DE102005004079A1

DE102005004079A1 - Sound damping device for a heater

Info

Publication number: DE102005004079A1
Application number: DE102005004079A
Authority: DE
Inventors: Datong Wu; Pedro Da Silva; Joerg Lemmel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-01-28
Filing date: 2005-01-28
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2025-01-29
Also published as: DE102005004079B4; EP1686320A2

Abstract

Es wird ein Heizgerät mit einem Strömungskanal (10) und mit einer im Strömungskanal (10) angeordneten Schalldämpfungseinrichtung (20) vorgeschlagen. Die Schalldämpfungseinrichtung ist von einem Schwingungsabsorber (20) mit einem zumindest teilweise schalldurchlässigen Wandabschnitt (21) gebildet. Der Wandabschnitt (21) ist in einer Strömungsumlenkung (13) des Strömungskanals (10) angeordnet und mit der Gasströmung ausgesetzten Einströmöffnungen (22) versehen.A heating device with a flow channel (10) and with a sound damping device (20) arranged in the flow channel (10) is proposed. The sound damping device is formed by a vibration absorber (20) with an at least partially sound-permeable wall section (21). The wall portion (21) is arranged in a flow deflection (13) of the flow channel (10) and provided with the gas flow exposed inlet openings (22).

Description

Die Erfindung betrifft ein Heizgerät mit einer Schalldämpfungseinrichtung nach dem Oberbegriffs des Anspruchs 1.The The invention relates to a heater with a sound damping device according to the preamble of claim 1.

An mit Gas oder Öl beheizten Heizgeräten treten Geräusche auf, die von den bei der Verbrennung auftretenden Flammen erzeugten Brennkammerschwindungen herrühren. Die Wechselwirkung der Brennkammer mit verschiedenen Luftansaug- bzw. Gemischansaugsystemen und Abgassystemen erschwert eine Abstimmung des Gesamtsystems und dadurch eine Unterdrückung derartiger Brennkammerschwingungen. Bekannt ist, in akustischen Systemen mittels Helmholzresonatoren und Lambda/Viertel-Rohren das Auftreten von Schwingungen, insbesondere Resonanzschwingungen zu unterdrücken. Da Helmholzresonatoren nur bei spezifischen Frequenzen wirksam sind, werden zur Erweiterung des wirksamen Frequenzbandes beispielsweise mehrere Helmholzresonatoren eingesetzt. Eine derartige Schalldämpfungseinrichtung für ein Heizgerät ist beispielsweise aus DE 35 18 859 C2 bekannt, bei der in einer Abgasführung des Heizgerätes ein Helmholzresonator angeordnet ist.On gas or oil fired heaters, noises are generated due to the combustion chamber shrinkage caused by the flames occurring during combustion. The interaction of the combustion chamber with different air intake or Gemischansaugsystemen and exhaust systems makes it difficult to tune the overall system and thereby suppressing such combustion chamber vibrations. It is known to suppress the occurrence of vibrations, in particular resonance vibrations in acoustic systems by means of Helmholzresonatoren and lambda / quarter-tubes. Since Helmholzresonatoren are effective only at specific frequencies, for example, several Helmholzresonatoren be used to expand the effective frequency band. Such a sound damping device for a heater is for example off DE 35 18 859 C2 in which a Helmholzresonator is arranged in an exhaust duct of the heater.

Aus EP 723 123 B1 ist ein Heizgerät mit einer der Abgasführung zugeordneten Schalldämpfungseinrichtung bekannt, wobei die Schalldämpfungseinrichtung von einem in der Abgasführung ausgebildeten flexiblen Wandteil gebildet wird, das als mechanischer Resonator eine sehr geringe Impedanz für den erforderlichen Frequenzbereich hat.Out EP 723 123 B1 a heating device with a sound exhaust device associated with the exhaust system is known, wherein the sound damping device is formed by a formed in the exhaust guide flexible wall part, which has a very low impedance for the required frequency range as a mechanical resonator.

