Ein Radialventilator ist das einzige bewegte Bauteil einer Absauganlage und zugleich das, über das am wenigsten nachgedacht wird. Bestellt wird nach Volumenstrom und Druck, geliefert wird eine Maschine mit Gewicht, Schwingungen, Schall und einem Laufrad, das erreichbar bleiben muss. Wer die Aufstellung erst auf der Baustelle löst, baut Schäden ein, die sich über Jahre als Lagerwechsel äußern.
Welche Laufradform verträgt staubhaltige Luft?
Je gröber die Last, desto offener das Laufrad. Rückwärtsgekrümmte Schaufeln erreichen die höchsten Wirkungsgrade, setzen sich aber zu. Radialschaufeln und offene Laufräder haben weniger Wirkungsgrad, fördern dafür spänehaltige Luft ohne Anbackung.
Vorwärtsgekrümmte Trommelläufer gehören nicht in eine Absaugung. Sie sind kompakt und leise, ihre vielen engen Schaufelkanäle verstopfen jedoch schnell, und ein unwuchtiger Trommelläufer lässt sich im eingebauten Zustand praktisch nicht reinigen.
Bei abrasiven Stäuben kommt die Frage nach Verschleißschutz hinzu. Üblich sind verstärkte Schaufelbleche, aufgeschweißte Verschleißplatten oder austauschbare Panzerungen am Gehäuseeinlauf. Diese Maßnahmen erhöhen das Gewicht des Laufrads, und das Gewicht geht in die Lastannahme der Standfläche ein.
Welche Form gewählt wird, legt die Kennlinie fest, und die Kennlinie muss zum Netz passen.
Wie finden Kennlinie und Rohrnetz zum gemeinsamen Betriebspunkt?
Im Schnittpunkt der Ventilatorkennlinie mit der Anlagenkennlinie. Die Anlagenkennlinie ist eine Parabel, weil der Druckverlust mit dem Quadrat des Volumenstroms wächst. Der Betriebspunkt stellt sich dort ein, wo beide Kurven sich treffen, unabhängig davon, was im Angebot stand.
Daraus folgt ein häufiger Fehler. Wird der Druckverlust zu niedrig gerechnet, liefert der Ventilator mehr Luft als geplant, nimmt mehr Strom auf und kann den Motor überlasten. Wird er zu hoch gerechnet, bleibt der Betriebspunkt links vom Bestpunkt, und der Wirkungsgrad fällt.
Der Filterwiderstand ist dabei die unsicherste Größe, weil er zwischen frisch abgereinigtem und beladenem Zustand wandert. Gerechnet wird mit dem beladenen Zustand kurz vor der Abreinigung. Ein Ventilator, der nur im Neuzustand des Filters die Luftmenge schafft, fällt bei der Abnahme auf.
Ausführung: Die Ventilatorkennlinie und die gerechnete Anlagenkennlinie in ein Diagramm legen und den Betriebspunkt eintragen, bevor bestellt wird. Dieses Blatt gehört in die Anlagenakte, weil jede spätere Erweiterung des Netzes daran gemessen wird.
Steht der Betriebspunkt, entscheidet die Aufstellung über die Lebensdauer.
Wie wird ein Radialventilator schwingungsarm aufgestellt?
Auf einem eigenen Rahmen, der vom Baukörper entkoppelt ist. Üblich ist ein Stahlrahmen auf Federelementen oder Gummi-Metall-Puffern, dessen Masse ein Mehrfaches der Ventilatormasse beträgt. Die Entkopplung verhindert, dass Schwingungen in Decke, Wand oder Rohr wandern.
Die Standfläche braucht einen Lastnachweis. Zu berücksichtigen sind Eigengewicht, Betriebslast, die dynamischen Anteile aus Restunwucht und bei Aufstellung im Freien die Windlast (DIN EN 1991-1-4) sowie ein frostsicheres Fundament.
Kritisch ist die Lage über empfindlichen Bereichen. Ein Ventilator auf einer Geschossdecke über Büros oder Messräumen überträgt Körperschall, den nachträglich keine Dämmung mehr einfängt. Die Entscheidung für den Standort fällt deshalb mit der Rohbauplanung, nicht mit der Anlagenbestellung.
Welche Kompensatoren gehören an Saug- und Druckseite?
Auf beiden Seiten einer. Ohne elastische Verbindung überträgt das Rohr jede Schwingung weiter, und umgekehrt belastet das Gewicht des Rohrs die Ventilatorflansche. Üblich sind Gewebekompensatoren mit innenliegender Schutzmanschette gegen Verschleiß.
Der Kompensator braucht eine definierte Einbaulänge. Wird er gestreckt oder gestaucht montiert, überträgt er wieder Kraft, und das Gewebe reißt an der Einspannung. Die Einbaulänge steht im Datenblatt und wird beim Aufmaß der Teilstrecke berücksichtigt.
Hinter dem Kompensator gehört das Rohr abgefangen. Ein Festpunkt in geringem Abstand nimmt die Rohrlast auf, sonst hängt die Leitung am Ventilator. Diese Schnittstelle zwischen den Gewerken Anlagenbau und Rohrmontage wird in Leistungsverzeichnissen oft keiner Seite zugeordnet.
Mit der Entkopplung sinkt der Körperschall. Der Luftschall bleibt.
Welche Maßnahmen senken den Schall am Ventilator?
