7.2.1. Tonalität und breitbandiges Rauschen

Das Ventilatorgeräusch setzt sich aus breitbandigem Rauschen und tonalen Komponenten wie z. B. dem Drehklang zusammen. Das breitbandige Rauschen zeichnet sich durch die Überlagerung vieler Frequenzen gleichen oden ähnlichen Schallpegels aus. Es wird durch lokale Strömungsablösungen und Wirbelbildungen hervorgerufen. Diese entstehen z. B. an Gehäusewänden, am Übergang von Einströmdüse und Ventilatorradeintritt und Strömungsabrissen an Schaufeln. Die tonale Komponente zeichnet sich durch einen Peak einer beliebigen Frequenz aus, die einen wesentlich höheren Schallpegel (ca. 5 dB) als umliegende Frequenzen aufweist. Der Ton des Drehklanges entsteht durch die Wechselwirkung der abströmenden Luft am Schaufelende mit einem Gehäusebauteil, z.B. der Gehäusezunge. Je kleiner der Abstand zwischen der Schaufelhinterkante und dem Gehäusebauteil ist, desto ausgeprägter wird der Drehklang. Weitere tonale Komponenten können bspw. durch Hiebtöne an Bohrungen entstehen, welche sich in einem Pfeifen äußern. In Abbildung 7.2.1. ist zu erkennen wie sich ein tonales Geräusch durch die Schaufelfolgefrequenz von einem breitbandigen Geräusch unterscheidet.

Abbildung 7.2.1.: Schalleistungsspektrum eines Radialventilators

 

Ohne Gehäuse liegt ebenfalls eine unterschiedlich stark ausgeprägte tonale Komponente vor, welche aus dem wechselnden, rotierenden Druckfeld des Ventilatorlaufrades entsteht. Dabei haben die instationären Schaufelkräfte auf die Tonalität den größten Einfluss. Die tonale Komponente des Ventilatorgeräusches ergibt sich in der Frequenzlage aus dem Produkt der Drehzahl mit der Schaufelzahl, auch Schaufelfrequenz oder Blattfolgefrequenz (  BPF  ) genannt.

BPF=z \cdot \frac{n}{60}

Vielfache, sogenannte Harmonische, dieser Frequenz treten ebenfalls als tonale Komponenten auf. Typischerweise nimmt die Amplitude mit der Ordnung der Harmonischen ab. Eine weitere tonale Komponente im Frequenzspektrum des Ventilators kann durch Resonanzen entstehen. Hierbei kann sowohl saug- als auch ausblasseitig die Anschlussgeometrie zufällig so gestaltet sein, dass ein Resonanzkörper entsteht und das eigentliche, niedrige Ventilatorgeräusch massiv verstärkt wird. Es gilt also, die Ventilatorumgebung so zu konstruieren, dass Resonanzerscheinungen vermieden werden, man spricht von einer so genannten akustischen Fehlanpassung.


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