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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Schlaginstrument, insbesondere eine Trommel,
wie sie beispielsweise aus der Druckschrift
US 4330124 A bekannt ist,
und ein Verfahren zu dessen bzw. deren Herstellung.
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Als
Trommel wird hier beispielsweise eine kleine Trommel, auch Snare-Drum
genannt, eine große
Trommel, auch Pauke oder Bassdrum genannt, eine Tom Tom, insbesondere
eine Hänge-Tom (Rack-Tom)
oder eine Stand-Tom (Floor-Tom),
verstanden.
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Das
Schlaginstrument, insbesondere die Trommel, umfasst dabei einen
Hohlkörper,
insbesondere einen Resonanzkörper
bzw. Trommelkessel, über
dessen obere und/oder untere Öffnung
zumindest eine Membran gespannt ist, die auch Trommelfell genannt
wird.
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Die
Membran bzw. das Trommelfell besteht heutzutage gewöhnlich aus
einer ein- oder zweilagigen Kunststofffolie. Das Trommelfell wird
auf den Trommelkessel in der Regel mittels eines Spannreifens aufgespannt,
der meist aus Metall gefertigt ist. Dies geschieht abhängig vom
Durchmesser des Trommelkessels mit je vier bis zwölf Spannschrauben.
Auf diese Weise lässt
sich die Membran bzw. das Fell durch Veränderung der Straffheit in einer zum Musikstil
passenden Tonhöhe
stimmen. Das obere bespielte Fell heißt auch Schlagfell, das untere nicht
bespielte Fell wird als Resonanzfell bezeichnet.
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Durch
Anschlag der Membran bzw. des Trommelfells mittels eines Trommelstocks
gerät das System
in Schwingungen und ein Ton ist hörbar. Die Tonhöhe kann
durch Veränderung
der Membranspannung variiert werden. Dazu wird beispielsweise auf
einen Membrankranz durch einen Spannreifen Druck ausgeübt, was
die Vorspannung erhöht.
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Typischerweise
werden Trommeln aus Holz oder aus Acryl, insbesondere aus Polymethylmethacrylat,
gefertigt.
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Die
Hohlkörper
der großen
Trommel und der Tom Toms sind in der Regel aus Holz gefertigt. Die kleine
Trommel hat oft einen Hohlkörper
aus Metall oder ebenfalls aus Holz.
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Bei
der Version der Querverleimung mehrerer Holzschichten sowie bei
der Fassbauweise ist ein besonders hoher Produktionsaufwand notwendig.
Es muss in der Regel Holz nach Qualität optisch ausgesucht und geprüft werden,
zum Trocknen gelagert und nach lamellarer Bauweise oder Verzahnung
einzelner Holzsegmente eine Hohlköperform erstellt werden. Daraufhin
folgt eine besonders aufwendige Oberflächenbehandlung, wie Schleifen,
Spachteln, Lackieren und/oder Ölen.
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Eine
Holztrommel muss im Allgemeinen vor Sonne, Wasser oder Feuchtigkeit
geschützt
werden. Die Aufnahme und das Abgeben von Feuchtigkeit führen zu
einer räumlichen
Ausdehnung des Materials, was sich nachteilig bezüglich des
Tons der Trommel auswirkt. Eine Holztrommel unterliegt ferner einer
Fertigungstoleranz bei der Produktion.
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Die
Trommelbauweise mit in einem Stück gegossenen
Acryl-Hohlkörpern
wird aus optischen Gründen
heutzutage ebenfalls in Betracht gezogen. Aufgrund der Materialhärte von
Acryl werden durch das Schwingungsverhalten besonders grelle Obertöne erzeugt.
Das Material Acryl ist als amorpher Thermoplast zudem besonders
spröde
und kann schnell Risse bilden.
