DE19503193B4

DE19503193B4 - Feuerstätte mit Schalldämpfung, Dämpfungseinrichtung und Verwendung

Info

Publication number: DE19503193B4
Application number: DE1995103193
Authority: DE
Inventors: Luitpold Dipl.-Ing. Kutzner; Erwin Ing. Postenrieder (grad.)
Original assignee: Kutzner and Weber GmbH
Current assignee: Kutzner and Weber GmbH
Priority date: 1995-02-01
Filing date: 1995-02-01
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2015-02-02
Also published as: DE19503193A1

Abstract

Feuerstätte mit Schalldämpfung, insbesondere mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen betriebene Feuerstätte, mit mindestens einem durch eine Kanalwandung (23) begrenzten, längs einer Kanalachse (25) verlaufenden Abgaskanal (15), wobei zur Schalldämpfung von im Abgaskanal (15) auftretenden Schallwellen dem Abgaskanal (15) Dämpfungsmittel (29; 49e, 51e, 53e, 59e; 69i)zugeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Schalldämpfung mehrere der nachfolgenden Maßnahmen a) bis c) vorgesehen sind:
a) angrenzend an den Abgaskanal (15) ist mindestens eine den Schallwellen zugängliche Breitband-Dämmaterialpackung (29) vorgesehen, welche
i) über die Flächenausdehnung der Kanalwandung (23) verteilt unterschiedliche Ausdehnung in zum jeweiligen Kanalwandungsbereich im wesentlichen orthogonaler Richtung besitzt, oder/und
ii) Packungsbereiche (39c, 41c) unterschiedlichen Dämpfungsverhaltens aufweist;
b) der Abgaskanal (15e) weist zwischen dem Ausgang der Feuerstätte (1e) und dem Eingang eines nachgeschalteten Kamins (17e) mindestens eine Knickstelle (49e, 51e) auf, an welcher der der Knickstelle (49e, 51e) zuströmende Abgasstrom unter einem von Null verschiedenen Winkel auf die Kanalwandung...

Description

Die Erfindung betrifft eine Feuerstätte mit Schalldämpfung, insbesondere eine mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen betriebene Feuerstätte, mit mindestens einem durch eine Kanalwandung begrenzten, längs einer Kanalachse verlaufenden Abgaskanal, wobei zur Schalldämpfung von im Abgaskanal auftretenden Schallwellen dem Abgaskanal Dämpfungsmittel zugeordnet sind.
Im Betrieb von Feuerstätten auftretende Verbrennungsgeräusche werden von Personen, die sich in dem die Feuerstätte enthaltenden Gebäude oder im Nachbarschaftsbereich aufhalten, häufig als sehr störend und unangenehm empfunden. Dies gilt insbesondere für mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen betriebene Feuerstätten und hier wiederum insbesondere für Feuerstätten mit Gebläsebrenner. Die Verbrennungsgeräusche werden durch die im Brennerraum stattfindenden Verbrennungsvorgänge hervorgerufen. Die dabei angeregten Schallwellen liegen zumeist in einem Frequenzbereich von etwa 60 Hz bis etwa 8000 Hz. Sie können sich mit dem Abgasstrom vom Brennerraum über den Abgaskanal bis zu einem nachgeschalteten Kamin ausbreiten. Die Energie der Schallwellen ist überwiegend auf einen Bereich von etwa 250 Hz bis etwa 2000 Hz konzentriert. Allerdings muß auch bei den niederfrequenten Schallwellen bis etwa 250 Hz, welche mit eher geringerer Intensität angeregt werden, mit einer maßgeblichen Beteiligung an der Geräuschbildung gerechnet werden. Diese Schallwellen können nämlich durch Resonanzerscheinungen im Brennerraum, im Abgaskanal und im Kamin eine erhebliche Verstärkung erfahren. So verstärkt können sie dann unmittelbar über die Ummauerung der Feuerstätte oder des Kamins in das Innere des Gebäudes abgeleitet werden. Aufgrund ihrer relativ großen Wellenlänge (bei einer Schwingung von 100 Hz beträgt die Wellenlänge in Luft ungefähr 3,3 m) können sie zudem am Kaminausgang gebeugt werden, so daß sie an der Außenfassade des Gebäudes herabfallen und über Fenster und Mauerwerk in das Gebäude eindringen können. Dagegen treten höherfrequente Schall wellen zu einem großen Teil geradlinig aus dem Kamin aus und breiten sich in die Atmosphäre aus. Zu berücksichtigen ist ferner, daß sich die im Gebäude aufhaltenden Personen häufig von tieferen Frequenzen zuzuordnendem dumpfen Brummen stärker belästigt fühlen, als von höherfrequenten Geräuschen.
Zur Dämpfung solcher Verbrennungsgeräusche ist es bekannt, einen Abgasschalldämpfer zu verwenden, wie er beispielsweise in einem Prospekt "KW-Abgasschalldämpfer" der Firma Kutzner + Weber GmbH mit der Drucksachennummer TI/EA-AS 5/93 beschrieben ist. Dieser bekannte Dämpfer besteht im wesentlichen aus einem den Abgaskanal konzentrisch umschließenden Außenrohr, das an seinen Enden auf einem den Abgaskanal bildenden Innenrohr zentriert ist. Eine Füllung von schallabsorbierendem Dämmaterial ist in dem Zwischenraum zwischen Innen- und Außenrohr vorgesehen. Im Bereich des Dämmaterials ist das Innenrohr über seinen gesamten Umfang perforiert.
8 zeigt qualitativ das Dämpfungsverhalten dieses bekannten Absorptionsschalldämpfers bei verschiedenen Frequenzen. Dabei ist ein frequenzabhängig stark unterschiedliches Dämpfungsverhalten festzustellen. In einem Bereich von etwa 500 Hz bis etwa 8000 Hz erfolgt eine vergleichsweise starke Dämpfung der Schallwellen, was angesichts der relativ hohen Intensität der in diesem Frequenzband vorkommenden Schallwellen günstig ist. Hingegen ist insbesondere in dem niederfrequenten Bereich von 63 Hz bis etwa 250 Hz eine vergleichsweise schwache Dämpfung zu konstatieren. Da jedoch, wie bereits angedeutet, nicht ausgeschlossen werden kann, daß gerade diese niederfrequenten Schallwellen erheblich zur Entstehung besonders unangenehmer Geräusche beitragen, ist das Dämpfungsverhalten des bekannten Schalldämpfers bei tiefen Frequenzen unter Umständen unzureichend.
9 zeigt qualitativ den Dämpfungsverlauf, der man bei Verlängerung des bekannten Schalldämpfers erhält, wenn also die mit Dämmaterial ummantelte Strecke des Abgaskanals verlängert wird. Zwar läßt sich auf diese Weise der Dämpfungsgrad in allen Frequenzbereichen etwas anheben, so daß auch bei tieferen Frequenzen eine stärkere Dämpfung erzielt wird, jedoch sind einer derartigen Verlängerung des Abgasschalldämpfers Grenzen zum einen durch die geometrischen Verhältnisse (weil ein ausreichend langer Abgasweg zwischen Feuerstätte und Kamin in der Regel nicht zur Verfügung steht), zum anderen durch den Strömungswiderstand des Schalldämpfers gesetzt, welcher mit zunehmender Länge des Schalldämpfers größer wird. Überdies lassen sich hierdurch einzelne Frequenzbereiche nicht gezielt anheben. Daher ist es nicht möglich, einen über einen weiten Frequenzbereich linearisierten Dämpfungsverlauf zu erhalten, der unter dem Blickwinkel einer möglichst gleichmäßigen Unterdrückung aller Störgeräusche, also insbesondere auch des niederfrequenten Brummens, wünschenswert wäre.
Der bekannte Abgasschalldämpfer kann somit nur eine relativ grobe und wenig ausgewogene Schalldämmung leisten. Maßnahmen zur frequenzselektiven Beeinflussung des Dämpfungsverhaltens des Schalldämpfers, und allgemein von Dämpfungsmitteln zur Schalldämmung einer Feuerstätte, sind nicht bekannt.