Eine ähnliche Schalldämpfungseinrichtung ist aus DE 196 12 987 A1 bekannt, bei der ein Wandabschnitt einer Abgasleitung, einer Zuluftleitung eines Gemischzufuhrkanals, einer Brennerhaube oder eines Abgassammlers nachgiebig ausgebildet ist. Dabei ist die Nachgiebigkeit so ausgeführt, dass entweder die gesamte Wandung oder Teile der Wandung durch ein nachgiebiges Material ausgeführt sind. Darüber hinaus ist auch vorgesehen, in der Wandung ein Loch auszuführen, das mit einer Membran abgedeckt ist.A similar sound damping device is off DE 196 12 987 A1 in which a wall portion of an exhaust pipe, a supply air duct of a mixture supply duct, a burner hood or an exhaust manifold is designed yielding. The compliance is designed so that either the entire wall or parts of the wall are made by a resilient material. In addition, it is also provided to carry out in the wall a hole which is covered with a membrane.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalldämpfungseinrichtung für ein Heizgerät zu schaffen, die einfach aufgebaut ist und die einen geringeren Bauraum erfordert.Of the The present invention is based on the object, a sound damping device to create for a heater which is simple and requires a smaller space.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Die Aufgabe der Erfindung wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das Heizgerät mit der erfindungsgemäßen Schalldämpfungseinrichtung hat den Vorteil, dass die Brennkammerschwingungen im Ansaugweg und/oder im Abgasweg wirkungsvoll unterdrückt werden. Die Schalldämpfungseinrichtung erfordert keinen wesentlichen zusätzlichen Bauraum. Außerdem bleibt der Strömungsquerschnitt sowohl im Ansaugweg für die Gemischzuführung als auch im Abgasweg für das Abgas im wesentlichen uneingeschränkt.The The object of the invention is with the characterizing features of Claim 1 solved. The heater with the sound damping device according to the invention has the advantage that the combustion chamber vibrations in the intake and / or Effectively suppressed in the exhaust path become. The sound damping device does not require any significant additional space. It also stays the flow cross section both in the intake for the mixture feed as well as in the exhaust path for the exhaust gas substantially unrestricted.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Maßnahmen der Unteransprüche möglich. Besonders zweckmäßig ist es, wenn hinter der Seitenwand ein Hohlraum als Dämpfungsraum ausgebildet ist, der über die Einströmöffnungen und über mindestens eine Ausströmöffnung mit der Gasströmung im Strömungskanal in Verbindung steht. Die Ausströmöffnung mündet dabei zweckmäßigerweise in Strömungsrichtung der Gasströmung hinter der Strömungsumlenkung in den Strömungskanal. Außerdem wurde festgestellt, dass bei kleinen Einströmöffnungen mit einem Durchmesser d von 0,5 bis 1 mm in der Seitenwand eine deutliche Vergrößerung des Frequenzspektrums erreichbar ist, wobei der Durchmesser d der Einströmöffnungen folgender Bedingung genügt:

wobei η die dynamische Viskosität der Strömung, ω die Kreisfrequenz der Schwingung und ρ die Dichte der Strömung ist.Advantageous developments of the invention are possible by the measures of the subclaims. It is particularly expedient if behind the side wall, a cavity is formed as a damping chamber, which is in communication via the inlet openings and at least one outflow opening with the gas flow in the flow channel. The outflow opening expediently in the flow direction of the gas flow behind the flow deflection in the flow channel. In addition, it has been found that for small inlet openings with a diameter d of 0.5 to 1 mm in the side wall, a significant increase in the frequency spectrum is achievable, wherein the diameter d of the inlet openings satisfies the following condition:

where η is the dynamic viscosity of the flow, ω the angular frequency of the oscillation and ρ the density of the flow.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt einen Schnitt einer Prinzipdarstellung einer Schalldämpfungseinrichtung im Ansaugweg eines Heizgerätes.One embodiment The invention is illustrated in the drawing and in the following description explained in more detail. The FIG. 1 shows a section of a schematic diagram of a sound damping device in the intake of a heater.

