umwelt-online: BGI 681 Geräuschgeminderte Druckluftdüsen (2)

Tabelle 1: Beispiele für den optimalen Praxiseinsatz geräuschgeminderter Druckluftdüsen (Fortsetzung)

Bild 3: Untersuchte geräuschgeminderte Düsen (Lieferantenverzeichnis siehe LSI-Blatt 01-200 (ZH 1/565.5) [2].

Bild 4: Reinigen eines Schleifkörpers mit einer geräuschgeminderten Blasdüse (Beispiel Nr. 4).

Beispiel Nr. 7:

Zum Ausblasen von Ventilkörpern werden in einer Schlosserei Druckluftreinigungspistolen eingesetzt. Die verwendeten Einlochdüsen hatten einen Bohrungsdurchmesser von 2 mm. Der Betriebsdruck der Düsen betrug 7 bar, entsprechend einer Blaskraft von ca. 3 N und einem Luftdurchsatz von 15 m³/h. Als Vergleichsdüse kann hier erfolgreich die geräuschgeminderte Düse Nr. 16 (siehe Bild 3) eingesetzt werden, ohne dass der Betriebsdruck verändert werden muss. Mit einer Senkung des Schallpegels von 98 auf 92 dB(A) beträgt die erzielte Pegelminderung 6 dB (A) Der Luftverbrauch liegt allerdings mit ca. 26 m³/h deutlich über dem Ausgangswert.

Beispiel Nr. 8:

Beim Werkstückreinigen in einer Lackiererei wurde mit der vorhandenen Blaseinrichtung (Einlochdüse mit 6 mm Bohrungsdurchmesser, Betriebsdruck 7 bar, Blaskraft 26 N, Luftdurchsatz 158 m³/h) ein Geräuschpegel von 102 dB(A) am Ohr des Anwenders erzeugt. Bei gleichem Betriebsdruck wird mit der geräuschgeminderten Düse Nr. 24 (Blaskraft 5 N, Luftdurchsatz 33 m³/h) ein akzeptables Arbeitsergebnis erzielt. Der Geräuschpegel wird durch den Einsatz der geräuschgeminderten Düse um 12 dB(A) gesenkt.

Beispiel Nr. 9:

An einer Folienverpackungsmaschine werden nach dem Verschweißen der Folie die Folienreste mit zwei Druckluftdüsen abgeblasen. Als Düsen wurden zwei abgeflachte Rohrenden eingesetzt und mit einem Vordruck von 8,5 bar betrieben. Der Strömungsquerschnitt der Rohrenden betrug jeweils ca. 10 bis 15 mm². Der Schallpegel lag beim Abblasen der Folienreste bei 95 dB(A).

Die vorhandenen Düsen werden jeweils durch eine Düse Nr. 20 (siehe Bild 3) ersetzt, die wegen ihrer flachen Bauart für diesen Anwendungsfall besonders geeignet ist. Nach relativ grober Positionierung der Düsen wird bei einem Betriebsdruck von 10 bar das gewünschte Ergebnis erzielt. Der Geräuschpegel beträgt dabei 90 dB(A), so dass sich eine Pegelsenkung von 5 dB(A) ergibt.

Beispiel Nr. 10:

An einer Zuführeinrichtung in der Aerosoldosenherstellung wird zur Unterstützung des Vibrationsförderers Druckluft eingesetzt. Die verwendete Einlochdüse hatte einen Bohrungsdurchmesser von 2 mm und wurde mit einem Betriebsdruck von 6,5 bar versorgt. Wegen der für diesen Anwendungsfall besonders günstigen Anordnung der Luftkanäle in einer Linie und der Möglichkeit, die Anzahl der Düsenöffnungen, d. h., die Größe des Strömungsquerschnittes mit Hilfe eines zum Zubehör der Düse zählenden "Kammes" einzustellen, wird die Düse Nr. 20 (siehe Bild 3) als geräuschgeminderte Düse ausgewählt. Die Düse liefert bei sieben geöffneten Blaskanälen und einem Vordruck von ca. 0,5 bar ein ausreichendes Arbeitsergebnis. Die erzielte Pegelminderung beträgt für das Blasgeräusch selbst 12 dB(A) und wirkt sich auf das gesamte Anlagengeräusch mit einer Pegelsenkung um 2 dB(A) aus.

Die bisherigen Beispiele beschreiben fast ausschließlich (Ausnahme Beispiel Nr. 10) Anwendungsfälle von druckluftbetriebenen Düsen, bei denen das Blasgeräusch weitgehend pegelbestimmend für die am Arbeitsplatz messbare gesamte Geräuschbelastung ist. In diesen Fällen konnte die erzielte Blasgeräusch-Pegelsenkung in hohem Maße in eine Senkung des Beurteilungspegels umgesetzt werden.

