Broschüre Lärmbekämpfung durch Kapselung

Lärmbekämpfung durch Kapselungen

Suva Arbeitssicherheit Postfach, 6002 Luzern www.suva.ch Auskünfte Tel. 041 419 61 34 Bestellungen www.suva.ch/waswo Fax 041 419 59 17 Tel. 041 419 58 51 Titel Lärmbekämpfung durch Kapselungen Verfasser Walter Lips, Bereich Physik Titelbild Das Prinzip der Kapselung finden wir auch in der Natur. Der stachelige Mantel schützt den Kern der Kastanie vor schädlichen Einflüssen von aussen. Bei der Kapselung von Maschinen ist es gerade umgekehrt: Geschützt wird hier die Umgebung, und zwar vor zu viel Lärm. Abdruck – ausser für kommerzielle Nutzung – mit Quellenangabe gestattet. Erstausgabe: November 1989 Überarbeitete Ausgabe: März 2010 Bestellnummer 66026.d (nur als PDF-Datei erhältlich)

6 Berechnung einer Kapselung

6.1 Abschätzverfahren Beispiel 2

Das Abschätzverfahren für die Wirksamkeit Wie Beispiel 2 zeigt, kann das Verfahren auch einer Kapselung beruht auf den in Tabelle 2 auf- umgekehrt werden: geführten Erfahrungswerten (siehe Ziffer 3.2.1). 1. Schallleistungspegel einer lärmintensiven Weitere Voraussetzungen sind: Das bewertete Maschine: LW = 110 dB(A) Bauschalldämm-Mass des Kapselmaterials 2. Schalldruckpegel in einer Kapselung: muss bekannt und die Kapsel auf der Innen- Lp’ = 105 dB(A) seite gut absorbierend ausgebildet sein. 3. Gewünschter Raumschallpegel: Variante 1 4. Differenz zwischen dem Schalldruckpegel Liegt das Bauschalldämm-Mass R’w im Berei- innerhalb und ausserhalb der Kapselung: che von 25–30 dB, können für das Einfügungs- Lp = 25 dB dämm-Mass DpA die in Tabelle 2 angegebenen 5. Erforderliches bewertetes Bauschalldämm- Werte direkt übernommen werden. Mass: R’w = 30 dB

Variante 2 6.2 Genaues Berechnungsverfahren Ist als Quellenwert der Schallleistungspegel LW Beim genauen Berechnungsverfahren geht es bekannt, kann von LW ein Abzug von 5 dB darum, das erforderliche Einfügungsdämmgemacht werden, damit man den Schalldruck- Mass DpA zu bestimmen (in einer Oktavbandpegel Lp in der Kapselung erhält. Wenn man analyse). Hierzu müssen aber bekannt sein: weiter annimmt, dass die A-bewertete Schall- 쐍 Schallleistung der Schallquelle pegelreduktion eines Kapselmaterials bei mitt- (Oktavbandanalyse) leren Frequenzen um etwa 5 dB kleiner ist als 쐍 Volumen des Raumes das bewertete Bauschalldämm-Mass R’w, 쐍 Nachhallzeiten des Raumes kann man so den ausserhalb der Kapselung (evtl. geschätzt). wirksamen Schalldruckpegel Lp’ abschätzen. Auf die Schallleistung soll hier nicht näher ein- Beispiel 1 gegangen werden. Sie wird in der Publikation Schallleistungspegel einer Schallquelle: «Schallemissionsmessungen an Maschinen» LW = 100 dB(A) (Suva-Best.-Nr. 66027) ausführlich beschrie- Verwendetes Kapselmaterial: ben. Der ganze Berechnungsvorgang wird R’w = 30 dB nun – zum besseren Verständnis – anhand Schalldruckpegel Lp ausserhalb der Kapse- eines Beispiels dargelegt. lung: Lp’ = 100–5–(30–5) 6.2.1 Aufgabenstellung = 70 dB(A) Eine Umformergruppe soll gekapselt werden. Der Hersteller gibt die folgenden Schallleistungspegel LW,okt an: Frequenz 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Hz LW,okt 91 98 102 101 99 98 91 85 dB

Diese Werte ergeben LWA = 104 dB

Anforderung An einem Arbeitsplatz in d = 5 m Abstand darf der Schalldruckpegel Lp = 70 dB(A) nicht überschreiten.

Gesucht Einfügungsdämm-Mass DpA der Kapselung

6.2.2 Berechnungsgrundlagen Zwischen dem A-bewerteten Schalldruckpegel

Der Schallleistungspegel muss vorerst in den und den Oktavband-Schalldruckpegeln der Schalldruckpegel Lp am Immissionsort umge- Schallquelle besteht ein Zusammenhang, der rechnet werden. Hierzu wird angenommen, hier mit Hilfe einer einfachen Korrektur berückdass sich die Schallleistung halbkugelförmig sichtigt wird (Addition von 8 Oktavbändern ausbreitet, d. h. die Hüllfläche S beträgt und A-Korrektur). Diese Korrektur, kokt wird zur Differenz LW,okt – Lp addiert. In Tabelle 5 sind die Werte für kokt angegeben:

Im Arbeitsraum, wo die Umformergruppe auf- 6.2.3 Berechnung gestellt werden soll, werden die Nachhallzei- Das gesuchte Einfügungsdämm-Mass DpA kann ten mit 1 s angenommen (gute Akustikdecke nun mit Hilfe von Tabelle 6 berechnet werden: ist vorhanden). Der Raum hat ein Volumen von V = 800 m3. 6.2.4 Wahl der Kapselung Um die geforderten Werte zu erreichen, ist Das Schallschluckvermögen des Raumes eine Kapselung erforderlich mit Konstruktionsbeträgt nach Sabine merkmalen der Gruppe 3 unter Ziffer 4.2. Wie bereits erwähnt, gilt das Einfügungsdämm- 0,163 · V 0,163 · 800 A= = = 130 m2 Mass für die fertig installierte Kapselung, d. h. T 1 also mit Öffnungen für die Ventilation usw.

