Aktivschalldämpfer zur Verringerung von Flamm- und Brenngeräuschen

Abstract

 Zur Unterdrückung von Flammgeräuschen, insbesondere bei Oelbrenneranlagen, wird eine Schalldämpfung durch Auftrennung eines möglicherweise bereits bestehenden Abgasrohres (8) zwischen Ofen und Kamin unter Dazwischenschaltung des erfindungsgemässen Aktivschalldämpfers dadurch bewerkstelligt, dass die offenen Rohrleitungen (8) durch Reduktionsverschlüsse (1) über Verbindungsschläuche (2) und (3) mit einem Heissgasgebläse (4) verbunden sind, die ihrerseits über einen Temperaturschalter (5) und einen Drucksensor (6) verfügt wodurch Reglersignale an eine Elektronik (7) weitergeben werden, die die Tourenzahl des Antriebsmotores (9) und somit die anfallende Gasmenge in der Brennkammer (38) dosiert wegsaugt. Die Elektronik (7) wird anstelle des Brenners (10) über die Thermostatenregelung (11) des Ofens (12) direkt angesteuert und schaltet ihrerseits, wenn alle Parameter des Aktivschalldämpfers (1 - 9) stimmen, nachfolgend den Brenner (10) ein.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Aktivschalldämpfer zur Verringerung von Flamm- und Brenngeräuschen, insbesondere bei Heizungsanlagen, die mit Oelbrennern betrieben werden.

[0002] Jede Verbrennung erzeugt starke Schallgeräusche, die sich im Kamin fortpflanzen und als dröhnende Geräusche in der weiteren Umgebung hörbar werden. Die Geräusche sind abhängig von der Brennermarke, Brennergrösse, Brennereinstellung, dem Heizkessel, dem Ofen und dem Kamin. Neuzeitliche Brenner arbeiten mit höheren Flammtemperaturen und erzeugen lautere Geräusche.

[0003] Bekannt sind Schalldämpfer mit Doppelrohren. Das innere Rohr hat Radiallöcher und die Zwischenräume sind mit Dämpfungswatte gefüllt. Die herkömmlichen Schalldämpfer erreichen Dämpfungsgrade von einigen dB pro Meter. Der Platz zum Einbau eines Dämpfungsrohres im Heizraum ist meist sehr beschränkt, so dass nur kurze Versionen mit geringen Dämpfungswerten zum Einsatz gelangen.

[0004] Der erfindungsgemässe Aktivschalldämpfer, nachstehend ASD genannt, ist klein in den Abmessungen mit grossem Dämpfungswert und kann überall in ein Rauchrohr bei minimalem Abstand zwischengeschaltet und plaziert werden.

[0005] Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung stellen dar:

Fig. 1

Veranschaulichung einer möglichen Dazwischenschaltung eines ASD in eine bestehende Heizungsanlage.

Fig. 2

Mögliche Ausführung des Reduktionsverschlusses.

Fig. 3

Reduktionsverschluss mit Überdruckklappe.

Fig. 4

Blockschema der Steuerelektronik.

Fig. 5

Mögliche Ausführung des Drucksensors

Fig. 6

Verstellbarer Kaminaufsatz.

Fig. 7

Fixer Kaminaufsatz

[0006] Der Aktivschalldämpfer ASD beinhaltet die Reduktionsverschlüsse 1, die Verbindungsschläuche 2 und 3, ein Heissgasgebläse 4 mit Temperaturbegrenzer 5 und Drucksensor 6, eine Elektronik 7 und einen Motor 9.