Der in der Figur dargestellte Ansaugweg stellt einen Strömungskanal 10 für ein Brennstoff-Luftgemisch eines nicht näher dargestellten Heizgerätes dar. Der Strömungskanal 10 führt zu einem nicht dargestellten Brenner, der das Brennstoff Luftgemisch verbrennt und das Abgas über einen nicht dargestellten Wärmetauscher in ein ebenfalls nicht dargestelltes Abgasrohr führt.The suction shown in the figure represents a flow channel 10 for a fuel-air mixture of a heater not shown. The flow channel 10 leads to a burner, not shown, which burns the fuel air mixture and the exhaust gas via a heat exchanger, not shown, leads into a likewise not shown exhaust pipe.

Der Strömungskanal 10 weist einen ersten Strömungsführungsabschnitt 11 und einen zweiten Strömungsführungsabschnitt 12 auf. Zwischen den beiden Strömungsführungsabschnitten 11 und 12 ist beispielsweise eine 90-Grad-Strömungsumlenkung 13 für das Brennstoff-Luftgemisch ausgebildet. In der Strömungsumlenkung 13 ist im äußeren Winkel beim Übergang vom Strömungsführungsabschnitt 11 zum Strömungsführungsabschnitt 12 innerhalb des Strömungskanals 10 ein Schwingungsabsorber 20 als Schalldämpfungseinrichtung angeordnet.The flow channel 10 has a first flow guide section 11 and a second flow guide section 12 on. Between the two flow guide sections 11 and 12 is for example a 90 degree flow diversion 13 formed for the fuel-air mixture. In the flow deflection 13 is in the outer angle at the transition from the flow guide section 11 to the flow guide section 12 within the Strö mung channel 10 a vibration absorber 20 arranged as a sound damping device.

Der Schwingungsabsorber 20 weist eine in den Strömungskanal 10 weisende Seitenwand 21 auf, in die mehrere Einströmöffnungen 22 eingebracht sind. Die Strömungsrichtung der Gasströmung im Strömungskanal 10 ist mit Pfeilen dargestellt. Die Einströmöffnung 22 sind dabei im Wesentlichen gegen die Strömungsrichtung des Gasstromes gerichtet und weisen in der Strömungsumlenkung 13 in Richtung des der Strömungsumlenkung 13 vorgeschalteten Strömungsabschnitts 11. In Strömungsrichtung der Gasströmung ist hinter der Seitenwand 21 ein Hohlraum 23 als Dämpfungsraum ausgebildet, der über die Einströmöffnung 22 sowie über eine weitere Ausströmöffnung 24 mit dem Strömungskanal 10 in Verbindung steht. Die Ausströmöffnung 24 weist dabei in Strömungsrichtung der Gasströmung hinter der Strömungsumlenkung 13 in den zweiten, der Strömungsumlenkung 13 nachgeschalteten Strömungsführungsabschnitt 12.The vibration absorber 20 has one in the flow channel 10 facing sidewall 21 on, in the several inflow openings 22 are introduced. The flow direction of the gas flow in the flow channel 10 is shown with arrows. The inflow opening 22 are directed substantially against the flow direction of the gas stream and point in the flow deflection 13 in the direction of the flow deflection 13 upstream flow section 11 , In the flow direction of the gas flow is behind the side wall 21 a cavity 23 designed as a damping chamber, via the inlet opening 22 as well as via another outflow opening 24 with the flow channel 10 communicates. The discharge opening 24 has in the flow direction of the gas flow behind the flow deflection 13 in the second, the flow deflection 13 downstream flow guide section 12 ,

