DE2139096A1 - Schalldampfer - Google Patents

Description

Schalldämpfer

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für Gasausströmungen, insbesondere für eine Heizeinrichtung.

Der erfindungsgemässe Schalldämpfer ist insbesondere dazu bestimmt, in bzw. an einer Heizeinrichtung angebracht zu werden. Im einzelnen soll der Schalldämpfer ein geräuscharmes Funktionieren eines Dampf- bzw. Wasserkessels, allgemein eines Erhitzers dienen, der beispielsweise mit Gas oder Öl betrieben wird.

Es ist bekannt, dass ein Wasser- bzw. Dampfkessel oder auch Erhitzer anderer Art Brenner besitzen, deren Flamme heisse Gase erzeugt, die zwischen den Wänden einer thermischen Erhitzungseinrichtung zirkulieren und schliesslich aus dem Erhitzer durch einen Kamin oder eine andere Auslassleitung

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abgeführt werden. Der Wärmeaustausch kann mittels Rohren erfolgen, in deren Innerem beispielsweise eine Flüssigkeit zirkuliert, es ist Jedoch auch möglich, den Wärmeaustausch über Bppen durchzuführen, insbesondere dann, wenn es sich um einen Erhitzer handelt, bei dem eine direkte Abstrahlung in die Luft der Umgebungsatmosphäre stattfindet.

Das verbrannte Gas verlässt den Erhitzer durch ein Ableitungsrohr, das in die aussere Atmosphäre mündet. In der Praxis ™ hat es sich gezeigt, dass bestimmte Wasser- bzw. Dampfkessel oder Erhitzer anderer Art bei ihrem Betrieb ein Geräusch hohen Schallniveaus bzw. ein ohrenbetäubendes Geräusch erzeugen, und zwar auf Grund von ßesonenzerscheinungen, von Pulsationen der Flamme oder auf Grund von stationären Wellen. Meistens findet man diese Schwierigkeiten bei solchen Erhitzern, in denen die Leistung hochgetrieben worden ist, und bei denen sich ein Verhältnis von Wärmeleistung zu Volumen erhöhten Ausmasses ergibt. Um diese Geräusche zu unterdrücken, sind verschiedene Massnahmen vorgeschlagen worden, aber sie haben sich aus Gründen der geringen Wirksamkeit, des hohen Anschaffungspreises und der verhältnismässig unbefriedigenden Leistung nicht bewährt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen und einen Schalldämpfer zu schaffen, der an einem Erhitzer angebracht wird und dadurch einen Betrieb dieses Erhitzers bei geringstmöglichen Geräuschniveau ermöglicht,

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es gleichzeitig aber gestattet, den Erhitzer bei voller Leistung zu betreiben.

Ein erfindungsgemässer Schalldämpfer, der beispielsweise zur Ausrüstung eines Erhitzer-Dampf- bzw. Wasserkessels oder eines sonstigen Erhitzers geeignet ist, zeichnet sich dadurch aus, dass er die Form eines rohrförmigen Abschnitts besitzt, der in den Weg des Abgases einschalt- bzw. einsetzbar ist. Dieser Abschnitt umfasst einerseits eine innere Verengung und anderer seits wenigstens eine Lufteinlassöffnung, die in seiner Wand stromabwärts von der Verengung vorgesehen, beispielsweise ausgeschnitten, -gestanzt oder -gebohrt ist.

Der erfindungsgemässe Schalldämpfer gestattet es einerseits, durch seine Lufteinlassöffnungen die akustische Impedanz des Erhitzers auf dem Niveau des Auslasses mit derjenigen des Aussenraumes zu koppeln. Auf diese Weise wird die richtige Frequenz des Helmholzt-Resonators, der durch die Gesamtheit der Apparatur entsteht, aus dem Bereich starker spektraler Energiedichte des Verbrennungsgeräusches verschoben. Durch . diesen Vorgang werden die Schwankungen des Druckes gedämpft, und der Rückkopplungseffekt des Resonators auf dem Verbrennungsvorgang wird praktisch ausgeschaltet.