Beim Einsatz der geräuschgeminderten Druckluftdüsen als Auswerfer an Pressen wurden bezüglich der Auswirkungen auf den Beurteilungspegel sehr unterschiedliche Erfahrungen gemacht. Extremfälle stellen die nachfolgenden Beispiele Nr. 12 mit großem Umsetzungserfolg und Nr. 14 als Beispiel mit unbeeinflussbarem Arbeitsgeräusch dar. Die am häufigsten vorgefundenen Geräuschverhältnisse zwischen Stanzvorgang und Werkstückauswurf mit Druckluftdüsen gibt der in Bild 5 dargestellte Pegelverlauf wieder. Kurze prägnante Impulse beim Stanzen und der um ein Vielfaches länger wirkende Pegel beim Auswerfen des Werkstückes mit einer Einlochdüse, wobei die Pegelhöhe beim Auswerfen häufig noch größer ist als beim Stanzvorgang, kennzeichnen den üblichen Pegelverlauf. Da die Flächeninhalte der Pegelabschnitte bei hier etwa gleicher Pegelhöhe dem Anteil am Gesamtpegel proportional sind, wird deutlich, dass mit einer Senkung des Blasgeräuschpegels auch eine erhebliche Senkung des Beurteilungspegels erreicht werden kann.

Beispiel Nr. 11:

An einer Feinschneidpresse werden die Werkstücke (Werkstückgewicht 148 g) mit einer Druckluftdüse horizontal aus dem Werkzeugraum ausgeworfen (Bild 1). Die im Ausgangszustand verwendete Einlochdüse hatte ovalen Querschnitt (Durchmesser 3 bzw. 5 mm) und wurde mit einem Vordruck von 6,5 bar betrieben. Das Blasgeräusch wurde mit 113 dB(A) und der ganze Arbeitstakt mit 105 dB(A) am Ohr des Bedieners gemessen. Eine Reduzierung des Vordruckes auf 4 bar wirkte sich bei der Einlochdüse mit einer Pegelsenkung von 5 bzw. 2 dB(A) aus, während der Einsatz der Düse Nr. 20 (siehe Bild 3) bei einem Betriebsdruck von 4 bar zu einer Pegelminderung von 10 dB(A) beim Blasgeräusch und von 7 dB(A) beim Mittelwert des Arbeitstaktes führt.

Bild 5: Pegelverlauf eines Arbeitstaktes an einer Kleinpresse (Beispiel Nr. 16).

Beispiel Nr. 12:

An einer 1000-kN-Warmschmiedepresse werden die Werkstücke (Werkstückgewicht ca. 60 g) nach der Verformung mit einer Druckluftdüse horizontal ausgeworfen. Der Bohrungsdurchmesser der verwendeten Einlochdüse betrug 8,2 mm, der Betriebsdruck 7 bar. Die Blaskraft der Düse lag bei diesem Vordruck bei ca. 47 N und der Luftdurchsatz bei ca. 260 m³/h.

Da eine bezüglich der Blaskraft vergleichbare geräuschgeminderte Düse nicht zur Verfügung steht, werden Vergleichsmessungen mit den Düsen Nr. 24 und 1 (siehe Bild 3) durchgeführt. Trotz der erheblich geringeren Blaskraft beider Düsen wird sowohl mit Düse Nr. 24 als auch mit Düse Nr. 1 (hier werden zwei Düsen parallelgeschaltet) ein akzeptables Arbeitsergebnis erzielt. Der Vergleich der gemessenen Geräuschpegel, der am Ohr des Beschäftigten eine Pegelminderung von 9 bzw. 11 dB(A) ausweist, lässt hier deutlich erkennen, dass das Pressengeräusch gegenüber dem Blasgeräusch eine untergeordnete Rolle spielt. Die Minderung des Blasgeräusches setzt sich beim Einsatz von Düse Nr. 1 in vollem Umfang in eine Mittelungspegelsenkung über mehrere Arbeitstakte um. Zu erwähnen ist außerdem in diesem Beispiel die mögliche Reduzierung des Luftverbrauches von 260 m³/h auf 70 bzw. 33 m³/h.