Aus der DE 38 26 707 A1 ist ein Abgas-Schalldämpfer für ein Kraftfahrzeug bekannt, welcher einen Abgaskanal sowie ein um den Abgaskanal herum angeordnetes Dämpfungsmittel aufweist. In einem quer zur Abgasströmungsrichtung verlaufenden Querschnitt weist der Abgaskanal eine kreisförmige und das Dämpfungsmittel eine elliptische Umfangsform auf, so dass das den Abgaskanal umgebende Dämpfungsmaterial in einer lateralen Richtung des Schalldämpfers, die der Längsachse der elliptischen Form entspricht, eine größere Ausdehnung aufweist als in vertikaler Richtung. Als Dämpfungsmittel kommen in dem bekannten Schalldämpfer Mineralfaser-Formteile zum Einsatz.

In einem aus der DE 24 29 536 B2 bekannten Heizkessel durchströmt Abgas eine Abgasleitung, welche zur Schalldämpfung durch eine Mehrzahl hintereinander liegender Dämpfungskammern geführt ist. Die Dämpfungskammern weisen entsprechend dem Frequenzbereich des zu dämpfenden Schalls bemessene Größen auf und können mit einer Dämmaterialpackung gefüllt sein. In dem bekannten Heizkessel ist der Abgaskanal an einer zum Zentrum der Dämpfungskammern versetzten Position durch die Dämpfungskammern hindurchgeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Feuerstätte der eingangs bezeichneten Art anzugeben, die einer gezielteren Beeinflussung des Dämpfungsverhaltens ihrer Schalldämpfungsmittel zugänglich ist. Insbesondere soll eine Feuerstätte geschaffen werden, bei der eine verstärkte Dämpfung der Frequenzen von etwa 60 Hz bis etwa 250 Hz möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zur Schalldämpfung mehrere der nachfolgenden Maßnahmen a) bis c) vorgesehen sind:

a) angrenzend an den Abgaskanal ist mindestens eine den Schallwellen zugängliche Breitband-Dämmaterialpackung vorgesehen, welche i) über die Flächenausdehnung der Kanalwandung verteilt unterschiedliche Ausdehnung in zum jeweiligen Kanalwandungsbereich im wesentlichen orthogonaler Richtung besitzt, oder/und ii) Packungsbereiche unterschiedlichen Dämpfungsverhaltens aufweist;
b) der Abgaskanal weist zwischen dem Ausgang der Feuerstätte und dem Eingang eines nachgeschalteten Kamins mindestens eine Knickstelle auf, an welcher der der Knickstelle zuströmende Abgasstrom unter einem von Null verschiedenen Winkel auf die Kanalwandung auftrifft;
c) im Umgebungsbereich des Abgaskanals ist mindestens ein Dämpfhohlraum angeordnet, welcher durch eine Membranstruktur mit mindestens einer hohlraumnäheren Schlitzmembran und mindestens einer hohlraumferneren Schlitzüberdeckungsmembran abgedeckt ist.

Dem Konstrukteur einer Feuerstätte ist damit ein Instrumentarium an Dämpfungsmitteln zur Hand gegeben, das die gezielte Realisierung eines gewünschten Dämpfungsverlaufs gestattet. Die angeführten Maßnahmen können in Paaren oder auch zu dritt in Kombination miteinander vorgesehen sein. Besonders wenn man bedenkt, daß sich die einzelnen Maßnahmen durchaus in höchst unterschiedlicher Weise auf den Gesamtdämpfungsverlauf der Dämpfungsmittel auswirken können, ist es vorstellbar, daß auch eine Anpassung an unterschiedlichste Dämpfungsvorgaben erreicht werden kann.

Vorzugsweise ist die Kanalwandung im Bereich der Dämmaterialpackung perforiert. Der Abgaskanal wird dann zweckmäßigerweise von einem Abgasrohr gebildet sein. Es soll aber nicht ausgeschlossen sein, daß die Dämmaterialpackung selbst zumindest einen Teil der Kanalwandung bildet und in dieser Weise dem Abgasstrom bzw. den Schallwellen zugänglich gemacht ist. Eine annähernd richtungsunabhängige Dämpfung kann erzielt werden, wenn die perforierte Kanalwandung von einer äußeren Packungsbegrenzungswandung umschlossen ist und der Zwischenraum zwischen diesen beiden Wandungen im wesentlichen mit Dämmaterial ausgefüllt ist.

Der Vorschlag, eine Breitband-Dämmaterialpackung mit unterschiedlicher Ausdehnung in zur Kanalwandung orthogonaler Richtung vorzusehen, basiert im wesentlichen auf der Erkenntnis, daß die Schallwellen einen bestimmten Mindestweg innerhalb des schallabsorbierenden Dämmaterials zurücklegen können müssen, um wirksam gedämpft zu werden. Es hat sich herausgestellt, daß dieser Mindestweg in Richtung orthogonal zur Kanalwandung etwa ein Viertel der Schallwellenlänge beträgt. Über die Ausdehnung der Dämmaterialpackung in zur Kanalwandung orthogonaler Richtung läßt sich das Dämpfungsverhalten der Dämmaterialpackung dann gezielt beeinflussen. So kann durch Packungsbereiche relativer großer Ausdehnung die Dämpfung niederfrequenter Schallwellen ermöglicht werden. Eine bevorzugte Dämpfung höherfrequenter Schallwellen kann durch Packungsbereiche relativ geringer Ausdehnung bewirkt werden. Durch Kombination unterschiedlich stark ausgedehnter Packungsbereiche in einer Dämmaterialpackung kann ein breitbandiges Dämpfungsverhalten mit gleichmäßiger Abschwächung aller Schallwellenfrequenzen erreicht werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung variiert die Schichtstärke des Dämmaterials in Richtung eines Radialstrahls zu der Kanalachse bei Umlauf dieses Radialstrahls um die Kanalachse. Es stehen dann in einer achsnormalen Querschnittsebene unterschiedliche lange Wege vom Innenumfang der Dämmaterialpackung bis zu deren Außenumfang zur Verfügung, welche unterschiedlichen Schallwellenfrequenzen zugeordnet sind. Durch geeignete Querschnittsgestaltung der Dämmaterialpackung ist gewünschtenfalls sogar eine unterschiedliche Wichtung einzelner Frequenzbereiche möglich. Ein besonders gleichmäßiger Dämpfungsverlauf kann erreicht werden, wenn die Schichtstärke bei Umlauf des Radialstrahls um die Kanalachse einer im wesentlichen knickfreien Kurve folgt.

Aus Konstruktions- und Platzgründen wird der Außendurchmesser der Dämmaterialpackung in der Regel nicht beliebig vergrößerbar sein. Um dennoch Packungsbereiche relativ großer Schichtstärke bereitstellen zu können, wird vorgeschlagen, daß in einem zur Kanalachse orthogonalen Schnitt betrachtet eine Innenumfangsfläche der Dämmaterialpackung außermittig gegenüber einer Außenumfangsfläche der Dämmaterialpackung versetzt ist. Bei gleichem Außendurchmesser der Dämmaterialpackung können auf diese Weise Schallwellen tiefer Frequenzen besser gedämpft werden als beim bekannten Schalldämpfer.

Bei der Gestaltung des Querschnitts der Dämmaterialpackung wird eine Lösung bevorzugt, nach der in einem zur Kanalachse orthogonalen Schnitt betrachtet eine Innenumfangsfläche der Dämmaterialpackung im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt besitzt und eine Außenumfangsfläche der Dämmaterialpackung entweder ebenfalls im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt besitzt, jedoch gegenüber der Innenumfangsfläche exzentrisch versetzt ist, oder eine von der Kreisform verschiedene Querschnittsform besitzt. Als besonders günstig sowohl in konstruktiver Hinsicht als auch hinsichtlich der Dämpfwirkung haben sich ovale oder elliptische Querschnitte der Außenumfangsfläche herausgestellt. Wenn beispielsweise ein die Innenumfangsfläche der Dämmaterialpackung bildendes kreisförmiges Abgasrohr exzentrisch versetzt gegenüber einem die Außenumfangsfläche der Dämma terialpackung bildenden elliptischen Außenrohr angeordnet ist, und zwar insbesondere versetzt entlang der längeren Ellipsenhalbachse, so erhält man bei insgesamt schmaler Bauweise des Dämpfers neben Packungsbereichen kleinerer Schichtstärken auch Packungsbereiche sehr großer Schichtstärken, so daß eine gleichmäßige Dämpfung aller relevanten Schallwellenfrequenzen möglich ist.

