Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein brennstoffbeheiztes Heizgerät gemäss den Oberbegriffen der nebengeordneten Patentansprüche 1 bis 7.
Solche brennstoffbeheizten Heizgeräte sind in einer Vielzahl, insbesondere als Umlaufwasserheizer, bekannt geworden. Sie dienen dazu, das Wasser einer Heizungsanlage für eine Raumheizung zu erwärmen und teilweise zusätzlich dazu oder alternativ hierzu warmes Gebrauchswasser zu erzeugen. Die brennstoffbeheizten Heizgeräte weisen einen entweder unten oder als Sturzbrenner ausgebildeten, dann oben liegenden, Brenner auf, der in einer Brennkammer ein Gas-Luft-Gemisch verbrennt, das anschliessend durch einen Wärmetauscher geleitet wird und durch eine Abgasleitung in die Atmosphäre gelangt.
Die Gebläsebrenner sind entweder so gestaltet, dass das Gebläse zuluftseitig angeordnet ist und entweder nur Luft fördert, der dann das zu verbrennende Gas beigemischt wird, oder das Gebläse ist in der Abgasleitung angeordnet und saugt das Gas-Luft-Gemisch durch den Brenner und den Wärmetauscher hindurch.
Im Zuge der Weiterentwicklung solcher Geräte versuchte man, die Leistungsdichten der Brenner zu erhöhen, das heisst, die Leistungsausbeute in kW pro Flächen- oder Volumeneinheit des Brenners permanent zu erhöhen.
Es hat sich hierbei gezeigt, dass dann Geräusche, wie z.B. Knattern, Brummen oder Pfeifen, auftreten können und den Aufsteller und Betreiber eines solchen Heizgerätes erheblich stören, wenn ein solches Gerät, was öfter vorkommt, in einem Wohnraum platziert wird.
Aus M. Heckl und H. A. Müller "Taschenbuch der technischen Akustik", Berlin 1975, Seite 383, ist ein Helmholtz-Resonator bekannt, bei dem die Schwingmasse durch die Luft in einer Querschnittsverengung (Bohrung oder Schlitz in einer Abdeckplatte) und die Feder durch ein dahinter liegendendes Luftvolumen gestellt werden. Hiermit ist es möglich, in einem schwingenden System eine ganz bestimmte Frequenz zu dämpfen. Angewendet auf breitbandige Geräusche versagt diese Methode.
In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass es schallgedämpfte atmosphärische Gasbrenner in Verbindung mit Helmholtz-Resonatoren gibt. Hierbei tritt allerdings die Schwierigkeit auf, dass nur ein einziges Brennersystem mit einem Helmholtz-Resonator gedämpft werden kann. Es ist also unmöglich, mit einem einzigen Helmholtz-Resonator eine Vielzahl von Gas-Luft-Injektoren zu dämpfen, man muss dann jedem einzelnen Injektor einen gesonderten Helmholtz-Resonator zuordnen und diesen auf die spezielle Frequenz abstimmen. Ein solches Ausführungsbeispiel ist bekannt geworden aus der DE-PS 2 263 471.
Der vorliegenden Erfindung liegt mithin die Aufgabe zu Grunde, allgemein wirksame Massnahmen zu treffen, die solche Geräusche bei Brennern erst gar nicht entstehen lassen, sodass der Betrieb der Heizgeräte auch in Wohnräumen möglich wird.
Die Lösung der Aufgabe gelingt bei einem brennstoffbeheizten Heizgerät der eingangs näher bezeichneten Art erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale der nebengeordneten Patentansprüche.
Durch die generelle Nachgiebigkeit eines Teils des Gemischführungs- oder Abgasführungsweges wird es möglich, die störenden Geräusche beim Verbrennungsvorgang zu vermeiden. Dies ist unabhängig davon möglich, wo das Gebläse angeordnet ist und ob es als Druck- oder Sauggebläse arbeitet. Die allgemein wirksame Massnahme ist weiterhin unabhängig davon, ob es sich bei dem Heizgerät um ein nicht die latente Wärme der Abgase ausnutzendes Heizgerät oder auch um ein Kondensationsgerät handelt.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung keinen Helmholtz-Resonator zum Inhalt hat und auch von ihm nicht abgeleitet werden kann, weil der von der Membran umschlossene Raum sich in seinem Volumen ändert, während er beim Helmholtz-Resonator volumenkonstant ist.
Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
In den nachfolgend abgehandelten Figuren der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher behandelt. Es bedeuten:
Fig. 1 eine erste Variante der Erfindung,
Fig. 2 eine abgeänderte Variante der Erfindung,
Fig. 3 eine erste Möglichkeit der Ausführung der Membranen,
Fig. 4 und 5 eine Variante dieser Ausführung,
Fig. 6 eine weitere Variante dieser Ausführung,
Fig. 7 eine vierte Variante der Ausführung und
Fig. 8 eine weitere Möglichkeit zur Ausbildung der Membran,
Fig. 9 eine Variante,
Fig. 10 eine weitere Variante,
Fig. 11 eine dritte Variante,
Fig. 12 noch eine weitere Variante und
die Fig. 13 und 14 Schnitte durch die Membranen.
In allen vierzehn Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.
Ein brennstoffbeheiztes Heizgerät 1 weist ein Aussengehäuse 2 auf, das technisch dicht ist mit Ausnahme einer \ffnung 3, in der eine Frischluftleitung 5 und eine Abgasleitung 4 durchtritt. Zwischen beiden Leitungen verbleibt ein Spalt 6, durch den Frischluft in den Innenraum 7 des Gehäuses 2 gelangt. Aus dem Innenraum 7 des Gehäuses 2 wird Luft über eine \ffnung 8 in einen Luftkanal 9 angesaugt. An einer Seite des Luftkanals ist eine Gasarmatur 10 angeordnet, der Gas über eine Gasleitung 11 zugeführt ist. In der Gasarmatur befindet sich unter anderem ein Gasventil, das von einer nicht dargestellten Steuerung geöffnet, geschlossen und in beliebige Zwischenstellungen modulierend eingestellt werden kann.
Die somit festgelegte Gasmenge pro Zeiteinheit gelangt durch eine \ffnung 12 in den Innenraum des Luftkanals 9, der somit stromab der \ffnung 12 als Gas-Luft-Gemisch-Kanal 13 aufzufassen ist.
Das der \ffnung 8 abgewandte Ende des Gemischkanals gelangt in einen Innenraum 14 einer Brenneroberhaube 15, in der die Gemischbildung zwischen Gas und Luft vervollkommnet wird. Es Wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass als Gas allgemein brenn bare Gase, insbesondere Flüssiggas, Erdgas wie auch Stadtgas als auch eine vergaste Flüssigkeit dienen kann (\lbrenner).
Die Brenneroberhaube 15 ist auf der dem Luftkanal 9 abgewandten Seite durch einen eine Brennerplatte aufweisenden Brenner 16 abgeschlossen, die eine Vielzahl von Gas-Luft-Gemisch-Durchtrittsöffnungen aufweist. Diese Brennerplatte kann als Metallplatte ausgebildet sein und mit einer Vielzahl von Bohrungen versehen sein, sie kann weiterhin als Keramikplatte gestaltet sein und auch in dieser Ausgestaltung Bohrungen oder Löcher aufweisen, sie kann als Vlies ausgebildet sein oder als Gewebe aus Draht- und/oder Keramikfaser. An der Unterseite dieser Brennerplatte des Brenners 16 verbrennt das Gas-Luft-Gemisch im Innenraum 17 einer Brennkammer 18, die eine Aussenwandung 19 aufweist. Unterhalb der Brennkammer schliesst sich ein Wärmetauscher 20 an, der von einer Aussenwandung 21 umgeben ist.
Generell ist zu sagen, dass die Aussengestalt der Brenneroberhaube 15 und der Aussenwandung 19 und 21 von Brennkammer und Wärmetauscher zylindrisch, keglig oder polygon sein kann. In Frage kommen im Wesentlichen eine zylindrische oder eine Vierkantausbildung mit abgerundeten Kanten.
Der Wärmetauscher 20 besteht aus einer Mehrzahl in einer oder mehreren Etagen aufgebauter mit Lamellen 22 versehenen Wasserrohre 23, die über aussen angeordnete Sammelkammern 24 miteinander parallel und/oder in Serie verbunden sind. Dieser Wärmetauscher ist an eine Vor- und Rücklaufleitung 25 beziehungsweise 26 angeschlossen, wobei in einer der beiden Leitungen eine Heizungsumwälzpumpe 27 angeordnet ist.
Unterhalb der Rohre 23 des Wärmetauschers 20 befindet sich ein Abgassammler 28, der mit einer Abgasleitung 29 verbunden ist. In dieser befindet sich ein von einem Motor 30 angetriebenes als Abgasgebläse ausgebildetes Gebläse 31. Der Druckstutzen 32 des Abgasgebläses ist mit der Abgasleitung 4 verbunden. Das Wort Gebläse steht für jede Bauform, die Luft unter Druck zuführt oder Abgase unter Unterdruck absaugt.