In den einzelnen Oktavbändern wird nun der 6.3 Zusammenfassung Schalldruckpegel L p,okt am Arbeitsplatz ermit- Das genaue Berechnungsverfahren liefert prätelt: zise Angaben, wie sie beispielsweise in ein Pflichtenheft bei der Auftragserteilung über- S nommen werden können (Garantiewerte). Feh- Lp,okt = LW,okt – 10 lg 1 + 4AS len die notwendigen akustischen Daten, kann es genügen, für einen ausserhalb der Kapse- 157 lung liegenden definierten Beurteilungspunkt = LW,okt – 10 lg = LW,okt – 14 einen maximal zulässigen Schalldruckpegel in 1 + 4130 · 157 dB(A) festzulegen und garantieren zu lassen. Die entsprechenden Berechnungen müssen dann vom Auftragnehmer durchgeführt wer- Frequenz 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Hz den. Kokt –17 –7 0 +6 + 9 +10 +10 + 8 dB Tabelle 5: Korrekturwerte zur Umrechnung von Lp in Lp,okt.

Nr. Bezeichnung 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Hz

1 Schallleistungspegel nach Firmenangaben 91 98 102 101 99 98 91 85 dB

2 Korrektur für Schalldruckpegel am Immissionsort –14 dB

3 Schalldruckpegel am Immissionsort Arbeitsplatz 77 84 88 87 85 84 77 71 dB

4 Anforderungen am Arbeitsplatz 70 dB(A)

5 Differenz zwischen Nr. 3 und Nr. 4 7 14 18 17 15 14 7 1 dB

6 kokt gemäss Ziffer 6.2.2, Tabelle 5 –17 –7 +0 +6 +9 +10 +10 +8 dB

7 Erforderliches Einfügungsdämm-Mass Dpa 0 7 18 23 24 24 17 9 dB

Tabelle 6: Berechnung des erforderlichen Einfügungsdämm-Masses DpA.

7 Kosten-Nutzen-Überlegungen

7.1 Allgemeines Mit Hilfe dieser drei Grössen wird der Kosten-

Aufwendungen für Schallschutzmassnahmen Nutzen-Faktor Aufwand in Franken pro – und dazu gehören auch die Kapselungen – Dezibel und Arbeitsplatz berechnet. Gemäss bringen rein kommerziell keine Erhöhung der den Erfahrungen der Suva sollte eine Grenze Produktivität. Durch bestimmte technische von etwa CHF 1500.– nicht überschritten wer- Massnahmen kann die Produktequalität ange- den. In den Beispielen in Kapitel 8 wird der hoben werden, aber dies ist sicher die Aus- Kosten-Nutzen-Faktor meistens angegeben. nahme. Kapselungen bringen demzufolge «nur» eine Verbesserung der Arbeitsplatzqua- In extremen Fällen kostet eine Kapselung praklität in Form einer Lärmreduktion. Da die Leis- tisch gleichviel wie die zu kapselnde Anlage. tungsbereitschaft und die Leistungsfähigkeit Dieser Fall kann beispielsweise bei einer Ultrader Arbeitnehmer auch durch die Lärmsituation schallschweissmaschine eintreffen. Allerdings beeinflusst wird, haben Schallschutzmassnah- kann auch hier, wie das Beispiel unter Ziff. 8.1.3 men einen indirekten Einfluss auf die Produk- zeigt, ein beachtenswerter Kosten-Nutzen-Faktivität. Unter diesem Aspekt betrachtet, haben tor erreicht werden. Kapselungen als wirkungsvolle Schallschutzmassnahme ganz sicher ihre Berechtigung.

7.2 Erfahrungswert

Kapselungen sind relativ teuer, aber auch sehr wirksam. Es fragt sich nun, wo die Investitionsgrenze für Kapselungen liegt. Diese Frage muss von Fall zu Fall beantwortet werden. Der Investitionsbedarf für die Kapselung ist nämlich bei einer grossen Rollenoffsetdruckmaschine wesentlich höher als bei einer Hydraulikpumpe. Der Unterschied kann Zehntausende von Franken betragen.

Die Suva hat auf Grund ihrer langjährigen Erfahrung auf diesem Gebiet eine Kosten-Nutzen- Berechnung entwickelt, die sich bewährt hat. Man braucht dazu folgende Angaben: 쐍 die Wirkung der Kapselung in dB(A), Mittelwert, 쐍 den Aufwand in Franken und 쐍 die Anzahl der Arbeitnehmer, die von der Wirkung profitieren.

8 Beispiele

Aus einer Vielzahl von realisierten Lösungen Beurteilung sollen einige repräsentative Beispiele herausgegriffen werden. Dass die Planer der Kapse- Sehr wirksame Massnahme, konnte doch lungen nicht immer eine glückliche Hand hat- der Raumschallpegel auf 82 dB(A) reduziert ten, wird durch die Unterscheidung in gute werden. Persönliche Gehörschutzmittel sind und unbefriedigende Beispiele deutlich. somit nicht mehr erforderlich.

8.1 Gute Beispiele 8.1.2 Schraubenverpackungsanlage

In einem Handelsbetrieb werden Schrauben

8.1.1 Kunststoffmühle aus Holzkisten in verkaufsfertige Kartonschach-

Eine grosse Kunststoffmühle, in der aus- teln abgefüllt. Mit einem Schrägaufzug werden schliesslich gebrauchte Getränkeharassen die gefüllten Kisten in eine Blechmulde gekippt, gemahlen werden, sollte gekapselt werden. von wo die Schrauben über einen Vibrations- Bild 20 zeigt die realisierte Lösung. förderer durch einen oben angeschweissten Trichter in einen senkrechten Blechkanal gelangen. Dann fallen sie, durch ein Magnetfeld in ihrer Lage gerichtet, in die Kartonschachteln. Vor dem Bau der Kapselung wurde am Arbeitsplatz unmittelbar neben der Anlage durchschnittlich ein Schalldruckpegel von Leq = 102 dB(A) ermittelt [Spitzenwerte bis 118 dB(A)]. In Bild 21 ist die Kapselung dargestellt.

