Ein Schalldämpfer ist eine Vorrichtung zur Verminderung von Schallemissionen.

Bekannt sind Schalldämpfer vor allem von Waffen aus Actionfilmen- und -Fernsehserien. Die verbreitetste Form eines Schalldämpfers ist jedoch die in nahezu jedem Kraftfahrzeug mit dem Ziel, die Motor- und Auspuffgeräusche deutlich zu verringern. Ebenso verbreitet ist der Einsatz in Kanalsystemen und Rohrleitungen von Luft führenden Kanalsystemen der Gebäudetechnik. Hier werden z. B. in Lüftungsleitungen so genannte Telefonieschalldämpfer und in Kanälen sogenannte Kulissen eingesetzt.

Es gibt verschiedene Bauarten von Schalldämpfern, die aufgrund verschiedener Wirkungsmechanismen die erzeugte Schallleistung verringern. In der Regel werden Absorptionsdämpfer oder Interferenzdämpfer eingesetzt.

Schalldämpfer bei Verbrennungsmotoren

Die Schalldämpfer in einer Abgasanlage dienen der Reduzierung des Mündungsgeräuschs der Abgasanlage, die bei Kraftfahrzeugen auch Auspuffanlage genannt wird. Sie sind ebenfalls als Schalldämpfer wirkenden, bedarfsweise vorhandenen Katalysatoren nachgeschaltet.

Neben serienmäßigen Schalldämpfern werden für Personenkraftwagen und Motorräder auch zahlreiche Sportschalldämpfer angeboten, die zum Zweck des Fahrzeugtunings eingesetzt werden. In der Regel bieten diese Schalldämpfer einen sportlicheren Auspuffklang und hochwertigeres Material, Qualität und Aussehen. Sie werden in den meisten Fällen mit einer EG-Typgenehmigung angeboten und sind somit eintragungsfrei. Die Montage erfolgt mittels der originalen Haltepunkte am Fahrzeug.

Reflexionsschalldämpfer

Der Schalldämpfer enthält mehrere (typischerweise vier) Kammern, um das Prinzip der Schallreflexion zu nutzen. Beim mehrfachen Durchlaufen der Innenräume kommt es zu einer Mittelung der Schalldruckamplitude, was eine Reduzierung der Schalldruckspitzen zur Folge hat. Reflexionen werden in einem Schalldämpfer durch Prallwände, Querschnittserweiterungen und -verengungen erzeugt. Jedoch erhöht sich, abhängig von der Konstruktionsweise der Abgasgegendruck. Durch Reflexion werden im Schalldämpfer hauptsächlich die tiefen Frequenzen gedämpft.

Absorptionsschalldämpfer

Ein Absorptionsschalldämpfer enthält poröses Material, im Regelfall Steinwolle, Glaswolle oder Glasfaser, das die Schallenergie teilweise absorbiert, das heißt, in Wärme umwandelt. Der Effekt der Schallabsorption wird durch die Mehrfachreflexion verstärkt. Es ist eine Reduzierung des Abgaslärms um 50 dB(A) möglich, was einer Verringerung des Schalldrucks um den Faktor 300 entspricht. Durch Absorption werden im Schalldämpfer hauptsächlich die oberen Frequenzen gedämpft.

Im Regelfall sind in einer Abgasanlage beide Verfahren kombiniert. Entweder als getrennte Schalldämpfer (Mittel- und Endschalldämpfer) oder in einem kombinierten einzigen Schalldämpfer. So kann man ein möglichst breites Frequenzspektrum abdecken.

Aktive Gegenschalldämpfer

Neue mit Gegenschall arbeitende Schalldämpfer, sind technisch in der Lage den Schall von Autos, gegenüber klassischen Schalldämpfern um bis zu 20 dB(A)^[1] zu senken. Eine Lärmreduzierung um 20 dB(A) empfindet der Mensch als eine Reduzierung des Lärms auf ein Viertel.^[2] Durch Einsatz dieser Technologie lassen sich selbst schwere Lastzüge als auch leistungsstarke Motorräder so leise machen wie aktuelle leise PKW.