Die Schichtstärke des Dämmaterials der Dämmaterialpackung kann auch in Richtung eines Radialstrahls zu der Kanalachse bei Fortschreiten dieses Radialstrahls entlang der Kanalachse variieren. Diese Maßnahme kann alternativ zu der vorstehend erläuterten Schichtstärkenvariation in Umfangsrichtung des Abgaskanals oder in Kombination mit dieser vorgesehen sein. Vorstellbar ist beispielsweise ein konzentrisch an einem Abgasrohr mit Kreisquerschnitt gehaltenes, sich konisch erweiterndes Außenrohr.

Unter Umständen können räumliche Gegebenheiten der Feuerstätte, der Abgasstrecke oder eines nachgeschalteten Kamins der Wahlfreiheit bei der Querschnittsgestaltung der Dämmaterialpackung Beschränkungen auferlegen. Eine derartige Situation kann vorliegen, wenn der Abgaskanal außermittig an einer ausgangsseitigen Wand der Feuerstätte angeordnet ist. Für diesen Fall wird vorgeschlagen, daß der Querschnitt der Dämmaterialpackung in einer zu dieser Wand parallelen Querschnittsebene dem Platzangebot innerhalb eines virtuellen, zu dieser Wand orthogonal verlaufenden Raums angepaßt ist. Wenn man berücksichtigt, daß sich üblicherweise der Abgasaustritt aus dem Brennerraum der Feuerstätte in einem oberen Teilbereich der ausgangseitigen Wand der Feuerstätte befindet, wird man zweckmäßigerweise eine Lösung wählen, bei der der Querschnitt der Dämmaterialpackung sackartig nach unten ausgedehnt ist. Durch diese Anpassung des Querschnitts der Dämmaterialpackung an die Kontur der ausgangsseitigen Wand der Feuerstätte läßt sich der vorhandene Raum optimal ausnutzen, ohne zusätzlichen, über die Kontur der Wand hinausgehenden Platz zu beanspruchen.

Die Breitband-Dämmaterialpackung kann Packungsbereiche unterschiedlichen Dämpfungsverhaltens aufweisen. Dabei ist insbesondere an unterschiedliche Frequenzabhängigkeiten des Dämpfungsverlaufs der jeweiligen Packungsbereiche gedacht. Vorstellbar ist beispielsweise, daß einzelne Packungsbereiche jeweils nur zur Dämpfung eines relativ schmalen Frequenzbands ausgelegt sind, die zusammengenommen den gesamten zu bedämpfenden Frequenzbereich ergeben.

Eine Einflußnahme auf das Dämpfungsverhalten der Packungsbereiche ist über die Struktur oder/und die Eigenschaften des jeweils verwendeten Dämmaterials möglich. Bevorzugt ist daran gedacht, daß Packungsbereiche unterschiedlichen Dämpfungsverhaltens unterschiedlichen Schall-Wellenwiderstand aufweisen. Zum Begriff des Schall-Wellenwiderstands seien folgende Anmerkungen gemacht: Der Schall-Wellenwiderstand stellt eine vom Ausbreitungsmedium der Schallwellen abhängige Größe dar. Formelmäßig kann er durch die Gleichung Z = ϱ causgedrückt werden, wobei Z den Schall-Wellenwiderstand, ϱ die Dichte des Ausbreitungsmediums und c die Schallgeschwindigkeit in dem Ausbreitungsmedium bezeichnen. Der Schall-Wellenwiderstand gibt die für die Ausbreitung der Schallwellen maßgebliche "Härte" des Ausbreitungsmediums an. Für eine wirksame Dämpfung der Schallwellen bedarf es nun aber, wie bereits angesprochen, einer Mindesteindringtiefe in das Dämmaterial. Diese ist umso größer, je tiefer die Schallwellenfrequenz ist. Um somit niederfrequenten Schallwellen ein ausreichend tiefes Eindringen in das Dämmaterial überhaupt erst zu ermöglichen, bedarf es eines relativ kleinen Schall-Wellenwiderstandes. Bei höherfrequenten Schallwellen kann der Schall-Wellenwiderstand größer sein, da die erforderliche Eindringtiefe geringer ist. Zwar besteht in letzterem Fall keine Notwendigkeit eines großen Schall-Wellenwiderstands, jedoch ist zu berücksichtigen, daß es bei der Schalldämpfung letztendlich auf die Absorption der Schallwellen durch das Dämmaterial ankommt. Ein schallhartes Material (ein Material mit großem Schall-Wellenwiderstand) bringt nämlich häufig auch eine gute Absorptionsfähigkeit mit sich. Man wird deshalb in der Regel einen Kompromiß zwischen einem ausreichend kleinen Schall-Wellenwiderstand, der ein leichtes Eindringen bewirkt, und einer genügend starken Absorption wählen.

Einzelne Packungsbereiche können sich auch durch unterschiedlich dichte Kompaktierung des jeweiligen Dämmaterials oder/und durch unterschiedlichen Werkstoff des jeweiligen Dämmaterials voneinander unterscheiden. Die Kompaktierungsdichte des Dämmaterials wird in der Fachwelt häufig auch als "Stopfdichte" oder "Rohdichte" bezeichnet. Es besteht die Möglichkeit, über die Wahl der Kompaktierungsdichte oder des Werkstoffs unmittelbar den Schall-Wellenwiderstand zu beeinflussen. Stärker kompaktierte Materialien weisen nämlich in der Regel einen größeren Schall-Wellenwiderstand auf, weniger stark kompaktierte Materialien hingegen einen kleineren. Es ist jedoch auch denkbar, unabhängig von einer gezielten Einflußnahme auf den Schall-Wellenwiderstand verschiedenartige Werkstoffe oder unterschiedlich stark kompaktierte Materialien einzusetzen, beispielsweise unter Berücksichtigung des Strömungswiderstands oder der Absorptionsfähigkeit bei verschiedenen Frequenzen.

Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, die beiden Komplexe i) und ii) der Maßnahme a) in Kombination miteinander zu verwenden. Dementsprechend wird vorgeschla gen, daß Packungsbereiche unterschiedlichen Dämpfungsverhaltens Packungsbereichen unterschiedlicher Ausdehnung in zur Kanalwandung orthogonaler Richtung entsprechen. Dämmaterialien, die eine Dämpfung speziell der niederfrequenten Schallwellen bewirken, können dann in den Bereichen größerer Ausdehnung angeordnet werden, während zur Dämpfung speziell höherfrequenter Schallwellen ausgelegte Dämmaterialien in den Bereichen geringerer Ausdehnung angeordnet werden. Unter Zuhilfenahme der Größe "Schall-Wellenwiderstand" ist insbesondere vorgesehen, daß Packungsbereiche größerer Ausdehnung in zur Kanalwandung orthogonaler Richtung einen niedrigeren Schall-Wellenwiderstand aufweisen und Packungsbereiche geringerer Ausdehnung einen höheren Schall-Wellenwiderstand aufweisen. Dies kann beispielsweise dann gegeben sein, wenn die Packungsbereiche geringerer Ausdehnung stärker kompaktiertes Material und die Packungsbereiche größerer Ausdehnung weniger stark kompaktiertes Material enthalten.

Nachzutragen ist noch, daß Packungsbereiche unterschiedlichen Dämpfungsverhaltens sowohl entlang des Abgaskanals, als auch – in einem achsnormalen Querschnitt betrachtet – in Umlaufrichtung um den Abgaskanal vorgesehen sein können.