Bild 20: Kunststoffmühle für gebrauchte Getränkeharassen. Das Förderband für den Transport des Mahlgutes (rechts) ist als Schalldämpfer ausgebildet. Das entstandene Granulat wird über eine Rohrleitung abgesaugt. Die Kapselung besteht aussen aus 1,5 mm dickem Stahlblech, innen aus 50 mm Mineralwolle und Lochblech.

Das Einfügungsdämm- Mass beträgt:

Anzahl geschützte Arbeitsplätze: Bild 21: Geöffnete Kapselung bei einer Schraubenverpackungsanlage. In der Bildmitte ist der Einfüll- Kosten: CHF 16’500.– trichter erkennbar. Damit die Anlage bei geschlossener Kapselung betrieben werden kann, werden die ge- CHF 750.– pro dB Kosten-Nutzen-Faktor: füllten Schachteln pneumatisch zur Seite gestossen, und Arbeitsplatz automatisch geschlossen und etikettiert.

Die Kapselung ist eine Holzkonstruktion, die aussen aus einer 25 mm dicken Spanplatte, innen aus einer 45 mm dicken Schaumstoffplatte mit Waffelstruktur besteht (Hauptlärmanteile zwischen 1’000 und 4’000 Hz).

Das Einfügungsdämm- Mass beträgt:

Anzahl geschützte Arbeitsplätze:

Kosten: CHF 32’000.– CHF 148.– pro dB Kosten-Nutzen-Faktor: und Arbeitsplatz

Beurteilung Die recht hohen Aufwendungen, in denen auch die Kosten für den Umbau der ganzen Anlage enthalten sind, bringen eine deutliche Bild 23: Gekapselte Ultraschallschweissmaschine Lärmreduktion auf 84 dB(A) am lautesten (Türe der Kapselung geöffnet). Arbeitsplatz. Der Kosten-Nutzen-Faktor liegt hier besonders günstig. Die hochfrequenten Lärmanteile lassen sich mit relativ einfachen Konstruktionen massiv reduzieren. Im vorliegenden Fall wurde aussen 8.1.3 Ultraschallschweissmaschine ein 2 mm dickes Aluminiumblech verwendet, Ultraschallschweissmaschinen lassen sich – wie das innen mit faserstoffhinterlegten Formteilen die Bilder 22 und 23 zeigen – mit vorgefertig- Idikell B 201 verkleidet ist. Das Einfügungsten Kabinen ohne grosse Probleme kapseln. dämm-Mass beträgt: DpA = 28 dB(A).

Bei der Arbeitsfrequenz von 22 kHz (gleichzeitig Maximum in der Frequenzanalyse) konnte der Schallpegel von 126 auf 84 dB, also um 42 dB reduziert werden.

Anzahl geschützte 1 Arbeitsplätze:

Kosten: CHF 7’200.– CHF 257.– pro dB Kosten-Nutzen-Faktor: und Arbeitsplatz

Beurteilung Sehr wirksame Massnahme, keine Gehörschutzmittel mehr erforderlich. Bild 22: Gekapselte Ultraschallschweissmaschine Nachteil: Leistungsreduktion (bis 20 %, je (Türe der Kapselung geschlossen). nach Produkt, das hergestellt wird).

8.1.4 Falzapparat an Rotationsdruck- 8.1.5 GFK-Rohrschleuderanlage

maschine In einem Betrieb werden glasfaserverstärkte Der Falzapparat an einer Rotationsdruckma- Kunststoffrohre (GFK) von bis zu 2 m Durchschine ist verhältnismässig lärmintensiv und messer in Stahlrohren geschleudert. Das Rollbeeinflusst massgeblich den Schalldruckpegel geräusch der rotierenden Stahlrohre, in die in einer Druckerei. Es braucht recht grosse das Grundmaterial gespritzt wird, betrug ohne Kabinen, um den Lärm wirksam reduzieren zu Kapselung – je nach Drehzahl und Durchmeskönnen (siehe Bild 24). ser – etwa 105 dB(A). Der ursprüngliche Zustand ist auf Bild 25 erkennbar.

Bild 24: Teilansicht der Kapselung des Falzapparates an einer Rotationsmaschine: Links das Steuerpult, rechts das Förderband, auf dem die gefalteten Zeitschriften die Kapselung verlassen.

Die Kapselung ist als Stahlkonstruktion aus- Bild 25: GFK-Rohrschleuderanlage ohne Kapselung. geführt, wobei aussen ein 2 mm dickes Blech montiert wurde. Als Abdeckung der 80 mm dicken Mineralwolleschicht dient ein Lochblech.

Das Einfügungsdämm- Mass beträgt:

Anzahl geschützte Arbeitsplätze:

Kosten: CHF 160’000.– CHF 1’778.– pro dB Kosten-Nutzen-Faktor: und Arbeitsplatz

Beurteilung Bild 26: GFK-Rohrschleuderanlage nach der Sanierung durch eine Trennwand. Die Lärmreduktion von 103 auf 85 dB(A) ist bemerkenswert, sind doch verschiedene funktionell bedingte Öffnungen vorhanden. Es wurde dann – wie Bild 26 zeigt – eine Zudem ist die gesamte Oberfläche recht Trennwand zwischen den GFK-Spritzarmen gross (etwa 300 m2). Da der Lärm unter die eingebaut (eine Betondecke war bereits vorhan- Grenze der Gehörgefährdung reduziert werden). Dadurch konnte der Lärm auf 90 dB(A) den konnte, darf auch die Überschreitung reduziert werden. Die gleichzeitig installierte, des von uns empfohlenen Richtwertes für leistungsfähige Absauganlage sorgt für eine den Kosten-Nutzen-Faktor akzeptiert werden. bessere Luftqualität.