Beispiel Nr. 13:

Zwei Einlochdüsen mit einem Bohrungsdurchmesser von 5,4 mm waren an einem Einlegeautomaten für den horizontalen Auswurf des Werkstückes eingesetzt. Bei einem Betriebsdruck von 5 bar betrug der Luftbedarf beider Düsen 196 m³/h und die Blaskraft 2 x 15 N. Als Mittelwert über mehrere Arbeitstakte wurden am Abschirmgitter 106 dB (A) und am Ohr des Bedieners 101 dB(A) gemessen. Die vorhandenen Düsen werden durch eine geräuschgeminderte Düse Nr. 20 (siehe Bild 3) ersetzt, die ebenfalls mit 5 bar betrieben wird. Die Blaskraft beträgt nunmehr 5,5 N und der Luftbedarf 43 m³/h. Wegen anderer pegelbestimmender Faktoren fällt die erreichte Pegelminderung mit 4 dB(A) am Abschirmgitter bzw. 3 dB(A) am Ohr des Bedieners relativ gering aus. Beachtlich ist auch in diesem Beispiel die Reduzierung des Luftverbrauches auf ca. 22 % der Ausgangsmenge.

Bild 6: Geräuschgeminderte Blasdüsen zum Auswerfen von Werkstücken und Stanzabfall an einer Stanze (Beispiel Nr. 14).

Beispiel Nr. 14:

An einer Stanze werden sowohl das Werkstück als auch die anfallenden Materialreste mit Druckluft aus dem Werkzeugraum ausgeworfen (Bild 6). Zum Auswerfen des Werkstückes wurde eine "Düse" mit einem Rechteckquerschnitt von ca. 20 x 40 mm² eingesetzt, die von einem Gebläse mit Luft versorgt wurde. Der Stanzabfall wurde mit einer Einlochdüse ausgeworfen, die bei 7 bar Netzdruck und einem Luftdurchsatz von ca. 215 m³/h eine Blaskraft von ca. 36 N lieferte.

Zur Verminderung der Blasgeräusche werden für den Werkstückauswurf zwei Düsen Nr. 20 (siehe Bild 3) und für das Auswerfen der Stanzabfälle eine Düse Nr. 24 eingesetzt und mit einem Druck von 7 bar betrieben. Durch den Einsatz der geräuschgeminderten Düsen sinkt der Schallpegel des reinen Blasgeräusches (ohne Stanzgeräusch) um 9 dB(A) Da das Stanzgeräusch in diesem Beispiel eindeutig dominiert, wird bei der Messung über mehrere Arbeitstakte der gleiche Pegel ermittelt wie im Ausgangszustand, d. h., es wird effektiv keine Minderung des Arbeitsgeräusches erzielt. Dagegen ergibt sich auch in diesem Beispiel wieder eine Reduzierung des Luftbedarfes beim Einsatz der geräuschgeminderten Düsen um ca. 33 % sowie eine Einsparung des Gebläses.

Beispiel Nr. 15:

Ähnlich dem Beispiel Nr. 14 wurden auch hier sowohl das Werkstück als auch die anfallenden Materialreste mit jeweils einer Einlochdüse (Bohrungsdurchmesser 4 mm) aus dem Werkzeugraum ausgeworfen. Mit gleichem Betriebsdruck (7,5 bar) werden ersatzweise die geräuschgeminderten Düsen Nr. 24 zum Auswerfen des Stanzabfalles und Nr. 20 zum Auswerfen des Werkstückes eingesetzt. Da das Blasgeräusch der Auswerfdüsen hier nicht pegelbestimmend ist, bleibt der mittlere Schallpegel am Ohr des Bedieners unverändert. Der Luftbedarf kann jedoch von 132 m³/h auf 91 m³/h reduziert werden.

Beispiel Nr. 16:

An einer Kleinpresse werden die Werkstücke (Werkstückgewicht 40 g) mit Druckluft horizontal aus dem Werkzeugraum ausgeworfen. Die ursprünglich verwendete Einlochdüse (Bohrungsdurchmesser 4 mm) war vom Betreiber bereits durch eine geräuschgeminderte Düse (siehe Tabelle 1) ersetzt worden, wodurch der Geräuschpegel um 3 dB(A) als Mittelwert über mehrere Arbeitstakte gesenkt wurde. Mit Hilfe der Tabellen in LSA 05-351 wird als Vergleichsdüse die Düse Nr. 20 (siehe Bild 3) ausgewählt und mit gleichem Druck betrieben. Gegenüber der vorhandenen lärmarmen Düse kann der Pegel um weitere 4 dB(A) gegenüber der ursprünglichen Einlochdüse also um insgesamt 7 dB(A) gesenkt werden.