Als Dämmaterialien für die Dämmaterialpackung kommen mineralische Faserwerkstoffe, z.B. Steinwolle, oder körniges Material in Frage. Aufgeblähte Glaskörner oder -kugeln haben sich als besonders günstig herausgestellt. Durch gezielte Wahl der Korngröße kann nämlich sehr leicht Einfluß auf die Kompaktierungsdichte oder/und den Schall-Wellenwiderstand des Dämmaterials und damit auf das Dämpfungsverhalten genommen werden. So ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß Pakkungsbereiche größerer Ausdehnung in zur Kanalwandung orthogonaler Richtung körniges Dämmaterial größerer Korngröße und Packungsbereiche geringerer Ausdehnung körniges Dämmaterial geringerer Korngröße enthalten. Die Verwendung körnigen Materials als Dämmaterial soll im übrigen auch selbständigen Schutz genießen. Als Dämmaterial sind jedoch auch andere Werkstoffe vorstellbar, beispielsweise poröse Schaumstoffe.

Während eine Vermischung der Dämmaterialien benachbarter Packungsbereiche bei den häufig zu Platten gepreßten Faserwerkstoffen eigentlich nicht möglich ist, kann sie bei körnigen Materialien nicht ausgeschlossen werden. Zur Verhinderung einer solchen Vermischung wird deshalb vorgeschlagen, daß benachbarte Packungsbereiche unterschiedlichen Dämpfungsverhaltens durch mindestens ein insbesondere flexibles Trennorgan voneinander getrennt sind. Zweckmäßigerweise wird das Trennorgan als perforierte Trennmembran oder als Trenngitter ausgebildet sein.

Die dämmende Wirkung von Abknickungen des Abgaskanals war bisher nicht bekannt. Es hat sich herausgestellt, daß das Aufprallen des Abgasstroms auf die Kanalwandung zu einer Abschwächung der Schallwellen führen kann. Man vermutet, daß destruktive Interferenzen hinlaufender und reflektierter Schallwellen dabei eine Rolle spielen. Die bewußte Anbringung einer Knickstelle im Abgaskanal stellt daher eine wirksame Maßnahme zur Schwingungsdämpfung dar. Sie kann in beliebiger Weise mit anderen, an sich bekannten Dämmaßnahmen oder auch mit den vorstehend beschriebenen Dämmaßnahmen kombiniert werden. Vorzugsweise weist der Abgaskanal mindestens zwei aufeinanderfolgende Knickstellen auf. Einerseits kann so die Dämmwirkung verstärkt werden, andererseits durch unterschiedliche Gestaltung der Knickstellen Einfluß auf die Frequenzabhängigkeit des Dämpfungsverlaufs genommen werden. Als hinsichtlich der Dämmwirkung besonders günstig hat sich ein durch mindestens zwei Knickstellen gebildeter, annähernd Z-förmiger oder gekröpfter Teilverlauf des Abgaskanals herausgestellt.

Der Winkel, unter dem der Abgasstrom an einer Knickstelle auf die Kanalwandung auftrifft, kann fest sein, was die Fertigung der Abgasrohre vereinfacht. Der Winkel kann beispielsweise 90° sein. Denkbar ist aber auch, daß dieser Winkel veränderbar ist, z.B. in der Weise, daß die beidseits an die Knickstelle angrenzenden Kanalabschnitte gelenkig miteinander verbunden sind. Ein Z-förmiger Teilverlauf des Abgaskanals kann z.B. durchaus dadurch gebildet sein, daß ein solcher um 90° abgewinkelter Kanalabschnitt mit einem in seinem Knickwinkel frei einstellbaren Kanalabschnitt kombiniert ist. Desweiteren wird vorgeschlagen, daß bei Vorhandensein mehrerer Kickstellen die zwischen jeweils zwei Knickstellen liegenden Kanalabschnitte zumindest teilweise unterschiedliche Länge besitzen. Durch geeignete Längenwahl läßt sich das Gesamtdämpfungsverhalten relativ breitbandig machen und optimieren. Insbesondere können die einzelnen Längen in Abhängigkeit von der Wellenlänge der bevorzugt zu dämpfenden Schallwellen bemessen sein.

Wie bereits erwähnt, ist eine Ergänzung der Knickstellenlösung durch andere Dämmaßnahmen möglich. So kann an mindestens einer Knickstelle angrenzend an den Abgaskanal ein den Schallwellen zugänglicher Dämmaterialkörper angeordnet sein. Bevorzugt wird der Dämmaterialkörper dann zumindest im Bereich desjenigen Kanalwandungsabschnitts vorgesehen sein, auf den der der Knickstelle zuströmende Abgasstrom auftrifft. Auch hier kann die Kanalwandung im Bereich des Dämmaterialkörpers perforiert sein. Alternativ kann der Dämmaterialkörper selbst einen Teil der Kanalwandung bilden. Indem verschiedenen Knickstellen zugeordnete Dämmaterialkörper unterschiedliches Dämpfungsverhalten aufweisen, können einzelne Frequenzbänder besonders gewichtet werden und ein gewünschtes Gesamtdämpfungsverhalten eingestellt werden. Das Dämpfungsverhalten kann durch Wahl eines Dämmaterials geeigneter Struktur oder/und Eigenschaften beeinflußt werden, wobei hier wiederum der Schwerpunkt auf der Wahl eines geeigneten Schall-Wellenwiderstands oder/und einer geeigneten Kompaktierungsdichte oder/und eines geeigneten Werkstoffs liegt. Der Dämmaterialkörper kann auch als Breitband-Dämmaterialpackung ausgeführt sein, entsprechend der Breitband-Dämmaterialpackung der vorstehend beschriebenen Art.

Ein Dämpfhohlraum ermöglicht die Bedämpfung eines relativ schmalen Frequenzbands, insbesondere einzelner tiefer Frequenzen. Durch eine Mehrzahl von Dämpfhohlräumen kann dann ein ausreichend großer Frequenzbereich gleichmäßig abgedeckt werden. Es sollen jedoch Dämpfhohlräume mit vergleichsweise breitbandigem Dämpfungsverhalten keineswegs ausgeschlossen sein. Konstruktiv einfach kann der Dämpfhohlraum von einem einseitig offenen Dämpferkasten gebildet sein, dessen offene Seite von der Membranstruktur abgedeckt ist. Der Dämpfhohlraum kann akustisch direkt an den Abgaskanal angekoppelt sein, indem die Membranstruktur selbst einen Teil der Kanalwandung bildet. Bevorzugt wird aber eine Anordnung im Abstand vom Abgaskanal. Hierzu kann der Dämpfhohlraum separat aufgestellt oder über die Membranstruktur akustisch an eine Dämmaterialpackung angekoppelt sein. Die Membranstruktur kann dabei eine äußere Packungsbegrenzungswandung der Dämmaterialpackung bilden. Ebenso ist es möglich, daß der Dämpfhohlraum lediglich an der Dämmaterialpackung gehalten ist.

Vorzugsweise ist zumindest die Schlitzmembran insbesondere ringsum an dem Dämpferkasten befestigt, beispielsweise am Rand des Dämpferkastens angeklebt. Die Schlitzüberdeckungsmembran liegt zweckmäßigerweise auf der Schlitzmembran auf und überdeckt nicht nur deren Schlitzung, sondern die gesamte Schlitzmembran. Eine besonders gute Dämpfungswirkung läßt sich erreichen, wenn die Schlitzüberdeckungsmembran ungespannt oder schlaff auf der Schlitzmembran aufliegt.

Das Dämpfungsverhalten des Dämpfhohlraums bei verschiedenen Frequenzen kann über dessen Volumen oder/und die Gestaltung der Membranstruktur beeinflußt werden. Dementsprechend werden sich bei Vorsehung mehrerer Dämpfhohlräume einzelne Dämpfhohlräume durch unterschiedliches Volumen oder/und unterschiedliche Gestaltung der Membranstruktur voneinander unterscheiden.

Die Erfindung betrifft ferner eine Dämpfungseinrichtung zur Schalldämmung einer Feuerstätte mit mindestens einem durch eine Kanalwandung begrenzten, längs einer Kanalachse verlaufenden Abgaskanal, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, daß zur Dämpfung im Abgaskanal auftretender Schallwellen mindestens eine der vorstehend beschriebenen Dämmaßnahmen vorgesehen ist.

