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Schalldämpfende Ausbildung eines Gehäuses
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einer brennstoffbeheizten Wärmequelle Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine schalldämpfende Ausbildung eines Gehäuses einer brennstoffbeheizten
Wärmequelle gemaß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Aus der DEOS 2) 10 967 ist ein Gaswasserheizer bekanntgeworden, der
als Wärmequelle aus einem von einem'Brenner beheizten W rmetauscher besteht, der
unter Belassung eines luftgefüllten Zwischenraumes von eine Gehause umgeben ist,
das an seiner Tnnenseite von einer schallschluckenden Auskleidung abgedeckt 13 t.
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Einer solchen schallschluckenden Auskleidung ist ein. gewis-Wirksamkeit
keineswegs abzusprechen, nur erfolgt die Dämpfung
der einzelnen
Störschallfrequenzen äußerst ungleichmäßig und vor allem nicht gezielt.
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Es ist weiterhin bekannt, den Düsen eines Vormischgasbrenners Ilelmholtzresonatoren
zuzuordnen, um bestimmte Frequenzen des Düsengeräusches zu dämpfen. Hierzu ist es
allerdings erforderlich, jeder einzelen Düse einen besonderen helmholtzresonator
zuzuordnen. Da das Düsengeräusch auch nicht auf einer einzigen und konstanten Frequenz
festliegt, müßte, so hat es sich jedenfalls im Laufe des Entstehens der vorliegenn
Erfindung gezeigt, den verschiedenen Frequenzen des von je einer Düse abgestrahlten
Schalls ein eigener Helmholtzresonator zugeordnet werden.
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Die Erfindung geht davon aus, daß innerhalb einer brennstoffb-:-'heizten
Wärmequelle eine Vielzahl von Schallquellen vorhanden sind, die zudem Schallenergie
auf unterschiedlichen Frequenzen abstrahlen, vergleiche hierzu insbesondere Figur
eins.
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Aus dem Diagramm der Figur eins ist ein Schaubild ersichtlich das
die wichtigsten Geräuschquellen eines bestimmten ausgeh.thlten Gaswasserheizere
bei einer Brennerleistung von etwa 20 kW darstellt. Diese sind im wesentlichen:
das Verbrennungsgeräusch, das Injektorgeräusch und das Düsengeräusch. Bei ,lbeheizten
Wärmequellen treten ähnliche analoge Gerti.uschquellen auf. Wesentlich ist, daß
die einzelnen Geräusche der Geräuschquellen sich über das gesamte frequenzband von
etwa
50 Hz bis 10 kHz keineswegs gleichmäßig verteilen, sondern
daß bestimmte Frequenzen ausgesprochene Maxima an Geräusch-Intensitäten darstellen,
sowie es auch ausgesprochene Minima gibt. Insbesondere ist aus der Figur eins ersichtlich,
daß bei einem bestimmten Gerät das Verbrennungsgeräusch sein Maximum bei etwa 300
und 500 Hz aufweist. Bei diesen beiden Frequenspitzen wird ein Geräuschpegel von
50 dB überschritten und etwa 55 dB erreicht. Für die Wirksamkeit einer schalllämpfenden
Maßnahme wäre es hier erforderlich und zweckmäßig, eine Schalldämpfung gezielt im
Bereich von 300 und 500 Hz eventuell im Bereich von 300 bis 500 Hz einzusetzen.
Das wärde zur Folge haben, daß das Frequenzspektrum im angegebenen Bereich unter
die 50-dB-Grenze sinkt, ohne daß der übrige Geräusehpegel über das Frequenzband
des Verbrennungsgeräusches insgesamt beeinflußt werden müßte. Zwar wäre eine Beeinflussung
des außerhalb der angegebenen Grenzen vorhandenen Frequenzbandes reich möglich und
wirksam, nur nicht in so großem Ausmaß. Analog folgt, daß man im Bereich des Injektorgeräusches
schalld@mpf'nde Maßnahmen im Frequenzband um 2,4 und 8,5 kliz ansetzen müßte. Beim
Düsengeräusch müßte man ein Prequenzband von etwa 6 bis 10 kllz bevorzugt einer
Dämpfung unterwerfen.
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Bei Einsetzen einer solchen frequenzgerichteten Schalldämpfung würden
dann Maxima der Schallintensitäten auftreten, die bei anderen Frequenzen liegen.