Die Trennwand ist als Stahlkonstruktion ausgeführt (3 mm Blech, ohne Absorption).

Das Einfügungsdämm- Mass beträgt:

Anzahl geschützte 8–10 Arbeitsplätze:

Kosten: nicht bekannt

Beurteilung Das Ziel, den Lärm auf etwa 85 dB(A) zu reduzieren, wurde im ersten Anlauf nicht erreicht. Daran hätte auch eine Absorptionsschicht auf der Lärmseite nicht viel geändert, da der Lärm in erster Linie durch die funktionsbedingte Klappe für die Beschickung der Bild 27: Exzenterstanzmaschine mit Teilkapselung. Anlage austritt. Weitere Untersuchungen Die Bedienung der Maschine wird durch diese Massführten dann zum Austausch der Rohrlager, nahme nicht erschwert. wobei die Rollenlager durch Kugellager ersetzt wurden. Durch diese zusätzliche Massnahme gelang es, den Raumschallpe- Beurteilung gel auf 82 dB(A) und somit unter die Grenze der Gehörgefährdung zu verringern. Durch diese kostengünstige Massnahme wurde erreicht, dass beim Arbeiten an den Stanzmaschinen keine persönlichen Gehörschutzmittel mehr erforderlich sind. Zudem konnte der Lärmpegel in der Montagewerk- 8.1.6 Teilkapselung einer Exzenterstanzstatt deutlich reduziert werden. maschine In einer Montagewerkstatt wurden zwei kleine Exzenterstanzmaschinen (10 t) zur Herstellung von Kleinteilen während mehreren Stun- Konstruktion der Teilkapselung den täglich betrieben. Der Schallpegel am Aussen 20 mm Spanplatten, innen 50 mm Arbeitsplatz wurde mit Leq = 90 dB(A) ermittelt Schaumstoffpyramidenplatten als wirksame (Gehörschutzmittel erforderlich). Da die Mate- Mittel- und Hochtonabsorber (geringe Verrialzuführung manuell erfolgt, stand eine Voll- schmutzung, da keine Blaspistolen zur Reinikapselung nicht zur Diskussion. Man baute gung vorhanden sind und trocken gestanzt die Teilkapselung, die Bild 27 zeigt. wird).

Das Einfügungsdämm- 8.1.7 Press- und Montageautomat Mass beträgt: Zur Herstellung von Kunststoffartikeln wurde eine Spritzgiessmaschine über einen Vibrations- Anzahl geschützte 3 förderer mit einem Pressautomaten verbunden. Arbeitsplätze: Die ganze Anlage läuft automatisch, und die Kosten: CHF 4’500.– fertigen Kleinteile rutschen durch eine Rinne in die Versandbehälter. An den Arbeitsplätzen CHF 250.– pro dB Kosten-Nutzen-Faktor: direkt neben der Anlage wurde ein mittlerer und Arbeitsplatz Schalldruckpegel von Leq = 93 dB(A) ermittelt.

Zur Lärmbekämpfung wurde eine Kapselung 8.1.8 Kommandoräume aus Holz gebaut, deren Wände aus 40 mm Der Kommandoraum einer lärmintensiven dicken Spanplatten bestehen. Auf der Innen- Anlage kann ebenfalls als Kapselung ausgeseite sind gelochte Weichpavatexplatten mon- führt werden. Nur kapselt man in diesem Fall tiert. Zwei Fenster aus Isolierglas (4 und 6 mm nicht die Lärmquelle, sondern den Menschen. Glas) sowie eine Türe mit Doppelfalz und Man baut schallgedämmte Steuerräume. Die Dichtung ergänzen die Kapselung. Die Lüf- Bilder 29 und 30 zeigen zwei Beispiele. tung konnte ohne grossen Aufwand angepasst werden. Der Materialauswurf erfolgt Für solche Kabinen liegt das Einfügungsdämüber einen absorbierend ausgekleideten mass zwischen 25 und 40 dB(A). Kanal (siehe Bild 28).

Bild 28: Absorbierend ausgekleideter Kanal für den Materialauswurf. Bild 29: Steuerraum in der Formerei einer Giesserei.

Das Einfügungsdämm- Mass beträgt:

Anzahl geschützte Arbeitsplätze:

Kosten: CHF 5’000.– CHF 72.– pro dB Kosten-Nutzen-Faktor: und Arbeitsplatz Bild 30: Steuerraum (links) eines Elektroofens (rechts).

Beurteilung Auch dieses Beispiel zeigt, dass mit Holzkonstruktionen äusserst kostengünstige Kapselungen gebaut werden können. Der vorgegebene Zielwert, eine Lärmpegelreduktion auf etwa 70 dB(A), konnte genau erreicht werden.

8.1.9 Hydraulikaggregat 8.1.10 Stanzautomat

Der Lärm eines leistungsfähigen Hydraulikag- Bei einem hydraulischen Stanzautomaten gregates für eine grosse Spezialpresse beein- wurde in 1 m Abstand ein mittlerer Schalldruckträchtigte die Arbeitsumgebung massiv. Eine pegel von 105 dB(A) gemessen. Da die Ma- Vollkapselung, deren Wirksamkeit in Bild 31 schine in einer Halle steht, in der noch 45 weigezeigt wird, brachte eine deutliche Verbesse- tere Arbeitsplätze untergebracht sind, an denen rung der Verhältnisse. praktisch kein Lärm verursacht wird, war der Bau einer Kapselung nahe liegend. Die reali- Terzbandanlyse [dB] sierte Lösung ist in den Bildern 32 und 33 dargestellt.