Nachfolgend werden einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellen dar:
1 schematisch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Feuerstätte, wobei die Dämpfungsmittel eine Breitband-Dämmaterialpackung umfassen,
2a–2d verschiedene Querschnittse der Breitband-Dämmaterialpackung der 1,
3 schematisch eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Feuerstätte, bei der der Abgaskanal einen Z-förmigen Teilverlauf besitzt und Dämmaterialkörper an den Knickstellen des Abgaskanals angeordnet sind,
4 schematisch eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Feuerstätte, bei der die Dämp fungsmittel neben einem Z-förmigen Teilverlauf des Abgaskanals eine sich bodenwärts sackartig ausgedehnte Breitband-Dämmaterialpackung umfassen,
5 schematisch eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Feuerstätte, bei der der Abgaskanal zur Schwingungsdämpfung mehrere Knickstellen umfaßt, von denen ein Teil winkelmäßig verstellbar ist,
6 eine Ausführungsform einer Breitband-Dämmaterialpackung, deren Querschnitt sich bei Fortschreiten entlang des Abgaskanals verändert,
7 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines von einer Membranstruktur abgedeckten Dämpfhohlraums und
8 und 9 qualitativ die Frequenzabhängigkeit des Dämpfungsverhaltens eines bekannten Schwingungsdämpfers.
In 1 ist eine Feuerstätte allgemein mit 1 bezeichnet. Diese Feuerstätte 1 wird mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen betrieben, beispielsweise mit Öl oder Erdgas. Hierzu ist sie mit einem Gebläsebrenner 3 ausgestattet, der den Brennstoff in einen Brennerraum 5 einbläst, wo er verbrannt wird. Der Gebläsebrenner 3 kann beispielsweise so aufgebaut sein, daß dem von einem Gebläse 7 erzeugten Luftstrom der Brennstoff in einstellbarer Menge beigemischt wird. Letzteres kann mittels eines Regelventils 13 erfolgen, das eine Brennstoffquelle 9 mit einer in den Brennerraum 5 führenden Zufuhrleitung 11 verbindet. Die bei der Verbrennung im Brennerraum 5 entstehenden Abgase werden über einen Abgaskanal 15 zu einem nachgeschalteten Kamin 17 abgeleitet.
An eine ausgangsseitige Wand 19 der Feuerstätte 1 ist ein Abgasrohr 21 angeschlossen, das mit seiner Rohrinnenwand 23 (der Kanalwandung) den Abgaskanal 15 begrenzt und mit seiner Rohrachse 25 (der Kanalachse) den Verlauf des Abgaskanals 15 festlegt. Ausgangsseitig mündet das Abgasrohr 21 unmittelbar in den Kamin 17.
Bei der Verbrennung können im Brennerraum 5 störende Verbrennungsgeräusche entstehen. Die dabei auftretenden Schallwellen können sich – mitgeführt im Abgasstrom – über den Abgaskanal 15 bis zum Kamin 17 ausbreiten. Der Frequenzbereich dieser Schallwellen liegt zumeist in einem Bereich von etwa 60 Hz bis etwa 8000 Hz. Obwohl dabei die höherfrequenten Schallwellen in deutlich höherer Intensität angeregt werden, können auch die Schallwellen in dem tiefen Frequenzbereich von etwa 60 Hz bis etwa 250 Hz Probleme bereiten. Zum einen können sie nämlich durch Resonanzerscheinungen im Brenneraum 5, im Abgaskanal 15 und im Kamin 17 verstärkt werden und zum anderen aufgrund ihrer großen Wellenlänge am oberen Rand 27 des Kamins 17 gebeugt werden. Beide Effekte führen mitunter zu einer verstärkten Wahrnehmung der Geräusche durch Personen, die sich in dem Gebäude oder in dessen Nachbarschaftsbereich aufhalten, in das die Feuerstätte 1 – beispielsweise als Heizanlage – eingebaut ist.
Zur Dämpfung nicht nur der Schallwellen mittlerer und höherer Frequenzen, sondern besonders auch der Schallwellen tiefer Frequenzen ist das abgasführende Rohr 21 auf einem Teil seiner Länge von einer Breitband-Dämmaterialpackung 29 umschlossen. Die Breitband-Dämmmaterialpackung 29 ist nach außen hin durch eine äußere Packungsbegrenzungswandung 31 begrenzt, welche von einem mit seinen Enden an dem Abgasrohr 21 gehaltenen Außenrohr 33 gebildet ist. Eine innere Packungsbegrenzungswandung 35 bildet das Abgasrohr 21 mit seiner Außenumfangsfläche. Der Zwischenraum zwischen diesen beiden Packungsbegrenzungswandungen 31 und 35 ist im wesentlichen vollständig mit Dämmaterial ausgefüllt. Um das Dämmaterial den Schallwellen zugänglich zu machen, ist das Abgasrohr 21 im Bereich der Dämmaterialpackung 29 ringsum perforiert. Es ist jedoch auch denkbar, daß das Abgasrohr 21 nicht durch die Dämmaterialpackung 29 hindurchgeht, sondern letztere selbst einen Teil der Kanalwandung 23 bildet. In diesem Fall könnte beidseits an die Dämmaterialpackung 29 jeweils ein Abgasrohrstück anschließen.
Verschiedene Möglichkeiten der Querschnittsgestaltung der Breitband-Dämmaterialpackung sind in den 2a bis 2d dargestellt. Diese entsprechen jeweils einem Schnitt entlang der Linie II-II der 1. Es sind in diesen Figuren, wie im übrigen auch in den nachfolgenden Figuren, analoge oder gleichwirkende Komponenten mit gleichen Bezugszeichen wie in 1 versehen, jedoch ergänzt um einen Kleinbuchstaben. Auf die Beschreibung solcher gleicher Komponenten wird unter Verweis auf die vorangehende Beschreibung der 1 verzichtet. Stattdessen werden in den folgenden Figuren nur Unterschiede zur Ausführungsform der 1, Weiterbildungen oder Details beschrieben.
Um mittels der schallabsorbierenden Dämmaterialpackung 29 der 1 eine besonders bei tiefen Frequenzen verstärkte Dämmwirkung zu erhalten, wird die Erkenntnis ausgenutzt, daß für eine hinreichende Schalldämpfung eine gewisse Eindringtiefe der Schallwellen in das Dämmaterial in zur Kanalwandung 23 orthogonaler Richtung gegeben sein muß. Diese Eindringtiefe sollte mehr als ein Viertel der Schallwellenlänge betragen. Daraus folgt, daß zu einer guten Dämpfung von Schallwellen tiefer Frequenzen eine vergleichsweise große Eindringtiefe erforderlich ist, während bei Schallwellen höherer Frequenzen eine geringere Ein dringtiefe genügt. Diese Erkenntnis ist bei der Breitband-Dämmaterialpackung 29 erfindungsgemäßen Feuerstätte 1 dadurch umgesetzt, daß sie in verschiedenen Bereichen unterschiedliche Schichtstärke besitzt.