Beispiel Nr. 17:

An einer 6000-kN-Presse wurden zwei Einlochdüsen (Bohrungsdurchmesser 4 mm) als Auswerfer eingesetzt. Bei dem vorhandenen Betriebsdruck von 7 bar wurde am Ohr des Bedieners ein Mittelungspegel von 97 dB (A) gemessen. Nach Austausch der vorhandenen Düsen gegen eine Düse Nr. 20 (siehe Bild 3) und Senkung des Druckes (die Reduzierung konnte nicht abgelesen werden) wird ein Mittelungspegel von 93 dB(A) gemessen. Neben der Pegelminderung von 4 dB(A) wird auch in diesem Anwendungsbeispiel eine deutliche Verringerung des Luftbedarfes erreicht.

Beispiel Nr. 18:

An einer 800-kN-Presse war bereits eine geräuschgeminderte Düse (siehe Tabelle 1) mit sehr großem Strömungsquerschnitt als Auswerfer im Einsatz. Bei dem vorhandenen Netzdruck von 6,5 bar wurde am Ohr des Bedieners ein Mittelungspegel von 113 dB(A) gemessen. Der Einsatz der geräuschgeminderten Düse Nr. 20 (siehe Bild 3) führt bei gleichem Betriebsdruck wegen anderer pegelbestimmender Geräusche zu einer Pegelminderung von nur 2 dB(A)

3 Zusammenfassung

Der Einsatz geräuschgeminderter Druckluftdüsen als Alternative zu herkömmlichen Einlochdüsen führt in vielen Anwendungsfällen zu erheblichen Pegelsenkungen am Arbeitsplatz. In jeder Produktion, in der Druckluft zum Reinigen, Kühlen, Transportieren oder Auswerfen eingesetzt werden muss, sollten geräuschgeminderte Düsen verwendet werden. Zur Unterstützung der Auswahl geeigneter Düsen wurden im LSA-Blatt 05-351 [1 ] Kennwerttabellen mit den im Laborversuch ermittelten Daten zu Blaskraft, Luftdurchsatz und Schallpegel zur Verfügung gestellt. Die in diesem LSA- Blatt zusammengestellten Beispiele geben eine praxisorientierte Hilfestellung zur Auswahl geeigneter geräuschgeminderter Düsen sowie zur Festlegung der optimalen Betriebsparameter mit dem Ziel größtmöglicher Schallpegelsenkung bei gleichzeitiger Reduzierung des Luftverbrauches.

Beispiel Nr. 19:

Mit einer Einlochdüse (Bohrungsdurchmesser 3 mm) wurden an einer 630-kN-Presse die Werkstücke aus dem Werkzeugraum horizontal ausgeworfen. Der Netzdruck betrug 7 bar. Damit lag der Arbeitspunkt der Düse bei einer Blaskraft von 6,5 N und einem Luftdurchsatz von 32 m³/h. Am Ohr der Bedienperson wurde ein Mittelungspegel von 93 dB(A) gemessen. Die als Vergleichsdüse eingesetzte Düse Nr. 20 (siehe Bild 3) kann hier mit einem Vordruck von 3 bar (nach Tabelle 3 in LSA 05-351 entspricht dies einem Luftbedarf von 29 m³/h und einer Blaskraft von 3,2 N) erfolgreich eingesetzt werden. Bei einem gemessenen Mittelungspegel von 90 dB(A) beträgt die erzielte Pegelminderung 3 dB(A).

Die aufgezeigten Beispiele weisen durch den Einsatz geräuschgeminderter Druckluftdüsen Pegelminderungen von 5 bis 19 dB(A) an handgeführten Blaseinrichtungen und zwischen 0 und 12 dB(A) an stationären Blaseinrichtungen aus, jeweils gemessen am Ohr des Bedieners. Als besonders auffällig wird die in vielen Anwendungsbeispielen mögliche Reduzierung des Luftverbrauches bei optimaler Anpassung der Betriebsparameter herausgestellt.

Auf die häufig erforderliche Anpassung der Gewindeanschlüsse wird hingewiesen.

4 Schrifttum

LSA 05-351 Lärmschutz-Arbeitsblatt "Geräuschminderung an pneumatischen Anlagen - Geräuschminderung an Druckluftdüsen - Marktübersicht, Schallpegel, Blaskraft und Luftverbrauch aus Labormessungen" (BGI 680), Carl Heymanns Verlag, Köln (1997).

[2] LSI 01-200 Lärmschutz-Informationsblatt "Geräuschminderung an Arbeitsplätzen - Bezugsquellen für Werkstoffe, Bauelemente und Werkzeuge" (ZH 1/565.5), Carl Heymanns Verlag, Köln (1993).

Bearbeiter: Dipl.-Ing. R. Hertwig,

Berufsgenossenschaftliches Institut für Arbeitssicherheit (BIA), Fachbereich 4: Lärm - Vibration.

ENDE