Ratgeber
Druckluft, die zu Entlüftungszwecken aus pneumatischen Systemen entweicht, kann einen erheblichen Lärm verursachen. Um laute Geräusche zu reduzieren, werden Druckluft-Schalldämpfer eingesetzt. Sie drosseln die Geschwindigkeit des Luftstroms und mindern auf diese Weise die Schallemission. In unserem Ratgeber erfahren Sie, wie das genau funktioniert und worauf bei der Auswahl zu achten ist.
Die Pneumatik spielt in vielen Bereichen der Industrie eine große Rolle. Die Antriebstechnik kommt in zahlreichen Produktionsstätten zum Einsatz, um Herstellungs- und Arbeitsprozesse effizienter zu gestalten. Charakteristisch für pneumatische Geräte und Anlagen ist, dass sie per Druckluft bewegt oder gesteuert werden. Am Ende jedes Betriebszyklus wird die Druckluft wieder an die Umgebung abgegeben. Das geschieht im Regelfall durch eine rasche Entlüftung. Da die komprimierte Luft unter hoher Geschwindigkeit ausgelassen wird, entsteht ein lautes, andauerndes Geräusch, das für Personen in der Umgebung nicht nur störend sein und deren Produktivität beeinträchtigen kann, sondern mitunter sogar gehörschädigend ist.
Zur Lärmreduzierung kommen Schalldämpfer zum Einsatz. Sie können die Geräuschentstehung zwar nicht gänzlich verhindern, aber zumindest so weit abschwächen, dass man in der Umgebung ohne Beeinträchtigungen weiterarbeiten kann. Generell können Druckluft-Schalldämpfer in vielen Komponenten und Geräten der Pneumatik verwendet werden – seien es Kompressoren, druckluftbetriebene Motoren oder Druckluftwerkzeuge. Sie sind speziell für das Medium Druckluft konzipiert und werden im Regelfall einfach auf den Auslassstutzen eines pneumatischen Ventils, Reglers oder Zylinders montiert. Manche Ausführungen sind zusätzlich mit Filtern ausgestattet, um Öl, Schmutz und andere Partikel aus der Abluft zu filtern. Da sie das Endstück der Leitung bilden, bieten sie außerdem Schutz vor eindringendem Staub und Schmutz.
Schalldämpfer für Druckluft sind in unterschiedlichen Bauweisen erhältlich, denen jeweils spezifische Funktionsprinzipien zugrunde liegen. Häufig zum Einsatz kommen Absorptionsschalldämpfer. Sie enthalten ein poröses Material, beispielsweise Mineralwolle, das die Moleküle der Druckluft abbremst, also deren Geschwindigkeit drosselt, und dadurch den Schall beim Austreten mindert. Das wird erreicht, indem ein Teil der Schallenergie durch das Absorptionsmaterial in Wärme umgewandelt wird.
Schalldämpfer dieses Typs eignen sich vor allem für die Dämpfung von mittleren und hohen Frequenzen. Für tiefe Frequenzen bräuchte man eine sehr dicke Dämmschicht, wodurch der Schalldämpfer sehr voluminös gebaut sein müsste.
Reflexions- oder Kammerschalldämpfer sind dagegen gut zum Dämpfen von tiefen Frequenzen geeignet, kommen aber auch bei mittleren und hohen Frequenzen zum Einsatz. Sie enthalten Kammern, in denen der Schall mehrfach gebrochen und so umgeleitet wird, dass sich die Schallfrequenzen gegenseitig überlagern und dadurch aufheben. Das zugrundeliegende Prinzip wird fachsprachlich als Interferenz bezeichnet. Zusätzlich sind in Kammerschalldämpfern Absorptionsmaterialien integriert.
Etwas anders funktionieren Resonanzschalldämpfer. Sie leiten die Energie der Schallwellen auf ein mechanisch bewegliches Bauteil (bspw. eine Feder) in ihrem Inneren um, das dann zu schwingen beginnt. Dadurch wird dem Schallfeld Energie entzogen. Auch Resonanzschalldämpfer setzen häufig auf eine zusätzliche Dämpfung durch Absorptionsmaterial und sind für ein breites Schallspektrum ausgelegt.
