DE19841691A1 - Einrichtung zum Vermeiden von Brumm- und/oder Pfeifgeräuschen bei einem Heizgerät - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Vermeiden von Brumm- und/oder Pfeifgeräuschen bei einem Heizgerät gemäß den einleitenden Teilen der unabhängigen Patentansprüche.

Solche Heizgeräte sind marktbekannt, sie sind auch schon mit An­ saugschalldämpfern in Gestalt von Gummirüsseln versehen worden, nur gelingt es mit dieser Maßnahme nicht, die selbsterregten be­ reits entstandenen Schallschwingungen wirksam wieder zu dämpfen. Ferner sind die Wände von Brennräumen solcher Geräte mit nachgie­ bigen Bereichen, gebildet durch Membranen, versehen worden, um solche Schallschwingungen zu unterdrücken. Auch ist es bekannt, in Abgasstrecken der Heizgeräte nachgiebige durch Membranen gebildete Bereiche anzuordnen. All das hat aber nicht den gewünschten Effekt erbracht.

Der vorliegenden Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, eine für alle Geräte - also herstellerunabhängige - wirksame Schallent­ stehung zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs näher be­ zeichneten Art erfindungsgemäß durch die in den kennzeichnenden Teilen der unabhängigen Patentansprüche aufgenommenen Merkmale ge­ löst, wobei das Wesentliche der Maßnahmen der Erfindung darin zu sehen ist, daß hier keineswegs ein Schalldämpfer zum Unterdrücken bereits entstandener Schallschwingungen geschaffen wird, sondern vielmehr eine Maßnahme vorgeschlagen wird, Schallschwingungen erst gar nicht entstehen zu lassen.

Der damit erzielbare Effekt liegt in einem signifikant leisen Ar­ beiten der danach konzipierten Heizgeräte, seien es Raumheizer, Brauchwasserdurchlauferhitzer, Umlaufwasserheizer mit und ohne Brauchwassererwärmung, direkt beheizte Speicher und sogar Kessel mit und ohne Saugzug- oder Drückgebläse, so daß diese Geräte ohne unzumutbare Schallbelastungen in Wohnungen und Wohnräumen von Häu­ sern in Betrieb genommen werden können.

Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche hervor.

Fünf Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 5 der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Heizgerät in Prinzipdarstellung,

Fig. 2 eine Variante hierzu,

Fig. 3 eine weitere Variante,

Fig. 4 eine andere Variante und

Fig. 5 noch eine Variante.

In den fünf Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.

Ein gas- oder ölbeheiztes Heizgerät 18 weist ein Gehäuse 19 auf, das bei etwa vierkantquaderförmiger Gestalt auf einer Seite 20 ei­ nen Einlaß 21 und auf der gegenüberliegenden Seite 17 einen Aus­ laß 22 besitzt. In den Einlaß 21 mündet eine Gemischbildungs­ strecke 4, in die ein Gebläse 3 eingefügt ist. Stromauf des Geblä­ ses 3 befindet sich eine Ansaugluftstrecke 1 mit einer Ansaugöff­ nung 13, wobei in die Ansaugluftstrecke 1 eine Brennstoffleitung 2 für Gas oder vergasten Flüssig- oder Festbrennstoff mündet.

Zwischen den Seiten 20 und 17 erstrecken sich vier weitere Seiten­ wände, wovon nur die obere 23 und die untere 24 sichtbar sind. Zwischen allen Seitenwänden ist ein Innenraum 25 eingeschlossen, der bis auf Einlaß 21 und Auslaß 22 technisch gasdicht gestaltet ist. Dem Einlaß 21 und dessen Gemischverteilraum 5 zugewandt weist der Innenraum 25 einen Brenner 6, z. B. in Form einer Bren­ nerplatte - die nicht eben sein muß - auf, an die sich ein Brenn­ raum 7, in der Strömungsrichtung 40 der Brenn- bzw. Abgase gese­ hen, im Innenraum anschließt. Diesem ist eine Wärmesenke 26 in Gestalt eines Wärmetauschers 8 nachgeschaltet, die mit Leitungen 27 und 28 verbunden ist, über die ein aufzuheizendes Medium zu und abgeführt werden kann. Die Wärmesenke kann, muß aber nicht, im Kondensationsbetrieb arbeiten, es ist dann noch eine Kondensatab­ fuhrleitung 30 im Bereich der unteren Seitenwand 24 vorzusehen. Es besteht auch die Möglichkeit des Nachschaltens eines speziellen Kondensationswärmetauschers in die Abgasstrecke. Als letztes folgt im Innenraum 25 ein Abgassammelraum 9, an den sich der Auslaß 22 unmittelbar anschließt.