[0007] Ein grosser Teil der Dämpfung wird bereits durch die Querschnittverminderung des Heizungsrohres erreicht. Um eine vorgegebene Gasmenge unter diesen Umständen abführen zu können, muss die Luftströmung in den verengten Rohrquerschnitten entsprechend erhöht werden. Dies geschieht durch Zwischenschalten eines Luftgebläses in die verengte Rohrleitung. Bei stark reduziertem Rohrquerschnitt muss das Gebläse entsprechend stark ausgelegt werden. Wir verwenden beispielsweise ein Mehrstufengebläse mit Rotorscheiben, wie sie in handelsüblichen Staubsaugern zum Einsatz gelangen. Durch das Dehnen, Zerhacken, Aufteilen, Umlenken, Verwirbeln, Zusammenfügen und Komprimieren der Luft wird bei unterschiedlichen Laufzeiten und Laufwegen eine akustische Schallübertragung praktisch verunmöglicht.

[0008] Die Grenzwerte einer solchen Schallunterdrückung Schalldämpfung liegen in der zu erzeugenden Luftströmung selber, da höhere Strömungen ihrerseits wiederum höhere Luftgeräusche verursachen. Da die Luftgeräusche in ihrer Amplitude jedoch gleichmässig sind, wirken sie akustisch viel weniger störend, als die blubbernden Brenngeräusche und sind schon auf kurze Distanz unhörbar.

[0009] Die Querschnittverengung des Abgasrohres 8 Fig. 1 durch den Reduktionsverschluss 1 wirkt sich rückwirkend bereits auf die Flammgeräusche des Brenners 10 aus, da sich diese nicht mehr durch die Kaminresonanzen aufschaukeln können. Die Brenngeräusche im Ofen 12 werden gleichmässiger und erscheinen ruhiger.

[0010] Der ASD muss bezüglich Einbau, Service, Sicherheit, Vorschriften und individueller Anwendung, klein, robust und auswechselbar sein. Das Abgasrohr 8 muss für den Kaminfeger zugänglich bleiben. Daher werden die Reduktionsverschlüsse 1 nach Fig. 2 ausgeführt.

[0011] Auf das Abgasrohr 8 werden je nach deren Durchmesser 2, 3 oder 4 gleiche Korsettsegmente 13 mit je in der Mitte aufgeschweissten Schrauben 14 über Spannschrauben 17 auf dem Abgasrohr 8 symmetrisch befestigt. Der Reduktionsverschluss 1 mit der aufgebrachten Dichtung 15 wird nun mit Flügelmuttern 16 festgezogen und kann zur Kaminreinigung durch den Kaminfeger wieder leicht weggenommen werden. Bei Heizungsanlagen, die neu erstellt werden, können die Schrauben 14 fabrikationsmässig direkt auf die Abgasrohre 8 aufgeschweisst werden.

[0012] Beim Zünden des Brenners 10 entsteht kurzzeitig eine grosse Druckwelle, die durch den ASD blockiert und etwas verzögert abgebaut wird. Dieser Rückstau ist normalerweise problemlos. Er könnte jedoch bei einigen Brennertypen zu Problemen führen. Wir versehen somit für diesen Betriebsfall den Reduktionsverschluss 1 nach Fig. 2 mit einer Überdruckklappe 18 mit Schliessgewicht 19 nach Fig. 3.

[0013] Die Elektronik 7 wird mit dem Brenner 10 Fig. 1 so zusammengeschlossen, dass die Steuerung der ganzen Heizungsanlage Ofen 12 in jeder Hinsicht unverändert bleibt und als solche normal weiterfunktioniert. Dies geschieht über ein 3 resp. vorzugsweise 4-adriges Verbindungskabel 20 nach Fig. 4. Die Schutzerdung 0 und der Nullleiter N werden direkt mit den vorhandenen Anschlüssen im Brenner 10 parallel geschaltet. Die Phase P, die normalerweise direkt auf den Brenner 10 führt, wird unterbrochen und auf die Leitung P der Elektronik 7 umgelegt und die Rückführungsleitung B wird an Stelle von Phase P mit dem Brenner 10 verkabelt. Die Elektronik 7 hat somit eine zusätzliche Kontrolle über den Brenner 10. Die Thermostatenregelung 11 des Ofens 12 Fig. 1 schaltet somit nicht mehr den Brenner 10, sondern die Elektronik 7 und wenn alle Parameter stimmen, wird über Relais R und deren Kontakt r2 Fig. 4 der Brenner 10 eingeschaltet.

