Vibrationen um 91 % gesenkt

Vibrationen können angenehm und wohlklingend, aber genauso störend und gefährlich sein. Warum es gilt, diese zu isolieren, um ein Arbeiten in angrenzenden Bereichen zu ermöglichen, schildert nachfolgender Beitrag aus der Praxis.

Exklusiv in KEM Die Autoren: Robert Timmerberg, Fachjournalist, und Fotodesigner Herbert Stecher, Inhaber der plus2 GmbH, Langenfeld

Die LTi-Unternehmensgruppe ist ein namhafter Anbieter innovativer Produkte in den Bereichen Antriebs- und Automatisierungstechnik, Energietechnik – regenerative Energien sowie Sensorik und elektronische Fertigungsdienstleistungen. Als reines Familienunternehmen gestartet, hat man sich in den letzten 40 Jahren zu einem technologisch führenden Anbieter in diesen Bereichen entwickelt.

Mit der LTi Drives GmbH stand ein Unternehmen der Gruppe zuletzt vor einem schwerwiegenden Problem: Das Zusammenspiel zwischen zwei Trenntransformatoren und einer Schaltschrankanlage war gestört. Dies machte sich zwar nicht an der Funktionstüchtigkeit der beteiligten Elemente bemerkbar, hatte aber Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit der Angestellten in umliegenden Büroräumen. Denn der von zwei parallel geschalteten Trenntransformatoren eingespeiste Schaltschrank leitete hohe Störfrequenzen auf die eingesetzten Trafos.

Die bei einer Leistung von 200 kVA zusammen 490 kg wiegenden Trafos sorgten, in Schwingung gebracht, bei einer Position auf dem Boden dafür, dass die Büroangestellten, die im selben Gebäude arbeiteten, die Auswirkungen am eigenen Leib spüren und hören konnten. So war an konzentriertes Arbeiten kaum zu denken. Es galt, eine Lösung zu finden, die verhindern würde, dass die Störfrequenzen sich negativ bemerkbar machen können.

Theoretisch gesehen, ist – um dies zu erreichen – die Konstruktion elastisch zu lagern. Die Wirkung der Schwingungsisolierung hängt dabei maßgeblich vom Verhältnis der Erregerfrequenz zur Eigenfrequenz des Isolators ab (Abstimmungsverhältnis). Allgemein kann gesagt werden, dass der Wirkungsgrad einer Isolierung umso besser wird, je tiefer die Eigenfrequenz des Isolators liegt, d. h. je größer das Verhältnis der Störfrequenz (z. B. ermittelt über die Maschinendreh- oder -hubzahl) zur Eigenfrequenz ist. Eine Isolierwirkung tritt erst dann ein, wenn der entstehende Quotient größer als zwei ist. Bei einem kleineren Wert muss sogar mit einer Verstärkung (Überhöhung) der Störkraft gerechnet werden. In der Regel wird ein Abstimmungsverhältnis zwischen drei und vier angestrebt. Die Untergrenze bestimmt den Punkt einer technisch signifikanten Verbesserung, ein Verhältnis von mehr als vier ist hingegen wirtschaftlich nicht zu vertreten, da der hierfür erforderliche Materialaufwand überproportional gegenüber dem Isolierungsgrad zunehmen würde.

SLAB-Platten als maßgeschneiderte Lösungen

Die ACE Stoßdämpfer GmbH war im Zuge der Kooperation mit der LTi Drives GmbH in der Lage, mit SLAB-Dämpfungsplatten Produkte zu liefern, die Abhilfe schaffen konnten. Die Auswahl der zuschneidbaren Elemente aus mikrozellularen Polyurethan-Elastomeren verläuft dabei einfach. Mithilfe einer Software namens SLAB-Calc kann der ACE-Berater dem Anwender über sieben einfach gestaltete Parameter die für seinen Fall am besten geeigneten Platten auslegen. Zusätzlich bietet das Unternehmen aus Langenfeld einen Vor-Ort-Service, im Rahmen dessen der technische Außendienst kundenspezifische Auslegungen sozusagen am lebenden Objekt vornimmt. Das Software-Tool ist mit zahlreichen Hilfestellungen aber auch einer Filterfunktion versehen, um auch für den ungeübten Konstrukteur den Umgang mit dem Programm einfach zu gestalten.

Im vorliegenden Fall gelangt man so zu SLAB-Platten des Typs SL-170-25 Fxxxx, die ursprünglich für Abmessungen von 820 mm x 460 mm x 25 mm ausgelegt wurden. Bei einer Materialstärke von 25 mm und einer Standarddichte von 170 kg/m3 ist der Werkstoff in der Lage, die Vibrationen der Transformatoren um 91 % zu senken. Dies geht einher mit einer Verringerung des Schalls von 20,9 dB. Bedenkt man, dass eine Reduktion von 3 dB bereits einer Reduktion der abgestrahlten Schallenergie um 50 % entspricht, sind die positiven Auswirkungen nicht hoch genug einzuschätzen.

Skeptiker werden einwenden, dass ein Unterschied von 3 dB für das menschliche Gehör dennoch kaum wahrnehmbar ist. Dies trifft zwar zu, doch bereits bei einer Schallpegelminderung um 10 dB wird die Verbesserung subjektiv in etwa als Halbierung der Lautstärke, bei 20 dB als eine Verminderung von ca. 75 % empfunden. So wundert es nicht, dass die Angestellten der Büroräume in unmittelbarer Umgebung der Transformatoren wieder in Ruhe arbeiten können.

Während die vorliegenden SLAB-Platten zur Abfederung von Schwingungen konzipiert sind, bietet ACE auch Modelle der sogenannten D-Serie zum Dämpfen von Stößen an. Die im vorliegenden Fall eingesetzte F-Serie ist in einem Temperaturbereich von -30 bis +70 °C einsetzbar. Da die gesamte Serie Standarddichten von 170 bis 720 kg/m3 abdeckt, sind jedoch die unterschiedlichsten Einsatzgebiete denkbar, zumal auf Anfrage auch Sondertypen mit speziell abgestimmter Dichte gefertigt werden. Die statische Belastbarkeit deckt so im Regelbetrieb einen Bereich von 0 bis 0,8 N/mm2 bzw. bei seltenen oder kurzfristigen Lasten sogar bis 6 N/mm2 ab. Weiterer Vorteil der gesamten Produktfamilie: Die Platten sind durch Aufkleben denkbar einfach in bestehende Konstruktionen zu integrieren.

ACE stellt vom 7. bis 10. Oktober 2013 auf der Motek in Stuttgart die neue Produktfamilie namens ACEolator zur Bekämpfung von Schwingungen und zur Isolierung von Vibrationen vor. Die in diesem Einsatzfall zur Anwendung gekommenen ACE-SLAB-Dämpfungsplatten sind Teil der ACEolator-Familie. I

Motek, Halle 1, Stand 1426