Mit dem Auslaß 22 ist eine im Querschnitt beliebige, vorzugsweise rechteckige, quadratische oder runde Abgasleitung 42, die zwar mit dem Ende des Brennraumes 7 beginnt, verbunden, die bei 29 in die Atmosphäre mündet, dort also ihr Ende findet und als Metall-, Kunststoff- oder Keramikrohr ausgeführt ist. Definitionsgemäß be­ ginnt allerdings die Abgasstrecke 10 mit dem Ort der Abgasentste­ hung, also mit dem Beginn der Brenngasoxydation, also bei kurzen Brennerflammen nahezu unmittelbar am Brenner, bei abhebenden Flam­ men an der Flammenwurzel, spätestens am Ende der Flammen.

Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist in die Abgasstrecke 10 ein Zusatzvolumen 11 eingefügt, so daß sich die Abgasstrecke 10 stromab des Zusatzvolumens 11 als Abgasstrecke 12 bis zum Ende 29 fortsetzt. Die Querschnittsübergänge 31 und 32 zwischen den beiden benachbarten Abgasstrecken 10 und 12 und dem Zusatzvolumen 11 sind als sprunghafte, scharfkantige Übergänge 31 und 32 ausge­ stattet. Wesentlich ist hierbei der erste Übergang 31 in die lo­ kale, allseits geschlossene Querschnittsvergrößerung des Zusatz­ volumens. Der Querschnitt wird hier mindestens um das Vierfache vergrößert. Es hat sich auch als günstig erwiesen, wenn die Ab­ gasstrecke 10 noch mit einer Länge von circa der Hälfte der Wurzel der Fläche des Querschnittes 14 in das Zusatzvolumen 11 hinein­ ragt. Die Querschnittsformen zwischen Abgasstrecken und Zusatzvo­ lumina können, müssen aber nicht gleich sein, können also polygon, vorzugsweise vierkantig, oder kreisrund gestaltet sein. Diese lo­ kale Erweiterung des Querschnittes der Abgasstrecke 10, die auch zwischen Brenner 6 und Wärmesenke 26 angeordnet sein kann, erfüllt nun zur Unterdrückung von Schallschwingungen folgende Gesetzmäs­ sigkeiten:
Der Querschnitt 15 des Zusatzvolumens 11 ist mindestens viermal größer als der Querschnitt 14 der stromauf befindlichen, das heißt vorgeschalteten Abgasstrecke 10. Die Länge 16, über die sich das Zusatzvolumen 11 mit seinem Querschnitt 15 erstreckt, sollte mindestens ein Viertel der Wurzel der Fläche seines Querschnittes 15 entsprechen, falls die Fläche des Querschnittes 34 der weiteren Abgasstrecke 12 kleiner als die des Zusatzvolumens 11 ausgeführt ist. Zudem sollte die Länge der zwischen Abgassammler 9 und dem Zusatzvolumen 11 liegenden Strecke 41 der Abgasstrecke 10 mög­ lichst kurz sein, sie sollte unter dem fünfzehnfachen der Wurzel aus der Fläche des Querschnittes 14 der stromauf befindlichen, das heißt vorgeschalteten Abgasstrecke 10 liegen.