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Bei
besonders kostengünstigen
Schlaginstrumenten findet man ebenso Papp-Hohlkörper, die verklebt und gepresst
sind. Diese reichen im Klang jedoch nicht an die Trommeln mit Holz-Hohlkörpern und
Acryl-Hohlkörpern
heran.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Schlaginstrument, insbesondere
eine Trommel, bereitzustellen, welches bzw. welche sich durch ein besonders
geringes Gewicht bei gleichzeitig guter Stabilität, einen besonders guten Klang
und eine besonders leichte Stimmbarkeit auszeichnet.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Das
Schlaginstrument, insbesondere die Trommel, umfasst einen Hohlkörper, der
an dessen oberer und/oder unterer Öffnung eine Gratung aufweist, über die
zur Bildung eines Resonanzkörpers zumindest
eine Membran gespannt ist, wobei der Hohlkörper und/oder die Gratung aus
zumindest einem teilkristallinen Thermoplast hergestellt ist bzw. sind.
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Zu
den teilkristallinen Thermoplasten zählen zum Beispiel Polyamide
(PA), Polyolefine, wie Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP), Polyoxymethylen (POM),
Polybutylenterephthalat (PBTP) oder Polyphenylensulfid (PPS).
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In
besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist bzw. sind der Hohlkörper und/oder
die Gratung aus einem Polyolefin, insbesondere aus Polyethylen,
hergestellt.
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Durch
die Verwendung des Materials Polyethylen für den Hohlkörper wird für das Schlaginstrument bzw.
die Trommel ein besonders geringes Gewicht bei gleichzeitiger besonders
guter Stabilität
erreicht.
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Somit
zeichnet sich dieses Schlaginstrument bzw. diese Trommel durch eine
besonders gute und bequeme Transportfähigkeit und Handhabbarkeit aus,
die insbesondere bei wechselnden Spielorten, beispielsweise für Proben,
Auftritte, Marschmusik etc. von besonderer Bedeutung ist. Zudem
ist die Gefahr eines Qualitätsverlusts
beispielsweise durch Rissbildung bei der Herstellung und beim Transport oder
durch Witterungsverhältnisse
wie Sonne und/oder Feuchtigkeit besonders gering.
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Die
Bauweise aus Polyethylen bietet ferner beispielsweise im Vergleich
zu Acryl einen klanglichen Vorteil, da durch das weniger harte und
starre Material zumindest weniger bzw. keine grellen Obertöne erzeugt
werden.
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Zur
Erzielung eines besonders geringen Gewichts und/oder im Hinblick
auf einen besonders guten Klang weist der Hohlkörper vorzugsweise eine Wandstärke von
2 mm bis 10 mm, bevorzugt von 2 mm bis 6 mm, auf.
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In
bevorzugter Ausführung
ist der Hohlkörper als
Hohlzylinder ausgebildet.
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Je
geringer der Klangverlust im Hohlkörper oder Resonanzkörper bzw.
Trommelkessel ist, desto besser und vor allem resonanter ist der
Trommelklang. Damit der Klang möglichst
ohne Verluste auf den Hohlkörper
oder Resonanzkörper übertragen wird,
sind zusätzlich
Qualität
und Form der Gratung bzw. der Auflagekante des Hohlkörpers, auf
der die Membran bzw. das Fell aufliegt, von besonderer Bedeutung.
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Für einen
besonders guten Klang bildet die Membran am Auflagepunkt an der
Innenseite der Gratung zu der Innenseite der Gratung einen Winkel (β) von 90°.
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Des
Weiteren ist die Außenoberfläche der Gratung
an der Außenseite
des Hohlkörpers
angeordnet und die Innenseite der Gratung an der Innenseite des
Hohlkörpers
angeordnet, wobei der geometrische Querschnitt der Außenseite
bzw. Außenoberfläche der
Gratung eine stetige Kurve abbildet, die zur Innenseite des Hohlkörpers hin
gekrümmt
ist.
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Unter
einer stetigen Kurve wird hier eine Kurve verstanden, die durchgängig ist,
das heißt
nicht durch einen „Knick” oder eine
Ecke unterbrochen wird.
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Der
geometrische Querschnitt der Außenseite
bzw. Außenoberfläche der
Gratung ist eine stetige Kurve mit der Krümmung einer Viertelellipse
oder eines Viertelkreises, die bzw. der zur Innenseite des Hohlkörpers hin
gekrümmt
ist.
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Die
Membran bzw. das Fell liegt somit an der Gratung bzw. Auflagekante
komplett auf, bekommt eine gleichmäßige Oberflächenspannung und kann besonders
leicht gestimmt werden.
