Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Im Rahmen des Forschungsvorhabens Aktive L\u00e4rmminderung durch Gegenschall, Az: 12329, wurde ein Aktiv-Schalld\u00e4mpfer entwickelt, der direkt hinter dem L\u00e4rm erzeugenden Aggregat auch in gr\u00f6\u00dferen Kanalquerschnitten eingesetzt werden kann. Erfahrungen aus dem Betrieb an einer industriellen Anlage zur Zuverl\u00e4ssigkeit und Stabilit\u00e4t des Systems lagen bislang noch nicht vor. Im Rahmen eines Pilotprojektes war der Aktiv-Schalld\u00e4mpfer zur technischen Reife weiterzuentwickeln. Hierbei sollte die von tonalen Komponenten gepr\u00e4gte Ger\u00e4uschemission einer Vakuumanlage in einer Papierfabrik reduziert werden. Ziel war es, die emittierte Schallleistung des Abluftkamins um 10 dB(A) zu senken und die tonalen Komponenten so weit zu reduzieren, dass kein entsprechender Zuschlag f\u00fcr Ton- und Informationshaltigkeit bei der Beurteilungspegelbildung mehr in Ansatz gebracht werden muss. In der Nachbarschaft der Papierfabrik sollen die Immissionsrichtwerte eingehalten werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenUm die der Str\u00f6mung ausgesetzten ANC-Komponenten vom Abluftstrom zu trennen, wurden verschiedene Folienmaterialien ausgew\u00e4hlt und deren Einfluss auf das Regelverhalten der Controller-Systeme unter Laborbedingungen untersucht und bewertet. Nachdem die Bauteile optimiert und an die Anwendung angepasst waren, wurde ein Aktiv-Schalld\u00e4mpfer f\u00fcr das Pilotprojekt konstruiert, aufgebaut und im Wendt\/IBS-Technikum mit realen Signalen der Vakuumanlage (\u00fcber Lautsprecher abgespielte Bandaufnahme) \u00fcberpr\u00fcft und getestet. Nach erfolgreicher Testphase im Technikum wurde der Aktiv-Schalld\u00e4mpfer in den Abluftkamin der Vakuumanlage montiert und unter realen Einbaubedingungen getestet und optimiert. \u00dcber einen mehrw\u00f6chigen Zeitraum sollte gepr\u00fcft werden, ob die Einf\u00fcgungsd\u00e4mpfung des aktiven Systems zeitstabil ist. Durch den Dauerbetrieb sollte ermittelt werden, welche Komponenten zum Ausfall neigen und an welchen Systemparametern ggf. aktueller Wartungsbedarf abzulesen ist. Die Instandhaltung des Aktiv-Schalld\u00e4mpfers sollte nach M\u00f6glichkeit so vereinfacht werden, dass sie ohne Spezialkenntnisse auch vom Anwender durchgef\u00fchrt werden kann. Durch Messungen am Kamin und in der Nachbarschaft sollten die praktischen Wirkungen des Aktivschallsystems \u00fcberpr\u00fcft werden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Zun\u00e4chst wurden verschiedene Materialien zum Schutz der ANC-Bauteile gegen Besch\u00e4digung durch feuchte und aggressive Str\u00f6mungsmedien im Rahmen einer Diplomarbeit untersucht. Hinsichtlich der Kennschalldruckpegelminderungen und deren Einfluss auf das Regelverhalten der ANC-Systeme hat Kaptonfolie bei dem Vergleich am besten abgeschnitten und wurde f\u00fcr den vorliegenden Anwendungsfall als geeignet befunden. Im Rahmen der Entwicklung des ANC-Schalld\u00e4mpfer-Prototyps wurden Untersuchungen zur Ermittlung der Grenzfrequenz f0 eines vierfach unterteilten Kreisquerschnittes durchgef\u00fchrt und entsprechende Berechnungsformeln zu deren Absch\u00e4tzung experimentell erarbeitet. Auf der Basis der durchgef\u00fchrten Untersuchungen wurde ein vierfach unterteilter hybrider Aktiv-Schalld\u00e4mpfer mit einem schallharten Kern entwickelt. Der ANC-Schalld\u00e4mpfer-Prototyp hat einen Aktiv- und einen Passivteil, wobei der Aktivteil auf einen Wirkfrequenzbereich von 200 Hz bis 400 Hz ausgelegt ist. Die Elektroinstallation der ANC-Bauteilkomponenten wurde industrietauglich ausgef\u00fchrt.
