Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Schalld\u00e4mpfer werden konventionell als mineralwollegef\u00fcllte Absorptions-Bauelemente in zwei Konfigurationen gebaut: als
\nRohr-Schalld\u00e4mpfer (mit und ohne Kern) oder als Kulissenschalld\u00e4mpfer. Die konventionellen SD haben folgende Nachteile: a) akustische: por\u00f6se Absorber schlucken den Schall nicht gleichm\u00e4\u00dfig stark \u00fcber den gesamten Frequenzbereich (50 Hz bis 10 kHz), sondern gut bei den hohen Frequenzen (von etwa 1000 Hz an aufw\u00e4rts) und schlecht bei den tiefen. Das f\u00fchrt in der Praxis regelm\u00e4\u00dfig dazu, dass beim Einsatz por\u00f6ser Absorber entweder die Anforderungen bei den tiefen Frequenzen nicht erf\u00fcllt werden. oder die SD bei mittleren und hohen Frequenzen stark \u00fcberdimensioniert werden, nur um die Anforderungen bei den mittleren und tiefen Frequenzen einigerma\u00dfen zu erf\u00fcllen. b) str\u00f6mungstechnische: sobald Schalld\u00e4mpfer Einbauten haben, kommt es zu Druckverlusten, die mit erh\u00f6hter Leistungsaufnahme im Aggregat bezahlt werden. Au\u00dferdem k\u00f6nnen sich die mit Mineralfasern gef\u00fcllten Schalld\u00e4mpfer an den Oberfl\u00e4chen zusetzen und unterliegen einem steigenden Druckverlust. Die Folge ist eine stetige Erh\u00f6hung der Energiekosten sowie eine periodische Reinigung der Schalld\u00e4mpfereinbauten bzw. deren Wechsel. Tieffrequente Anteile des L\u00e4rmes lassen sich mit bereits existierenden neuen Resonatorsystemen reduzieren, die mittleren mit dem neuartigen Streifenabsorber. Die verbleibenden, h\u00f6heren Frequenzen werden durch einfache por\u00f6se Absorber ausgel\u00f6scht. Durch den Einsatz des neuen Streifenabsorbers sollen Schalld\u00e4mpfersysteme breitbandig ausgef\u00fchrt werden k\u00f6nnen, um g\u00e4nzlich auf konventionelle Einbauten verzichten zu k\u00f6nnen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas vorhandene Berechnungsmodell f\u00fcr Streifenabsorber bei senkrechtem Schalleinfall wurde f\u00fcr den Fall des streifenden Schalleinfalls in Kan\u00e4len (Schalld\u00e4mpfer) erweitert und in ein PC-Programm zur praxisnahen Berechnung der Einf\u00fcgungsd\u00e4mpfung integriert. Die Einfl\u00fcsse hoher Str\u00f6mungsgeschwindigkeiten und hoher Temperaturen wurden in das Modell zur Berechnung der Einf\u00fcgungsd\u00e4mpfung implementiert und zugleich experimentell \u00fcberpr\u00fcft. Beim Einsatz in Kan\u00e4len mit hoher Staub- und Schmutzbelastung der Luftstr\u00f6mung sowie bei aggressiven Medien sind Schutzma\u00dfnahmen der Spalte zu ber\u00fccksichtigen. Unterschiedliche M\u00f6glichkeiten wurden in das Berechnungsmodell einbezogen und in Verbindung mit Messungen optimiert. Anhand der experimentellen Untersuchungen an Modellen wurden die spezifischen Einfl\u00fcsse von Einbaubedingungen bzw. Konfigurationen f\u00fcr diverse Einsatzf\u00e4lle untersucht. Dazu geh\u00f6rte der Entwurf und Aufbau beispielhafter Schalld\u00e4mpfer.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die durchgef\u00fchrten theoretischen und messtechnischen Untersuchungen haben gezeigt, dass der Streifenabsorber eine wirkungsvolle Ma\u00dfnahme zur L\u00e4rmminderung bei mittleren Frequenzen darstellt. Die Vergleiche von gerechnetem und gemessenem Absorptionsgrad weisen sehr gute \u00dcbereinstimmung auf und best\u00e4tigen die theoretischen Annahmen. In der Ausf\u00fchrung als Kulissenschalld\u00e4mpfer oder Kanalauskleidung sind die Abweichungen zwischen Messung und Rechnung gr\u00f6\u00dfer. Gr\u00fcnde hierf\u00fcr sind zum einen in der Art des Schallfeldes zu suchen, da z.B. der Einfluss von ausbreitungsf\u00e4higen und unvermeidlichen h\u00f6heren Moden in der Modellierung nicht enthalten ist. Andererseits sind Fertigungstoleranzen und Schwankungen der Materialparameter, vor allem beim Str\u00f6mungswiderstand des Absorbers, bei den, im Vergleich zur Absorptionsgradmessung, nun viel gr\u00f6\u00dferen Mustern mit ausschlaggebend. Dennoch l\u00e4sst sich der Streifenabsorber mit der Lage des D\u00e4mpfungsmaximums gut \u00fcber die Berechnung auslegen und messtechnisch nachvollziehen. Aus den Rechenverfahren ist ein PC-Programm zur Auslegung des Streifenabsorbers entstanden, das f\u00fcr Kanalauskleidungen, Kulissen- und Rohrschalld\u00e4mpfer anwendbar ist.