Um die im Bereich insbesondere des Brenners 16 oder des gesamten Heizgerätes auftretenden Schwingungen im Entstehen zu verhindern, ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, die Wandung des Druckstutzens 32 des Abgasgebläses mit einer nachgiebig gestalteten Stelle 33 zu versehen. Dies kann dadurch geschehen, dass ein Loch in den Druckstutzen 32 eingearbeitet wird, das mit einer Membran verschlossen ist. Dies kann auch dadurch geschehen, dass ein Teil oder der gesamte Ansaug- oder Abgasstutzen zum Beispiel durch einen Wellschlauch gebildet ist.
Die Variante der Erfindung gemäss Fig. 2 besteht darin, dass das Gebläse 31 nunmehr im Zuluftweg angeordnet ist, sodass also das Gemisch aus vergastem Brennstoff und Luft unter Druck - und nicht unter Unterdruck gegenüber der Atmosphäre wie im Rahmen der Fig. 1 - dem Innenraum 14 der Brennerhaube 15 zugeführt wird. Ferner handelt es sich beim Gegenstand der Fig. 2 in Abwandlung von dem der Fig. 1 um ein Kondensationsheizgerät. Hier ist es möglich, die nachgiebige Wandung sowohl im Bereich der Oberhaube 15 wie auch im Bereich der Wandung 19 der Brennkammer 18 als auch im Bereich der Wandung 21 des Wärmetauschers 20 wie auch im Bereich der Wandung 40 des Abgassammlers 28 und auch schlussendlich im Bereich der Wandung 41 der Abgasleitung 29 vorzusehen.
Die Nachgiebigkeit wird im Rahmen dieses Ausführungsbeispiels dadurch gestaltet, dass entweder die gesamte Wandung der genannten Teile oder Teile der Wandungen durch ein nachgiebiges Material gebildet sind. Hier ist es auch wieder möglich, in die Wandungen Ausnehmungen beliebiger Grösse und Formgebung oder Löcher einzuarbeiten, die zum Beispiel von Membranen abgedeckt werden. Diese Membranen sind mit dem Bezugszeichen 42 bezeichnet und beispielhaft an den erwähnten Teilen angeordnet. Es besteht die Möglichkeit, an den eingezeichneten Stellen jeweils eine Membran vorzusehen, es können auch an unterschiedlichen Stellen je eine Membran oder an einer oder mehreren Stellen mehrere Membranen vorgesehen sein.
Die Grösse der Membran hängt bei einem Geräusch von dessen Lautstärke oder, wenn sich eine Schwingung mit einer klar definierten Frequenz ausbilden würde, von der Frequenz und der Höhe der Schalldrücke der sonst auftretenden Schwingung ab.
Im Rahmen der Fig. 3 bis 8 sind nun Ausbildungsmöglichkeiten für die nachgiebige Wandgestaltung im Einzelnen dargestellt. So bezeichnet 43 generell ein Wandteil entweder des Gemischkanals, der Oberhaube, der Brennkammer, der Wärmetauscherwand, der Abgassammlerwand oder der Abgasleitungswand mit einer Innenseite 44, die entweder dem Gemisch- oder Abgaskanal zugewandt ist und mit einer Aussenwand 45, die mit dem Innenraum 7 korrespondiert.
In diese Wand ist eine Ausnehmung 46 eingebracht, die von einem Rohrstück 47 durchsetzt ist. An dem Rohrstück ist an seinem einen der Innenseite 44 zugewandten Ende ein Kragen 48 angeordnet, der das Rohrstück 47 gegen Herausziehen in den Innenraum 7 hindert. Der Wandseite 45 ist ein weiterer Kragen 49 zugeordnet, der ein zu tiefes Hineinstecken des Rohres verhindert. Das Rohrstück 47 ist mit einem Kammergehäuse 50 verbunden, dessen Kammerinnenraum 51 von der Membran 42 unterteilt ist, sodass sich zwei Kammern 52 und 53 bilden. Die Kammer 53 steht über den Innenraum des Rohres 47 mit dem von der Wandseite 44 umschlossenen Innenraum des Gemischrohres, der Oberhaube, der Brennkammer, des Wärmetauschergehäuses, des Abgassammlers oder der Abgasleitung pneumatisch in Verbindung.