Ist also mit der ersten Schalldämpfungsmaßnahme im Bereich des Verbrennugsgeräusches
und des Injektorgeräusches sowie des Düsengeräusches eine erliebliche Herabsetzung
der Intensitäten in einzelnen i'requenzen
oder Frequenzbändern erreicht
worden und ist eine weitern Herabsetzung zwingend notwendig, so müssen die nun gebildeten,
anders liegenden Frequenzen geprüft werden, die nunmehr die Intensitätsmaxima darstellen,
und weitere schalldämpfende Maßnahmen ergriffen werden, um die neu gebildeten M.txime
abzubauen.
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Diese Maßnahme ist, wie gesagt, für jeden einzelner Gerätetyn gesondert
zu treffen, man kann aber andererseits jedem einzelnen Gerät bestimmte Erst- und
Zweit-Frequenzen zuordnen, die die Erst- und Zweit-Maxima der Geräuschintensität
bilden. kennt man die Frequenzen, bei denen die Geräuschmaxima der ersten owie der
zweiten und eventuell folgender Dämpfungsmaßnnhmen auftreten, so kann für ein bestimmtes
Gerät nach einmaliger Bestimmung der Maxima gezielt schalldämpfende Maßnahmen lorgeschlagen
werden, die sich bei Folgegeräten desgleichen Cerätetyps gleich gut auswirken werden.
Bei Änderung der baulichten Gegebenheiten der Geräte sind daher die Frequenzen der
Schallintensitätsmaxima erneut zu messen und demäß diesen neu gemessenen Frequenzen
die Dämpfungsmaßnahmen zuzuordnen.
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Dieses Vorgehen ist unabhängig von der jeweiligen Ausgestaltung der
Wärmequelle, ob es sich demgemäß um einen Gas- oder, Brenner handelt, ob es sich
um einen Vormischbrenner oder Diffusionsbrenner handelt. Weiterhin ist für diese
Vorgehensweise belanglos ob es sich um einen Kessel, Durchlauferhitzer oder Speicher
handelt und ob der Durchlauferhitzer beziehungsweise
Kessel lediglich
im Durchlauf oder auch im Umlaufverwahren arbeitet.
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Der vorliegenden Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, schalldämpfende
Maßnahmen für die maßgeblichen Geräuschquellen einer Wärmequelle zu schaffen, die
nach einmaliger Bestimmung bei der laufenden Geräteserie ohne Änderung angewendet
werden kann.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingengs näher bezeichneten
Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen
Merkmale gelöst.
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Der hieraus ersichtliche technische Fortschritt liegt darin, daß man
nach messung der dei Hauptschallintensität tragenden Frequenzen der Schallquellen
gezielt schalldämpfende Maßnahmen treffen kann, die diesen Frequenzen zugeordnet
werden Können, um die abgestalten Schallpegel frequenzmäßig wirksam zu dämpfen.
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Weitere Ausgestaltung und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind Gegenstand der Unteranspriiche sowie der nachfolgenden Beschreibung,
die anhand der Ausführungsbeispiele gemäß der Figuren zwei bis vier Ausführungsbeispiele
dr Erfindung darstellen.
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Es zeigen
Figur zwei einen Teilschnitt durch einen
Umlaufwasserheizer mit geschnittenem Gehäuse, Figur drei einen Querschnitt durch
das Gehäuse eines Gaswasserheizers in Seitenansicht und Figur vier einen Querschnitt
durch einen Gaswasserheizer und sein Gehäuse mit Ansicht von oben.
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In den Figuren zwei bis vier bedeuten gleiche B-zugszeichen jeweils
die gleichen Einzelheiten.
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Eine Wärmequelle 1 weist einen Wärmetauscher 2, eine Strömungssicherung
3 und ein Abgasrohr 4 auf, das ein Gehäuse 5 nach oben im Bereich einer Öffnung
6 durchsetzt. Unterhalb des Wärmetauschers 2 ist ein Brenner 7 angeordnet, der von
in einem Gehäuse 8 angeordneten.Gas- und Wasserarm3.tur beaufschlagt ist. Bei dem
Brenner handelt es sich im Ausführungsbeispiel um einen Vormischgasbrenner. An das
Gehäuse 8 ist eine Gasleitung 9 sowie Umlaufwasserleitungen 10 und 11 angeschlossen.
Das Gehäuse 5 besteht aus die Wärmequelle 1 an ihren Seitenwänden sowie an der Ober-
und Unterseite umgebenden Blechteilen, die in geeigneter Weise miteinander, teils
abnehmbar, verbunden sind. Es sind somit Seitenteile 12 und 13 in Figur zwei sichtbar,
in der Figur drei die Seitenteile 14 und 15.
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Weiterhin ist in der Figur zwei die Unterseite 16 und die
Oberseite
17 erkennbar.