Die 2a bis 2d zeigen Beispiele, bei denen die Schichtstärke der Dämmaterialpackung in einem achsnormalen Querschnitt bei Umlauf um die Kanalachse 25 variiert. In 2a besitzen sowohl das abgasführende Rohr 21a, als auch das Außenrohr 33a Kreisquerschnitt, jedoch ist das Außenrohr 33a exzentrisch zum Abgasrohr 21a angeordnet. Die gleiche Situation ist in 2b dargestellt, wobei jedoch eine stärkere Exzentrizität vorliegt. Auf diese Weise kann bei im wesentlichen gleichem Außenrohrdurchmesser eine maximale Schichtstärke S des Dämmaterials zwischen der inneren Packungsbegrenzungswandung 35a bzw. 35b und der äußeren Pankungsbegrenzungswandung 31a bzw. 31b erhalten werden, die erheblich größer ist, als die ringsum gleiche Schichtstärke des bekannten Schwingungsdämpfers, bei dem das Außenrohr konzentrisch zum Abgasrohr angeordnet ist. Ein besseres Dämpfungsverhalten bei tiefen Frequenzen ist so möglich. Insbesondere kann über den Grad der Exzentrizität gezielt das Dämpfungsverhalten beeinflußt werden.
Die 2c und 2d zeigen weitere Varianten, bei denen das Außenrohr 33c bzw. 33d elliptischen Querschnitts ist. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die dargestellten Querschnittsgestaltungen lediglich beispielhaft sind und der Verdeutlichung des Erfindungsprinzips dienen. Grundsätzlich sind beliebige Querschnittsformen sowohl des Abgasrohrs, als auch des Außenrohrs vorstellbar.
Die Darstellungen der 2c und 2d weisen die zusätzliche Besondersheit auf, daß dort die Dämmaterialpackung 29c bzw. 29d jeweils Packungsbereiche unterschiedlichen Dämpfungsverhaltens aufweist. Letztere sind in 2c mit 39c und 41c (jeweils doppelt vorhanden) und in 2d mit 43d, 45d (doppelt vorhanden) und 47d bezeichnet. Diese Maßnahme kann dazu beitragen, eine über den gesamten interessierenden Frequenzbereich hinweg gleichmäßige und insbesondere bei tiefen Frequenzen verstärkte Dämpfung zu erzielen. Zweckmäßigerweise wird man dabei die einzelnen Packungsbereiche in ihrem Dämpfungsverhalten so auslegen, daß Bereiche großer Schichtstärke überwiegend auf tiefe Schallwellenfrequenzen abgestimmt sind, während in Packungsbereichen geringerer Schichtstärke eine bevorzugte Dämpfung von Schallwellen höherer Frequenzen erfolgt. Auf diese Weise können die beiden soweit erläuterten Konzepte zu einer verbesserten Dämpfung, nämlich Variation der Schichtstärke und Variation des Dämpfungsverhaltens, optimal kombiniert werden.
In einzelnen Packungsbereichen können beispielsweise unterschiedliche Dämmwerkstoffe verwendet werden. Genauso ist es möglich, zwar jeweils den gleichen Dämmwerkstoff zu verwenden, jedoch in unterschiedlicher Kompaktierungsdichte. Bevorzugt enthalten Bereiche größere Schichtstärke der Dämmaterialpackung weniger stark kompaktiertes Dämmaterial und Bereiche geringerer Schichtstärke stärker kompaktiertes Dämmaterial. Dies hängt zum einen mit dem über die Kompaktierungsdichte beeinflußbaren Schall-Wellenwiderstand des Dämmaterials zusammen, zum anderen mit dem Schallabsorptionsgrad und damit der Dämpfungsgüte. Mit einem nicht sehr dicht kompaktierten Material kann nämlich ein relativ kleiner Schall-Wellenwiderstand realisiert werden, der es Schallwellen tiefer Frequenzen überhaupt erst ermöglicht, ausreichend tief in das Dämmaterial einzudringen. Hingegen kann ein sehr dicht kompaktiertes Material eine stärkere Dämpfung bewirken, wobei der mögliche Nebeneffekt eines relativ großen Schall-Wellenwiderstands in der Regel nicht relevant sein wird, da für Schallwellen höherer Frequenzen ohnehin nur eine vergleichsweise geringe Eindringtiefe erforderlich ist.
Als Dämmaterialien kommen bevorzugt Faserwerkstoffe, insbesondere mineralische Faserwerkstoffe, oder körnige Materialien in Frage. Letztere haben sich als sehr praktikabel erwiesen, da ein gewünschter Schall-Wellenwiderstand oder eine gewünschte Kompaktierungsdichte leicht durch geeignete Wahl der Korngröße erhältlich ist. Glaskugeln, insbesondere aufgeblähte oder aufgeschäumte Glaskugeln, haben zu sehr guten Ergebnissen geführt, wobei es nicht streng auf die Kugelform ankommt. Vorstellbar sind aber auch Kugeln aus anderen schallabsorbierenden Materialien, beispielsweise aus Schaumstoff.
Bei der Ausführungsform nach 3 sind als weitere Dämpfungsmaßnahme Knickstellen 49e und 51e im Abgaskanal 15e vorgesehen. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß auch durch derartige Knickstellen eine Dämpfungswirkung erzielbar ist. Die Knickstelle muß nicht, wie in 3 dargestellt, zu einer Umlenkung des Abgaskanals 15e um etwa 90° führen, sondern kann einen beliebigen Winkel bilden. Der einer solchen Knickstelle zufließende Abgasstrom trifft dort auf ein Stück der Kanalwandung auf, was Verwirbelungen und Turbulenzen hervorrufen kann. Es wird vermutet, daß im Zuge solcher Turbulenzen auftretende Interferenzerscheinungen zu dem beobachtbaren Dämpfungseffekt führen. Eine Mehrzahl von Knickstellen im Verlauf der Abgasstrecke kann den Effekt verstärken. Günstig ist die in 3 dargestellte Konfiguration, bei der zwei aufeinanderfolgende Knickstellen einen Z-förmigen Verlauf des Abgaskanals 15e definieren. Eine weitere Verbesserung der Dämpfwirkung ist durch einen Dämmaterialkörper 53e möglich, wenn dieser so an der Knickstelle 49e angeordnet wird, daß er zum einen den Schallwellen zugänglich ist und zum anderen von dem der Knickstelle 49e zuströmenden Abgasstrom vorzugsweise geradlinig beaufschlagt wird. Der Dämmaterialkörper 53e ist bei einer besonders vorteilhaften Konstruktion in einen mit dem Abgasrohr 21e fest, insbesondere einstückig verbundenen Rohrstutzen 55e pfropfenartig eingesetzt. Der von dem Abgasstrom beaufschlagte Kanalwandungsabschnitt 57e ist bei der in 3 dargestellten Ausführungsform von einem perforierten Teilstück des Abgasrohrs 21e gebildet. Insbesondere dann, wenn der Dämmaterialkörper 53e als im wesentlichen strukturstabiler Fasermaterialpfropfen ausgebildet ist, kann der Kanalwandungsabschnitt 57e auch unmittelbar von diesem Pfropfen selbst oder ggf. einer an dem Pfropfen angeordneten Schutzschicht gebildet sein.
Ein weiterer, an der Knickstelle 51e angeordneter Dämmaterialkörper 59e, ist gleichfalls in einem Rohrstutzen 61e aufgenommen, weist vorzugsweise jedoch gegenüber dem Dämmaterialkörper 53e unterschiedliches Dämpfungsverhalten auf. Indem im Verlauf der Abgasstrecke mehrere, jeweils für unterschiedliche Frequenzbereiche ausgelegte Dämmaterialkörper 53e, 59e vorgesehen werden, kann in konstruktiv einfacher Weise eine breitbandige Schalldämmung erzielt werden. In 3 wird diese Breitbandigkeit der Dämpfung durch Verwendung körnigen Materials unterschiedlicher Korngröße in den einzelnen Dämmaterialkörpern 53e, 59e erreicht.