Frequenz [Hz] Bild 31: Wirksamkeit der Kapselung eines Hydraulikaggregats.

Das Einfügungsdämm- Mass beträgt:

Anzahl geschützte Arbeitsplätze:

Kosten: ca. CHF 28’000.– Bild 32: Kapselung eines Stanzautomaten (im Vorder- CHF 373.– pro dB grund ist der Haspel für die Blechbandzuführung zu Kosten-Nutzen-Faktor: und Arbeitsplatz erkennen).

Beurteilung Das Einfügungsdämm- Mass beträgt: Die Kapselung hat die Lärmverhältnisse deutlich verbessert. Das Kosten-Nutzen-Verhältnis Anzahl geschützte kann als sehr gut bezeichnet werden. Arbeitsplätze:

Kosten: ca. CHF 32’000.– CHF 35.– pro dB Kosten-Nutzen-Faktor: und Arbeitsplatz

8.1.11 Teilkapselung einer Doppelgehrungskreissäge

In einem Materiallager stehen einige Doppelgehrungskreissägen für das Ablängen von Aluminiumprofilen. Die Maschinen verursachen an den einzelnen Arbeitsplätzen mittlere Schalldruckpegel von 95 dB(A), mit Spitzenwerten von bis zu 112 dB(A). Da die Maschinen nicht ständig im Einsatz sind, stören die hohen Spitzenwerte die benachbarten Arbeitsplätze stark. Mit Hilfe von Teilkapselungen soll die Lärmsituation verbessert werden. Die realisierte Lösung zeigt Bild 35.

Bild 33: Frontseite der geöffneten Kapselung eines Stanzautomaten.

Terzbandanlyse [dB]

Bild 35: Teilkapselung einer Doppelgehrungskreissäge. Frequenz [Hz] Bild 34: Einfügungsdämmung der Kapselung eines Stanzautomaten.

Beurteilung Die Wirksamkeit der Teilkapselung liegt – je Beurteilung nach Messstelle – zwischen 15 und 27 dB(A). Das hervorragende Kosten-Nutzen-Verhältnis Erwartungsgemäss hat sich die Lärmsituation ist bei diesem Beispiel durch die grosse Zahl für den Maschinenbediener praktisch nicht Arbeitsplätze bestimmt. verändert.

8.1.12 Integrierte Kapselung 8.2.1 Gesenkschmiedepresse

Für bestimmte Maschinen ist es sinnvoll, die Gesenkschmiedepressen sind sehr lärmintensi- Kapselung direkt in die Maschinenkonstruktion ve Maschinen. Zudem übertragen sie erhebliche zu integrieren. Diese Bauart wurde bei der Fein- Schwingungen auf den Boden. Die Maschine, schneidpresse gewählt, die in Bild 36 darge- um die es hier geht, verursachte am Bediestellt ist. nungsort ursprünglich Maximalpegel («Fast») von 124 dB(A), bei einem Leq = 108 dB(A). Dann wurde die Maschine gekapselt (siehe Bilder 37 und 38).

Bild 36: Integrierte Kapselung an einer Feinschneidpresse Feintool MFA 2500 CNC.

Beurteilung Die Wirksamkeit der integrierten Kapselung liegt bei ca. 12 dB(A). Dies bedeutet, dass Bild 37: Gesamtansicht der gekapselten Gesenkder Schalldruckpegel im Bereich der Fein- schmiedepresse. schneidpresse unter 85 dB(A) liegt und somit keine persönlichen Gehörschutzmassnahmen erforderlich sind [Messwerte am Arbeitsplatz: mit Druckluftausstoss 83 dB(A), mit mechanischem Ausstoss 80 dB(A)].

8.2 Unbefriedigende Beispiele

Dass Kapselungen nicht immer zum gewünschten Erfolg führen, soll nicht verschwiegen werden. Allerdings ist ein Misserfolg in den meisten Fällen auf das Nichtbeachten der elementarsten Ausführungsgrundsätze zurückzuführen. Unbefriedigende Ergebnisse bringen die Kapselung als Lärmschutzmassnahme bei den Beteiligten in Verruf und rauben ihnen die Motivation für weitere ähnliche Investitionen. Das muss nicht, ja das darf nicht sein! Bild 38: Pneumatisch betriebenes Acrylglasfenster vor dem Gesenk.

Ausführung der Kapsel: Stahlblech (3 mm), Beurteilung 60 mm Mineralwolle und Lochblechabdeckung. Der pneumatisch betriebene Schieber vor dem Die realisierte Kapselung befriedigt nicht. Den Gesenk (Hauptlärmquelle) wurde aus 4 mm sehr hohen Aufwendungen steht eine Wirdickem Acrylglas hergestellt. kung von nur 5 dB(A) gegenüber. Doch wo liegen hier die Probleme? Einerseits ist der Die nachträglich durchgeführten Messungen Schieber vor dem Gesenk (Hauptlärmquelle) ergaben ein Einfügungsdämm-Mass von DpA = undicht und völlig unterdimensioniert. Die 5 dB(A). Im untenstehenden Balkendiagramm Druckluftleitungen liegen ausserhalb der sind die Terzbandpegeldifferenzen dargestellt, Kapselung und strahlen Lärm ab, da sie starr die über die Wirksamkeit der Kapselung Auf- an die Gesenkschmiedepresse angeschlossen schluss gibt (siehe Bild 39). sind. Zudem gibt es in der Kapselung Körperschallbrücken, die das Ergebnis beeinträch- L [dB] tigen. Das zu erwartende Einfügungsdämm- Mass liegt bei 15–20 dB(A). Ob es allerdings gelingen wird, den Lärmpegel unter den Grenzwert von 87 dB(A) zu reduzieren, ist fraglich.