Hierbei ist unter Abgasleitung die gesamte Rohrleitung bis zum Schornsteinende zu verstehen, das heisst, generell gesagt, bis zu dem Punkt, in dem die Abgase in die freie ungehinderte Atmosphäre austreten. Wird das Abgas über ein Blechrohr durch eine Mauerwand geleitet, so ist das Ende der Abgasleitung das Ende dieser Rohrleitung. Wird das Abgas hingegen über ein Blechrohr in einen Kamin geleitet, so ist der Kamin Teil der Abgasleitung, weil erst an seinem Ende der Übertritt in die Atmosphäre ungehindert stattfindet. Analog ist die Luftzufuhrleitung von der Eintrittsöffnung in sie, aus der ungehinderten Atmosphäre beginnend, zu sehen.
Gleichgültig, ob diese Zuluftleitung über einen Luftabgaskamin stattfindet und vom Kamin zum Heizgerät eine gesonderte Rohrleitung vorgesehen ist, oder ob die Zuluftleitung im Aufstellraum des Gerätes beginnt oder durch eine gesonderte Rohrleitung die Luft durch die Wand geführt wird, massgebend als Beginn der Zufuhrleitung ist der Eintritt in den ersten rohrgeführten Querschnitt. Die Membran ist an der Peripherie der Kammer gasdicht eingespannt. Die Membran 42 besteht aus Gummi oder einem Kunststoff beziehungsweise Elastomer. Welches Material gewählt wird, hängt entscheidend davon ab, wie hoch die Wärmebelastung an der Stelle ist, an der sich die Ausnehmung 46 befindet. Die Anforderungen an die Wärmebeständigkeit sind umso höher, je mehr diese Ausnehmung 46 sich im Bereich des Brenners befindet.
Wird das Rohrstück 47 lang genug gewählt, so kann auch bei Anordnung der Ausnehmung unmittelbar am Brenner die Wärmebelastung gering gehalten werden. Die Kammer 53, die auf der Seite der Membran 42 nachgiebig elastisch ausgebildet ist, verhindert die auf der Innenseite 44 der Wand 43 sonst entstehenden, vom Brenner verursachten, Schwingungen. Die Membran sollte hierbei die Eigenschaft "biegeschlaff" aufweisen. Diese Eigenschaft wird dadurch definiert, dass in der Membran keine Zugspannungen auftreten, die zu ihrer Verfestigung beitragen.
Bezüglich der Materialauswahl hat sich herausgestellt, dass Membranen mit einer Shorehärte zwischen 40 und 70 besonders geeignet sind.
Eine weitere Variante geht aus den beiden Fig. 4 und 5 hervor. Hierbei ist die Membran nicht als einseitige platte Fläche gestaltet, sondern als eine Art Beutel mit zylindrischem Querschnitt. Die Membran 42 weist somit eine erste Zylinderfläche 54 und eine zweite Zylinderfläche 55 auf, die beide mit einer ringförmigen Schwächung 56 versehen sind, sodass eine Art Rollmembran entsteht. Der Innenraum zwischen beiden Membranen entspricht der Kammer 53 und der Aussenraum der Kammer 52. Die Peripherie beider Membranen ist durch einen Ringverschluss 57 abgedichtet. Beide Membranen sind von dem Kammergehäuse 50 umgeben, das längs seiner Peripherie 58 gasdicht mit der Aussenseite 45 der Wand 43 verbunden ist. In der Wand des Wandgehäuses 50 ist eine Atmungsbohrung 59 vorgesehen.
Wie die Fig. 6 zeigt, ist es möglich, dass die Membran Falten werfen kann, wobei dies so weit gehen kann, dass die Falten auch bereichsweise aneinander liegen können. Es ist aber auch möglich, dass die Membran dazu faltenfrei gestreckt, aber ungespannt angeordnet ist, wesentlich ist, dass sich der von der Membran mindestens teilweise umschlossene Raum um ein gewisses Volumen ausdehnen und wieder kontraktieren kann, ohne dass es hierbei eine nennenswerte Rückstellkraft gibt. Eine grössere Spannung der Membran muss auf jeden Fall vermieden werden, weil sonst die Breitbandigkeit der Geräuschunterdrückung nicht mehr gewährleistet und eine Nähe zum Helmholtz-Resonator zu erwarten ist. Die Elastizität der Membran wird quasi durch die Shorehärte ausgedrückt.
Wesentlich ist, dass durch die Auslenkung der Membran aufgrund einer zufällig auftretenden Druckstörung, ausgelöst zum Beispiel durch den Brenner, ein Zusatzvolumen geschaffen wird, das aufgebaut und abgebaut wird, wobei dieses variierende Zusatzvolumen so zu wählen ist, dass diese Störung so weit abgebaut wird, dass sie akustisch nicht mehr in Erscheinung tritt. Dies kann durch eine geeignete Wahl der Grösse der Nachgiebigkeit der Membran oder der Wandung geschehen wie auch durch eine entsprechend grosse Flächengestaltung der Membran oder der Fläche der Nachgiebigkeit. Es kann hierbei auch sinnvoll sein, den Kammerinnenraum 51 auf der dem Rohr 47 abgewandten Seite mit einer Entlastungsbohrung 52 oder 59 zu versehen.