\nNach der Fertigstellung des ANC-Schalld\u00e4mpfer-Prototyps wurde dieser im gemeinsamen Technikum der Firmen Wendt und IBS mit realen Signalen der Vakuumanlage (\u00fcber Lautsprecher abgespielte Bandaufnahme) \u00fcberpr\u00fcft und getestet. Bezogen auf das Originalger\u00e4usch erreichte der ANC-Schalld\u00e4mpfer-Prototyp im Technikum eine Pegelminderung von insgesamt 20 dB(A). Auf den Passivteil des Schalld\u00e4mpfers entfielen dabei ca. 10 dB(A), auf den Aktivteil noch einmal ca. 10 dB(A).
\nNach dem Einbau des ANC-Schalld\u00e4mpfer-Prototyp in den Abluftkamin der Papierfabrik wurde dieser unter realen Einbau- und Betriebsbedingungen getestet und vor allem die ANC-Mikrofone weiter optimiert. Dabei wurde festgestellt, dass die verwendeten ANC-Bauteilkomponenten ohne entsprechende Schutzabdeckungen nicht eingesetzt werden k\u00f6nnen. Verglichen mit der Ausgangssituation vor Einbau des Kulissenschalld\u00e4mpfers konnte der A-Schalldruckpegel am Referenzpunkt letztlich um 10 dB(A) gemindert werden. Subjektiv und objektiv konnten keine tonalen Komponenten mehr wahrgenommen werden. Verglichen mit dem vor Durchf\u00fchrung des Vorhabens eingebauten Kulissenschalld\u00e4mpfer konnten hierbei 62,5 Vol% passives Absorptionsmaterial und 25% Einbaul\u00e4nge eingespart werden. Die Investitionskosten f\u00fcr den ANC-Schalld\u00e4mpfer-Prototyp lagen allerdings etwa doppelt so hoch wie diejenigen des konventionellen Kulissenschalld\u00e4mpfers. Zusammenfassend lassen die Ergebnisse des Forschungsvorhabens den Schluss zu, dass Aktiv-Schalld\u00e4mpfer unter \u00f6konomischen Gesichtspunkten in den meisten F\u00e4llen – auch bei dem durchgef\u00fchrten Pilotprojekt – nicht mit den konventionellen Schalld\u00e4mpfern konkurrieren k\u00f6nnen. F\u00fcr spezielle Anwendungsf\u00e4lle, z. B. hohe Pegelminderungen bei tiefen Frequenzen (< 200Hz), ist der ANC-Schalld\u00e4mpfer durchaus konkurrenzf\u00e4hig, sofern der Gesamtpegel von tiefen Frequenzen bestimmt wird und daher auf einen Passivteil verzichtet werden kann. \nDie Zielsetzung des Vorhabens wurde erreicht. Die Pegelminderung wird allerdings vorrangig durch den Passivteil des Schalld\u00e4mpfers erzielt, da f\u00fcr den Gesamtpegel die tonalen Komponenten im unteren Frequenzbereich nicht alleine ma\u00dfgeblich waren. Solang die Wirksamkeit des Passivteils verschmutzungsbedingt nicht nachl\u00e4sst, kann die Funktionalit\u00e4t des Aktivteiles nicht zufriedenstellend getestet werden. Aus Zeitgr\u00fcnden konnten daher die noch ausstehenden Ergebnisse zur Langzeitstabilit\u00e4t und Wartungsanf\u00e4lligkeit des Aktivteils nicht mehr im Rahmen der Laufzeit dieses Vorhabens erarbeitet werden.\n\n\n\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation\n\n-\tBeitragsver\u00f6ffentlichung in der Zeitschrift f\u00fcr L\u00e4rmbek\u00e4mpfung, Springer-VDI-Verlag, 2000 \n-\tANC-Schalld\u00e4mpfer als Exponat auf der Hannover Messe Industrie (Research & Technology), 2001\n-\tWeiterhin wird eine Ver\u00f6ffentlichung in der Zeitschrift f\u00fcr L\u00e4rmbek\u00e4mpfung geplant.\n\n\nFazit\n\nDie Zielsetzung des Vorhabens, die emittierte Schallleistung des Abluftkamins im Gesamtpegel um 10 dB(A) zu senken und dabei die tonalen Frequenzkomponenten so weit zu reduzieren, dass kein Zuschlag f\u00fcr Tonhaltigkeit mehr in Ansatz gebracht werden muss, wurde erreicht. kann. Um einen Betrieb in sehr schmutziger und sehr feuchter Abluft zu erm\u00f6glichen, mussten bei den ANC-Mikrofonen Kompromisse hinsichtlich Dichtigkeit und Schalldurchl\u00e4ssigkeit zu Lasten der Regeldynamik eingegangen werden. Da grunds\u00e4tzlich nicht nur tonale Komponenten ged\u00e4mpft werden sollen, sollten die ANC-Controller noch weiter optimiert und deren Dynamikbereich durch Auswahl leistungsf\u00e4higerer Regelkomponenten vergr\u00f6\u00dfert werden. kann.\n<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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