Schalldämpfer in der Leitung, eine Schallhaube um das Gehäuse und, bei Aufstellung im Freien, eine Einhausung mit absorbierender Innenschale. Der Luftschall wandert dabei vor allem durch das Rohr, deshalb wirkt ein Dämpfer in der Leitung stärker als eine Kapsel am Gerät.
Bei Aufstellung im Freien gilt die TA Lärm. Maßgeblich ist der Immissionsrichtwert am nächsten schutzbedürftigen Gebäude, getrennt nach Tag und Nacht. Läuft die Anlage nachts weiter, bestimmt der Nachtwert die Auslegung, und der Unterschied zum Tagwert ist erheblich.
Ein Schalldämpfer kostet Druck. Kulissendämpfer liegen je nach Bauart bei von 50 bis 300 Pa, und dieser Wert gehört in die Anlagenkennlinie. Wer ihn nachträglich einbaut, nimmt an jeder Erfassungsstelle Luftmenge weg, was sich in der Regelung der Anlage nicht vollständig ausgleichen lässt.
Neben Mechanik und Schall entscheidet die Elektroseite über den sicheren Anlauf.
Wie werden Drehrichtung und Anlauf elektrisch abgesichert?
Über eine Drehrichtungsprüfung bei der Inbetriebnahme und über einen Sanftanlauf oder Frequenzumrichter. Ein Radialventilator fördert bei falscher Drehrichtung noch Luft, aber mit stark verringerter Leistung. Gemessen wird deshalb der Volumenstrom und nicht der Luftzug an der Haube.
Der Anlaufstrom ist die zweite Größe. Große Laufräder haben ein hohes Trägheitsmoment und brauchen lange zum Hochlaufen. Ein Direktanlauf belastet Netz und Antrieb, ein Umrichter begrenzt den Strom und schont zugleich die Keilriemen oder die Kupplung.
Bei brennbaren Stäuben kommt die Zündschutzart hinzu. Liegt der Ventilator im explosionsgefährdeten Bereich, muss er für diese Zone geeignet sein, und der Spalt zwischen Laufrad und Gehäuse ist Teil der Zulassung. Das zugehörige Schutzkonzept gegen Staubexplosionen legt fest, welche Zone am Ventilator gilt.
Ausführung: Die Drehrichtung nach jedem Eingriff am Motorklemmbrett erneut prüfen und das Ergebnis mit Volumenstrommesswert festhalten. Nach einem Motortausch ist das die häufigste Ursache für eine Anlage, die plötzlich zu wenig fördert.
Alle diese Bauteile müssen über die Nutzungsdauer erreichbar bleiben.
Wie bleibt das Laufrad für Reinigung und Wuchten erreichbar?
Über eine Revisionsöffnung im Gehäuse und eine Freifläche, die groß genug ist, um das Laufrad abzuziehen. Nötig sind Platz in Achsrichtung für die Welle, eine Anschlagmöglichkeit über dem Gerät und ein Transportweg bis zur Halle.
Diese Freiflächen werden regelmäßig zugebaut. Ein Ventilator in einer Ecke mit 40 cm Wandabstand ist technisch in Betrieb, aber nicht instandhaltbar, und der nächste Lagerwechsel wird zur Demontage des halben Rohrnetzes. Die Freifläche gehört in die Zeichnung, nicht in die Absprache.
Ablagerungen am Laufrad erzeugen Unwucht, und Unwucht zerstört Lager. Bei staubhaltiger Luft ist eine regelmäßige Sichtprüfung durch die Revisionsöffnung deshalb Teil der Instandhaltung. Für Betriebe ohne eigene Messtechnik bietet der Markt herstellerunabhängigen Service rund um Radialventilatoren samt Wuchten vor Ort.
Wie gut Aufstellung und Instandhaltbarkeit gelöst sind, zeigt die Abnahme in Zahlen.
Welche Merkmale trägt ein sauber eingebauter Radialventilator?
An den Schwingungswerten. ISO 14694 ordnet Industrieventilatoren Anwendungskategorien zu und nennt für die Kategorie BV-3 die Wuchtgüte G 6.3 sowie bei der Inbetriebnahme zulässige Schwinggeschwindigkeiten von 4,5 mm/s bei starrer und 6,3 mm/s bei elastischer Aufstellung.
Oberhalb dieser Werte liegt die Alarmschwelle, nach ISO 14694 bei 7,1 mm/s für starre und 11,8 mm/s für elastische Aufstellung. Die Norm gilt für Motorleistungen bis 300 kW und Laufraddurchmesser unter 2.800 mm, was den größten Teil der Absaugtechnik abdeckt.
Gemessen wird an den Lagerstellen in drei Richtungen, und der Wert gehört ins Protokoll. Ein Erstwert nach der Inbetriebnahme ist die Bezugsgröße für jede spätere Messung, denn aussagekräftig ist nicht der absolute Wert, sondern seine Veränderung.
Die Abnahme prüft daneben Volumenstrom und Druck am Betriebspunkt, die Drehrichtung, die freie Beweglichkeit der Kompensatoren, die Erreichbarkeit der Revisionsöffnung und den Schallpegel am maßgeblichen Immissionsort. Erst wenn diese Punkte belegt sind, ist der Ventilator Teil einer Anlage und nicht nur ein geliefertes Gerät.