Der erfindungsgemässe Schalldämpfer befasst andererseits eine innere Verengung im Weg des ausströmenden Gases, um auf diese Weise einen Unterdruck zu erzeugen, damit die vorerwähnten

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öffnungen hier angebracht werden können. Diese Öffnungen bilden die Stelle, an der eine Luftzufuhr erfolgt, verhindern aber gleichzeitig die Ausströmung von Verbrennungsgasen.

Wie man sieht, kann ein erfindungsgemässer Schalldämpfer in Form eines rohrförmigen Abschnitts realisiert werden, der sich dazu eignet, ohne weitere Veränderung zwischen die Ausgangsöffnung des Erhitzers und die normalerweise zur Abführung des Gases vorgesehene Leitung eingefügt zu werden. Dieser statische Schalldämpfer braucht nicht von aussen mit Energie versorgt zu werden, er kann unabhängig vom Erhitzer verkauft werden, um die Geräusche weitgehendst zu unterdrücken und auf diese Weise die Funktion eines bereits vorhandenen Erhitzers verbessern.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger in den Fig. 1 bis 23 im Prinzip dargestellter, besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie ist jedoeh nicht hierauf beschränkt, sondern lässt sich im Rahmen der gegebenen Richtlinien wie auch des allgemeinen Erfindungsgedankens in vielfältiger Weise mit Erfolg verwirkliehen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines Vertikalschnittes, der schematisch den gesamten Aufbau eines mit einem erfindungsgemässen Schalldämpfer ausgerüsteten Erhitzers veranschaulicht,

Fig. 2 eine Teilansicht der Fig. 1, welche den erfindungsgemässen Schalldämpfer in gegenüber Fig. 1 vergrössertem

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Masstab veranschaulicht,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Schalldämpfers, !Fig. 4· einen Axialschnitt des Schalldämpfers nach Fig. 3, Fig. 5 und 6 eine sperspektivische bzw. eine Axialschnitt-Darstellung eines zweiten möglichen Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 7 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 8 und 9 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

das eine von einem divergentem Abschnitt gefolgte Verengung aufweist,
Fig.10 ein fünftes Ausführungsbeispiel, in dem auf einen

konvergenten Abschnitt ein divergenter Abschnitt folgt, Fig.11 ein sechstes Ausführungsbeispiel, das ähnlich dem vorgenannten Ausführungsbeispiel ist, wobei jedoch der konvergente Abschnitt nach Art einer Düse profiliert ist,

Fig.12 und 13 ein siebentes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer einfachen Verengung, an die sich eine Luftzufuhr anschliesst,

Fig.14 ein achtes Ausführungsbeispiel, das eine Abwandlung des zuletzt erwähnten Ausführungsbeispiels darstellt, wobei die Verengung ein Profil in Form einer Düse besitzt,
Fig.15 einen Axialschnitt des Ausführungsbeispiels nach Fig.

10 nach seinem Ein- bzw. Anbau im bzw. an den Erhitzer, Fig.16 ein Ausführungsbeispiel, in dem die Luftzufuhröffnungen auf einem divergenten Diaphragma verteilt sind,

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Jig. 17 das zuletzt genannte Ausführungsbeispiel in Punktion,

!B¹Ig. 18 und 19 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer einfachen Verengung,

Fig. 20 eine Abwandlung des zuletzt genannten Ausführungsbeispiels, bei welcher die Verengung das Profil einer konvergent verlaufenden Düse besitzt,

Pig. 21 eine Ansicht des Ausführungsbeispiels nach Fig. 18 und 19 in Funktion,

Fig. 22 eine Abwandlung des letzteren Ausführungsbeispiels, die einen besonders geringen Platz- bzw. Raumbedarf hat, und

Fig. 23 noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein mit Gas oder Heizöl betriebener Erhitzer dargestellt, der ein Brennersystem 1 aufweist, durch welches i die Kammer 2 Luft und Brennstoff zugeführt wird. Die verbrannten und heissen Gase strömen durch eine Reihe von Wärmeaustauschelementen 3, die dazu bestimmt sind, die Wärme auf das zu erhitzende Mittel zu übertragen; beispielsweise sind als Wärmeaustauschelemente Wasserohre oder Hippen geeignet.