Eine weitere Gruppe bilden aktive Schalldämpfer. Sie sind durch Zuführung einer Hilfsenergie in der Lage, einen Gegenschall zu erzeugen, der die vorhandenen Schallfrequenzen durch Überlagerung aufhebt. Damit das gelingt, muss man den zu dämpfenden Schall sehr genau analysieren. Vorteilhaft an aktiven Schalldämpfern ist, dass sie bei geringer Länge hohe Dämpfungswerte erreichen, ohne dass damit ein Druckverlust einhergeht. Allerdings bleibt die Wirksamkeit auf kleindimensionierte Leitungen beschränkt. Zudem eignen sich aktive Schalldämpfe nur für die Dämpfung tiefer Frequenzen.
Das Schaltzeichen für Schalldämpfer verdeutlicht den Brechungseffekt zur Minderung des Schalldrucks aus der ankommenden Abluftleitung. Links ist die Zuleitung zum Schalldämpfer zu sehen, rechts der Luftaustritt. Dazwischen wird der Luftdruck durch diverse Umleitungen abgebremst, was zur Verminderung der Schallemission führt.
Druckluft-Schalldämpfer haben vielfältige Anwendungsbereiche. In Raumluftanlagen und anderen pneumatischen Anwendungen im Rahmen der Gebäudetechnik sorgen sie für eine Schallminderung an Luftaustrittsstellen. Zum Zweck des Lärmschutzes innerhalb und außerhalb von Gebäuden ist ein Einsatz sogar oft erforderlich. So erzeugen beispielsweise Ventilatoren in Lüftungsanlagen teilweise erheblichen Lärm, der durch die Räume bis nach draußen dringen kann. Zum Teil werden Schalldämpfer auch verwendet, um die Übertragung von Schallfrequenzen zwischen verschiedenen Räumen, zum Beispiel in Vorstellungsräumen und Kinosälen, zu verhindern.
Bei industriell genutzten Maschinen und Anlagen werden Schalldämpfer ebenfalls zur Geräuschreduzierung und zur Verhinderung der Übertragung von pneumatisch erzeugten Schwingungen genutzt. Modelle mit Filter sind zusätzlich in der Lage, Partikel aus der Abluft zu entfernen. Des Weiteren finden Druckluft-Schalldämpfer an Kraftfahrzeugen Verwendung. Sie werden am Auspuff montiert und sorgen auf diese Weise für eine Geräuschreduzierung. Darüber hinaus sind Schalldämpfer Bestandteile von Silofahrzeugen. Hier sind sie hinter dem Kompressor installiert, der den Überdruck für Entladevorgänge des Silos erzeugt.
Druckluft-Schalldämpfer werden meistens auf Ventile von Abluftrohren geschraubt, etwa über Sechskant-Aufnahmen. Damit das gelingt, ist darauf zu achten, dass das Außengewinde des Schalldämpfers zum Innengewinde des vorhandenen Anschlussstücks passt. Befindet sich am Anschlussstutzen statt eines Innengewindes ein Außengewinde, muss man sich mit einem Gewinde-Adapter behelfen. Beispiele für gängige metrische Gewindegrößen sind M3, M5 und M7, verbreitet sind aber auch G1/2"-, G1/4"- oder G1/8"-Rohrgewinde und so fort. Eventuell benötigt man für die Verbindung noch zusätzliche Dichtungsringe. Neben schraubbaren Schalldämpfern gibt es Ausführungen für die Steckmontage in Schlauchleitungen.
Ein weiterer wichtiger Punkt ist, dass der Schalldämpfer dem Betriebsdruck (angegeben in bar) des angeschlossenen pneumatischen Systems standhält. Eine Überschreitung der maximal zulässigen Betriebsdrucks ist in keinem Fall zulässig, denn das kann gefährliche Konsequenzen haben. Die Leitung könnte aufplatzen oder die Verbindung an der Anschlussstelle des Schalldämpfers reißen. Ebenfalls zu berücksichtigen ist die Temperaturspanne, in der die pneumatischen Prozesse stattfinden – zum einen, weil sich der Betriebsdruck mit der Temperatur ändert, und zum anderen, um sicherzustellen, dass sich der Schalldämpfer nicht verformt.
Das durchströmende Medium spielt ebenfalls eine Rolle bei der Auswahl eines geeigneten Druckluft-Schalldämpfers. In der Regel sind saubere Druckluft und neutrale Gase kein Problem. Arbeitet eine pneumatische Anlage hingegen mit geölter Luft aus einer Wartungseinheit oder gar mit chemisch-aggressiven Gasen, kann das den Schalldämpfer angreifen. Nicht alle Schalldämpfer sind für Schmiermittelpartikel, Kondenswasser und chemische Einflüsse geeignet. In dem Zusammenhang ist auf ein geeignetes Gehäusematerial zu achten. Schalldämpfer bestehen im Regelfall aus Metall (bspw. gesintertes Messing, gesinterte Bronze, Aluminium, Edelstahl) oder aus Kunststoff (Polyethylen, Polyamid etc.). Die Materialien haben ihre individuellen Vorzüge. Schalldämpfer aus Kunststoff korrodieren nicht so schnell bei Kontakt mit Kondenswasser, während Schalldämpfer aus Messing, Bronze und Co. robuster sind, was hohe Temperaturen angeht.
