DE10202704B4

DE10202704B4 - Schalldämpfer für ein Heizgerät

Info

Publication number: DE10202704B4
Application number: DE10202704A
Authority: DE
Inventors: Jakob Dr. Hermann
Original assignee: IFTA INGENIEURBUERO fur THERM; Ifta Ingenieurbuero fur Thermoakustik GmbH
Current assignee: IFTA INGENIEURBUERO fur THERM; Ifta Ingenieurbuero fur Thermoakustik GmbH
Priority date: 2001-01-24
Filing date: 2002-01-24
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2022-01-25
Also published as: DE10202704A1

Abstract

Heizgerät (18) mit einem Gehäuse (24), in welches eine Luftzufuhr- (30) und eine Abgasabfuhrleitung (17) münden, wobei sich an die Luftzufuhrleitung eine Brennstoff-Luft-Gemischstrecke (9), vorzugsweise mit einer Brennstoffarmatur versehen, anschließt und die Luftzufuhrleitung eingangsseitig mit einer rohrartigen Verlängerung (22) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß von der Luftzufuhrleitung (30) ein einen sich in seinem Querschnitt verjüngend geformten Hohlraum, dessen verjüngtes Ende von der rohrartigen Verlängerung (22) weggerichtet ist, aufweisender Abschnitt (7) abzweigt, wobei die Wandung des Hohlraums von schallabsorbierendem oder schalldämpfendem Material gebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Vermeidung von thermoakustischen Schwingungen in Heizgeräten gemäß dem einleitenden Teil der unabhängigen Patentansprüche. Die Erfindung kann dabei für alle Geräte – also herstellerunabhängig – eingesetzt werden.
Es ist bereits eine Vielzahl von solchen Einrichtungen bekannt geworden, die sich aber im Markt nicht haben durchsetzen können und zwar teils wegen der Kosten und teils wegen der unzureichenden Wirksamkeit.
Aus der US 4 080 883 A ist ein senkrecht angeordnetes Gasrohr für ein Abfackeln brennbarer Gase bekanntgeworden, bei dem ein mit einem zentralen Loch versehener scheiben- oder kegelstumpfförmiger Einsatz in das Rohrinnere eingesetzt ist, womit ein Einströmen frischer Luft im Gegenstrom zum brennbaren Gas bei geringer Fliessgeschwindigkeit von letzterem und damit eine Explosionsgefahr verhindert werden soll.
Darüber hinaus ist in der JP 04 055 612 A ein über einen weiten Frequenzbereich wirksamer Schalldämpfer beschrieben, der seitlich an einen senkrecht angeordneten Schornstein angeschlossen ist. Der Schalldämpfer enthält Material hohen thermischen Widerstandes in Gestalt einer Luftschicht, die zwischen zwei Filterschichten eingeschlossen ist.
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, das Entstehen solcher thermoakustischen Schwingungen, die sich durch mehr oder weniger lautes Brummen oder Pfeifen von in Wohnräumen aufgestellten brennerbetriebenen Heizgeräten unangenehm bemerkbar machen, zu vermeiden oder sie zumindest zu dämpfen.
Die Lösung der Aufgabe liegt primär und gleichwertig in den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, wobei diese Erfindung von den Merkmalen der abhängigen Ansprüche unterstützt wird.
Der durch die Erfindung erzielbare Effekt liegt in einem signifikant leisen Arbeiten der danach konzipierten Heizgeräte, seien es Raumheizer, Brauchwasserdurchlauferhitzer, Umlaufwasserheizer mit und ohne Brauchwassererwärmung, direkt beheizte Speicher und sogar Kessel mit und ohne Saugzug- oder Druckgebläse, so daß diese Geräte ohne unzumutbare Schallbelastungen in Wohnungen und Wohnräumen von Häusern in Betrieb genommen werden können.
Hierzu wird die Erfindung auf das Luftansaugrohr oder die Brennstoffarmatur des Heizgeräts gesteckt oder montiert. Am besten wirkt die Erfindung bei Gasbrennwertgeräten, bei denen diese auf eine Venturiöffnung der Gasarmatur gesteckt wird. Damit die Maßnahme funktioniert, kann diese nach einem der sechs Ausführungsbeispiele der Erfindung wie folgt ausgeführt sein:
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der 1 bis 6 der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Heizgerät in einer Prinzipdarstellung,
2 eine Variante hierzu,
3 eine weitere Variante,
s4 eine dritte Variante,
5 eine vierte Variante und
6 eine fünfte Variante.
In den sechs Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.