Oberhalb der Wärmeaustauschelemente 3 gelangen die heissen Gase in einen Sammelraum 4- und strömen danach durch eine Öffnung 5 i^m Mantel 6 des Erhitzers. Die Gase werden inein Rohrsystem oder eine Abgasleitung 7 abgeführt. Diese Abgasleitung 7 endet entweder direkt oder über einen Kamin in der Atmosphäre.

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Um die schon erwähnten Geräusche zu unterdrücken, die in einem solchen Erhitzersystem erzeugt werden können, wird gegenüber der Öffnung 5 ein erfindungsgemässer Schalldämpfer 8 montiert. Dieser Schalldämpfer ist nur statischer Art und sein auf Druckdifferenzen basierendes Wirkungsprinzip verhindert, dass am Niveau der Lufteinlassoff nungen irgendwelche Ausströmung der verbrannten Gase möglich ist. Die zugeführte Luft kann entweder direkt von der Umgebung entnommen werden, oder auch an einer entfernten Stelle mit Hilfe einer Zufuhrleitung, die gegebenenfalls koaxial zur Auslassleitung verläuft.

Der erfindungsgemässe Schalldämpfer kann in den verschiedensten Formen verwirklich werden, von denen einige bevorzugte Ausführungsbeispiele nachstehend erläutert werden:

Im Falle der Fig. 1 bis 4- umfasst der Schalldämpfer 8 einen Grund-Befestigungsflansch 9> der dazu dient, ihn an der Rückseite des Mantels 6 des Erhitzers in Höhe der Auslassöffnung zu befestigen. Dieser Flansch geht in eine konvergente Wand über, dessen verengter Abschnitt eine zylindrische Verlängerung 11 aufweisen kann, die jedoch auch weggelassen werden kann. Radiale Rippen 12 sind um den konvergenten Abschnitt 10 verteilt, wobei die äusseren Kanten 13 dieser Rippen auf der gleichen Zylinderfläche liegen, damit die Ablassleitung direkt ein- bzw. aufgefügt werden kann. Auf dem Flansch 9 können Befestigungslöcher 10 verteilt sein.

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Die Wirkungsweise ist folgendermassen:

Nachdem der Flansch 9 an der Rückseite des Mantels 6 um die Auslassöffnung 5 befestigt ist, wird die Auslassleitung 7 teilweise über die ausseren Kanten 1J der Hippen 12 geschoben (Fig. 2). Auf diese Weise wird zwischen dem staromaufwärtigen Ende der Auslassleitung 7 und. dem Flansch 9 ein Umfangszwischen raum 15 zur Zuführung von Luft begrenzt.

Wesentlich ist, wie man sieht, dass der konvergente Abschnitt 10 einen Unterdruck in der Gasströmung am Ausgang des Erhitzers erzeugt, während an dieser Stelle eine Luftzufuhr hervorgerufen wird (siehe Pfeil 16). Es hat sich gezeigt, dass es mit dem erfindungsgemässen Schalldämpfer möglich ist, die beim Betrieb auftretenden Geräusche radikal bzw. weitgehendst zu beseitigen.

Bei dem abgewandelten Ausführungsbeispiel 8a der Fig. 5 und ist stromaufwärts ein konvergenter Abschnitt 17 vorgesehen, der in Form einer Düse profiliert ist. Dieser konvergente Abschnitt läuft an einer ebenen Querwand 18 aus, in der rundum die zentrale verengte Öffnung 20 Löcher 19 verteilt sind. Die Platte 18 wird durch einen zylindrischen Band 21 verlängert.

Auch dieses .Ausführungsbeispiel wird, wie das vorherige Ausführungsbeispiel der Erfindung zwischen die Öffnung 5 des Erhitzers und die Auslassleitung 17 eingefügt. Der konvergente

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Abschnitt 17 erzeugt den erforderlichen Unterdruck, während die Zuführung der Luft an dieser Stelle durch die Löcher 19 stattfindet.