Im Rahmen des Ausführungsbeispiels nach Fig. 6 ist die Membran 42 als Kegelmembran gestaltet. Hierbei ist es wesentlich, dass die Kegelform mit abgerundeter Spitze nur in dem Zustand in Erscheinung treten darf, bei dem der höchste Druck der Störung in der Kammer 53 herrscht. Da aber, wie vorhin bereits einmal gesagt, die Membran biegeschlaff gestaltet ist, wird diese Kegelform nur annähernd auftreten. Hierbei ist es gleichgültig, ob die Membran auch Wellungen im Bereich des Kegelmantels aufweist.
Nach dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 7 ist die Membran 42 als Kreismembran in Topfform gestaltet, wobei ihre Zylinderwand 60 mit Falten versehen ist. Hierdurch entsteht die Nachgiebigkeit beziehungsweise Biegeschlaffheit. Der Boden 61 der Membran ist eben ausgestaltet.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 8 sind in dem Kammergehäuse 50 zwei Membranen 42 und 62 eingespannt, wobei die Zusatzmembran 62 dazu dient, den Kammerinnenraum 51 gedämpft mit der Atmosphäre zu verbinden. Hierzu weist die Zusatzmembran 62 eine oder mehrere Ausnehmungen 63 auf, die mit einem Ausgleichsraum 64 innerhalb des Kammergehäuses in Verbindung stehen, das seinerseits über die \ffnung 59 druckmässig nahezu auf Atmosphäreniveau ruht beziehungsweise einen gewissen Unterdruck aufweist.
Durch alle der geschilderten Membranausbildungen ist das angestrebte Ergebnis im Prinzip zu erreichen. Es hat sich herausgestellt, dass bei nachgiebiger Ausbildung der Wandung im Bereich von Brenneroberhaube, Brennkammer, Wärmetauscher, Abgassammler oder Abgasleitung die Flächen zur Erzielung des angestrebten Zwecks erheblich grösser sein müssen, als wenn man in eine dazu relativ kleine Ausnehmung 46 ein Kammergehäuse einsteckt, das dann seinerseits die Membran als nachgiebige Stelle trägt.
Aus der Fig. 9 ist eine weitere Ausführungsmöglichkeit der Erfindung ersichtlich. Hierbei ist die bereits beschriebene Wand 43 mit der Ausnehmung 46 versehen, die von der Membran 42 auf der Aussenwand 45 abgedeckt ist. Um die Membran thermisch zu entlasten, ist eine Abschirmplatte 65 vorgesehen, die über Stege 66 an der Innenwand 44 über eine Befestigungsvorrichtung 67 gehalten ist. Somit ist es nicht möglich, von der eigentlichen Wärmequelle Strahlungswärme in nennenswertem Anteil auf die Membran zu übertragen.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 10 ist die Membran 42 aus dem Raum 28 herausgewölbt, nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 11 in den Raum 28 hineingewölbt angeordnet. Die Strahlungsplatte 65 kann, muss aber nicht hier vorhanden sein. Ob sie beim jeweiligen Ausführungsbeispiel vorhanden ist, hängt von der thermischen Beaufschlagung ab.
Die Fig. 12 zeigt eine weitere Variante der Erfindung, die darin besteht, dass in die Wand 43 nebeneinander benachbart zwei der \ffnungen 46 eingebracht werden, die beide von je einer Membran 42 abgedeckt sind. Die Schlauchmembranen sind bevorzugt identisch in ihrer Gestalt zu wählen, sie können an ihren Spitzen 68 miteinander verbunden sein. Ist die Verbindung vorhanden, ist die Membran praktisch durch einen Schlauch gebildet. Die möglichen Querschnitte des Schlauches werden in den Fig. 13 und 14 dargestellt. Es hat sich herausgestellt, dass mit einer Schlauchgestalt in Kreisquerschnittsform die besseren Ergebnisse zu erzielen sind.
The present invention relates to a fuel-heated heater according to the preambles of the independent claims 1 to 7.
Such fuel-heated heaters have become known in a large number, in particular as circulating water heaters. They are used to heat the water in a heating system for room heating and, in some cases, in addition to or alternatively to produce warm service water. The fuel-heated heaters have a burner either at the bottom or as a fall burner, then at the top, which burns a gas-air mixture in a combustion chamber, which is then passed through a heat exchanger and reaches the atmosphere through an exhaust pipe.
