Projekt 15893/01

Entwicklung eines aktiv schallgedämmten, drehzahlregelbaren Drehkolbenpumpensystems mit signifikant unter den Grenzwerten liegenden Schallemissionen

Projektdurchführung

Busch Produktions GmbHVakuumpumpen und Systeme
79689 Maulburg

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Projektes war, unter Einbeziehung der akti-ven Schalldämpfung den Geräuschpegel von trocken laufenden Drehkolbenverdichtern deutlich unter den nach VDI 2058 Blatt 2 zugelassenen Grenzwert von 85 dB (A) zu reduzieren. Weiterhin war es erforderlich, die aktive Schalldämpfung durch begleitende passive Dämpfungsmaßnahmen überall dort zu unterstützen, wo die aktive Schalldämmung nicht wirksam ist. Im Ergebnis des Projektes soll ein Prototyp eines geräuschgedämpften drehzahlregelbaren Drehkolbenverdichters realisiert wer-den.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Zentrum des Vorhabens standen Entwicklung, Test und Optimierung des Verdichterprototyps mit anzupassenden ANC-Komponenten. Die ANC-Technologie wurde unter Mitwirkung der in Jena ansässigen Firma ABS sowie der Firma Keba entwickelt und angepasst.

Kernaufgaben waren:
- Konzipierung des angepassten ANC-Systems,
- Entwicklung des angepassten ANC-Systems,
- Durchführung von Dauer- und Zwischentests im Parallellauf zum Entwicklungsprozess,
- Komplextest der angepassten ANC-Komponenten an den Prüfständen,
- Untersuchungen zur Verbesserung der passiven Dämpfung,
- Dauertests,
- Erstellung der technischen Dokumentation.


Ergebnisse und Diskussion

Die ersten Untersuchungen an trockenlaufenden Drehzahn- und Schraubenverdichtern ergaben ein sehr stark tonalgeprägtes Geräusch im unteren Frequenzspektrum. Siehe linkes Diagramm Frequenzab-hängiger Schalldruckpegel. In den Untersuchungen konnte der Zusammenhang zwischen frequenzabhängigen Schalldruckpegel und Rotorgeometrie in Abhängigkeit der Drehzahl festgestellt werden. So z.B. wurde bei Rotorgeometrien mit doppelter Verdichtung pro Umdrehung im 50 Hz Betrieb ein Peak von über 30 dB(A) Schalldruckpegel bei 100 Hz ermittelt.
Im Einzelnen mußten die Einflüsse des Schalldruckpegels vom Verdichtergehäuse und vom Gasaustritt analysiert werden. Für den Schalldruckpegel des Verdichtergehäuses wurde eine nachrüstbare Schalldämmhaube entworfen. Für den Gasaustritt wurde die Einheit Adsorbtionsschalldämpfer mit AIS entwi-ckelt. Die Einzelkomponenten sind in der unteren Abbildung zu ersehen.
Das AIS ist als Zweiröhrensystem aufgebaut. Die Gaspulsation wird durch die innere Röhre und die aufgebaute Lautsprecherpulsation durch die äußere Röhre geleitet. Erst am Austritt können sich beide Pulsationen vermischen und durch die phasenverschobene Pulsation aus dem Lautsprechersystem eine tonale Auslöschung des frequenzabhängigen Schalldruckpegels bewirken. Eine Korrektur der Phasen-auslöschung erfolgt durch die Istwertaufnahme des Schalldruckpegels über Mikrofon, welches links vom Auslass fest installiert ist. Die Istwerte werden in der Kontrolleinheit auf tonale Schalldruckpegel untersucht und auf entsprechende Antischalldruckpegelsignale aktuell berechnet. Diese Signale werden verstärkt und an das Lautsprechersystem weitergeleitet.
Im oberen Diagramm ist der frequenzabhängige Schalldruckpegel im ausgeschalteten und eingeschalteten Zustand des AIS abgebildet.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Das Produkt wurde als Standardlösung im Unternehmen Dr.-Ing. K. Busch GmbH eingeführt. Es ist als nachrüstbare Einheit zu beziehen. Auf verschiedenen Messen in der Druck- und Vakuumindustrie wurde das System bereits vorgestellt.


Fazit

Als Projektabschluss konnte ein fertiges nach allen Industriestandards ausgelegtes Produkt vorgestellt werden. Gegenüber herkömmlichen Lösungen mit Adsorptions- und Resonatordämpfer wurde eine zusätzliche Geräuschreduzierung von über 15 dB(A) erzielt. Lagen die konventionellen Lösungen in einem Bereich von 84 - 92 dB(A), je nach Größe der Vakuumpumpe, so wurden mit diesen Lösungen durchschnittliche Schalldruckpegel von 68 - 75 dB(A) erreicht. Das Schalldämmpfungsystem ist als Baukastensystem montagefreundlich aufgebaut.