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Für einen
besonders guten Klang weist die Gratung eine Höhe bevorzugt von 3 mm bis 9
mm, besonders bevorzugt von 4 mm bis 8 mm, auf.
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Des
Weiteren sollen Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schlaginstruments, insbesondere
der erfindungsgemäßen Trommel,
bereitgestellt werden, die besonders einfach sind, und die besonders
geringe Produktionskosten bei gleicher Herstellungsqualität aufweisen.
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Diese
Aufgabe wird durch die Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7 gelöst.
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Dazu
wird bevorzugt eine zumindest einlagige viereckige Platte aus zumindest
einem teilkristallinen Thermoplast, insbesondere aus zumindest einem
Polyolefin, erwärmt
und zu einem Hohlzylinder als Grundkörper für einen Resonanzkörper des Schlaginstruments
geformt, wobei dessen Stoßkanten
verbunden, insbesondere verschweißt, werden. Das Verschweißen geschieht
beispielsweise mit einer Spiegelschweißmaschine oder einem Schweißextruder.
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Alternativ
wird als Grundkörper
für einen
Resonanzkörper
ein Hohlkörper
aus einem teilkristallinen Thermoplast, insbesondere aus zumindest
einem Polyolefin, durch Extrusion oder durch Spritzgießen geformt.
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Vorteilhafterweise
wird die Gratung durch Fräsen
oder Drechseln aus dem Hohlkörper,
insbesondere aus dem Hohlzylinder, geformt oder sie wird durch Extrusion
oder durch Spritzgießen
aus einem teilkristallinen Thermoplast, insbesondere aus zumindest
einem Polyolefin, geformt.
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Besonders
bevorzugt wird das Polyolefin Polyethylen eingesetzt.
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Vorzugsweise
werden der Hohlkörper
und die Gratung derart miteinander verbunden, insbesondere durch
Schweißen,
dass die Außenseite
bzw. Außenoberfläche der
Gratung an der Außenseite
des Hohlkörpers
angeordnet ist und die Innenseite der Gratung an der Innenseite
des Hohlkörpers
angeordnet ist.
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Die
Gratung wird derart angeordnet, dass die Membran am Auflagepunkt
an der geraden Innenseite der Gratung zu der geraden Innenseite
der Gratung einen Winkel von 90° bildet.
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Die
Membran bzw. das Fell liegt somit an der Gratung komplett auf, bekommt
eine gleichmäßige Oberflächenspannung
und kann besonders leicht gestimmt werden.
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Ausführung der Erfindung
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Im
Folgenden werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele zur kostengünstigen
Herstellung einer besonders leichten und zugleich besonders stabilen
Trommel, die sich zudem besonders gut stimmen lässt und einen besonders guten
Klang hat, beschrieben.
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1a zeigt
in abstrahierter Form eine Trommel mit einem Hohlzylinder als Grundkörper;
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1b zeigt
eine viereckige, insbesondere rechteckige, Platte als Ausgangsform
für die
Herstellung eines Hohlzylinders;
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2a zeigt
in abstrahierter Form eine nicht erfindungsgemäße Trommel mit einem Hohlkegelstumpf
als Grundkörper;
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2b zeigt
eine viereckige Platte als Ausgangsform für die Herstellung eines Hohlkegelstumpfs;
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3 zeigt
in abstrahierter Form den Teil eines Längsschnitts durch eine hohlzylinderförmige Trommel
entlang der in 1a gekennzeichneten Fläche, wobei
der geometrische Querschnitt der Gratung erfindungsgemäß eine Viertelellipse
abbildet (nicht maßstabsgetreu);
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4 zeigt
in abstrahierter Form den Teil eines Längsschnitts durch eine hohlzylinderförmige Trommel
entlang der in 1a gekennzeichneten Fläche, wobei
der geometrische Querschnitt der Gratung erfindungsgemäß einen
Viertelkreis abbildet (nicht maßstabsgetreu);
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5 zeigt
in abstrahierter Form den Teil eines Längsschnitts durch eine hohlzylinderförmige Trommel
entlang der in 1a gekennzeichneten Fläche, wobei
der geometrische Querschnitt der Gratung eine Halbellipse abbildet
(nicht maßstabsgetreu);
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6 zeigt
in abstrahierter Form den Teil eines Längsschnitts durch eine hohlzylinderförmige Trommel
entlang der in 1a gekennzeichneten Fläche, wobei
der geometrische Querschnitt der Gratung einen Halbkreis abbildet
(nicht maßstabsgetreu);
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7 zeigt
in abstrahierter Form den Teil eines Längsschnitts durch eine hohlzylinderförmige Trommel
entlang der in 1a gekennzeichneten Fläche, wobei
der geometrische Querschnitt der Gratung ein Dreieck abbildet (nicht
maßstabsgetreu);
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8 zeigt
in abstrahierter Form den Teil eines Längsschnitts durch eine hohlzylinderförmige Trommel
entlang der in 1a gekennzeichneten Fläche, wobei
der geometrische Querschnitt der Gratung ein Viereck abbildet (nicht
maßstabsgetreu).