Die elektronischen Gegenschalldämpfer sind kleiner und leichter als klassische Schalldämpfer.^[3] Der um etwa 35 %^[4] reduzierte Gegendruck wirkt sich wahlweise mit einer Steigerung der Leistung oder einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und des CO2 Ausstoß aus.^[5]

Kondensatbildung

Abgassysteme und insbesondere die Schalldämpfer von Verbrennungsmotoren, die nicht dauernd betrieben werden – wie z. B. Kraftfahrzeuge im Kurzstreckenbetrieb – sind besonders korrosionsgefährdet. An den bei Motorstart noch kalten Wänden des Abgassystems kondensiert Wasser aus dem Verbrennungsprozess, in dem sich aggressive Rückstände (z. B. Schwefel) lösen. Da die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases in den Schalldämpfern herabgesetzt ist, sammelt sich das aggressive Kondensat dort und führt zu einer Zerstörung des Schalldämpfers von innen nach außen. Insbesondere im Kurzstreckenbetrieb werden die Schalldämpfer nicht warm genug, um das Kondensat schnell zu verdunsten. Der Einsatz von rostfreien Edelstählen hat die Resistenz der Schalldämpfer gegen korrosive Angriffe deutlich erhöht. Diese chrom- und teilweise nickel- und molybdänhaltigen Stähle werden seit Beginn der 1990er Jahre massiv in Schalldämpfern insbesondere der Automobilindustrie verwendet. Sie erlauben den Konstrukteuren Garantien gegen Durchrosten von mehreren Jahren.

Schalldämpfer in Lüftungsanlagen

Die Schalldämpfer dienen vor allem dazu, vom Luftstrom übertragene Geräusche zu mindern, bzw. eine Schallübertragung zwischen Räumen wie z. B. zwischen Kinosälen zu verhindern.

In Lüftungsanlagen werden Ventilatoren eingesetzt. Ventilatoren sind intensive Lärmquellen. Der von Ventilatoren abgestrahlte Schall gelangt über das oft weit verzweigte System von Luftleitungen bis in die Räume oder wird über Fortluftöffnungen nach außen abgestrahlt. Um die Ziele des Lärmschutzes innerhalb und außerhalb des Gebäudes zu erreichen, ist der Einbau von Schalldämpfern in den meisten Fällen unumgänglich. Neben dem vorzugsweise in Ventilatornähe angeordneten „Hauptschalldämpfer“ ist es in Abhängigkeit von den Schallschutzansprüchen oftmals notwendig, weitere Schalldämpfer in der Luftleitung einzubauen, um beispielsweise das Strömungsgeräusch von Bauteilen der Luftleitung zu reduzieren.

Bei der Belüftung von Maschinenräumen sind häufig die Maschinen die dominierende Lärmquelle. Hierbei werden Schalldämpfer eingesetzt, um die erforderliche Kühl-Luft für z. B. Kälteaggregate zu- oder abzuführen, ohne dass der Maschinenlärm zur Belästigung in der Umgebung führt.

Schalldämpfer sind auch erforderlich, wenn aus Lärm-erfüllten Räumen Schall in Luftleitungen eindringen und an anderer Stelle wieder abgestrahlt werden kann. Die Schallübertragung über diesen Weg wird auch als „Telefonie“ und die zur Reduzierung des Schalls eingesetzten Schalldämpfer als „Telefonieschalldämpfer“ bezeichnet.

