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Die Erfindung betrifft ein Gebläse für ein Heizgerät, ein Heizgerät und eine Verwendung von Metallschaum.
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Moderne Heizgeräte, die mittels Verbrennung eines Brennstoffes, beispielsweise Erdgas oder Wasserstoff, Wärmeenergie gewinnen, weisen in der Regel eine Fördereinrichtung auf, die ein Gemisch aus Verbrennungsluft und Brennstoff in einer Brennkammer des Heizgerätes fördern kann. Häufig ist die Fördereinrichtung als Gebläse ausgebildet, das von einem Elektromotor angetrieben wird.
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Das Gebläse muss darauf ausgelegt sein, eine Gasströmung für den gesamten Modulationsbereich des Heizgerätes bereitstellen zu können. Hierzu sind die Gebläse in der Regel klein ausgebildet, um definierte geringe Volumenströme für kleine Leistungsbereiche fördern zu können. Für hohe Leistungsbereiche und erforderliche große Volumenströme muss dieses klein ausgelegte Gebläse mit hoher Drehzahl betrieben werden, wodurch erhebliche Geräuschemissionen auftreten können.
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Aus genannten Gründen sind Gebläse häufig für einen wesentlichen Anteil der Geräuschemissionen des Heizgerätes verantwortlich. Es gibt Bestrebungen die Geräuschemissionen der Gebläse bzw. der antreibenden Elektromotoren zu mindern um den Komfort für den Nutzer zu steigern. Hierzu können Einhausungen der Motoren und/oder eine elastische, schwingungsdämpfende Aufhängung/ Lagerung der Gebläse bzw. Elektromotoren eingesetzt werden, was jedoch zusätzliche Kosten verursacht und eine Montage erschwert.
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Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Gebläse für ein Heizgerät und eine Verwendung von Metallschaum vorzuschlagen, die die geschilderten Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise überwinden. Insbesondere soll ein geräuscharmer Betrieb des Heizgerätes im gesamten Modulationsbereich ermöglicht werden.
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Zudem soll die Erfindung die Komplexität eines Heizgerätes zumindest nicht wesentlich erhöhen und nur geringe bauliche Veränderungen an einem Heizgerät erfordern und eine einfache Integration in einen bestehenden Produktionsprozess ermöglichen.
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Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Hierzu trägt ein Gebläse für ein Heizgerät bei, umfassend ein Gehäuse, das zumindest teilweise aus Metallschaum besteht.
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Bei dem Heizgerät handelt es sich insbesondere um ein Gasheizgerät, welches dazu eingerichtet ist, einen gasförmigen Brennstoff, wie Erdgas oder insbesondere Wasserstoff, unter Zufuhr von Umgebungsluft zu verbrennen, um Wärme, beispielsweise für einen Heizkreislauf oder eine Warmwasserversorgung, bereitzustellen. Das Heizgerät kann in der Regel zumindest einen Brenner und eine Fördereinrichtung aufweisen, die ein Gemisch von Brennstoff (Gas) und Verbrennungsluft durch einen Gemischkanal des Heizgerätes zum Brenner fördert. Im Anschluss können die Verbrennungsprodukte durch einen Abgaskanal des Heizgerätes zu einer Abgasanlage geführt werden.
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Das Gebläse kann ein für die Bereitstellung eines Verbrennungsluftstromes bzw. eines Volumenstromes eines Gemisches aus Brenngas und Verbrennungsluft geeignetes Gebläse sein, beispielsweise Radial- oder Axialventilatoren. Insbesondere kann das Gebläse ein Radialventilator sein.
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Radialventilatoren weisen in der Regel ein Radiallaufrad an und können ein Fluid (Luft) aus einer Richtung parallel zur Antriebsachse ansaugen und in radialer Richtung ausblasen. Hierzu weisen Radialventilatoren häufig ein Gehäuse auf, in dem das Radiallaufrad gelagert ist und an dem eine Antriebseinrichtung (Elektromotor) das Radiallaufrad antreibend angeordnet sein kann. Das Gehäuse ist dabei in der Regel mehrteilig, insbesondere zweiteilig ausgebildet, wobei die beiden Gehäuseteile in axialer Richtung zusammensetzbar sein können. Um den gesamten Modulationsbereich eines Heizgerätes abzudecken und entsprechend auch definierte geringe Volumenströme bereitstellen zu können, kann ein kleines Gehäuse des Gebläses gewählt werden. Zur Bereitstellung hoher Volumenströme (in hohen Leistungsbereichen des Heizgerätes) muss das Gebläse mit einer hohen Drehzahl betrieben werden, um einen ausreichenden Volumenstrom zu fördern.