The forced draft burners are either designed so that the fan is arranged on the supply air side and either only conveys air, which is then mixed with the gas to be burned, or the fan is arranged in the exhaust pipe and sucks the gas-air mixture through the burner and the heat exchanger therethrough.
In the course of the further development of such devices, attempts were made to increase the power densities of the burners, that is to say to permanently increase the power yield in kW per unit area or volume of the burner.
It has been shown that noises such as Crackling, humming or whistling can occur and considerably disrupt the installer and operator of such a heating device if such a device, which occurs more often, is placed in a living room.
From M. Heckl and HA Müller "Taschenbuch der technical Akustik", Berlin 1975, page 383, a Helmholtz resonator is known in which the vibrating mass is restricted by the air in a cross-sectional constriction (hole or slot in a cover plate) and the spring by one air volume behind it can be placed. This makes it possible to dampen a very specific frequency in a vibrating system. Applied to broadband noise, this method fails.
In this context it should be mentioned that there are silenced atmospheric gas burners in connection with Helmholtz resonators. However, the difficulty arises here that only a single burner system can be damped with a Helmholtz resonator. It is therefore impossible to dampen a large number of gas-air injectors with a single Helmholtz resonator; one must then assign a separate Helmholtz resonator to each individual injector and tune it to the specific frequency. Such an embodiment has become known from DE-PS 2 263 471.
The present invention is therefore based on the object of taking generally effective measures which do not cause such noises in the case of burners, so that the operation of the heating devices is also possible in living rooms.
The object is achieved in a fuel-heated heater of the type specified at the outset according to the invention by the characterizing features of the independent claims.
The general flexibility of a part of the mixture or exhaust gas route makes it possible to avoid the disturbing noises during the combustion process. This is possible regardless of where the fan is located and whether it works as a pressure or suction fan. The generally effective measure is also independent of whether the heater is a heater that does not use the latent heat of the exhaust gases or a condenser.
It is pointed out that the invention has no Helmholtz resonator as its content and cannot be derived from it either, because the volume of the space enclosed by the membrane changes while it is constant in volume in the Helmholtz resonator.
Further refinements and particularly advantageous developments of the invention result from the dependent patent claims.
In the figures of the drawings dealt with below, exemplary embodiments of the invention are dealt with in more detail. It means:
1 shows a first variant of the invention,
2 shows a modified variant of the invention,
3 shows a first possibility of executing the membranes,
4 and 5 a variant of this embodiment,
6 shows a further variant of this embodiment,
Fig. 7 shows a fourth variant of the embodiment and
8 shows another possibility for forming the membrane,
9 shows a variant,
10 shows a further variant,
11 shows a third variant,
Fig. 12 still another variant and
13 and 14 sections through the membranes.
In all fourteen figures, the same reference symbols denote the same details.
A fuel-heated heater 1 has an outer housing 2, which is technically tight with the exception of an opening 3, in which a fresh air line 5 and an exhaust gas line 4 pass. A gap 6 remains between the two lines, through which fresh air enters the interior 7 of the housing 2. Air is drawn into the air channel 9 from the interior 7 of the housing 2 via an opening 8. A gas fitting 10 is arranged on one side of the air duct and gas is supplied via a gas line 11. In the gas valve there is, among other things, a gas valve which can be opened, closed and set in a modulating manner in any intermediate positions by a control unit, not shown.
The gas quantity thus determined per unit of time passes through an opening 12 into the interior of the air channel 9, which is therefore to be regarded as a gas-air mixture channel 13 downstream of the opening 12.
The end of the mixture channel facing away from the opening 8 reaches an interior 14 of a burner upper hood 15, in which the mixture formation between gas and air is perfected. At this point, it is pointed out that generally combustible gases, in particular liquefied petroleum gas, natural gas and town gas, as well as a gasified liquid can serve as the gas (\ l burner).
The burner upper hood 15 is closed on the side facing away from the air duct 9 by a burner 16 which has a burner plate and which has a multiplicity of gas-air mixture passage openings. This burner plate can be designed as a metal plate and provided with a large number of bores, it can also be designed as a ceramic plate and also have bores or holes in this configuration, it can be designed as a fleece or as a woven fabric made of wire and / or ceramic fiber. On the underside of this burner plate of the burner 16, the gas-air mixture burns in the interior 17 of a combustion chamber 18 which has an outer wall 19. A heat exchanger 20, which is surrounded by an outer wall 21, adjoins the combustion chamber.
In general, it can be said that the outer shape of the burner upper hood 15 and the outer wall 19 and 21 of the combustion chamber and heat exchanger can be cylindrical, conical or polygonal. Essentially, a cylindrical or a square shape with rounded edges are possible.