[0014] Als Antriebsmotor 9 Fig. 1 wird vorzugsweise ein Asynchronmotor eingesetzt, da er bei ruhigerem Lauf eine höhere Lebensdauer aufweist. Asynchronmotoren lassen sich bezüglich Drehzahlregulierung mit einfachen Mitteln praktisch nicht regeln. Es wurde daher nach einer Regelung gesucht, die es trotzdem schafft und unsern Anforderungen bezüglich Laufruhe und Reglerbereich vollkommen genügt. Die Elektronik 7 überwacht sich selbst und dient zusätzlich als Motorschutzschalter. Sie arbeitet beispielsweise direkt am Netz ohne Transformator.

[0015] Der erfindungsgemässe Drucksensor 6 nach Fig. 1 ist über einen Vakuumschlauch 25 mit dem Heissgasgebläse 4 verbunden und wird hier anhand der Fig. 5 näher erläutert. An einem becherförmigen Gehäuse 21 wird am Rand eine flexible Membrane 22 hermetisch aufgeleimt. In der Membranmitte ist ein Membrankontakt 23 angebracht, der über ein flexibles Verbindungskabel 39 mit dem Anschluss 24 verbunden ist. Zur Verhinderung von Kondenswasser in der Unterdruckleitung 25 ist im Gehäuse 21 ein Entlüftungsloch 26 angebracht. Die Gegenkontaktfeder 27 mit deren Kontaktspitze 40 wird durch eine Lasche 28 elektrisch isoliert und über eine Schraube 29 regelbar gegen den Membrankontakt 23 gepresst. Die Kontaktspannung liegt direkt am 220-Volt-Netz und ist somit unproblematisch gegen Kontaktverunreinigung. Mit dem beschriebenen Drucksensor 6 können in der Brennkammer 38 Fig. 1 Unterdrücke von 0,01 mbar eingestellt und geregelt werden.

[0016] Da eine Elektronik 7 digital oder analog und auf verschiedene Arten aufgebaut werden kann, um dieselben Endresultate zu erzielen, wird lediglich die Funktion anhand des Blockschemas Fig. 4 beschrieben. Der Kontakt im Drucksensor 6 ist im Ruhezustand immer geschlossen. Die Lampe "regelt" leuchtet auf, der Komparator ist blockiert und der Triac M schaltet den Motor M ein, der direkt an Phase P liegt und hochläuft. Es entsteht durch das Heissgasgebläse 4 ein Vakuum und der Drucksensor 6 öffnet. Der Triac M schaltet den Motor ab und der Komparator schaltet über Shaper und Triac R das Relais R ein, das über Kontakt r1 in Selbsthaltung bleibt und über Kontakt r2 die Einschaltdrossel D in Serie zum Motor freigibt. Die Einschaltdrossel D sorgt für einen ruhigeren Lauf des Motors M. Durch das Abschalten des Motors M nimmt das Vakuum ab und der Drucksensor 6 schliesst wieder. Die Glimmlampe "regelt" flackert somit im Verhältnis der Unterbrechungsvorgänge. Jeder Schaltungsvorgang erzeugt über dem Komparator im Shaper einen Impuls, der die Zeiteinheit 14 Sek. auf Null stellt. Die beispielsweise 14 Sekunden sind beliebig einstellbar und beginnen nach jedem Impuls vom Shaper neu an zu laufen.