Es ist genauso denkbar, den Schwingungsabsorber 20 im Abgasweg des Heizgerätes in ebenfalls einer Strömungsumlenkung anzuordnen. Es ist darüber hinaus auch denkbar, den Strömungsabsorber 20 sowohl im Ansaugweg als auch im Abgasweg eines Heizgerätes anzuordnen. Darüber hinaus ist eine Ausführungsform denkbar, bei der mehrere Schwingungsabsorber 20 im Ansaugweg und/oder im Abgasweg angeordnet sind.It is just as conceivable, the vibration absorber 20 to be arranged in the exhaust path of the heater in also a flow deflection. It is also conceivable, the flow absorber 20 to arrange both in the intake and in the exhaust path of a heater. In addition, an embodiment is conceivable in which a plurality of vibration absorbers 20 are arranged in the intake and / or in the exhaust path.

Die Eigenfrequenz des passiven Schwingungsabsorbers 20 entspricht der Frequenz der Brennkammerschwingungen. Die Einströmöffnungen 22 in der Seitenwand 21 des Schwingungsabsorbers 20 dienen dazu, um eine breitbandige Absorptionseigenschaft zu erzielen. Somit dient der Schwingungsabsorber 20 zur Unterdrückung der Brennkammerschwingungen.The natural frequency of the passive vibration absorber 20 corresponds to the frequency of the combustion chamber vibrations. The inflow openings 22 in the sidewall 21 the vibration absorber 20 serve to achieve a broadband absorption property. Thus, the vibration absorber is used 20 for suppressing the combustion chamber vibrations.

Zur Erzielung einer breitbandigen Schallabsorption ist es zweckmäßig, die Seitenwand 21 als eine dünnwandige, perforierte Schalenstruktur auszuführen. Die Resonanzparameter werden dabei von der Dicke und der Biegesteifigkeit der Seitenwand 21, der Tiefe des Raumes 23, der Strömungsgeschwindigkeit in den Einströmöffnungen 22 sowie von dem Flächenverhältnis der Einströmöffnungen 22 zur Gesamtfläche der Seitenwand 21 gebildet. Dabei wurde festgestellt, dass bei kleinen Einströmöffnungen 22 in der Seitenwand 21 mit einem Durchmesser von 0,5 mm bis 1 mm eine deutliche Vergrößerung des Frequenzspektrums erreichbar ist.To achieve a broadband sound absorption, it is expedient, the side wall 21 as a thin-walled, perforated shell structure. The resonance parameters are determined by the thickness and the bending stiffness of the side wall 21 , the depth of the room 23 , the flow velocity in the inflow ports 22 as well as the area ratio of the inflow openings 22 to the total area of the sidewall 21 educated. It was found that at small inlet openings 22 in the sidewall 21 with a diameter of 0.5 mm to 1 mm a significant increase in the frequency spectrum can be achieved.

Claims

Heater with a fuel-side flow channel over which a burner, a fuel-air mixture is supplied with an exhaust-side flow channel through which the exhaust gas of the burner is discharged, and with a sound damping device which is arranged in the fuel-side flow channel and / or in the exhaust-side flow channel and the A fuel-air mixture or the exhaust gas is exposed as a gas flow, wherein the sound damping device is formed by a vibration absorber with an at least partially sound-permeable wall portion, characterized in that the wall portion ( 21 ) in a flow deflection ( 13 ) of the flow channel ( 10 ) and exposed to the gas flow inlet openings ( 22 ) is provided.

Heater according to claim 1, characterized in that behind the wall section ( 21 ) a cavity ( 23 ) is formed as a damping chamber, which via the inlet openings ( 22 ) and via at least one outflow openings ( 24 ) with the gas flow in the flow channel ( 10 ).

Heater according to claim 1 or 2, characterized in that the inflow opening ( 22 ) are directed substantially against the flow direction of the gas flow.

Heater according to claim 2, characterized in that the outflow opening ( 24 ) in the flow direction of the gas flow behind the flow deflection ( 13 ) in the flow channel ( 10 ).

Heater according to one of the preceding claims, characterized in that the inflow openings ( 22 ) in the side wall ( 21 ) have a diameter of 0.5 mm to 1 mm.