Wirkungsweise

Grundsätzlich besitzen Schalldämpfer die Aufgabe, den über das Kanalsystem ausbreitenden Luftschall zu vermindern, ohne dem strömenden Medium einen wesentlichen Widerstand entgegenzusetzen. Das Medium strömt hierbei durch möglichst strömungsgünstig gestaltete, schallabsorbierend ausgekleidete Kanäle. Als Absorptionsmaterial wird überwiegend Mineralwolle verwendet, deren zum Luftstrom zugewandten Seiten mit einem schalldurchlässigen Material, meist Glasseidengewebe, gegen Abrieb geschützt sind. Um eine hohe Dämpfungswirkung zu erreichen, werden Kanäle mit großem Querschnitt in schmale, beidseitig absorbierende Einzeilkanäle aufgeteilt, indem quaderförmige, absorbierende Elemente, sogenannte Kulissen, mit Abstand nebeneinander angeordnet werden. Die Kulissen bilden schmale Schächte, durch welche das Medium strömt.

Schalldämpfer mit rundem Querschnitt werden auch als Rohrschalldämpfer bezeichnet. Für große Querschnitte wird die Querschnittsunterteilung durch zentrische Anordnung eines mit Absorptionsmaterial gefüllten, sogenannten Kerns erreicht. Auch Rohrschalldämpfer mit ringförmigen Kulissen sind gebräuchlich.

Technische Kenngrößen

Die technischen Parameter der Schalldämpfer - Einfügungsdämpfung, Strömungsgeräusch und Gesamtdruckverlust - werden durch Labormessungen nach DIN EN ISO 7235 ermittelt. Ein normgerechter Prüfstand befindet sich beim Fraunhofer Institut für Bauphysik Stuttgart. Mehrere Hersteller haben sich zur RAL Gütegemeinschaft Kulissenschalldämpfer e.V. mit dem Ziel zusammengeschlossen, die Produktdaten der Schalldämpfer von dieser unabhängigen Prüfstelle auf der Grundlage einheitlicher Güte- und Prüfbestimmungen freiwillig prüfen und überwachen zu lassen.

Auslegung der Schalldämpfer für den konkreten Anwendungsfall

Die Ermittlung der Abmessungen und des geeigneten Typs geschieht rechnerisch unter Vorgabe des Volumenstroms, der Dämpfungswerte und des zulässigen Druckverlustes. Für die Auslegung stellen viele Hersteller eine kostenlose Dimensionierungssoftware auf der Basis von Messwerten zur Verfügung.

Schalldämpfertypen

Schalldämpfer müssen möglichst gut auf das Frequenzspektrum der Schallquelle abgestimmt sein. In der Lüftungstechnik kommen deshalb unterschiedliche Typen von Schalldämpfern zum Einsatz:

Absorptionsschalldämpfer

Die durch den Schall bedingten Schwingungen der Luftmoleküle werden im porösen Absorptionsmaterial (häufig Mineralwolle) abgebremst. So wird die Schallenergie letztlich in Wärmeenergie umgewandelt. Schalldämpfer, die nach dem reinen Absorptionsprinzip arbeiten, besitzen hervorragende Dämpfungswerte bei mittleren und hohen Frequenzen. Für tiefe Frequenzen sind Absorptionsschalldämpfer uneffektiv, da die Absorberschichten sehr dick ausgeführt werden müssen, was sehr voluminöse Schalldämpfer zur Folge hat.

Resonanzschalldämpfer

Der Begriff "Resonanzschalldämpfer" steht für unterschiedliche Konstruktionsprinzipien, denen gemeinsam ist, dass eine Feder, meist in Form eines Luftvolumens, in Verbindung mit einer akustischen Masse zur Resonanz angeregt wird. Die akustische Masse kann entweder eine den Luftraum abschließenden Platte (Plattenresonator) oder eine mitschwingende Luftmasse (Lochplattenresonator, Helmholtzresonator) sein. Im Bereich der Resonanzfrequenz wird dem Schallfeld Energie entzogen. Dieser Effekt ist im Wesentlichen auf tiefe Frequenzen und auf eine bestimmte Frequenz beschränkt, kann jedoch durch Hintereinanderschaltung unterschiedlich abgestimmter Resonatoren und/oder zusätzlicher Bedämpfung mit Absorbermaterial über einen breiteren Frequenzbereich wirksam sein. Resonanzschalldämpfer werden oft mit Absorptionsschalldämpfern kombiniert.