8.2.2 Peltonturbinen

In einem Kraftwerk standen drei Maschinengruppen mit je 12 MW Leistung. Der Lärm im abgetrennten Kommandoraum sollte reduziert werden. Zu diesem Zweck konstruierte man versuchsweise eine Haube, bestehend aus einer 5 cm dicken Schaumstoffschicht, befes- Frequenz [Hz] tigt an einer Rahmenkonstruktion aus Holz. Bild 39: Wirksamkeit der Kapselung der Gesenk- Diese Haube wurde auf den Turbinenteil abgeschmiedepresse. Als L wird hier das Einfügungsdämm-Mass DpA pro Terzband angegeben. senkt (Bild 40). Das ermittelte Einfügungsdämm-Mass betrug – je nach Messstelle – 1–2 dB(A). Da es sich um eine Versuchsanordnung handelt, wird auf den Kosten-Nutzen-Fak- Anzahl geschützte 4 tor nicht eingegangen. Arbeitsplätze:

Kosten: CHF 170’000.– CHF 8’500.– pro dB Kosten-Nutzen-Faktor: und Arbeitsplatz

Bild 40: Schallschutzhaube für eine Peltonturbine, Versuchsaufbau.

Beurteilung Der Konstrukteur der Haube hat verschiedenen Grundsätzen keine Beachtung geschenkt, und es sind ihm Überlegungsfehler unterlaufen: 쐍 Schaumstoff absorbiert wohl, aber dämmt praktisch nicht. Zur Schalldämmung wäre Masse erforderlich. 쐍 Bei einer Turbinengruppe strahlt auch der direkt gekoppelte Generator Lärm ab. 쐍 Die Übertragungen in den Kommandoraum wurden – wie nachträgliche Abklärungen ergaben – massgeblich durch Körperschall verursacht. 쐍 Bei Anlagen wie Kraftwerken ist es sinnvoller, den arbeitenden Menschen direkt zu schützen (Schallschutzkabine). Die Aufwendungen sind um ein Vielfaches kleiner.

Bild 41: Einwurfseite bei einer Mühle für Kunststoffrohre. Die Idee der Maschinenkapselung wurde nachträglich zu Gunsten einer Sanierung des Kommandoraumes aufgegeben.

8.2.3 Kunststoffmühle

In einem Fabrikationsbetrieb für Kunststoffrohre wurde die Mühle in einem getrennten Raum aufgestellt. Gegen die Eingabeseite hin, um Rohre mahlen zu können, wurde nur eine Einwurföffnung vorgesehen (Bild 41). Da um den Einwurfschacht Öffnungen von mehreren Zentimetern Spaltbreite vorhanden waren, reduzierte die planerisch sinnvolle Massnahme die schalltechnische Wirksamkeit um weniger als 5 dB auf einen Belastungspegel von etwa 105 dB(A). Da zudem der Hauptlärmanteil über die Einwurföffnung abgestrahlt wurde, konnte kein besseres Ergebnis erwartet werden. In einem zweiten Schritt wurde eine Kabine um den Einwurfbereich gebaut (Bild 42). Der Schacht für die Kunststoffrohre wurde gleichzeitig absorbierend ausgekleidet. Diese Massnahmen führten zu einer Pegelsenkung von gut 20 dB, so dass nun der Beurteilungspegel am Arbeitsplatz (je nach Produkt) im Bereich Bild 42: Kapselung der Einwurfseite bei einer Mühle für Kunststoffrohre. von 85 dB(A) liegt.

8.2.4 Buchbindereimaschine

Eine grosse Buchbindereimaschine wurde mit einer Sicherheits- und Lärmverschalung installiert. Bei Inbetriebnahme der Anlage überstieg der erwartete Schalldruckpegel den Garantiewert um beinahe 10 dB.

Detaillierte Abklärungen ergaben, dass die Verschalung an den Stossstellen zur Tragkonstruktion Spaltbreiten von etwa 10 mm aufwiesen (Bild 43). Diese Öffnungen, von einem Industriedesigner aus optischen Gründen vorgeschlagen, waren massgeblich am schlechten Ergebnis beteiligt. Zudem war die Kapselung nach unten völlig offen gebaut.

Bild 43: Undichte Kapselung an einer Buchbindereimaschine.

Dieses Beispiel zeigt, dass sich Konzessionen in Bezug auf schalltechnische Grundanforderungen wie absolute Dichtigkeit einer Kapsel nicht bezahlt machen. Der erforderliche Sanierungsaufwand war beträchtlich und wäre bei einer akustisch optimalen Planung vermeidbar gewesen.

9 Bestellung der Kapselung

Wichtigste Kenngrösse für die Bestellung einer Die Zusammenstellung ist wegen der Vielfalt Kapselung ist das Einfügungsdämm-Mass. Es der Anwendungsmöglichkeiten recht umfangkann als A-Schallpegel oder in Oktavband- reich. Trotzdem erhebt sie keinen Anspruch werten angegeben werden. Natürlich sind für auf Vollständigkeit. Angaben über Stückzahlen, eine Bestellung noch eine ganze Reihe weite- Lieferfristen, Abnahmevorschriften, Zahlungsrer Punkte erforderlich (siehe Ziffer 3.1). bedingungen usw. sind nicht enthalten.