[0017] Befinden wir uns nicht mehr im Regelbereich, bleibt der Drucksensor 6 offen oder geschlossen. Es fallen die Rückstellimpulse vom Shaper weg und die Zeiteinheit erreicht die 14 Sekunden, wodurch Triac M den Motor M abschaltet und Triac R das Relais R zurückstellt, wodurch über den Kontakt r2 der Brenner 10 ausgeschaltet wird. Zusätzlich schaltet über einen Inverter mit dem Triac S die Lampe "Störung" ein und der Komparator wird blockiert. Die Elektronik 7 steht jetzt auf Störung und kann nur noch durch einen Netzunterbruch oder einfacher durch die Taste "Start" rückgestellt werden. Der beschriebene Vorgang wird auch ausgelöst z.B. bei blockiertem Motor, abgefallenem Antriebsriemen oder blockiertem Heissluftgebläse. Dieser Vorgang ersetzt somit einen teuren Motorschutzschalter.

[0018] Bei Überhitzung des Heissgasgebläses 4 unterbricht Thermoschalter 5, der beispielsweise auf 120° Celsius voreingestellt sein kann, die Speisespannung der Elektronik 7. Die ganze Steuerung fällt vorübergehend aus und beginnt nach Abkühlung des Thermoschalters und durch deren Kontaktschliessung automatisch mit einem Neustart. Die ganze ASD-Anlage ist dadurch gegen eine allfällige Überhitzung abgesichert. Die Verbindungsschläuche 2 und 3 dürfen somit in Plastik ausgelegt werden mit zugelassenen Temperaturen von ca. 150° Celsius.

[0019] Der Verbindungsschlauch 3 Fig. 1 kann auch in verlängerter Form gewählt werden, d.h. man zieht ihn gleich durch das bestehende Kamin bis zum Kaminende 41 über dem Dach, hoch und befestigt ihn dort mit einer Haltevorrichtung nach Fig. 6 oder Fig. 7. Die Dämpfungswerte werden dadurch noch verbessert und man kommt zu einer relativ billigen Kaminsanierung. Es ist vorzugsweise ein Plastikschlauch ohne Drahtverstärkung zu wählen aus Gründen der Sicherheit vor Wärmebrücken und bei Blitzschlag. Durch die hohe Luftströmung im Verbindungsschlauch 3 bleibt keine Zeit für eine Abkühlung der Abgase im Schlauchinnern. Die Kondensation geschieht ausserhalb des Schlauches und somit über dem Kamin. Das Schlauchinnere bleibt auch bei tiefen Aussentemperaturen trocken. Selbstverständlich kann im Innern des Kamins auch ein fixes, temperaturbeständiges Plastikrohr installiert werden.

[0020] Ein erfindungsgemässer verstellbarer Kaminaufsatz ist anhand Fig. 6 näher beschrieben. Durch ein Loch in der Hauptplatte 31 wird ein Endstück 32 angebracht und auf deren unteren Ende der Verbindungsschlauch 3 mit einer Bride 33 festgeschraubt. Durch das Lockern der beiden Schrauben 34 können die vier Haltebügel 35 durch achsiales und radiales Verschieben und Verdrehen in grossen Einstellbereichen den verschiedenen Kaminformen 41 angepasst werden. Die Fixierung erfolgt dann über festklemmen der beiden Klemmbriden 36 durch die beiden Schrauben 34. Der frei aufliegende Deckel 37 dient als Schutz bei Regengüssen.

[0021] Ein erfindungsgemässer, fixer Kaminaufsatz nach Fig. 7 ist so aufgebaut, dass die Hauptplatte 31 mindestens die Kaminöffnung zudeckt und bis über den äusseren Kaminrand reichen darf. Die Zentrierung auf dem Kamin erfolgt durch mindestens zwei diagonal angebrachte Zentrierbolzen 42. Sie kann auch erfolgen durch ein teilweises Herunterbiegen der Hauptplatte 31 an den den äussern Kaminrand 41 überragenden Partien. Durch ein Loch in der Hauptplatte 31 wird ein Endstück 32 angebracht und auf deren unteren Ende der Verbindungsschlauch 3 mit einer Bride 33 festgeschraubt. Der frei aufliegende Deckel 37 nach Fig. 7 liegt mit der ungebogenen Stelle 43 auf der Hauptplatte 31 auf und wird über die beiden Laschen 44 durch Umbiegen gegen ein Herausfallen fixiert.