Wird mit verunreinigter Druckluft gearbeitet, kann es passieren, dass die Leitungen verschmutzen und das Ventil sowie der Schalldämpfer in der Folge verstopfen, was die Leistung des gesamten Druckluftsystems beeinträchtigt. In diesem Fall ist es sinnvoll, zu einem Schalldämpfer mit Filter zu greifen, der die Luft von Ölen und Staub befreit – vor allem dann, wenn saubere Abluft an die Umgebung abgegeben werden soll. Bei der Arbeit in Reinräumen wie Laboren ist der Einsatz von Schalldämpfern mit Filtern ohnehin notwendig. Die Filter können allerdings ebenfalls verstopfen, weswegen eine regelmäßige Wartung unabdingbar ist. Empfehlenswert ist außerdem, den Schalldämpfer so zu montieren, dass die Verunreinigungen nicht die Auslassöffnung blockieren.
Unser Praxistipp: Durchflusskapazität berücksichtigen
Ein Pneumatik-Schalldämpfer kann den Luftstrom in einem pneumatischen System beeinflussen – und zwar nicht nur, wenn er verstopft, sondern auch dann, wenn er unterdimensioniert ist und dadurch einen Gegendruck erzeugt. Das kann die Kompressorleistung und infolgedessen den Betrieb des Systems beeinträchtigen. Deswegen ist es wichtig, einen Schalldämpfer mit geeigneter Durchflusskapazität zu wählen. Gerade bei Druckluftsystemen, die empfindlich auf Gegendruck reagieren, ist ein Schalldämpfer mit extra großer Durchflusskapazität die richtige Wahl.
Für welchen Arbeitsdruck sind Druckluft-Schalldämpfer üblicherweise ausgelegt?
Herkömmliche Schalldämpfer arbeiten im Regelfall in einem Druckbereich von 0 bar bis 10 bar, was für viele Anwendungen der Pneumatik ausreichend ist.
Ab wann setzt man Hochdruckschalldämpfer ein?
Hochdruckschalldämpfer sind in der Lage, einem größeren Betriebsdruck standzuhalten, und erlauben eine höhere Durchflussmenge. Sie werden bei Maschinen und Anlagen eingesetzt, die mit einem Druck von 50 bar arbeiten, und finden beispielsweise beim Aufblasen von PET-Flaschen in der Lebensmittelindustrie Verwendung. Hochwertige Hochdruckschalldämpfer können eine Reduzierung des Geräuschpegels von bis zu 45 dB erzielen. Standardausführungen erreichen eine Schalldämpfung von 30 bis 35 dB, was auch schon gute Werte sind.
Aus welchem Material bestehen die Filter bei Schalldämpfern?
Das ist von Ausführung zu Ausführung unterschiedlich. Schalldämpfer, die in Reinräumen eingesetzt werden, müssen eine besonders gute Filterleistung aufbringen. Hier bestehen die Filterelemente häufig aus Hohlfasermembranen aus Polyolefinen, einer Kunststoffgruppe, zu der auch Polyethylen und Polypropylen zählen. Aufgrund ihrer Porosität und strohhalmähnlichen Struktur sind die Kunststoffmembranen in der Lage, Partikel mit einer Größe von 0,01 Mikrometern zu filtern. Daneben gibt es Schalldämpfer mit Sintermetallfilter. Dabei kann es sich um gesinterten Edelstahl, gesintertes Drahtgewebe oder gesinterte Bronze handeln. Sintermetallfilter zeichnen sich durch eine hohe mechanische Festigkeit aus und kommen beispielsweise zum Einsatz, wenn es um die Belüftung von Flüssigkeiten oder Schüttgütern geht.
Stimmt es, dass Schalldämpfer eine höhere Geräuschdämpfung erreichen, je größer sie sind?
Nein. Die Größe eines Pneumatik-Schalldämpfers steht in keinem Zusammenhang mit seiner Leistung. Es gibt Ausführungen, die nicht größer als eine Fingerkuppe sind und dennoch eine Reduzierung von bis zu 30 dB erreichen.