Die Abwandlung 8b gemäss Fig. 7 weist anstelle des konvergenten, profilierten Abschnitts 17 ein Verengungs-Diaphragma auf, das durch eine kurze zylindrische Hülse 23 mit der Platte 18 verbunden ist. Der Innendurchmesser 24 dieses Hülse 23 ist geringer als der Durchmesser 25 der Auslassöffnung 5 (Fig. 2). Hier wird der Unterdruck also durch eine einfache "Verengung 22, 23 erzeugt.

In den Fig. 8 und 9 ist ein Ausführungsbeispiel 8c dargestellt in dem das Diaphragma bzw. die Verengungsplatte 22 durch eine zentrale Öffnung 26, deren Durchmesser 27 kleiner als der Durchmesser 25 der Auslassöffnung *> ist, in einen divergenten Abschnitt 28 übergeht. An der Basis dieses divergenten Abschnittes 28 sind Querlöcher 29 zur Zuführung von Luft vorgesehen, die sich nahe der Verengungsplatte 22 befinden. An seinem stromabwärtigen Ende ist der divergente Abschnitt 28 vorzugsweise durch eine zylindrische Hülse 30 verlängert.

In dem Ausführungsbeispiel 8d gemäss Fig. 10 ist ein einfacher konvergenter Abschnitt 31 zwischen dem Befestigungsflansch 9 und dem divergenten Abschnitt 28 vorgesehen. Wie bei den anderen Ausführungsbeispielen ist die Seitenwandung des divergenten Abschnitts 28 unmittelbar stromabwärts vom verengten

Abschnitt 23 mit Löchern 29 versehen. ;■./...:■

Das Ausführungsbeispiel 8e der Fig. 11 unterscheidet sich vom vorhergehenden Ausführungsbeispiel dadurch, dass der konvergente Abschnitt 31 durch einen im Profil die Forni einer Düse ausgebildeten konvergenten Abschnitt 33 ersetzt ist.

Das Ausführungsbeispiel 8f der Fig. 12, 1J und 15 weist einfach eine Verengungsplatte 22 auf, deren zentrale öffnung 26 in eine zylindrische Hülse 34 übergeht, deren Aussendurchmesser 35 gleich dem Innendurchmesser der Auslassleitung 7 ist. Die Luftzufuhrlöcher 29 sind in der Wand der Hülse 34 unmittelbar stromabxrärts von der Verengungsplatte 22 vorgesehen.

In dem Ausführungsbeispiel 8g der -Fig. 14 ist die einfache Verengungsöffnung 26 durch einen konvergenten Abschnitt 36 ersetzt, der das Profil einer Düse besitzt.

Die Fig. 16 und 17 zeigen ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel 8h, in dem die zentrale öffnung 26 der Verengungsplatte 22 durch ein divergentes Diaphragma 37 mit der Basis einer zylindreiechen Hülse 34 verbunden ist. Die Luftzufuhröffnungen 29 sind in der konischen ¥and des Diaphragmas 37 angebracht.

Die Abwandlung 83 gemäss den Fig. 18, 19 und 21 umfasst eine

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einfache Verengungsplatte 22, die in ihrer Mitte mit einer Verengungsöffnung 26 versehen ist, und auf der auf einer Seite Umfangsrippen 38 aufgebracht sind, die parallel zur Achse des Auslasses ausgerichtet sind. Man erkennt in Fig. 21, dass es genügt, die Auslassleitung 7 partiell auf die Rippen 38

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aufzuschieben, um an der Basis der Vorrichtung einen Zwischenraum zur Luftzuführung (Pfeil 39) zu begrenzen, der sich unmittelbar stromabwärts von der Verengungsplatte 22 befindet.

In dem Ausführungsbeispiel 8k gemäss der Fig. 20 besitzt die Wand des konvergenten Abschnitts 40 das Profil einer Düse, welche die Verengung im Zentrum der Verengungsplatte 22 definiert.

