The use of membrane silencers in vacuum pumps for paper production

The low frequency emission of the vacuum pump-extraction system of 2 paper machines was to reduce durably by the application of silencers with new developed membrane absorbers of fine steel, so that an emission gauge of <35 dB(A) could be kept in the night in emission regions situated more than 1 km away. Without silencers, exceedings of this limit were caused by the low frequency tonal components in the third-octave spectrum of 80 Hz. The installed membrane absorber silencers are indifferent to pollution and reconciled with the low frequencies. After 4 years application in paper machine 1 and 1 year in paper machine 3 their effectiveness has been proved. As the damping was more than 15 dB in the third-octave spectrum of 80 Hz, the sound emission could be reduced to below 26 dB(A) at 80 Hz in more than 0.7 km remote emission regions (further information in German).

The low frequency emission of the vacuum pump-extraction system of 2 paper machines was to reduce durably by the application of silencers with new developed membrane absorbers of fine steel, so that an emission gauge of <35 dB(A) could be kept in the night in emission regions situated more than 1 km away. Without silencers, exceedings of this limit were caused by the low frequency tonal components in the third-octave spectrum of 80 Hz. Usual silencers of porous material with performated plate covers are on the one hand not suitable for absorption in the used air full of water vapor and sticky paper odds and ends and on the other hand because of the low frequencies. In comparison, the installed membrane absorber silencers are indifferent to pollution and reconciled with the low frequencies. After 4 years application in paper machine 1 and 1 year in paper machine 3 their effectiveness has been proved. As the damping was more than 15 dB in the third-octave spectrum of 80 Hz, the sound emission could be reduced to below 26 dB (A) at 80 Hz in more than 0.7 km remote emission regions.


Further information in German:

Verbesserte Lärmminderung bei der Papierherstellung

Der Bedarf an Druck- und Verpackungspapier wächst unvermindert an und setzt den Einsatz immer leistungsfähigerer Maschinen voraus. Anlagen mit einer typischen Leistung von ca. 800 Tonnen täglich stellen in drei Schichten, praktisch ohne Stillstandszeiten, hochwertiges Papier her.

Dem Lärmschutz wird bei Planung und Auslegung eines Maschinenparks nicht immer die notwendige Aufmerksamkeit geschenkt, obwohl sich einige Maschinen auch bei der Erzeugung von Lärm sehr leistungsfähig zeigen.
Ein Beispiel für Letzteres sind die zur Entwässerung notwendigen Vakuumpumpen. In den sog. Wasserring-Vakuumpumpen mit einer Anschlussleistung von ca. 400 kW wird die feuchte Luft pulsierend in den Abluftkanal gefördert. Dabei entstehen starke, tieffrequente Geräusche mit Pegeln über 120 Dezibel im Fördermedium (z.B. Raumluft). Diese Geräusche werden über die Ausblasöffnungen, die meist auf dem Dach der jeweiligen Papierfabrik angebracht sind, in die Umgebung abgestrahlt und können in einer Wohnnachbarschaft nicht unerhebliche Belästigungen verursachen.

Der Einbau konventioneller Schalldämpfer mit Mineralwollefüllung scheiterte in solchen Fällen regelmäßig an den extrem harten Einsatzbedingungen. Selbst verhältnismäßig dicke Kunststofffolien und Edelstahlgitter konnten die Mineralwollefüllung nur für kurze Zeit vor der Zerstörung durch die faserhaltige und sehr feuchte Abluft in Verbindung mit den Vibrationen der Pumpen bewahren. Außerdem können die an Wänden und Einbauten der Abluftschächte angelagerten Stoffreste die Wirksamkeit der Schalldämpfer bereits nach kurzer Zeit drastisch mindern.

Im Rahmen eines Demonstrationsprojekts der Nordland Papier AG wurde eine innovative Schalldämpfertechnologie des Fraunhofer Instituts für Bauphysik erprobt, die unter den extremen Bedingungen der Abluftkanäle dauerhaft einsetzbar ist. Diese neu entwickelten Membranschalldämpfer wurden speziell für die Gegebenheiten einer Papierfabrik optimiert. Sie sind als so genannte Resonanzabsorber ganz gezielt auf Töne abstimmbar und kommen - auch bei tiefen Frequenzen - mit einem minimalen Bauvolumen aus. Auf ihren glatten und geschlossenen Oberflächen können sich Feststoffe kaum ablagern und die Konstruktion aus hochlegiertem Edelstahl ermöglicht hohe Standzeiten.
Unter Anpassung an die speziellen Bedingungen wurden ein Kulissenschalldämpfer und ein Rohrschalldämpfer für die Nordland AG entwickelt. Beide wurden auf das Terzband um 80 Hz abgestimmt; die erreichte Schallminderung betrug hier 15 Dezibel. Da hinter den Schalldämpfern eine starke Richtwirkung eintritt, konnten die Schallemissionen (und damit auch die Lärmbelästigung in der Wohnnachbarschaft) in beiden Fällen um zehn Dezibel (A) gesenkt werden.

Die Nachrüstung der Vakuumanlage erwies sich in beiden Fällen als problemlos und konnte ohne wesentliche Standzeiten vorgenommen werden. Da jedoch hinsichtlich der Standfestigkeit Skepsis bestand, kann erst jetzt, nach vier Jahren Dauerbetrieb, abschließend festgestellt werden, dass sich die Anlage bewährt hat: Es haben sich keine mechanischen Abnutzungserscheinungen gezeigt, die Wirksamkeit der Schalldämpfer hat nicht nachgelassen und die zusätzlichen Betriebskosten aufgrund des von den Schalldämpfern verursachten, geringen Druckverlusts in den Pumpen sind vernachlässigbar.

Die Ergebnisse des vom Bundesumweltministerium mit rund 190.000 DM geförderten Pilotprojektes (Gesamtinvestitionsvolumen rund 350.000 DM) zeigen, dass Membranschalldämpfer eine sinnvolle, leistungsfähige und wirtschaftlich tragfähige Lösung für die speziellen Probleme des Lärmschutzes in der Papierindustrie darstellen.

BMU Umwelt 9/1997, p. 350



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