4 zeigt beispielhaft, wie bei einer Feuerstätte 1f Knickstellen 49f, 51f mit einer Breitband-Dämmaterialpackung 29f kombiniert werden können. Die Figur zeigt, daß es durchaus möglich ist, die Dämmaterialpackung 29f im Bereich eines durch die Knickstellen 49f, 51f gebildeten Z-förmigen Teilverlaufs des Abgaskanals 15f anzuordnen. Desweiteren läßt die Ausführungsform nach 4 die Idee erkennen, die Dämmaterialpackung 29f in ihrem Querschnitt der ausgangsseitigen Wand 19f der Feuerstätte 1f anzupassen, d.h. das durch diese ausgangsseitige Wand 19f vorgegebene Platzangebot in dem an die Wand 19f angrenzenden Raum optimal auszunutzen. Konkret heißt dies, daß die Dämmaterialpackung 29f eine sackartige Ausdehnung nach unten aufweist, wenn der Abgasaustritt aus dem Brennerraum 5f, wie in der Praxis üblich, in einem oberen Teilbereich der Wand 19f liegt. Der unterhalb des Abgasaustritts liegende Höhenbereich der Feuerstätte 1f wird dann für die Unterbringung des Sacks ausgenützt. Dabei ist es durchaus denkbar, daß die Dämmaterialpackung 29f in Anpassung an die Kontur der Wand 19f zumindest in ihrem Sackbereich im wesentlichen Rechteckquerschnitt (betrachtet in einer achsnormalen Schnittebene) besitzt.
Desweiteren läßt 4 die Möglichkeit erkennen, Packungsbereiche unterschiedlichen Dämpfungsverhaltens in Richtung eines Radialstrahls zu der Kanalachse 25f aufeinanderfolgend anzuordnen, wobei die dem Abgaskanal näheren Packungsbereiche auf höhere Frequenzen und die entfernteren Pakkungsbereiche auf niedrigere Frequenzen abgestimmt sind. Beispielhaft ist dies in 4 durch zwei Packungsbereiche 65f und 67f dargestellt, die sich in der Größe ihrer jeweils verwendeten Dämmkugeln unterscheiden.
Schließlich sind in 4 noch Dämpfhohlräume 69f gestrichelt angedeutet, die akustisch an die Dämmaterialpackung 29f angekoppelt an dieser gehalten sind. Die Dämpfhohlräume 69f können auch separat in der Umgebung des Abgaskanals 15f aufgestellt oder unmittelbar an diesem gehalten sein. Sie dienen insbesondere dazu, tiefe Brummgeräusche herauszufiltern, und können speziell auf sehr schmale Frequnzbänder und sogar einzelne Frequenzen abgestimmt sein. Eine nähere Erläuterung solcher Dämpfhohlräume erfolgt im Zusammenhang mit der Beschreibung der 7.
5 zeigt eine Ausführungsform bei der der Abgaskanal 15g mehrere Knickstellen aufweist, von denen lediglich die mit 51g bezeichnete einen festen Winkel definiert, während die anderen beiden, mit 71g und 73g bezeichneten Knickstellen jeweils einen variablen Winkel bilden. Hierzu ist der Abgaskanal 15g im Bereich der beiden Knickstellen 71g, 73g von drei Rohrstücken 75g, 77g und 79g gebildet, welche mit abgeschrägten Rohrenden aneinander anschließen und um die Kanalachse 25g gegeneinander verdrehbar sind. Durch Verdrehung zweier benachbarter Rohrstücke kann dann der von ihnen eingeschlossene Winkel verändert werden. Zusätzlich sind die drei Rohrstücke 75g, 77g, 79g von einer Dämmaterialpackung 81g umschlossen. Beispielhaft ist eine herkömmliche Packung aus schallabsorbierendem Material mit überall im wesentlichen gleicher Schichtstärke dargestellt, wie sie an sich bereits bekannt ist. Selbstverständlich kann sie aber auch als Breitband-Dämmaterialpackung entsprechend der Ausführungsform der 1 ausgebildet sein.
6 zeigt skizzenhaft eine einen Abgaskanal 15h umschließende Breitband-Dämmaterialpackung 29h, deren Querschnitt sich längs des Abgaskanals 15h ändert. Mit anderen Worten heißt dies, daß die Schichtstärke der Dämmaterialpackung 29h bei Fortschreiten entlang der Kanalachse 21h variiert, und zwar im Beispiel kontinuierlich zunehmend entsprechend einer konischen äußeren Packungsbegrenzungswandung 31h. Zusätzlich umfaßt die Dämmaterialpackung 29h zwei Packungsbereiche 83h und 85h unterschiedlichen Dämpfungsverhaltens, nämlich einen ersten Packungsbereich 83h geringeren Querschnitts zur bevorzugten Dämpfung von höherfrequenten Schallwellen sowie einen zweiten Packungsbereich 85 größeren Querschnitts für niederfrequente Schallwellen.
7 zeigt schließlich ein Realisierungsbeispiel eines von einer Membranstruktur 87i abgedeckten Dämpfhohlraums 69i. Der Dämpfhohlraum 69i ist von einem oben offenen Dämpferkasten 89i aus Blech oder Kunststoff oder anderem geeigneten Material gebildet. Am oberen Rand des Dämpferkastens 89i ist eine hohlraumnähere Schlitzmembran 91i ringsum befestigt, z.B. angeklebt, welche mindestens einen länglichen Schlitz 93i aufweist. Auf der Schlitzmembran 91i liegt eine hohlraumfernere Schlitzüberdeckungsmembran 95i auf, die zumindest den Schlitz 93i der Schlitzmembran 91i überdeckt, sich vorzugsweise über die gesamte Schlitzmembran 91i erstreckt und im Gegensatz zur Schlitzmembran 91i schlaff oder ungespannt ist. Hierbei kann die Schlitzüberdeckungsmembran 95i gleichfalls an dem Dämpferkasten 89i festgelegt sein. Als Membranen können z.B. Kunststoffolien verwendet werden.
Die soweit beschriebenen Dämpfungsmittel der erfindungsgemäßen Feuerstätte, also Breitband-Dämmaterialpackung, Knickstellen sowie Dämpfhohlraum, können beliebig miteinander und mit anderen bekannten Dämmaßnahmen kombiniert werden. Für einen Konstrukteur ergibt sich so ein hoher Freiheitsgrad zum einen bei der Konstruktion der Feuerstätte selbst, da er zur Abgasdämpfung auf verschiedenste Dämpfungsmittel zurückgreifen und eine für die speziell gewählte Konstruktion der Feuerstätte optimale Dämpfungslösung finden kann. Zum anderen bietet sich ihm angesichts der Vielzahl zur Verfügung stehender Dämpfungsmittel die Möglichkeit, spezielle Dämpfungsvorgaben gezielt zu realisieren.
Zu den 2a bis 2d und 4 ist noch nachzutragen, daß Packungsbereiche unterschiedlichen Dämpfungsverhaltens durch ein flexibles Trennorgan voneinander getrennt sein können, um eine Vermischung der jeweiligen Dämmaterialien zu verhindern. Dieses Trennorgan kann eine Lochmembran oder ein Gitter sein und ist als optional vorsehbare Komponente in den genannten Figuren mit 97 plus dem entsprechenden Kleinbuchstaben bezeichnet.