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Bei Radialventilatoren kann ein wesentlicher Anteil der Geräuschemissionen im Gehäuse, insbesondere bei hohen Drehzahlen, entstehen. Gemäß einer Idee dieser Erfindung kann eine verbesserte Geräuschdämmung des Gehäuses erreicht werden, in dem das Gehäuse zumindest teilweise aus einem Metallschaum besteht. Ein Metallschaum kann sehr gut Schwingungen absorbieren und damit Geräuschemissionen einschränken.
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Bei dem Metallschaum handelt es sich insbesondere um ein zweiphasiges Material, aufweisend mindestens einen Bereich der mit einem Gas (mit Bläschen) oder einem anderen Feststoff (zumeist mit erheblich geringerer Dichte) gefüllt sein kann, der (beidseits) von (festen und/oder geschlossenen) metallischen Wänden getrennt sind. Die Herstellung von Metallschäumen kann beispielsweise durch eine Zugabe von Treibmitteln erfolgen, die ein Gas, beispielsweise Wasserstoff, freisetzen und so eine Schaumbildung ermöglichen. Andere bekannte Verfahren nutzen eine Gasinjektion oder nutzen in der Schmelze gelöste Gase, die durch eine Reduktion des Umgebungsdruckes beim Erstarren der Schmelze ausgasen, zur Herstellung von Metallschäumen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Gehäuse des Gebläses bzw. mindestens ein Teil des Gehäuses in einem Spritzgussverfahren hergestellt sein. Vorteilhaft kann so ein Bauteil aus einem Metallschaum hergestellt werden, dass eine geschlossene Oberfläche aufweist. Eine Schaumbildung kann dabei beispielsweise durch Zugabe eines Treibmittels erreicht werden. Insbesondere kann eine Schaumbildung durch Zugabe von Polymergranulaten erreicht werden, wobei die Polymergranulate sich aufgrund der kurzen Verfahrensdauer des Spritzgießens nicht zersetzen und als Füllstoff im Material verbleiben und/oder durch thermische Behandlung entfernt werden können. Insbesondere wird ein Gehäuse vorgeschlagen, dass vollständig aus Teilen besteht, die in einem Spritzgussverfahren hergestellt ist, weil so eine Gasdichtheit des Gehäuses gegeben ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Metallschaum ein Aluminiumschaum sein, der Vorteile eines geringen Gewichtes mit einer sehr guten Geräuschdämmung verbinden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Gehäuse weitestgehend vollständig aus Metallschaum bestehen oder (ausschließlich) damit geformt sein. Mechanisch beanspruchte Bereiche, wie Lageraufnahmen oder Befestigungsbereiche der Gehäuseteile untereinander oder mit der Antriebseinrichtung, können vorteilhaft auch durch eine massive Ausführung verstärkt werden. Es besteht die Möglichkeit, in beanspruchten Bereichen Verstärkungselemente, beispielsweise Rippen, einzubringen bzw. vorzusehen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Gehäuse auch nur bereichsweise Metallschaum aufweisen. Beispielsweise könnte ein Gehäuseteil, an dem beispielsweise die Antriebseinrichtung angeordnet sein kann, massiv ausgeführt und ein anderes Gehäuseteil, das im Wesentlichen ein Radiallaufrad einhausen kann, als oder mit Metallschaum gebildet sein. Hierzu könnte ein additives Fertigungsverfahren unter Einbeziehung eines 3D-Druckverfahrens eingesetzt werden.
