Vibrationen und Geräusche minimieren

Vibrationen und die Folgen

Das mechanische Phänomen von Schwingungen ist nicht immer unerwünscht, wie etwa bei Gitarrensaiten oder Lautsprechermembranen. Zudem leisten mechanische Schwingungen auch nützliche Arbeit, etwa bei Förderanlagen, Betonrüttlern oder Ultraschall-Reinigungsgeräten.

Erzeugen aber Schwingungen etwa bei beweglichen oder rotierenden Teilen von Maschinen ein Ungleichgewicht, führt dies nicht selten zu Problemen. Sie sind unerwünscht, wenn sie

Schäden verursachen oder

ungewollte Geräusche erzeugen.

Die häufigsten Quellen von ­Vibrationen in Gebäuden

Fest mit Decke, Wand oder Dach verbundene Geräte und Bauteile, an oder in denen schwingungsverursachende Maschinen angebracht sind wie Wärmepumpen, außenliegende Klimageräte, Lüftungskanäle oder Kälte- und Klimageräte auf Dächern bewegen sich. Sie können, ebenso wie Rohrleitungen und Luftkanäle, Körperschall übertragen. In der Praxis sind Schwingungen kaum zu vermeiden. Sie entstehen meist aufgrund von

Fertigungstoleranzen und Lagerspielen,

rollenden oder gleitenden Berührungen zwischen Maschinenteilen und

Unwuchten in rotierenden und pendelnden Bauteilen.

Starke Vibrationen und erheblicher Lärm sind dabei oft verursacht durch kleine, unscheinbare Schwingungen, die Resonanzfrequenzen anderer Bauteile anregen.

Welche möglichen Folgen haben Vibrationen?

Verursachen Vibrationen Probleme, betreffen sie sowohl das Gebäude als auch seine Benutzer. Mögliche Folgen sind:

verminderte Arbeitsfähigkeit, Müdigkeit und Kopfschmerzen bei Personen,

verringerte Arbeitssicherheit von Personen in der Nähe,

negative Auswirkungen auf die Bausub­stanz,

Störungen an in der Nähe aufgestellter Geräte und Instrumente,

Verstoß gegen gesetzliche Anforderungen.

Vibrationen verhindern und ­beseitigen

Unerwünschte Schwingungen reduzieren lohnt sich. Grundsätzlich verlangsamt sich der Verschleiß von Bauteilen. Kaum zu unterschätzen sind auch die Wirkungen auf Menschen durch verbesserte Arbeitsbedingungen und höhere Arbeitssicherheit.

Bereits bestehende Geräusch- oder Schwingungsprobleme zu beheben erweist sich dabei häufig als weitaus kostspieliger als vorbeugende Maßnahmen. Aufwendungen für Untersuchungen, Nachrüstungsunternehmen und mögliche Entschädigungszahlungen an Gebäudebetreiber summieren sich schnell. Daher ist es meist ratsamer, Schwingungs- und Lärmprobleme zu vermeiden, statt sie zu beheben.

Die effizienteste Methode zur Vibrationseindämmung ist die Isolierung der Schwingungsquelle von der tragenden Struktur. Es gibt viele Arten von Isolatoren. In der Praxis ist der Einsatz von Schwingungsdämpfern die einfachste Lösung.

Was sind Schwingungsdämpfer?

Schwingungsdämpfer, auch als „Schwingungsisolatoren“ oder „elastische Lager“ bekannt, minimieren Vibrations- und Geräuschübertragung an Maschinen, Rohrleitungen und Kanälen. Sie bestehen meist aus Gummi, Metallfedern oder einer Kombination beider Materialien und weisen ausgezeichnete stoß- und vibrationsdämpfende Eigenschaften auf.

Schwingungsdämpfer in der ­praktischen Anwendung

In der Praxis gibt es die unterschiedlichsten Anforderungen an Schwingungsdämpfer. Einflussfaktoren sind:

Einsatzort

    - Anforderungen durch den Gebäudetyp wie zum Beispiel Krankenhaus, Wohngebäude oder Industrieanlage.

    - Der zur Verfügung stehende Bauraum.

    - Umwelteinflüsse: Korrosionskategorie und Umgebungstemperatur.

Montageart

    - Möglichkeiten der Befestigung, hängende oder stehende Montage.

Gerätedaten

    - Abmessungen, Gewicht und vorgegebene Unterstützungspunkte für den Einsatz der Dämpfer.

    - Höhe, Richtung und Art der Belastung.

    - Frequenz des Gerätes - Drehzahl des Gerätes in U/min oder Umdrehungen pro Sekunde (U/sek, Hertz (Hz)).

Aus der jeweiligen Anwendung heraus und im Zuge der schwingungstechnischen Auslegung ergeben sich besondere Anforderungen wie Nennlast, Lastrichtung, Federrate und Dämpfungsverhalten.

Bemessung an einem Beispiel ­erläutert

Ein bodenstehendes Aggregat hat ein Gesamtgewicht von 1.140 Kilogramm (kg) und vier Befestigungspunkte. Es soll mittels nivellierbarer Maschinenfüße schwingungsgedämpft montiert werden.

Daraus ergibt sich eine Belastung je Maschinenfuß von:

1.140 kg / 4 Befestigungspunkte = 285 kg pro Befestigungspunkt (Maschinenfuß)

Die Frequenz des Aggregates im Betrieb beträgt 2.100 U/min.

Vier Schritte, um herauszufinden, ob der ausgewählte Schwingungsdämpfer die Anforderung erfüllt:

1. In Tabelle 1 die Belastung je Maschinenfuß auswählen – größer oder gleich 285 kg.

2. In der gleichen Zeile in der ersten Spalte befindet sich die Artikelnummer des Produkts.

3. Rechts neben der Belastung kann der Federweg abgelesen werden.

4. In der obersten Zeile die Spalte mit der Drehzahl oder der nächstniedrigen Drehzahl auswählen. Im Beispiel 2.100 U/min die Spalte 2.000 U/min auswählen und die Einfügungsdämpfung 94 in Prozent ablesen.