Ein gas- oder ölbeheiztes Heizgerät 18 weist auf der oberen rechten Seite seines Gehäuses 24 einen Einlaß 19 einer Luftzufuhrleitung 30 für Luft aus der Atmosphäre und auf der unteren linken Seite einen Auslaß 20 auf. Auf den Einlaß 19 folgt in Richtung des Luftstromes eine Gemischbildungsstrecke bzw. Brennstoffarmatur 9, in die über einen Anschluß 8 fester, flüssiger oder gasförmiger Brennstoff der über den Einlaß 19 angesaugten Luft beigemischt wird. Das in der Gemischbildungsstrecke 9 gebildete Brennstoff-Luft-Gemisch wird über ein Gebläse 10 und eine Anschlußstrecke 11 einem Sturzbrenner 12, der zum Beispiel in Form einer Brennerplatte ausgeführt sein kann, zugeführt und dort in einem Brennraum 13 des Heizgerätes 18 verbrannt.
1 zeigt beispielhaft das Heizgerät 18 mit einem von oben nach unten brennenden Brenner 12. Die Erfindung kann jedoch bei einem Heizgerät mit einem in beliebiger Richtung brennenden Brenner 12 eingesetzt werden. Auf den Brennraum 13 folgt im Strom der Abgase ein Wärmetauscher 14, über den die von der Flamme erzeugte Wärmeenergie auf ein Medium, zum Beispiel Wasser, übertragen und zum Beispiel einem Heizkreislauf in einem Wohnhaus zur Verfügung gestellt werden kann. Unterhalb des Wärmetauschers 14 ist eine Kondensatwanne 15 oder eine Abgasumlenkung 15 am Gehäuse 24 des Heizgerätes 18 vorgesehen. Eine Kondensatwanne wird bei einem Brennwertgerät benötigt, bei dem das Abgas des Brenners beim Passieren des Wärmetauschers unter den Kondensationspunkt abgekühlt wird, eine Abgasumlenkung bei allen anderen Geräten. Bei einem anderweitig ausgestalteten Brenner kann auch die Kondensatwanne bzw. Abgasumlenkung 15 entfallen. Hiervon wird die Wirkung der Erfindung nicht beeinflußt. Im Falle der Ausbildung des Heizgerätes als Brennwertgerät folgt nach der Kondensatwanne 15 in Strömungsrichtung der Abgase bzw. des Kondensates noch ein Kondensatablauf 16 und anschließend ein Kamin 17 mit Atmosphärenauslaßöffnung 20.
Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 wird stromauf des Einlasses 19 eine rohrartige Verlängerung 22 gesteckt, montiert oder sonstwie befestigt. Über diese wird nun der bisherige Einlaß 19 verlängert und damit die für die Verbrennung erforderliche Luft über den neuen Einlaß 21 angesaugt. Derartige Rohrverlängerungen sind in der Praxis schon bekannt und erweisen sich zur Dämpfung von Verbrennungsschwingungen als mäßig geeignet bis ungeeignet.
Anders sieht es aus, wenn in der rohrartigen Verlängerung 22 eine rohrhafte T-förmige Erweiterung 7 als seitlicher Anschluß angebracht wird und sich in dieser Erweiterung 7, die als Hohlzylinder ausgebildet ist, ein sich verjüngendes Gebilde 2 aus schallabsorbierendem oder schalldämpfendem Material befindet. Die Querschnittsform (senkrecht zur Zeichenblattebene) des verjüngenden Gebildes 2, sei es ein Kegel oder eine Pyramide, kann dabei beliebig sein, beispielweise rund, quadratisch, rechteckig, dreieckig, oval usw. Wesentlich ist nur, daß das Gebilde 2 sich im Querschnitt in Richtung des Rohrendes 4, also der Abzweigung 31, von der rohrartigen Verlängerung 22 verkleinert. Als günstig bzw. dämpfungsförderlich hat sich eine weitere Verlängerung 3 des Gebildes 2 aus schallabsorbierendem Material herausgestellt, die zylinder- oder polygonförmig oder mit beliebigem Querschnitt sich in Richtung des geschlossenen Rohrendes 6 der Erweiterung 7 erstreckt. Der Querschnitt der Erweiterung 7 kann ebenfalls wie der des als Kegel ausgebildeten Gebildes 2 und der zylinderförmigen Erweiterung 3 einen beliebigen Querschnitt aufweisen. Vorzugsweise wird dieser jedoch rund oder rechteckig gestaltet sein. Die Wände der rohrartigen Verlängerung 22 und der T-förmigen Erweiterung 7 werden vorzugsweise aus formstabilem Kunststoff ausgeführt sein. Möglich ist jedoch auch eine Ausführung aus Metall oder ähnlichem Material. Als konstruktiv günstig hat sich in jedem Fall eine formstabile Wandung erwiesen. Eine andere Ausführung der Wandung ist jedoch auch denkbar.