Fig. 22 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung; bei dem die Verengungsplatte 22 einstückig mit der Rückwand des Mantels 6 ist. Die Zuführung der Luft erfolgt durch eine Ausnehmung 41, die die Basis der Rippen 38 umgibt; auf die letzteren ist die Auslassleitung 7 partiell aufgeschoben. Diese Ausbildung hat einen ausserordentlich geringen Raumbedarf.

Die Fig. 23 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel 8m, in cem ein zylindrisches Gehäuse 42 vorgesehen ist, das adf eine vom Mantel 6 des Erhitzers ausgehende, um die Auslassöffnung 5 verlaufende Hülse 43 aufgesteckt werden kann.

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Am Vorderrand ist das Gehäuse 42 durch eine zylindrische Hülse 44 verlängert, die den gleichen äusseren Durchmesser wie die Hülse 4-3 besitzt, so dass darüber die Auslassleitung 7 geschoben werden kann. Die Luftzuführungslöcher 29 sind in der Seitenwand des Gehäuses 42 vorgesehen.

In jedem i'alle ist erkennbar, dass die Einrichtung 8 bzw. der erfindungsgemässe Schalldämpfer zur Ausrüstung beispielsweise eines mit Gas oder Heizöl betriebenen Erhitzers irgendeines Typs dienen können. In den meisten Fällen kann die Vorrichtung 8 bzw. ein erfindungsgemässer Schalldämpfer in Form eines unabhängigen bzw.'gesonderten Gegenstandes verwirklicht werden, den man separat verkauft, und der nachträglich an einem bereits vorhandenen Erhitzer angebracht werden kann.

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Claims (2)

Pa t ent an st? rü cii e

1.j ochalldämpfer zur Verhinderung der Entstehung und des Weiterbestehens von Schall auf Grund von Sesonanzen, ilammenpslsationen und stationären Wellen in Heizeinrichtungen, insbesondere Dampf- bzw. Wassererhitzem sowie sonstigen Erhitzern, dadurch gekennzeichnet, dass --,er die £Orm einesrrohrförmigen Abschnitts (8) besitzt, der unmittelbar am Auslass (5) der Heizeinrichtung vor dem Abgas- bzw.Auslassrohr (7) angeordnet ist*

2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass • der rohrförmige Abschnitt einerseits einen Bereich (10, 23, 28), beispielsweise ein Diaphragma (22* 37) zur Erzeugung einer Unterdruckzone in dessen stromabwärtigen Teil im Gasweg aufweist, wobei er andererseits in der Aussenwand und in einem vorzugsweise gradlinigen, tinmittelbar stromabwärts von dem Bereich, insbesondere vom Diaphragma gelegenen und der Unterdrückzone entsprechenden Abschnitt eine oder mehrere Öffnungen (15, 17, 19, 29, 39, 41) zur akustischen Verbindung zwischen der Umgebung und dem Kreislauf der heissen Gase besitzt.

3· Schalldämpfer nach Anspruch 2 mit selektiver und maximaler Wirksamkeit, dadurch gekennzeichnet, dass er an einer Stelle angeordnet ist, die akustisch der Erhitzerwand (6)

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SAD 6RlGlHAl.

entspricht, welche an der gleichen Stelle mit einer sekundären Abgasleitung (7) ausgerüstet ist.

4-. Schalldämpfer nach.-Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass er als unabhängige Einrichtung (8) ausgebildet ist, die sich dazu eignet,zwischen die Auslassöffnung (5) für die Abgase einer Heizeinrichtung und die Abfuhr!eitung (7) der Gase eingefügt zu werden, und zwar als partieller oder vollständiger Bestandteil der Heizeinrichtung oder der Abgasleitung.

5· Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass er mehrere identische oder unterschiedliche elementare Vorrichtungen bzw. Schalldämpfer umfasst, die entweder hintereinander oder nebeneinander oder gleichzeitig hinter- und nebeneinander angeordnet sind.

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