Somit ist es auch möglich, diesen Teil der Abgasstrecke 10 zwi­ schen Abgassammler 9 und Zusatzvolumen 11 gemäß Fig. 4 ganz ent­ fallen zu lassen. In diesem Falle sollte der Querschnitt 15 des Zusatzvolumens 11 mindestens viermal größer als der Querschnitt 35 des Abgassammlers 9 ausgeführt werden. Die Länge 16, über die sich das Zusatzvolumen 11 erstreckt, sollte mindestens der Wurzel der Fläche des Querschnittes 35 entsprechen, sofern die Quer­ schnittsfläche 34 der weiteren Abgasstrecke 12 kleiner gehalten ist als die Fläche des Querschnittes 15 des Zusatzvolumens 11.

Hieraus folgt eine besonders günstige Gestaltung des Heizgerätes 18 nach Fig. 2, weil dort zwischen Abgassammler 9 und Zusatzvolu­ men 11 der Querschnitt 33 der Abgasstrecke 10 mittels einer zu­ sätzlichen Verengung 36, ausgeführt als Kegelstumpf 37, mit der Kegelstumpfspitze 38 in Richtung Ende 29 weisend oder als Blende 39 oder als Lochscheibe, verkleinert wurde. Nach der vorstehend angegebenen Bemessungsregel können somit die Größe des Zusatzvo­ lumens 11 kleiner gehalten und damit die Herstellkosten verringert werden.

Auch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 stellt eine Optimierung dar: Hier ist eine Blende 39 in die hiervon stromauf und -ab den gleichen Querschnitt aufweisende Abgasstrecke 10 eingesetzt wor­ den. Hierbei entspricht die Fläche des Querschnittes 34 stromab der Blende 39 - der als Zusatzvolumen 11 anzusehen ist - der Flä­ che des Querschnittes 15 - des nicht mehr gesondert ausgestalteten Zusatzvolumens 11, und der Durchlassquerschnitt der Blende 39 ent­ spricht dem Querschnitt 14 der Abgasstrecke 10. Die Formen des Querschnittes stromauf und stromab der Blende 39 müssen im übrigen nicht gleich sein.

Eine vierte Variante der Ausführung kann auch darin liegen, daß beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 die Abgasstrecke 10 zwischen Abgassammler 9 und Zusatzvolumen 11 entfällt. Dann bemißt sich der Querschnitt 15 des Zusatzvolumens 11 nach dem Querschnitt 35 des stromaufliegenden Abgassammlers 9. Es ist dann auch gemäß Fig. 5 möglich, Abgassammler 9 und Zusatzvolumen 11 durch ledig­ lich eine Blende 39 zu trennen, die dann als Loch mit einem Quer­ schnitt 14 in der Seitenwand 17 ausgeführt ist.

Mit diesen Variationen der Ausgestaltung des Zusatzvolumens 11 im Abgasweg einer Feuerstätte gelingt eine Vermeidung von störenden Brumm- und/oder Pfeifgeräuschen sowohl beim Kaltstart als auch nach einiger Betriebszeit des dann warmen Heizgerätes. Das Zusatz­ volumen kann vor allem auch in bestehende geräuschkritische Heiz­ geräte oder deren Abgaswege beliebiger Hersteller eingefügt werden und vermeidet dann die auftretenden Geräusche.

Für die Erfindung ist es unerheblich, ob das Gebläse 3 überhaupt vorhanden ist oder zuluft- oder abgasseitig des Gehäuses 19 ange­ ordnet ist, es kann auch selbst das Zusatzvolumen 11 bilden. Fer­ ner ist es unerheblich, an welcher Stelle im Gehäuse 19 sich der Einlaß 21 und der Auslaß 22 befinden. Für die Wirkung des Zu­ satzvolumens 11 ist es weiterhin unerheblich, an welcher Stelle sich die weitere Abgasstrecke 12 mit dem Querschnitt 34 am Zusatz­ volumen 11 anschließt. So kann diese, wie in den Fig. 1 und 2 darstellt, auf der gegenüberliegenden Seite der Abgasstrecke 10 oder aber auch an die Seitenwand des Zusatzvolumens 11 angeschlos­ sen sein. Ebenfalls ist es möglich, daß beide Abgasstrecken 10 und 12 in die gleiche Seite des Zusatzvolumens münden. Ferner ist die Gestalt des Zusatzvolumens unerheblich. Seine Quer­ schnittsfläche kann beliebig, also rund, rechteckig, oval oder po­ lygon sein. Sein Querschnitt kann über seine Länge variieren und damit zum Beispiel in der Form eines Kegels oder Kegelstumpfes oder Kugelausschnittes gestaltet sein. Auch die Ausformung als Zy­ linder mit ggf. gewelltem Mantel ist denkbar. Bei einer Wellung ist jedoch darauf zu achten, daß der Querschnitt entlang der Länge 16 stets mindestens viermal größer als der Querschnitt 14 der stromauf befindlichen Abgasstrecke 10 ist.