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Die Wärmequelle weist zwischen sich und sämtlichen senkrechtstehenden
Gehäuseseitenteilen 12 bis 15 kanalartige Zwischenriume 18 auf, die gleichermaßen
senkrecht stehen. Unterhalb der Wärmequelle und zwischen ihr und der Unterseite
16 sind gleichfalls hier waagerechte Zwischenräume 18 vorhanden, gleichermaßen auch
im Raum oberhalb der Wärmequelle und der Gehäuseoberseite.
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Samtliche Zwischenräume 18, die aber nicht überall vorhanden sein
müssen, sondern bedarfsweise sein können, werden der der Wärmequelle 1 abgewandten
Seite von Mänteln 19 von4-Kanälen begrenzt. Diese/4-Kanäle weisen schalldämpfende
Charakteristiken auf, auf die später noch eingegangen ird.
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Die#/4-Kanäle sind mit ihrer anderen Mantelseite an der Innenseite
des Gehäuses 5 angebracht.
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Die#/4-kanäle bestehen bevorzugt aus allseitig geschlossenen @ohlkörpern
mit einer Eingangsöffnung 20, die jeweils dem Zwischenraum 18 zugewandt ist. Aus
der Figur zwei ist ersicht:-lieh, daß die Wärmequelle 1 sowohl an ihren senkrechten
Begrenviungswänden als auch an der Ober- und Unterseite vollständig von solchen
#/4-Kanälen umgeben ist.
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Die #/4-kanäle sind bevorzugt aus U-förmigen Basisteilen hergestellt,
die mit Ihrer Unterseite an der Innnenseite dr
Gehäusewände 12
bis 17 angeklebt sind. Diese U-förmigen B.asisteile weisen somit Kanäle in Form
eines U auf mit zwischen ihnan stehengebliebenen Stegen. Diese~Kanäle werden auf
die erforderliche Lange entsprechend durch Querbegrenzunge 22 gebracht, so daß ein
jeder U-förmige Kanal in zwei 21 durch die Querbegrenzung geteilt wird. Die Querbegrenzung
22 wird jeweils so in das U eingesetzt, daß die ents-tehenden Kanäle eine solche
Länge aufweisen, daß sie gerade einen ë/4--Kanal für die in ihrer Schallintensität
zu dämpfende Frequenz f aufweist. Es besteht bekanntlich der Zusammenhang, daß die
Schallgeschwindigkeit c das Produkt aus Wellenlänge und Frequenz f ist Da die Schallgeschwindigkeit
eine Konstanbe darstellt, kann bei Messung der Frequenzen, bei denen die Schallintensität
maximal auftritt, mühelos die zu dämpfende Schallwellenlänge ermittelt werden und
demgemäß die #/4-kanäle entsprechend berechnet werden. Da man eine Vielzahl von
U-förmigen Kanälen an den senkrechtstehenden Seitenwänden des Gehäuses und an der
Gehäuse-Ober- sowie -Unterseite anbringen kann, besteht die Möglichkeit, eine Vielzahl
von andersartig abgestimmten #/4-kanälen zu bilden, so daß ganze Frequenzspektren
in der Schallabstrahlungsintensität geschwächt werden können. Die geschlossene Form
der#/4-Kanäle entsteht schlußendlich, indem jeweils mehrere U-förmige Kanäle durch
eine Abdeckplatte 23 abgedeckt werden. Diese Abdderplatte 23 weist die bereits erwähnten
Öffnungen 20 je Kanal auf.
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Es besteht weiterhin die Möglichkeit, die einzelnenÄ/4-1(anäle dadurch
herzustellen, daß die entsprechenden Körper im Spritzgußverfahren
hergestellt
werden und die Öffnungen durch Keine bewerkststelligt werden. Hierzu müssen dann
die Kerne die entsprechenden Abmessungen zur Erzielung der #/4-kanäle bekommen.
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Bevorzugt weisen sätliche #/4-Kanäle ein quaderförmiges Innenvolumen
auf. Es ist aber auch möglich, daß Innenvolumen zylinderförmig, dreikantförmig oder
oval zu gestalten. Wesentlich ist dabei nur, daß bei quaderförmigem Innenvolumen
die Breite und Höhe des #/4-kanals sowie die Öffnungsbreite der Öffnung -20 und
deren Höhe sowie die Breite des. Zwischenraums 18 gleich groß sind. Der Querschnitt
des #/4-kanals entspricht dern Querschnitt der Öffnung 20. Das Material für die
Kanalkörper ist schallweich ausgebildet, mit gutem Erfolg können hierbei h.,ndelsübliche
Materialien eingesetzt werden, z. B. Faserdämmstoffe.