\nBei den systematischen Untersuchungen wurde gro\u00dfer Wert darauf gelegt, die Einfl\u00fcsse herauszuarbeiten, die eine m\u00f6glichst einfache Herstellung erm\u00f6glichen, ohne die Wirkung zu vermindern. Im Ergebnis liegen nun auch produktionstechnisch optimierte Muster vor. Die besten Ergebnisse wurden mit Kulissen und ebenen Randauskleidungen erzielt. Die optimalen Absorberschichtdicken liegen f\u00fcr die Abstimmung des Streifenabsorbers auf 250 Hz bis 800 Hz im Bereich von 50 mm bis 150 mm. Die Breite der Abde-ckungsstreifen liegt dabei zwischen ca. 100 mm und 200 mm, die offene Schlitzbreite zwischen 5 mm und 20 mm. Verschieden abgestimmte Streifenabsorber k\u00f6nnen hintereinander angeordnet werden. Bei einer Randauskleidung ist die Kombination verschieden abgestimmter Streifenabsorber \u00fcber dem Umfang m\u00f6glich und erlaubt eine breitbandigere Wirkung. Im Vergleich zu \u00fcblichen Absorptionsschalld\u00e4mpfern kann mit dem Streifenabsorber bei seiner Resonanzfrequenz und darunter die doppelte D\u00e4mpfung erreicht werden. Die Wahl des Abdeckungsmaterials ist unkritisch, solange die Abdeckung selbst schallhart und stabil genug gegen\u00fcber den Kr\u00e4ften aus der Str\u00f6mung bleibt. Str\u00f6mungsgeschwindigkeiten \u00fcber 20 m\/s sollten in Abgasanlagen generell vermieden werden, da sonst die dabei entstehenden Str\u00f6mungsger\u00e4usche an den Schalld\u00e4mpfern den Pegel dominieren k\u00f6nnen. Zus\u00e4tzlich wird bei h\u00f6heren Geschwindigkeiten die als schwingende Masse wirkende Luft in den Spalten mitgerissen und der Resonator kann sich nicht ausbilden. Der schwierigste Teil bei der Optimierung lag im Schutz der offenen Schlitze. Eingelegte Folien bieten den besten Schutz, vermindern die D\u00e4mpfung jedoch deutlich. Einfacher in der Produktion und ohne nachteilige Wirkung ist eine d\u00fcnne Einlage aus Edelstahlwolle, die sich reinigen l\u00e4sst und eine bereits bew\u00e4hrte L\u00f6sung darstellt. In einigen Versuchen wurde noch weiter gegangen und die streifenf\u00f6rmige Abdeckung durch eine vollfl\u00e4chige Abdeckung ersetzt. Damit entsteht ein g\u00e4nzlich anderer Resonator, der sich aber, wie die Messungen belegen, durch geeignete Wahl der Parameter ebenfalls auf den gew\u00fcnschten Frequenzbereich bei vergleichbarer Wirkung auslegen l\u00e4sst. Diese mit dem Verbundplatten-Resonator verwandte Ausf\u00fchrung birgt durch seine noch einfachere Kon-struktion erhebliches Potential f\u00fcr zuk\u00fcnftige Schalld\u00e4mpferentwicklungen. Eine Kombination mit hochwirksamen und robusten tieffrequent abgestimmten Resonatoren, wie dem eckigen Innenzug, ist konstruktiv einfach m\u00f6glich. Der daraus aufgebaute Schalld\u00e4mpfer deckt den technisch schwieriger zu beherrschenden Frequenzbereich bis 800 Hz mit deutlich h\u00f6herer D\u00e4mpfung ab und eignet sich f\u00fcr raue Einsatzbedingungen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die erste Ver\u00f6ffentlichung \u00fcber die Wirkungsweise des Streifenabsorbers erfolgte in der Zeitschrift Bauphysik. Weitere Ver\u00f6ffentlichungen in Fachzeitschriften sind geplant. Eine Pr\u00e4sentation der Ergebnisse und von Prototypen kann auf der DAGA 04 in Stra\u00dfburg erfolgen.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Auf Grundlage theoretischer Modellierungen wurde der Streifenabsorber als Schalld\u00e4mpfer beschrieben und in umfangreichen Messungen untersucht. Durch Optimierung der Abdeckungsparameter wurden verschieden abgestimmte mittelfrequent wirksame Schalld\u00e4mpfer mit hoher D\u00e4mpfung erreicht. Geeignete Schutzma\u00dfnahmen erm\u00f6glichen die Anwendung unter harten Einsatzbedingungen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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