The heat exchanger 20 consists of a plurality of water pipes 23 which are constructed in one or more floors and are provided with fins 22 and which are connected to one another in parallel and / or in series via collecting chambers 24 arranged on the outside. This heat exchanger is connected to a flow and return line 25 or 26, a heating circulation pump 27 being arranged in one of the two lines.
Below the tubes 23 of the heat exchanger 20 there is an exhaust manifold 28 which is connected to an exhaust pipe 29. In this there is a blower 31, which is driven by a motor 30 and is designed as an exhaust gas blower. The pressure connection 32 of the exhaust gas blower is connected to the exhaust gas line 4. The word blower stands for any type of construction that supplies air under pressure or exhaust gases under vacuum.
In order to prevent the vibrations occurring in the area of, in particular, the burner 16 or the entire heater, the invention provides for the wall of the pressure connection 32 of the exhaust gas blower to be provided with a resiliently designed point 33. This can be done by making a hole in the pressure port 32, which is closed with a membrane. This can also be done in that part or all of the intake or exhaust connection is formed, for example, by a corrugated hose.
The variant of the invention according to FIG. 2 is that the blower 31 is now arranged in the supply air path, so that the mixture of gasified fuel and air under pressure - and not under negative pressure with respect to the atmosphere as in FIG. 1 - the interior 14 the burner hood 15 is supplied. Furthermore, the subject of FIG. 2, in a modification of that of FIG. 1, is a condensation heater. Here it is possible to have the flexible wall both in the area of the upper hood 15 and in the area of the wall 19 of the combustion chamber 18 and in the area of the wall 21 of the heat exchanger 20 as well as in the area of the wall 40 of the exhaust manifold 28 and finally in the area of the To provide wall 41 of the exhaust pipe 29.
The resilience is designed in the context of this exemplary embodiment in that either the entire wall of the parts mentioned or parts of the walls are formed by a resilient material. Here it is also possible to incorporate recesses of any size and shape or holes in the walls, which are covered by membranes, for example. These membranes are designated by the reference number 42 and are arranged, for example, on the parts mentioned. There is the possibility of providing a membrane at each of the points shown, one membrane at each point or a plurality of membranes at one or more points.
In the case of a noise, the size of the membrane depends on its volume or, if an oscillation with a clearly defined frequency would develop, on the frequency and the level of the sound pressure of the otherwise occurring oscillation.
3 to 8 training options for the flexible wall design are now shown in detail. 43 generally designates a wall part of either the mixture duct, the top hood, the combustion chamber, the heat exchanger wall, the exhaust manifold wall or the exhaust pipe wall with an inner side 44 which either faces the mixture or exhaust gas duct and an outer wall 45 which corresponds to the inner space 7 ,
A recess 46 is made in this wall, which is penetrated by a pipe section 47. A collar 48 is arranged on the pipe section at its one end facing the inside 44, which prevents the pipe section 47 from being pulled out into the interior 7. A further collar 49 is assigned to the wall side 45, which prevents the tube from being inserted too deeply. The pipe section 47 is connected to a chamber housing 50, the chamber interior 51 of which is divided by the membrane 42, so that two chambers 52 and 53 are formed. The chamber 53 is pneumatically connected via the interior of the tube 47 to the interior of the mixture tube, the top hood, the combustion chamber, the heat exchanger housing, the exhaust manifold or the exhaust pipe, which is enclosed by the wall side 44.
Here, the exhaust pipe is to be understood to mean the entire pipe to the end of the chimney, that is, generally speaking, to the point at which the exhaust gases escape into the free, unobstructed atmosphere. If the exhaust gas is led through a wall through a sheet metal pipe, the end of the exhaust pipe is the end of this pipe. If, on the other hand, the exhaust gas is led into a chimney through a sheet metal pipe, the chimney is part of the exhaust pipe because only at its end does the passage into the atmosphere take place unhindered. The air supply line from the inlet opening into it can be seen analogously, starting from the unhindered atmosphere.
Regardless of whether this supply air line takes place via an exhaust gas chimney and a separate pipe is provided from the chimney to the heater, or whether the supply air line starts in the installation room of the device or whether the air is led through the wall through a separate pipe, the entry is decisive as the start of the supply line in the first pipe-guided cross section. The membrane is clamped gas-tight on the periphery of the chamber. The membrane 42 is made of rubber or a plastic or elastomer. Which material is chosen depends crucially on how high the thermal load is at the point at which the recess 46 is located. The requirements for heat resistance are higher the more this recess 46 is in the area of the burner.