Claims

Feuerstätte mit Schalldämpfung, insbesondere mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen betriebene Feuerstätte, mit mindestens einem durch eine Kanalwandung (23) begrenzten, längs einer Kanalachse (25) verlaufenden Abgaskanal (15), wobei zur Schalldämpfung von im Abgaskanal (15) auftretenden Schallwellen dem Abgaskanal (15) Dämpfungsmittel (29; 49e, 51e, 53e, 59e; 69i)zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schalldämpfung mehrere der nachfolgenden Maßnahmen a) bis c) vorgesehen sind: a) angrenzend an den Abgaskanal (15) ist mindestens eine den Schallwellen zugängliche Breitband-Dämmaterialpackung (29) vorgesehen, welche i) über die Flächenausdehnung der Kanalwandung (23) verteilt unterschiedliche Ausdehnung in zum jeweiligen Kanalwandungsbereich im wesentlichen orthogonaler Richtung besitzt, oder/und ii) Packungsbereiche (39c, 41c) unterschiedlichen Dämpfungsverhaltens aufweist; b) der Abgaskanal (15e) weist zwischen dem Ausgang der Feuerstätte (1e) und dem Eingang eines nachgeschalteten Kamins (17e) mindestens eine Knickstelle (49e, 51e) auf, an welcher der der Knickstelle (49e, 51e) zuströmende Abgasstrom unter einem von Null verschiedenen Winkel auf die Kanalwandung (23e) auftrifft; c) im Umgebungsbereich des Abgaskanals ist mindestens ein Dämpfhohlraum (69i) angeordnet, welcher durch eine Membranstruktur (87i) mit mindestens einer hohlraumnäheren Schlitzmembran (91i) und mindestens einer hohlraumferneren Schlitzüberdeckungsmembran (95i) abgedeckt ist.
Feuerstätte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalwandung (23) im Bereich der Dämmaterialpackung (29) perforiert ist.
Feuerstätte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die perforierte Kanalwandung (23) von einer äußeren Packungsbegrenzungswandung (31) umschlossen ist und der Zwischenraum zwischen diesen beiden Wandungen (23, 31) im wesentlichen mit Dämmaterial ausgefüllt ist.
Feuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtstärke des Dämmaterials in Richtung eines Radialstrahls zu der Kanalachse bei Umlauf dieses Radialstrahls um die Kanalachse variiert [2a bis 2d].
Feuerstätte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtstärke bei Umlauf des Radialstrahls um die Kanalachse einer im wesentlichen knickfreien Kurve folgt [2a bis 2d].
Feuerstätte nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zur Kanalachse orthogonalen Schnitt betrachtet eine Innenumfangsfläche der Dämmaterialpackung außermittig gegenüber einer Außenumfangsfläche der Dämmaterialpackung versetzt ist [2a, 2b, 2d].
Feuerstätte nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zur Kanalachse orthogonalen Schnitt betrachtet eine Innenumfangsfläche der Dämmaterialpackung im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt besitzt und eine Außenumfangsfläche der Dämmaterialpackung entweder ebenfalls im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt besitzt, jedoch gegenüber der Innenumfangsfläche exzentrisch versetzt ist, oder eine von der Kreisform verschiedene Querschnittsform besitzt [2a bis 2d].
Feuerstätte nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zur Kanalachse orthogonalen Schnitt betrachtet eine Außenumfangsfläche der Dämmaterialpackung im wesentlichen ovalen oder elliptischen Querschnitt besitzt [2c und 2d].
Feuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtstärke des Dämmaterials der Dämmaterialpackung in Richtung eines Radialstrahls zu der Kanalachse bei Fortschreiten dieses Radialstrahls entlang der Kanalachse variiert [6].
Feuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei außermittiger Anordnung des Abgaskanals an einer ausgangsseitigen Wand der Feuerstätte der Querschnitt der Dämmaterialpackung in einer zu dieser Wand parallelen Querschnittsebene dem Platzangebot innerhalb eines virtuellen, zu dieser Wand orthogonal verlaufenden Raums angepaßt ist [4].
Feuerstätte nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung des Abgaskanals in einem oberen Teilbereich der ausgangseitigen Wand der Feuerstätte der Querschnitt der Dämmaterialpackung sackartig nach unten ausgedehnt ist [4].
Feuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich Packungsbereiche (z.B. 65f, 67f) unterschiedlichen Dämpfungsverhaltens durch unterschiedliche Struktur oder/und Eigenschaften des jeweiligen Dämmaterials voneinander unterscheiden.
Feuerstätte nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Packungsbereiche (65f, 67f) unterschiedlichen Dämpfungsverhaltens unterschiedlichen Schall-Wellenwiderstand aufweisen.
Feuerstätte nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich einzelne Packungsbereiche (65f, 67f) durch unterschiedlich dichte Kompaktierung des jeweiligen Dämmaterials oder/und durch unterschiedlichen Werkstoff des jeweiligen Dämmaterials voneinander unterscheiden.
Feuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Packungsbereiche unterschiedlichen Dämpfungsverhaltens Packungsbereichen unterschiedlicher Ausdehnung in zur Kanalwandung orthogonaler Richtung entsprechen [2c und 2d].
Feuerstätte nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß Packungsbereiche größerer Ausdehnung in zur Kanalwandung orthogonaler Richtung einen niedrigeren Schall-Wellenwiderstand aufweisen und Packungsbereiche geringerer Ausdehnung einen höheren Schall-Wellenwiderstand aufweisen [4].
Feuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Packungsbereiche (39c, 41c) unterschiedlichen Dämpfungsverhaltens durch mindestens ein insbesondere flexibles Trennorgan (97c) voneinander getrennt sind.
Feuerstätte nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennorgan (97c) als perforierte Trennmembran oder als Trenngitter ausgebildet ist.
Feuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämmaterial der Dämmaterialpackung (29) wenigstens teilweise von einem insbesondere mineralischen Faserwerkstoff gebildet ist.
Feuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämmaterial der Dämmaterialpackung (29) wenigstens teilweise von körnigem Material, insbesondere aufgeblähten Glaskörnern oder -kugeln, gebildet ist.
Feuerstätte nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß Packungsbereiche größerer Ausdehnung in zur Kanalwandung orthogonaler Richtung körniges Dämmaterial größerer Korngröße und Packungsbereiche geringerer Ausdehnung körniges Dämmaterial geringerer Korngröße enthalten [4].
Feuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgaskanal (15e) mindestens zwei aufeinanderfolgende Knickstellen (49e, 51e) aufweist.
Feuerstätte nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Knickstellen (49e, 51e) einen annähernd Z-förmigen oder gekröpften Teilverlauf des Abgaskanals (15e) definieren.
Feuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasstrom an mindestens einer Knickstelle (49e, 51e) unter einem Winkel von annähernd 90° auf die Kanalwandung trifft.
Feuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, unter dem der Abgasstrom an einer Knickstelle (71g, 73g) auf die Kanal wandung auftrifft, veränderbar ist und hierzu die beidseits an die Knickstelle (71g, 73g) angrenzenden Kanalabschnitte (75g, 77g, 79g) gelenkig miteinander verbunden sind.
Feuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein mehrerer Knickstellen die zwischen jeweils zwei Knickstellen liegenden Kanalabschnitte zumindest teilweise unterschiedliche Länge besitzen [5].
Feuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer Knickstelle (49e, 51e) angrenzend an den Abgaskanal (15e) ein den Schallwellen zugänglicher Dämmaterialkörper (53e, 59e) angeordnet ist.
Feuerstätte nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämmaterialkörper (53e, 59e) zumindest im Bereich desjenigen Kanalwandungsabschnitts (57e) vorgesehen ist, auf den der der Knickstelle (49e, 51e) zuströmende Abgasstrom auftrifft.
Feuerstätte nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalwandung (57e) im Bereich des Dämmaterialkörpers (53e) perforiert ist.
Feuerstätte nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämmaterialkörper selbst einen Teil der Kanalwandung bildet.
Feuerstätte nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedenen Knickstellen (49e, 51e) zugeordnete Dämmaterialkörper (53e, 59e) unterschiedliches Dämpfungsverhalten aufweisen.
Feuerstätte nach einem der Ansprüche 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämmaterialkörper als Breitband-Dämmaterialpackung ausgeführt ist.
Feuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfhohlraum (69i) von einem einseitig offenen Dämpferkasten (89i) gebildet ist, dessen offene Seite von der Membranstruktur (87i) abgedeckt ist.
Feuerstätte nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Schlitzmembran (91i) an dem Dämpferkasten (89i) insbesondere ringsum befestigt ist.
Feuerstätte nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzüberdeckungsmembran (95i) insbesondere im wesentlichen ungespannt auf der Schlitzmembran (91i) aufliegt.
Feuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß sich einzelne Dämpfhohlräume (69i) durch unterschiedliches Volumen oder/und unterschiedliche Gestaltung der Membranstruktur (87i) voneinander unterscheiden.
Dämpfungseinrichtung zur Schalldämmung einer Feuerstätte (1) mit mindestens einem durch eine Kanalwandung (23) begrenzten, längs einer Kanalachse (25) verlaufenden Abgaskanal (15), dadurch gekennzeichnet, daß zur Dämpfung im Abgaskanal (15) auftretender Schallwellen mehrere der Maßnahmen a) bis c) des Anspruchs 1 und gewünschtenfalls mindestens eine der Maßnahmen der Ansprüche 2 bis 36 vorgesehen sind.
Verwendung körnigen Materials als Dämmaterial einer Dämmaterialpackung (29), welche zur Dämpfung von in einem Abgaskanal (15) einer Feuerstätte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 36 auftretenden Schallwellen angrenzend an den Abgaskanal (15) den Schallwellen zugänglich angeordnet ist.
Verwendung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß das körnige Material von aufgeblähten Glaskörnern oder Glaskugeln gebildet ist.
Verwendung nach Anspruch 38 oder 39, dadurch gekennzeichnet, daß sich einzelne Bereiche der Dämmaterialpackung durch unterschiedliche Korngröße des jeweils verwendeten körnigen Materials voneinander unterscheiden.