Für die Verwirklichung der Erfindung ist es weiterhin unerheblich, ob es sich um einen Gas- oder Ölbrenner handelt, aus welchem Mate­ rial das Gehäuse, das Zusatzvolumen und die Abgasstrecken gefer­ tigt sind, gleichwohl wird es sich hier meistens um Stahlblech handeln, das einen Anstrich aufweisen wird.

Es ist auch möglich, in das in die Abgasstrecke 10 eingefügte Zu­ satzvolumen den bereits erwähnten Nachschaltkondensationswärmetau­ scher oder andere Elemente einzufügen.

Claims (19)

1. Einrichtung zum Vermeiden von Brumm- und/oder Pfeifgeräuschen eines Heizgerätes (18), welches eine Abgasstrecke (10) auf­ weist, die eine lokale, allseitig geschlossene, wenigstens vier­ fache Vergrößerung ihres Querschnittes aufweist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 mit einem sprunghaften Übergang (31) der Querschnittsvergrößerung.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, bei der sich an den sprunghaften Übergang (31) ein Zusatzvolumen (11) anschließt, dessen Länge (16) mindestens einem Viertel der Wurzel aus dem Querschnitt dieses Zusatzvolumens entspricht.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Quer­ schnittsvergrößerung unmittelbar am Beginn der Abgasstrecke (10) vorgesehen ist.

5. Einrichtung zum Vermeiden von Brumm- und/oder Pfeifgeräuschen bei einem Heizgerät (18), das mit einem Gehäuse (19) versehen ist, in welches eine mit einer Brennstoffleitung (2) verbundene Ansaugluftstrecke (1) mündet und von welchem eine Abgasstrecke (10) abgeht, wobei in einer der beiden Strecken ein Gebläse (3) angeordnet ist und das Gehäuse (19) in seinem Innenraum (25) einen Brenner (6), einen Brennraum (7), eine von einem aufzuheizenden Fluid gespeiste Wärmesenke (26) und einen Abgas­ sammelraum (9) aufnimmt, von welchem Brenner (6) die Abgas­ strecke (10) abgeht und an ihrem Ende (29) in die Atmosphäre mündet, dadurch gekennzeichnet, daß in die Abgasstrecke (10) ein Zusatzvolumen (11) eingefügt ist, dessen Querschnitt (15) mindestens ein Vierfaches des Querschnittes (14) der ihm vorge­ schalteten Abgasstrecke (10) beträgt.

6. Einrichtung zum Vermeiden von Brumm- und/oder Pfeifgeräuschen bei einem Heizgerät (18), das mit einem Gehäuse (19) versehen ist, in welches eine mit einer Brennstoffleitung (2) verbundene Ansaugluftstrecke (1) mündet und von welchem eine Abgasstrecke (10) abgeht, wobei das Gehäuse (19) in seinem Innenraum (25) einen Brenner (6), einen Brennraum (7), eine von einem aufzu­ heizenden Fluid gespeiste Wärmesenke (26) und einen Abgassammel­ raum (9) aufnimmt, von welchem Brenner (6) die Abgasstrecke (10) abgeht und an ihrem Ende (29) in die Atmosphäre mündet, dadurch gekennzeichnet, daß in die Abgasstrecke (10) ein Zu­ satzvolumen (11) eingefügt ist, dessen Querschnitt (15) min­ destens ein Vierfaches des Querschnittes (14) der ihm vorge­ schalteten Abgasstrecke (10) beträgt.

