Abgasschalldämpfer für Stromaggregate

Woher der Abgaslärm kommt

Der Abgasstrom eines Motors trägt zwei Arten von Lärm. Die Pulsationen der Zylinder erzeugen ein tieffrequentes Dröhnen, dessen Tonhöhe der Motordrehzahl und der Zylinderzahl folgt; Turbulenzen im Gasstrom und die Strömung am Rohrende erzeugen breitbandigen Lärm bei höheren Frequenzen. Der erste ist der, der am weitesten trägt und durch Wände geht; der zweite ist der, den man nahe am Kamin als Zischen oder Rauschen beschreibt.

Ein Schalldämpfer muss beides behandeln, und die beiden verlangen unterschiedliche Innenaufbauten. Deshalb werden die Schalldaten eines Schalldämpfers je Oktavband angegeben und nicht als eine Zahl: Ein Gerät, das bei hohen Frequenzen gut dämpft, kann gegen das tiefe Dröhnen, über das sich der Nachbar beschwert, wenig ausrichten.

Schalldämpferklassen

Die Branche beschreibt Schalldämpfer für Stromaggregate nach Klassen: Industrial, Residential, Critical und Hospital, in aufsteigender Reihenfolge der Dämpfung. Die Namen stammen von der Umgebung, für die sie gedacht waren – ein Industriestandort, der Lärm toleriert, ein Wohngebiet, ein kritischer Standort wie ein Krankenhaus, wo die Abgasanlage nahezu unhörbar sein muss. Jeder Hersteller veröffentlicht eigene Dämpfungswerte je Klasse, zwei „Residential“-Schalldämpfer sind also nicht unbedingt gleich.

Ein Klassenname ist ein Ausgangspunkt, keine Spezifikation. Die Spezifikation ist der Schallpegel, den der Standort einhalten muss, im Abstand, in dem gemessen wird, und der Abgasschalldämpfer ist eines von drei Teilen, die darüber entscheiden, zusammen mit der Schallschutzeinhausung und den Zu- und Abluftschalldämpfern. Wir betrachten die drei gemeinsam: Ein Abgasschalldämpfer der Klasse Hospital an einem Aggregat, dessen Kühlluftöffnungen unbehandelt sind, ergibt keine leise Anlage.

Reflexions-, Absorptions- und kombinierte Bauart

Ein Reflexionsschalldämpfer arbeitet mit Kammern und Rohren: Das Gas expandiert in eine Kammer, und ein Teil der Schallenergie wird zurückreflektiert. Er wirkt gegen die tieffrequenten Pulsationen und behält seine Wirkung über die Lebensdauer, weil in ihm nichts altert.

Ein Absorptionsschalldämpfer führt das Gas durch ein gelochtes Rohr, das von schallabsorbierendem Material umgeben ist. Er nimmt den hochfrequenten Lärm heraus und setzt dem Gas wenig Widerstand entgegen, aber das Material muss der Abgastemperatur standhalten und muss nach Jahren im Betrieb unter Umständen ersetzt werden.

Kombinierte Bauarten vereinen beides in einem Gehäuse und sind die übliche Wahl für die Klassen Residential und Critical. Die richtige Mischung hängt vom Motor ab: Ein langsam laufender Großmotor hat seine Energie tief im Spektrum und braucht den Reflexionsteil; ein schnelllaufender Motor mit Turbolader hat mehr von seinem Lärm weiter oben.

Dämpfung gegen Gegendruck

Jeder Schalldämpfer setzt dem Gasstrom Widerstand entgegen, und je mehr er dämpft, desto größer der Widerstand. Der Motorhersteller gibt den maximalen Abgasgegendruck an, den der Motor am Abgasflansch bei Nennlast sehen darf; darüber verliert der Motor Leistung, läuft heißer und nimmt im schlimmsten Fall Schaden. Schalldämpfer, Rohrleitung, Bögen und Kamin summieren sich alle gegen diesen Grenzwert.

Ein Schalldämpfer wird deshalb nie allein ausgewählt. Die gesamte Leitungsführung wird berechnet: Länge und Durchmesser des Rohrs, Anzahl und Radius der Bögen, die Kompensatoren, die Regenhaube und der Schalldämpfer selbst, und für die Verschmutzung, die mit Jahren im Betrieb kommt, wird eine Reserve gehalten. Bei langer Leitungsführung geht der Rohrdurchmesser hinauf, damit der Schalldämpfer seine Dämpfung behalten kann, ohne die Summe über den Grenzwert zu treiben.

Auch deshalb fragen wir die Abgasführung mit der Anfrage ab. Zwei Bögen mehr als geplant können aus einer richtigen Schalldämpferauswahl einen Motor machen, der seine Nennlast nicht erreicht.

Werkstoffe, Dämmung und Montage

Schalldämpfergehäuse werden aus Kohlenstoffstahl mit hitzebeständiger Beschichtung oder aus Edelstahl gefertigt, gewählt nach Gastemperatur, Umgebungsatmosphäre am Standort und Spezifikation. Innenteile, die mit dem heißen Gas in Kontakt stehen, sind für die Wärmedehnung ausgelegt; das Gehäuse trägt Hebeösen und Auflager.

Der Schalldämpfer wird auf Halterungen montiert oder an der Struktur aufgehängt, mit flexiblen Verbindungen auf der Motorseite, damit Motorschwingungen nicht in die Rohrleitung und das Gebäude übertragen werden. Die Wärmedämmung an Schalldämpfer und Rohr hält die Oberflächentemperatur in der Einhausung niedrig, schützt das Personal und verringert den Lärm, den die Rohrwand selbst abstrahlt. Kondensatabläufe an den Tiefpunkten halten bei Kaltstarts das Wasser aus dem Schalldämpfer.

Schalldämpfer mit SCR und im Container

Wo Emissionsgrenzwerte ein SCR-System verlangen, werden Schalldämpfer und SCR-Reaktor als eine Linie ausgelegt: Das Reaktorgehäuse übernimmt einen Teil der Schalldämpfung, die Dosierstelle sitzt dort, wo das Gas heiß genug ist, und der Gesamtgegendruck beider bleibt innerhalb des Motorgrenzwerts.

Im Container oder in der Schallschutzeinhausung wird der Schalldämpfer auf dem Dach oder im Abgasraum montiert, mit Kaminhöhe und Austrittsrichtung so gewählt, dass das Abgas nicht wieder in den Kühllufteinlass gelangt und die Abgasfahne über Nachbargebäude hinweggeht. Einhausung, Abgasanlage und Luftschalldämpfer kommen von AXON als ein Paket.

Was die Auswahl bestimmt

Drei Werte aus dem Motordatenblatt – Abgasstrom, Abgastemperatur und der maximale Gegendruck –, der Schallpegel, den der Standort einhalten muss, mit dem Messort, und der Verlauf der Rohrleitung. Damit wird der Schalldämpfer nach seinen Oktavbanddaten ausgewählt und der Gegendruck der gesamten Anlage geprüft. Ohne sie ist ein Klassenname eine Vermutung.