If the pipe section 47 is chosen long enough, the heat load can be kept low even when the recess is arranged directly on the burner. The chamber 53, which is designed to be resiliently elastic on the side of the membrane 42, prevents the vibrations which otherwise occur on the inside 44 of the wall 43 and are caused by the burner. The membrane should have the property of being "limp". This property is defined by the fact that there are no tensile stresses in the membrane that contribute to its solidification.
Regarding the choice of materials, it has been found that membranes with a Shore hardness between 40 and 70 are particularly suitable.
Another variant is shown in the two FIGS. 4 and 5. The membrane is not designed as a flat surface on one side, but as a kind of bag with a cylindrical cross-section. The membrane 42 thus has a first cylinder surface 54 and a second cylinder surface 55, both of which are provided with an annular weakening 56, so that a type of rolling membrane is created. The interior between the two membranes corresponds to the chamber 53 and the exterior of the chamber 52. The periphery of both membranes is sealed by an annular seal 57. Both membranes are surrounded by the chamber housing 50, which is connected gas-tight along its periphery 58 to the outside 45 of the wall 43. A breathing hole 59 is provided in the wall of the wall housing 50.
As FIG. 6 shows, it is possible for the membrane to fold, and this can go so far that the folds can also lie against one another in regions. However, it is also possible for the membrane to be stretched without creases, but arranged untensioned, it is essential that the space at least partially enclosed by the membrane can expand and contract again to a certain volume without there being any significant restoring force. A higher tension of the membrane must be avoided in any case, because otherwise the broadband nature of the noise suppression can no longer be guaranteed and proximity to the Helmholtz resonator can be expected. The elasticity of the membrane is quasi expressed by the Shore hardness.
It is essential that the deflection of the membrane due to a random pressure disturbance, triggered for example by the burner, creates an additional volume that is built up and dismantled, this varying additional volume being chosen so that this disturbance is reduced to such an extent that that it no longer appears acoustically. This can be done by a suitable choice of the size of the compliance of the membrane or the wall as well as by a correspondingly large surface design of the membrane or the area of the compliance. It can also make sense here to provide the chamber interior 51 on the side facing away from the tube 47 with a relief bore 52 or 59.
6, the membrane 42 is designed as a cone membrane. It is essential here that the cone shape with a rounded tip may only appear in the state in which the highest pressure of the disturbance prevails in the chamber 53. However, since, as already said before, the membrane is designed to be limp, this conical shape will only approximate. It does not matter whether the membrane also has corrugations in the area of the cone shell.
According to the exemplary embodiment according to FIG. 7, the membrane 42 is designed as a circular membrane in a pot shape, its cylinder wall 60 being provided with folds. This creates the resilience or bending slack. The bottom 61 of the membrane is flat.
8, two membranes 42 and 62 are clamped in the chamber housing 50, the additional membrane 62 serving to connect the chamber interior 51 to the atmosphere in a damped manner. For this purpose, the additional membrane 62 has one or more recesses 63 which are connected to an equalization chamber 64 within the chamber housing, which in turn rests almost at atmospheric level via the opening 59 or has a certain negative pressure.
In principle, the desired result can be achieved through all of the membrane configurations described. It has been found that if the wall in the area of the burner hood, combustion chamber, heat exchanger, exhaust manifold or exhaust pipe is flexible, the areas for achieving the desired purpose must be considerably larger than if a chamber housing is inserted into a relatively small recess 46 then in turn carries the membrane as a compliant point.
A further possible embodiment of the invention can be seen from FIG. 9. Here, the wall 43 already described is provided with the recess 46, which is covered by the membrane 42 on the outer wall 45. In order to thermally relieve the membrane, a shielding plate 65 is provided, which is held on webs 66 on the inner wall 44 by means of a fastening device 67. It is therefore not possible to transfer significant amounts of radiant heat from the actual heat source to the membrane.
In the exemplary embodiment in FIG. 10, the membrane 42 is arched out of the space 28, and in the exemplary embodiment in FIG. 11 it is arranged to be arched into the space 28. The radiation plate 65 can, but need not be present here. Whether it is present in the respective exemplary embodiment depends on the thermal exposure.
FIG. 12 shows a further variant of the invention, which consists in introducing two of the openings 46 adjacent to one another in the wall 43, both of which are covered by a membrane 42 each. The tubular membranes are preferably to be chosen identically in their shape; they can be connected to one another at their tips 68. If the connection is present, the membrane is practically formed by a hose. The possible cross sections of the hose are shown in FIGS. 13 and 14. It has been found that the better results can be achieved with a tube shape in the form of a circular cross section.