7. Einrichtung zum Vermeiden von Brumm- und/oder Pfeifgeräuschen an einem Heizgerät (18), das mit einem Gehäuse (19) versehen ist, in welches eine Brennstoffleitung (2) und eine ein Gebläse (3) enthaltende Ansaugluftstrecke (1) münden und von welchem eine Abgasstrecke (10) abgeht, wobei das Gehäuse (19) in sei­ nem Innenraum (25) einen Brenner (6), einen Brennraum (7), eine von einem aufzuheizenden Fluid gespeiste Wärmesenke (26) und einen Abgassammelraum (9) aufnimmt, von welchem Brenner (6) die Abgasstrecke (10) abgeht und an ihrem Ende (29) in die Atmosphäre mündet, dadurch gekennzeichnet, daß in die Abgas­ strecke (10) ein Zusatzvolumen (11) eingefügt ist, dessen Querschnitt (15) mindestens ein Vierfaches des Querschnittes (14) der ihm vorgeschalteten Abgasstrecke (10) beträgt.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Zusatzvolumen (11) - ohne Vorhandensein eines ihm vorgeschalteten Bereiches der Abgasstrecke (10) - unmittel­ bar an den Abgassammelraum (9) angefügt ist und daß der Quer­ schnitt (15) des Zusatzvolumens (11) mindestens das Vierfache des Querschnittes (35) des Abgassammelraumes (9), senkrecht zur Hauptdurchströmrichtung der Abgase gesehen, beträgt.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Zusatzvolumen (11) möglichst dicht am Abgas­ sammelraum (9) angeordnet ist, so daß der dem Zusatzvolumen (11) vorgeschaltete Bereich der Abgasstrecke (10) kleiner als das Fünfzehnfache der Wurzel aus der Fläche des Querschnittes (14) des ihm vorgeschalteten Bereiches der Abgasstrecke (10) ausgebildet ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Länge, über die sich das Zusatzvolumen (11) in Hauptdurchströmrichtung (40) der Abgase erstreckt, mindestens ein Viertel der Wurzel seines Querschnittes (15) beträgt.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Länge, über die sich das Zusatzvolumen (11) in Durchströmrichtung (40) der Abgase erstreckt, mindestens der Wurzel des Querschnittes (14) des ihm vorgeschalteten Bereiches der Abgasstrecke (10) beträgt.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Zusatzvolumen (11) durch eine Erweiterung der Abgasstrecke (10) gebildet ist.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12. dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Übergang (31, 32) zwischen den Bereichen der Abgasstrecke (10, 12) und dem Zusatzvolumen (11) bzw. die lo­ kale Querschnittsvergrößerung sprunghaft, insbesondere scharfkan­ tig ausgestaltet ist.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der dem Zusatzvolumen (11) vorgeschaltete Bereich der Abgasstrecke (10) eine Verjüngung (36) in Richtung auf das Zusatzvolumen (11) aufweist.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in die in ihrem Querschnitt vorzugsweise oder nahe­ zu konstante Abgasstrecke eine Blende (39) eingesetzt ist, so­ daß der der Blende (39) nachgeschaltete Bereich der Abgas­ strecke als Zusatzvolumen (11) wirkt.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der dem Zusatzvolumen (11) vorgeschaltete Bereich der Abgasstrecke (10) eine Querschnittseinengung, vorzugsweise Blende (39) unmittelbar vor oder am Zusatzvolumen (11) auf­ weist.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abgasstrecke (10) mit ihrem Ende in das Zu­ satzvolumen (11) hineinragt.

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Zusatzvolumen (11) das Gebläse, einen Nach­ schaltkondensationswärmetauscher und/oder ein weiteres Element enthält.

19. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche (34) des dem Zusatzvolumen (11) nachgeschalteten Bereiches der Abgasstrecke kleiner ist als die Querschnittsfläche (15) des Zusatzvolumens (11).