Kammer- Absorptionsschalldämpfer

In der Raumlufttechnik werden häufig sogenannte Kammer- Absorptionskulissen eingesetzt. Bei diesem Typ wird der Absorber (Mineralwolle) halbseitig durch ein dünnes Vollblech abgedeckt. Im Inneren der Kulisse bildet der Kulissenrahmen in Verbindung mit dem Abdeckblech und einem Schottblech eine Kammer. Die Masse des Vollbleches und das Kammervolumen bewirken im Zusammenspiel einen Resonanzeffekt, während die nicht abgedeckte Kulissenoberfläche als Absorber wirksam wird. Dieser Schalldämpfertyp hat ein breitbandiges Dämpfungsspektrum mit verbesserter Dämpfung bei tiefen Frequenzen.

Aktive Schalldämpfer

Neben den Schalldämpfern der beschriebenen Art gibt es Schalldämpfer mit elektroakustischem Wirkprinzip (Antischall) oder elektronisch verstärkte Resonatoren. Wegen der erforderlichen Hilfsenergie werden diese Schalldämpfer als „Aktive Schalldämpfer“ bezeichnet. Der Vorteil dieser Technik liegt vor allem darin, dass auf kurzer Länge hohe Dämpfungswerte ohne zusätzlichen Druckverlust erreichbar sind. Nachteilig ist, dass sich die Wirksamkeit auf relativ kleine Abmessungen der Luftleitung und auf tiefe Frequenzen beschränkt.

Schalldämpfer bei Waffen

Auch Handfeuerwaffen können mit Schalldämpfern ausgerüstet sein. Diese werden entweder auf das Ende des Laufs aufgeschraubt oder sind wie z. B. bei der MP5 SD oder beim AWS fester Bestandteil der Waffe.

Der Schalldämpfer reduziert ausschließlich die Schallemission, die von den beim Schuss aus der Laufmündung ausströmenden, unter hohem Druck stehenden und explosionsartig expandierenden Gasen ausgeht. Die mechanischen Geräusche einer eventuell vorhandenen Nachladeautomatik und der laute Geschossknall von Projektilen, die mit Überschallgeschwindigkeit abgefeuert werden (Überschallmunition), bleiben unbeeinflusst. Der auch bei Verwendung eines Schalldämpfers auftretende Geschossknall kann jedoch ergänzend durch die Verwendung von Unterschallmunition (Projektile, die knapp unterhalb der Schallgeschwindigkeit fliegen) vermieden werden.

• Peter Gerigk, Detlev Bruhn, Dietmar Danner: Kraftfahrzeugtechnik. 3. Auflage. Westermann Schulbuchverlag, Braunschweig 2000, ISBN 3-14-221500-X.
• Max Bohner, Richard Fischer, Rolf Gscheidle: Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik. 27. Auflage. Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten 2001, ISBN 3-8085-2067-1.
• Peter A. Wellers, Hermann Strobel, Erich Auch-Schwelk: Fachkunde Fahrzeugtechnik. 5. Auflage. Holland+Josenhans Verlag, Stuttgart 1997, ISBN 3-7782-3520-6.
• Werner Schirmer (Hrsg.): Technischer Lärmschutz Springer, Berlin/ Heidelberg 2006.
• W. Fasold, W. Kraak, W. Schirmer (Hrsg.): Taschenbuch Akustik VEB Verlag Technik, 1984.

Siehe auch

• Schallabsorption
• Schalldämpfung
• Dämpfer (Musikinstrument)
• Ohrstöpsel

RAL Gütegemeinschaft Kulissenschalldämpfer <https://www.guete-schall.de>/

1. ↑ 3sat.de
2. ↑ 3sat.de
3. ↑ heise.de
4. ↑ nzz.ch
5. ↑ heise.de