Um die volle Dämpfungswirkung auf die thermoakustischen Schwingungen zu erzielen, muß die Erweiterung 7 möglichst nahe an der Gemischbildungsstrecke 9 montiert sein, das heißt, möglichst nahe am Einlaß 19 der Brennstoffarmatur 9 angeordnet sein. Ferner muß die Länge (26) des Rohrabschnitts 1 der rohrartigen Verlängerung 22 größer als die Länge (25) des Rohrabschnitts 5 ausgeführt werden, die dem Abstand zwischen dem Ende der keilförmigen Erweiterung 7 und dem Einlaß 19 der Brennstoffarmatur 9 entspricht. Das Rohrstück 5 kann sogar vollständig entfallen. Der Querschnitt der T-förmigen Erweiterung 7 sollte in etwa den Querschnitt der rohrhaften Verlängerung 22 aufweisen und der Querschnitt (senkrecht zur Zeichenebene und senkrecht zur Mittelachse 27) des Gebildes 2 sollte größer oder zumindest gleich groß wie der Querschnitt der Luftleitung 30 sein. Die Länge des Rohrabschnitts 1 der rohrhaften Verlängerung 22 sollte mindestens 10 mal die Wurzel aus der größten Querschnittsfläche (senkrecht zur Zeichenebene und senkrecht zur Mittelachse 27) des Gebildes 2 betragen. Die Länge des kegelförmigen Gebildes 2 sollte mindestens 2 mal die Wurzel aus seiner größten Querschnittsfläche betragen.
2 zeigt eine Variante der Ausführung nach 1. Anstatt eines gleichbleibenden Querschnitts der Erweiterung 7 ist hier der Anschluß 32 der T-förmigen Erweiterung 7 gegenüber dem Querschnitt des Zylinderelements 3 verkleinert ausgeführt, wodurch eine einfachere Anbringung an der rohrförmigen Erweiterung 22 erreicht wird. Ferner kann hierdurch auch der Querschnitt der Erweiterung 7 im Bereich des Gebildes 2 und Zylinderelements 3 vergrößert werden, wodurch die Dämpfungswirkung erhöht wird.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt 3. Wie dargestellt, muß die Erweiterung 7 nicht notwendigerweise rechtwinklig an die rohrförmige Verlängerung 22 angeschlossen sein, sondern kann auch mit einem schrägen, gebogenen, spiralförmigen oder sonst wie gearteten Anschluß 33 angebracht sein. Ebenfalls nicht notwendig für die Wirkung der Erweiterung 7 ist es, daß die rohrfömige Verlängerung 22 gerade, sprich als Zylinderohr, ausgeführt ist. Diese kann ebenfalls als Krümmer, Spirale oder ähnliches ausgeführt sein und damit eine beliebige Form annehmen. Gleiches gilt für die Erweiterung 7, diese kann ebenfalls eine beliebige Form annehmen, zum Beispiel die Form eines Krümmers, Spiralrohrs oder ähnlichem. Wichtig ist nur, daß der rohrartige Charakter erhalten bleibt. Wird die Erweiterung 7 zum Beispiel als Krümmer ausgeführt, so muß auch das kegelförmige Gebilde 2 aus schallabsorbierendem oder schalldämpfendem Material diese Form annehmen, sprich dessen Mittelachse 27 soll in etwa der Mittelachse des Krümmers entsprechen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist die T-förmige Erweiterung 7 als Hohlzylinder ausgestaltet, in den zwei aufeinander ruhende Einsätze 34 und 35 aus schallabsorbierendem oder schalldämpfendem Material eingefügt sind. Der untere Einsatz 35 ist ein Vollkörper, der den unteren Teil des Querschnitts spaltfrei ausfüllt, während der obere Einsatz 34 ein ringförmiger Hohlkörper ist, dessen Innenmantel einen Kegel aufweist, dessen Spitze der Luftleitung 30 abgewandt ist. Die Spitze des Kegels muß nicht notwendiger weise punktförmig sein, sondern der Kegel kann auch als Kegelstumpf ausgeführt sein. Gleiches gilt auch für das kegel-, pyramiden- oder pyramidenstumpf-förmige Gebilde 2. Wichtig ist nur, daß ein kegelartiger Charakter beim Hohlraum im Einsatz 34 bzw. des Gebildes 2 erhalten bleiben muß.
Es hat sich als förderlich für die Schwingungsdämpfung erwiesen, wenn man die T-förmige Erweiterung 7 mehrfach an die rohrförmige Verlängerung 22 anschließt. 5 zeigt so eine Ausführung, bei der zwei Erweiterungen 7 in der gleichen Strömungsebene angebracht sind. Ein etwas anderes Ausführungsbeispiel zeigt 6, wo mehrere Erweiterungen 7 in Serie entlang des Stromfadens der rohrförmigen Verlängerung 22 angeordnet sind.
Das Brennstoffluftgemisch kann sowohl aus Gas (Erdgas oder Flüssiggas) oder auch aus Ölnebel (kleine Tröpfchen) in Verbindung mit Luft bestehen.