Im Anhang finden Sie ein Muster einer Offert- Will ein Kunde eine Kapselung kaufen, erwar- und Bestellspezifikation. Darin sind die Anga- tet er zu Recht eine gute akustische Wirkung ben zusammengestellt, die der auf schalldäm- bei uneingeschränktem Betrieb der Anlage. mende Kapselungen spezialisierten Firma beim Dieser Forderung soll Beachtung geschenkt Einholen einer Offerte oder bei einer Bestellung werden! gemacht werden sollten. Genaue Angaben erleichtern die Zusammenarbeit zwischen dem Kunden und der Firma. Für den praktischen Gebrauch kann das Muster im Anhang kopiert und das Zutreffende angekreuzt werden. Die Offert- und Bestellspezifikation umfasst folgende Punkte:

1 Allgemeine Beschreibung der Anlage

2. Ausführung der Kapselung (Abmessungen, Bauweise, Klappen, Türen usw.)

3 Akustische Angaben und Anforderungen

4 Werkstoffe und Oberflächenbehandlung

5 Betriebstechnische Bedingungen und

Anforderungen

6 Elektrische Ausrüstung

7 Montageanforderungen

10 Schlussbermerkungen

Die Lärmbekämpfung durch Kapselungen ist Werden bei der Planung und beim Bau von ein Beitrag zur Humanisierung der Arbeits- Kapselungen die dargelegten Hinweise beachplätze. Kapselungen – Voll- oder Teilkapselun- tet, so kann allgemein mit einem befriedigenden gen – sind ein in der technischen Lärmbe- Resultat gerechnet werden. kämpfung anerkanntes Mittel, um die Ausbreitung des Lärms zu reduzieren. Die Lärmschutztechnik hat auf diesem Gebiet ein sehr hohes Niveau erreicht (Bild 44). Spezialfirmen sind heute in der Lage, auch für sehr komplexe Probleme praktikable Lösungen anzubieten. Der Eigenbau einer Kapselung lohnt sich nur, wenn man die Probleme, wie sie in dieser Broschüre dargestellt werden, im Griff hat. Im Zweifelsfall empfiehlt es sich, einen Spezialisten beizuziehen. Es kann aufschlussreich sein, einen Preisvergleich anzustellen.

Bild 44: Moderne, sehr leichte Kapselung für einen Fräsautomaten für Kunststoff-Bodenbeläge. Pegelsenkung von 93 auf 76 dB(A). ETIS AG, Herisau.

Dank Literaturverzeichnis

Den nicht namentlich erwähnten Firmen danken 쐍 Schallschutz durch Kapselung, VDI Nr. 2711 wir für die Erlaubnis, Fotos aus ihren Fabrika- (ersatzlos zurückgezogen) tionsräumen zu publizieren. 쐍 Schallemmissionsmessungen an Maschinen, Suva-Best.-Nr. 66027 쐍 Industrielle Raumakustik, Suva-Best.-Nr. 66008

Alle in dieser Broschüre aufgeführten Messergebnisse stammen, soweit nichts anderes erwähnt ist, aus der Sammlung der Suva.

Anhang

Muster einer Offert- und Bestellspezifikation für schalldämmende Kapselungen

1 Allgemeine Angaben

1.1 Beschreibung

Maschinen- bzw. Anlagenbezeichnung:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Zu kapselnde Maschine:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1.2 Abmessungen

Abmessungen der Kapselung gemäss beiliegender Skizze Nr. _________________________________________________________ 앮 Hauptabmessungen der Kapselung: 앮 Innenmasse 앮 Aussenmasse 앮 Abmessungen der zu kapselnden Maschine gemäss beiliegender Skizze

2 Ausführung der Kapselung

2.1 Einbau- bzw. Aufstellungsbedingungen

앮 Ortsfest 앮 Eingebaut in Fahrzeug 앮 Unterseite der Kapselung offen (Aufstellung auf geschlossener Fläche) 앮 Unterseite der Kapselung geschlossen 앮 Sonstige Anordnung: ________________________________________________________________________________________________________________________

2.2 Aufstellungsort

앮 Geschlossener Raum 앮 Im Freien, unter Dach 앮 Im Freien 앮 Am Fahrzeug

2.3 Standfläche der Kapselung

앮 Abstufungen gemäss beiliegender Skizze Nr. _______________________________

Körperschallverbindungen zwischen Standfläche und Schallquelle 앮 nein 앮 ja 앮 vgl. Skizze der Lagerung Nr.: ____________________________________________________________ 앮 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.4 Bauart

앮 Als Ganzes abhebbar 앮 Teilweise abhebbar (gemäss Skizze Nr. ______________________________________ ) 앮 Vollständig demontierbar 앮 Teilweise demontierbar (gemäss Skizze Nr. ________________________________ ) 앮 Als Ganzes verschiebbar (gemäss Skizze Nr. _____________________________ ) 앮 Teilweise verschiebbar (gemäss Skizze Nr. _________________________________ ) 앮 Vollständig begehbar 앮 Teilweise begehbar (gemäss Skizze Nr. _______________________________________ )

2.5 Klappen

앮 Gemäss Skizze Nr. ______________________________ 앮 Anzahl: ______________________________ 앮 Grösse: ______________________________ 앮 Manuelle Bedienung 앮 Pneumatische Bedienung 앮 Hydraulische Bedienung 앮 Elektrische Bedienung 앮 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.6 Fenster

앮 Gemäss beiliegender Skizze Nr. ______________________________ 앮 Anzahl: ______________________________ 앮 Grösse: ______________________________ 앮 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.7 Türen

앮 Klapptüren: ______________________________ Stück 앮 Schiebetüren: ______________________________ Stück

앮 Normale Türgrösse 앮 Grösse: ____________________________________________________

2.8 Öffnungen für Durchführungen

앮 Gemäss beiliegender Skizze Nr. _______________________________ 앮 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

앮 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3 Akustische Angaben und Anforderungen

3.1 Erforderliches Einfügungsdämm-Mass der Kapsel

Frequenz 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Hz DpA dB

3.2 Ausgangswerte für die Bestimmung von DpA

3.2.1 Schallemission der ungekapselten Schallquelle

앮 Oktavbandanalyse vorhanden (LW,okt) 앮 Terzbandanalyse vorhanden (LW,terz) 앮 Schalldruckpegel in m ______________________________ Abstand: LA = ______________________________ dB 앮 Das räumlich gemittelte Oktav-Schalldruckpegelspektrum Lokt in ___________________________ m Abstand ist bekannt (vgl. «Schallemissionsmessungen an Maschinen», Suva-Best.-Nr. 66027).