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Nach einem weiteren Aspekt wird ein Heizgerät vorgeschlagen, aufweisend ein Gebläse nach einem der vorangehenden Ansprüche. Das Heizgerät kann insbesondere ein Brennwertheizgerät sein.
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Nach einem weiteren Aspekt wird auch eine Verwendung von Metallschaum zur Herstellung eines Gehäuses eines Gebläses für ein Heizgerät vorgeschlagen. Zur verwendeten Ausgestaltung des Metallschaums und/oder dessen Integration in das Gehäuse kann auf die einzelnen Merkmale zu dem Metallschaum und/oder dem Gehäuse zurückgegriffen werden.
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Hier werden somit ein Gebläse für ein Heizgerät, ein Heizgerät und eine Verwendung von Metallschaum angegeben, welche die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise lösen. Insbesondere tragen das Gebläse für ein Heizgerät, das Heizgerät und die Verwendung von Metallschaum zumindest dazu bei, die Geräuschemissionen eines Heizgerätes zu mindern, insbesondere in hohen Leistungsbereichen.
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Zudem kann die Erfindung einfach umgesetzt werden, da lediglich ein anderes Material zur Herstellung eines Gehäuses eines Gebläses für ein Heizgerät zu verwenden ist.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
- 1: ein hier vorgeschlagenes Gebläse und
- 2: ein hier vorgeschlagenes Heizgerät.
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1 zeigt beispielhaft und schematisch ein hier vorgeschlagenes Gebläse 2. Dieses kann ein Gehäuse 6 umfassend ein erstes Gehäuseteil 14 und ein zweites Gehäuseteil 15 umfassen, die in einer axialen Richtung 22 zusammensetzbar sein können. Im Inneren des Gehäuses 6 kann ein Radiallaufrad 18 drehbar gelagert angeordnet und axial mit einem Elektromotor 17 verbunden sein. Das Gebläse 1 kann einen Gasstrom über einen Einlass 11 in einer Einlassrichtung 21, die weitestgehend der axialen Richtung 22 entsprechen kann, ansaugen und über einen Auslass 23 in einer Auslassrichtung 20 ausstoßen.
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Ein hier vorgeschlagenes Gebläse 2 kann ein erstes Gehäuseteil 14 und/ oder ein zweites Gehäuseteil 15 zumindest teilweise bestehend aus Metallschaum, insbesondere aus einem Aluminiumschaum. Dabei kann das erste Gehäuseteil 14 und das zweite Gehäuseteil 15 über eine Flanschverbindung und Befestigungsschrauben verbunden sein
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2 zeigt beispielhaft und schematisch ein hier vorgeschlagenes Heizgerät 1. Dieses kann über eine Zuführung Verbrennungsluft 4 durch ein Gebläse 2 ansaugen und über ein Gasventil 5 ein Gas, beispielsweise Wasserstoff, dem angesaugten Volumenstrom Verbrennungsluft zusetzen. Das Verbrennungsgemisch aus Gas und Verbrennungsluft kann nunmehr über einen Gemischkanal 16 einem in einer Brennkammer 8 angeordneten Brenner 3 zugeführt werden. Die Verbrennungsprodukte können über ein Abgasrohr 9 aus der Brennkammer 8 einer Abgasanlage 10 zugeleitet werden. Ein UV-Sensor 13 zur Flammenüberwachung kann, vor den hohen Temperaturen in der Brennkammer 8 geschützt, außerhalb der Brennkammer 8 angeordnet sein.
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Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“,...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann („mindestens ein“), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Heizgerät
- 2
- Gebläse
- 3
- Brenner
- 4
- Zuführung Verbrennungsluft
- 5
- Gasventil
- 6
- Gehäuse
- 7
- Regel- und Steuergerät
- 8
- Brennkammer
- 9
- Abgasrohr
- 10
- Abgasanlage
- 11
- Einlass
- 13
- UV-Sensor
- 14
- erstes Gehäuseteil
- 15
- zweites Gehäuseteil
- 16
- Gemischkanal
- 17
- Elektromotor
- 18
- Radiallaufrad
- 19
- Drehrichtung
- 20
- Auslassrichtung
- 21
- Einlassrichtung
- 22
- axiale Richtung