Claims

Heizgerät (18) mit einem Gehäuse (24), in welches eine Luftzufuhr- (30) und eine Abgasabfuhrleitung (17) münden, wobei sich an die Luftzufuhrleitung eine Brennstoff-Luft-Gemischstrecke (9), vorzugsweise mit einer Brennstoffarmatur versehen, anschließt und die Luftzufuhrleitung eingangsseitig mit einer rohrartigen Verlängerung (22) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß von der Luftzufuhrleitung (30) ein einen sich in seinem Querschnitt verjüngend geformten Hohlraum, dessen verjüngtes Ende von der rohrartigen Verlängerung (22) weggerichtet ist, aufweisender Abschnitt (7) abzweigt, wobei die Wandung des Hohlraums von schallabsorbierendem oder schalldämpfendem Material gebildet ist.
Heizgerät (18) mit einem Gehäuse (24), in welches eine Luftzufuhr- (30) und eine Abgasabfuhrleitung (17) münden, wobei sich an die Luftzufuhrleitung eine Brennstoff-Luft-Gemischstrecke (9), vorzugsweise mit einer Brennstoffarmatur versehen, anschließt und die Luftzufuhrleitung eingangsseitig mit einer rohrartigen Verlängerung (22) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß von der Luftzufuhrleitung (30) ein rohrartiger Hohlraum (7) abzweigt, wobei in den Hohlraum ein Einsatz (2) aus schallabsorbierendem oder schalldämpfendem Material eingefügt ist, der eine Verjüngung aufweist, deren Spitze in Richtung der Luftzufuhrleitung (30) gerichtet ist.
Heizgerät (18) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Basis des sich in seinem Querschnitt verjüngend geformten Körpers (2), (34) eine Verlängerung (3), (35) aus schallabsorbierendem oder schalldämpfendem Material angefügt ist.
Heizgerät (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (26) vom Abzweig (31) zum Einlaß (21) der Luftzufuhrleitung (30) größer gehalten ist als die Länge (25) vom Einlass (19) der Gemischbildungsstrecke (9) zum Abzweig (31).
Heizgerät (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Querschnitt (senkrecht zur Blattebene und senkrecht zur Mittelachse 27) des Einsatzes (2), (34) gleich oder größer gehalten ist als der der Luftzufuhrleitung (30).
Heizgerät (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (26) des Rohrabschnittes (1) zwischen Einlaß (21) und Abzweig (31) mindestens dem 10fachen der Wurzel aus der größten Querschnittsfläche (senkrecht zur Blattebene und senkrecht zur Mittelachse (27)) des verjüngend geformten Abschnittes (2) beträgt.
Heizgerät (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrhafte T-förmige Erweiterung (7) über einen schräg sich zur Luftzufuhrleitung (30) erstreckenden Anschluß mit dieser verbunden ist.
Heizgerät (18) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den sich in seinem Querschnitt verjüngend geformter Körper (2) aufnehmende Hohlkörper zwischen der Basis der verjüngend geformten Körpers und dem Boden des Hohlkörpers eine den Querschnitt des Hohlkörpers ausfüllende Verlängerung (3) aufnimmt.
Heizgerät (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß über den Umfang der Luftzufuhrleitung (30) verteilt, mehrere T-förmige Erweiterungen (7) vorgesehen sind.
Heizgerät (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Luftzufuhrleitung (30), mehrere T-förmige Erweiterungen (7) vorgesehen sind.