Ansprüche

1. Aktivschalldämpfer zur Verringerung von Flamm- und Brenngeräuschen, insbesondere bei Heizungsanlagen, die mit Oelbrennern betrieben werden, dadurch gekennzeichnet, dass im Abgasweg zwischen dem Brenner (10) und dem Kamin eine starke Verengung angebracht ist, durch welche die Abgase mit entsprechend hoher Strömungsgeschwindigkeit durchgeführt werden.

2. Aktivschalldämpfer nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die hohe Strömungsgeschwindigkeit durch ein ein- oder mehrstufiges Heissgasgebläse (4) verursacht wird.

3. Aktivschalldämpfer nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Heissgasgebläse (4) durch einen externen, in seiner Tourenzahl geregelten Motor (9) angetrieben wird, deren Reglerinformation ein Drucksensor (6) liefert.

4. Aktivschalldämpfer nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (6) im wesentlichen aus einem Gehäuse (21) mit dem Entlüftungsloch (26), einer Membran (22), einem Kontakt (23), einer Kontaktfeder (27) mit deren Spitze (40), einer Lasche (28) und einer Schraube (29) im Gehäuse (30) besteht.

5. Aktivschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektronik (7) Schaltungsteile aufweist, die beim Ausbleiben der alternierenden Reglerimpulse, herrührend vom Drucksensor (6), nach einer voreingestellten Zeit, die Aktivschalldämpfer-Anlage inklusive den Brenner (10) ausschaltet und als Fehlermeldung durch eine Lampe "Störung" anzeigt.

6. Aktivschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Thermostatenregelung (11) eines Ofens (12) nicht mehr direkt deren Brenner (10) ansteuert, sondern dass zuerst der Aktivschalldämpfer in Betrieb gesetzt wird und erst nach deren Funktionsüberwachung durch die Elektronik (7) der Brenner (10) einschaltet.

7. Aktivschalldämpfer nach einem der Ansprüche 2 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Abgase durch einen Schlauch (2) zum Heissgasgebläse (4) und durch einen weiteren Schlauch (3) von diesem weg geleitet werden.

8. Aktivschalldämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Heissgasgebläse (4) weg führende Schlauch (3) so lang ist, dass er durch das Abgangsrohr (8) bis zum Kaminende hochgezogen und an einem verstellbaren Kaminaufsatz befestigt werden kann.

9. Aktivschalldämpfer nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Kaminaufsatz im wesentlichen aus einer Hauptplatte (31) mit einem Anschlussrohr (32), Schrauben (34), Haltebügeln (35), Klemmbriden (36) und einem Deckel (37) besteht.

10. Aktivschalldämpfer nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Kaminaufsatz die freie Kaminöffnung überdeckt und im Wesentlichen aus der Abdeckplatte (31), einem Anschlussrohr (32), mindestens zwei Zentrierbolzen (42) und einem Deckel (37) besteht.

11. Aktivschalldämpfer nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die starke Verengung dadurch gebildet ist, dass an der vom Brenner kommenden und an der zum Kamin führenden Rohrleitung (8) über Schrauben (17) Korsettsegmente (13) mit aufgeschweissten Schrauben (14) befestigt sind und die Öffungsenden der Rohrleitungen (8) durch Reduktionsverschlüsse (1) mit Dichtung (15) über mit den aufgeschweissten Schrauben (14) verbundene Flügelmuttern (16) verschlossen sind.

12. Aktivschalldämpfer nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass der ofenseitig montierte Reduktionsanschluss (1) mit einem Loch versehen ist, das durch eine Überdruckklappe (18) mit einem Schliessgewicht (19) verschlossen ist.

Zeichnung