eingangsimpedanz der Kammern und Betrachtung des Schalldämpfers als Wellenleiter kann die Einfügungsdämpfung berechnet werden. Ein speziell entwickeltes Auslegungsprogramm erlaubt Lizenznehmern die einfache Planung und Berechnung dieser Schalldämpfer. Das Programm berücksichtigt dabei sowohl den Einfluss der Temperatur als auch der Strömungsgeschwindigkeit.

Vorteile des reinigbaren Rohr-Schalldämpfers:

  • sehr gute Dämpfung bei tiefen Frequenzen
  • faserfrei und reinigbar
  • vernachlässigbarer Druckverlust

Eckiger Innenzug als Abgasschalldämpfer

© Fraunhofer IBP
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Schalldämpfer in den Schornstein zu integrieren, bietet den Vorteil, lufthygienisch erforderliche große Längen gleichzeitig schalldämpfend zu nutzen. Dadurch kann der Schalldämpfer entweder ganz auf Einbauten in die Strömung verzichten oder diese auf ein Minimum begrenzen. Der Druckverlust im Schalldämpfer wird somit gering gehalten. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Schalldämpfer im Schornstein ist der geringere Platzbedarf gegenüber der herkömmlichen Lösung mit einem kompakten Schalldämpfer zwischen Lärmquelle und Schornstein.

Der seit 1996 in über 30 Anlagen eingebaute neuartige Schalldämpfer besteht aus Plattenabsorbern, die so in den Schornstein eingebaut werden, dass im Querschnitt z.B. eine hexagonale oder oktagonale Form entsteht, wie in Bild 1 dargestellt. Die Metallplatten werden auf Y- oder M-förmigen Metallstreifen eben und ohne jegliche Einspannung aufgebracht. Der Hohlraum zwischen den schwingfähigen Metallplatten und dem Schornstein-Rohr wird mit porigem Absorber (Schaumstoff oder Mineralwolle) gefüllt.

Der Schalldämpfer wirkt sowohl als bedämpfter Plattenresonator, als auch über die Eigenschwingungen der Platte und kann auf sehr tiefe Frequenzbereiche abgestimmt werden. Durch Variation der Platten- und Absorberdicke auf gegenüberliegenden oder angrenzenden Seiten kann eine breitbandige Dämpfung  erreicht werden.

Ein Prototyp von 5 m Länge wurde zur Überprüfung der akustischen Eigenschaften hergestellt. Die erste Installation von eckigen Innenzügen mit einer Länge von 20 m wurde an Schornsteinen von vorhandenen Produktionslinien eines Mineralfaserplattenwerkes durchgeführt. Bilder 2 und 3 zeigen fotografische Abbildungen des Prototyps und des kompletten Schalldämpfers während der Montage.

Messungen zur Bestimmung der Dämpfung wurden durchgeführt und die Ergebnisse sind in der oberen Zeile von Tabelle 1 für den Prototyp dargestellt. Die untere Zeile zeigt die Dämpfung des installierten Schalldämpfers, bezogen auf die Vergleichslänge von 5 m, und bestätigt die akustische Wirksamkeit.

Durch einen Schalldämpfer dieser Art muss der Schornstein nur geringfügig im Durchmesser erweitert werden, um die Strömungsgeschwindigkeit nicht zu verändern. Zur Bedämpfung mittlerer und hoher Frequenzen lässt sich der eckige Innenzug mit üblichen porösen Schalldämpfern kombinieren, womit der gesamte interessierende Frequenzbereich akustisch behandelt werden kann.

Wird nicht nur Dämpfung bei tiefen, sondern auch bei mittleren und hohen Frequenzen durch Plattenabsorber gewünscht, werden sehr dünne Schwingplatten (≥ 0,025 mm Dicke) vor ebenfalls dünnen porigen Absorbern (≥ 5 mm Dicke) eingebaut. So kann der wirksame Frequenzbereich der vollkommen geschlossenen Plattenabsorber bis zu 4 kHz nach oben ausgedehnt werden. Bei großen Durchmessern und/oder bei hohen erforderlichen Dämpfungsmaßen werden die freien Querschnitte im Abgasrohr durch eingefügte dünne Plattenabsorber-Kulissen in mehrere Teilkanäle unterteilt. Bild 4 zeigt einen Eckigen Innenzug im Schornstein, in den die Kulissen kreuzförmig eingebaut sind.

 

Frequenz Hz 50 63 80 100 125 160 200 250
Dämpfungsmaß des Prototyps dB 5 6 7 8 9 6 6 3
Dämpfungsmaß in der ausgeführten Anlage dB 6 11 8 8 9 7 7 8

Tabelle 1: Gemessene Dämpfungsmaße des eckigen Innenzugs mit 5 m Länge


Selbstverständlich können die Plattenabsorber-Kulissen auch wie herkömmliche Kulissensätze in Kanäle oder Schalldämpfergehäuse eingebaut werden. Zur Berechnung der Dämpfung des Eckigen Innenzuges wurde ein Rechenprogramm Bild 5 entwickelt, dass sich auf Messungen der Eingangsimpedanzen der Plattenabsorber in den Impedanz-Messkanälen des IBP stützt, deren größter einen Querschnitt von 1,2 x 1,6 m 2 hat. 

Weil jede schalldämpfende Schornsteinanlage vor der Auslieferung im Werk durch akustische Abnahmemessungen qualitätsgesichert wird, liegen umfangreiche Datenbestände zum Vergleich Rechnung/Messung und ohne Strömung vor. Überprüfungen des Temperaturverhaltens der Plattenabsorber werden im Temperaturprüfstand des Fraunhofer IBP (bis zu 500°C) durchgeführt. Das Eigengeräusch und die Abhängigkeit der Dämpfung von der Strömungsgeschwindigkeit wurden im Norm-Prüfstand überprüft. Damit ist schrittweise eine hohe Auslegungs-Sicherheit erreicht worden.

Vorteile des eckigen Innenzugs:  

  • sehr gute Dämpfung bei tiefen Frequenzen
  • geschlossene und reinigbare Oberfläche
  • geringer Druckverlust
  • für Kanaldurchmesser ab 800 mm geeignet