Frequenz 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Hz LW,okt oder dB Lokt

3.2.2 Höchstzulässige Schallemission der gekapselten Schallquelle

앮 Schalldruckpegel in ______________________ m Abstand von der Kapselwandung LA = ______________________ dB 앮 Oktavband-Schallleistungspegel (z. B. NR-Kurve), LW,okt

Frequenz 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Hz LW,okt oder dB Lokt

4 Werkstoffe und Oberflächenbehandlung

4.1 Kapselaussenseite

앮 Nach Wahl des Lieferanten 앮 Stahl, beliebig 앮 Stahl, Werkstoff-Nr. __________________________ 앮 Aluminium, Werkstoff-Nr. _________________ 앮 Kunststoff 앮 Holz 앮 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4.2 Schallabsorptionsmaterial

앮 Nach Wahl des Lieferanten 앮 Mineralwolle, nicht brennbar 앮 Stahlwolle 앮 Offenporiger Schaumstoff, schwer brennbar 앮 Ölbeständig 앮 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4.3 Abdeckung des Schallabsorptionsmaterials

앮 Nach Wahl des Lieferanten 앮 Gelochte Platten aus ________________________________________________________________________________________________________________________ 앮 Gewebe aus _______________________________________________________________________________________________________________________________________ 앮 Vlies aus _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ 앮 Streckmetall aus ________________________________________________________________________________________________________________________________ 앮 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4.4 Oberflächenschutz der Kapselaussenseite

앮 Nach Wahl des Lieferanten 앮 Unbehandelt 앮 Verzinkt 앮 Grundiert 앮 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5 Betriebstechnische Bedingungen und Anforderungen

5.1 Sicherheitsbestimmungen

앮 Nicht notwendig ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5.2 Angaben und Anforderungen zur Kapselbelüftung

5.2.1 Luftdurchsatz

앮 Abzuführende Wärmemenge (total, z. B. inkl. Beleuchtung): ______________________________ kW Zulässige Kühllufterwärmung: ______________________________ ° C ± 2° C 앮 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5.2.2 Belüftungsart

앮 Naturzug (ohne Ventilator) 앮 Zwangsbelüftung mit 앮 Ventilator saugend 앮 Ventilator drückend 앮 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5.2.3 Kühlluftführung

앮 Eintritt direkt durch schallgedämpfte Öffnungen in der Kapselwand 앮 Eintritt durch vorhandene Öffnungen (z. B. Boden) 앮 Austritt direkt durch schallgedämpfte Öffnungen in der Kapselwand 앮 Verwendung vorhandener Systeme gemäss beiliegenden Angaben 앮 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5.2.4 Temperaturen

앮 Höchste Oberflächentemperatur der Schallquelle ohne Kapselung ______________________________________ °C 앮 Niedrigste Oberflächentemperatur der Schallquelle ohne Kapselung ___________________________________ °C 앮 Kühllufteintritt ______________________________ °C 앮 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5.3 Umgebungsbedingungen

5.3.1 Klimabedingungen

앮 Oft hohe Feuchtigkeit (> 75 % r.F.) 앮 Oft hohe Aussentemperatur (> 30°C) 앮 Auftreten von Schnee und Eis 앮 Umgebungsluft salzig 앮 Umgebungsluft enthält folgende korrodierende Luftverunreinigungen: ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

앮 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5.3.2 Verunreinigungen durch die Schallquelle

앮 Staubauswurf 앮 Art der Verunreinigung: _____________________________________________________________________________________________________________________ 앮 Ständige Feuchtigkeitsabgabe 앮 Ölauswurf 앮 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5.3.3 Arbeitsstoffe an der Schallquelle

앮 Explosionsgefährlich 앮 Brandfördernd, leicht entzündbar 앮 Giftig, gesundheitsgefährdend, ätzend 앮 Korrodierend 앮 Stoff: ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 앮 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5.4 Verschiedenes

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6 Elektrische Ausrüstung

6.1 Elektroinstallationen

6.1.1 Beleuchtung

앮 Nach Wahl des Lieferanten 앮 Anordnung der Leuchten gemäss beiliegender Skizze Nr. ______________________________ Bauart: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 앮 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6.1.2 Steckdosen

앮 Anordnung nach Wahl des Lieferanten 앮 Anzahl: ______________________________ Anschlussleistung: ______________________________ kW 앮 Anordnung gemäss beiliegender Skizze Nr. ___________________________________________________________________________________

6.1.3 Belüftungsventilatoren

앮 Anordnung nach Wahl des Lieferanten 앮 Anordnung gemäss beiliegender Skizze Nr. ___________________________________________________________________________________ 앮 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6.2 Schutzart für elektrische Ausrüstung

앮 Beleuchtung: ______________________________________________________________________________________________________________________________________ 앮 Ventilatoren: _______________________________________________________________________________________________________________________________________ 앮 Alle Teile explosionsgeschützt

6.3 Stromversorgung der elektrischen Ausrüstung

앮 Wechselstrom 앮 Gleichstrom 앮 Drehstrom 앮 Wechselstrom 앮 Gleichstrom 앮 Drehstrom 앮 Wechselstrom 앮 Gleichstrom 앮 Die elektrischen Installationen innerhalb der Kapsel inkl. Klemmkästen gehören zum Lieferumfang 앮 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7 Montageforderungen

앮 Das grösste Kapselelement darf die folgenden Masse nicht überschreiten: ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

앮 Das zulässige Gesamtgewicht der Kapsel beträgt __________________________________________ kg 앮 Das Gewicht des schwersten Einzelteiles darf höchstens ______________________________ kg betragen 앮 Montage durch Lieferanten 앮 Montage durch __________________________________________________________________________________________________________________________________ 앮 Mass- und Sichtkontrolle bei ___________________________________________________________________________________________________________ 앮 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

앮 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Ort, Datum: Unterschrift:

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Beilagen: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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