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Zur
wirtschaftlichen Herstellung einer besonders leichten, stabilen
und besonders gut klingenden Trommel 1 wird zunächst ein
Hohlkörper 2,
insbesondere ein Hohlzylinder 2a (1a), aus
Polyethylen hergestellt.
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Dazu
wird eine viereckige, bevorzugt einlagige Platte 4 (1b)
aus Polyethylen, bevorzugt aus Polyethylen-80 oder Polyethylen-100,
mit einer Stärke
von 2 mm bis 6 mm je nach Trommeldurchmesser und Trommellänge eingesetzt.
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Die
Platte 4 wird erwärmt,
zu einem Hohlkörper 2 geformt,
und die Stoßkanten 5 werden
stumpf verschweißt,
beispielsweise mit einer Spiegelschweißmaschine oder mit einem Schweißextruder.
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1a zeigt
in abstrahierter Form einen Hohlzylinder 2a mit einer Schweißnaht 6.
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2a zeigt
in abstrahierter Form einen Hohlkegelstumpf 2b mit einer
Schweißnaht 6.
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Alternativ
können
die Stoßkanten
auch gegen ein entsprechend temperiertes Heizelement gepresst werden
bis ausreichend Material geschmolzen ist. Das Heizelement wird daraufhin
entfernt, und die Stoßkanten
mit den plastifizierten Oberflächen
werden zusammengedrückt.
Das Abkühlen
der Schmelze bis zur Erstarrung erfolgt bevorzugt unter Druck.
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Eine
weitere Möglichkeit
zur Herstellung eines Hohlkörpers 2 aus
Polyethylen besteht beispielsweise durch Extrusion oder durch Spritzgießen.
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Für eine besonders
gute Stimmbarkeit und einen besonders guten Klang der Trommel 1 wird
der Hohlkörper 2 an
dessen oberer und/oder unterer Öffnung 8 erfindungsgemäß mit einer
besonders geformten Gratung 10 aus Polyethylen versehen, über die
zur Bildung eines Resonanzkörpers
bzw. eines Trommelkessels zumindest eine Membran 12 bevorzugt über einen
am Hohlkörper 2 befestigten
(nicht dargestellten) Spannring gespannt wird.
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Die 3 und 4 zeigen
in abstrahierter Form jeweils einen Teil eines Längsschnitts durch eine hohlzylinderförmige Trommel 1 entlang
der in 1a gekennzeichneten Fläche x.
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Die
Außenoberfläche 14 der
Gratung 10 ist dabei jeweils an der Außenseite 16 des Hohlkörpers 2,
insbesondere des Hohlzylinders 2a, angeordnet und führt diese
weiter, und die Innenseite 18 der Gratung 10 ist
an der Innenseite 20 des Hohlkörpers 2, insbesondere
des Hohlzylinders 2a, angeordnet und führt diese ebenfalls weiter.
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Die
Membran 12 bildet bei der Auflage an der Innenseite 18 der
Gratung 10 zu der Innenseite 18 der Gratung 10 einen
Winkel 11 von 90°,
wie in den 3 und 4 dargestellt.
Damit kann die Membran 12 ungehindert schwingen.
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Zudem
bildet der geometrische Querschnitt der Außenoberfläche 14 der Gratung 10 eine
stetige Kurve mit der Krümmung
eines Kegelschnittsegmentes, nämlich
einer Viertelellipse 22 (3) oder
eines Viertelkreises 24 (4), ab,
die zur Innenseite 20 des Hohlkörpers 2, insbesondere
des Hohlzylinders 2a, hin gekrümmt ist. In 3 ist
der geometrische Querschnitt der Gratung 10 in Form einer
Viertelellipse 22 dargestellt, bei der die große Gerade
der Viertelellipse 22 die Innenseite 18 der Gratung 10 bildet.
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Die
Membran 12 liegt somit vollständig auf der Gratung 10 des
Hohlkörpers 2 auf
und bekommt dadurch eine gleichmäßige Oberflächenspannung und
kann leichter gestimmt werden. Die besonders geformte Gratung kann
an der Schlagfell- und/oder an der Resonanzfell-Seite angeordnet
sein, ist allerdings bevorzugt sowohl an der Schlagfell- als auch an
der Resonanzfell-Seite angeordnet.
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Für einen
besonders guten Klang und/oder ein besonders geringes Gewicht der
Trommel 1 weist die Gratung 10 eine Höhe h von
3 mm bis 9 mm, bevorzugt von 4 mm bis 8 mm auf.
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Im
Gegensatz zu den erfindungsgemäßen Gratungen 10,
beispielsweise in der Querschnittsform einer Viertelellipse 22 (3)
oder eines Viertelkreises 24 (4), weisen übliche Gratungen
mit geometrischen Querschnitten, beispielsweise in Form einer Halbellipse 26,
eines Halbkreises 28 oder eines gleichschenkligen Dreiecks 30,
einen Hohlraum r zwischen Membran 12 und Hohlkörper 2 an der
Innenseite 20 des Hohlkörpers 2 auf,
wie in den 5, 6 und 7 gezeigt,
und/oder der geometrische Querschnitt der Außenoberfläche 14 der Gratung 10 bildet
zumindest einen Knick bzw. eine Ecke 32, wie beispielsweise
bei Gratungen 10 mit geometrischen Querschnitten in der
Form eines gleichschenkligen Dreiecks 30 oder Quadrats 34,
wie in den 7 und 8 gezeigt.
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Durch
das für
die Trommel 1 verwendete Hauptmaterial, ein teilkristalliner
Thermoplast, insbesondere Polyethylen, und die vereinfachte Bauweise der
Trommel 1 können
erhebliche Produktionskosten eingespart werden, so dass die derart
hergestellte Trommel 1 als Endprodukt besonders kostengünstig ist.
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Dadurch,
dass der Hohlkörper 2 der
Trommel 1 aus Polyethylen hergestellt ist, ist die Trommel 1 besonders
leicht und zugleich besonders stabil. Das geringe Gewicht stellt
insbesondere einen Vorteil gegenüber
Trommeln dar, die im Wesentlichen aus Metall oder Holz hergestellt
sind.
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Zusätzlich kann
Gewicht eingespart werden, indem die Wandstärke w des Hohlzylinders 2a bevorzugt
mit 2 mm bis 6 mm ausgelegt wird. Aufgrund der Stabilität und des
besonders geringen Gewichts ist die Trommel 1 besonders
gut handhabbar. Sie eignet sich daher auch besonders für die Verwendung
als Hänge-Tom.
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Ferner
ist die Trommel 1 aus Polyethylen auch beständig gegenüber Feuchtigkeit
und insbesondere durch Zugabe von Antioxidantien auch besonders
stabil gegenüber
Sonnenlicht.
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- 1
- Trommel
- 2
- Hohlkörper
- 2a
- Hohlzylinder
- 2b
- Hohlkegelstumpf
- 4
- viereckige
Platte
- 5
- Stoßkante
- 6
- Schweißnaht
- 8
- Öffnung
- 10
- Gratung
- 12
- Membran
- 14
- Außenoberfläche der
Gratung
- 16
- Außenseite
des Hohlkörpers
- 18
- Innenseite
der Gratung
- 20
- Innenseite
des Hohlkörpers
- 22
- Viertelellipse
- 24
- Viertelkreis
- 26
- Halbellipse
- 28
- Halbkreis
- 30
- Dreieck
- 32'
- Ecke
- 34
- Quadrat
- β
- Winkel
- h
- Höhe der Gratung
- w
- Wandstärke des
Hohlkörpers
- r
- Hohlraum
- x
- Fläche