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Die Erfindung betrifft Klappenpolster zum Einsetzen in Klappendeckel eines Blasinstruments.
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Bei vielen Blasinstrumenten, insbesondere aus der Gruppe der Holzblasinstrumente, wie beispielsweise bei Querflöte, Saxofon, Oboe, Klarinette u.ä. werden Tonlöcher nicht direkt mit den Fingern des Instrumentalisten geschlossen, sondern mit Klappen, die über eine drehbare Metallstange miteinander verbunden sind.
Der Klappendeckel besitzt üblicherweise die Form einer flachen Metallpfanne, in welcher auf der dem Tonloch zugeneigten Seite ein Polster eingesetzt ist, das die Aufgabe hat, beim Niederdrücken der Klappe das Tonloch vollständig zu verschließen.
Die allgemein bekannten Polster weisen hierbei eine plane Oberfläche auf, die den kompletten oberen Rand des Tonlochs bzw. des Tonlochkamins vollflächig abdecken.
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Durchgesetzt haben sich Polster mit einem Filzkern, der in der Regel auf einer wasserfesten Pappe aufgebracht ist, und mit einer oder mehreren Lagen einer dünnen Haut, der sogenannten Goldschlägerhaut oder Fischhaut überzogen sind. Diese werden passend in den Klappendeckel eingeklebt oder -geschraubt.
Damit die Klappen ausreichend schließen, müssen die Polster bei der Montage mit Hilfe von Papierscheiben zunächst exakt in der Höhe ausgerichtet werden, damit sie parallel zum Tonlochrand stehen. In der Regel erfolgt auch eine anschließende Wärmebehandlung, bei der die Klappe mit dem Polster erwärmt wird und auf den Tonlochrand gedrückt wird. Dadurch soll die Klappe optimal an das jeweilige Tonloch angepasst, Undichtigkeiten zwischen Tonloch und Klappe beseitigt, und eine dauerhafte Formstabilität der Klappe bzw. des Klappenpolsters erreicht werden.
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In der Vergangenheit gab es bereits mehrere Ansätze, diese aufwendige Prozedur zu vereinfachen. Zu nennen wäre hier zum Beispiel das
US Patent Nr. 43 28 734 , oder auch Pat. Nr.
DE 197 01 972 , bei welchem der Einsatz von beweglichen Haltern in Form von elastischen Zwischenstücken vorgeschlagen wird.
In den genannten Beispielen ist allerdings nicht nur der Austausch der Polster in vorhandene Klappen vorgesehen, sondern eine komplett andere Konstruktion der Kombination Klappen mit Polster.
Auch Patentanmeldungen wie
WO 90/05973 zeigen, wie intensiv bereits über Möglichkeiten nachgedacht wurde, um die aufwendige Einbauprozedur zu vereinfachen, welche sich durch die geringe Toleranz der gängigen Polster gegen Höhendifferenzen ergibt.
Bei einer anderen Entwicklung, die im
US-Patent 1,621,395 beschrieben ist, wird im Gegensatz zu den oben beschriebenen Polstern bereits vorgeschlagen, eine ringförmige elastische Dichtung zu verwenden.
Hierbei wird auf einen Überzug aus einer dünnen Haut und auf eine Filzunterlage verzichtet.
Allerdings verlangt auch diese Entwicklungen eine völlig veränderte Klappenform. Ein Einsatz in einen vorhandenen Klappendeckel ist dort nicht vorgesehen.
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Bei allen zuvor beschriebenen Entwicklungen wird der Tonlochkamin, ebenso wie bei den handelsüblichen Polstern, vollflächig abgedeckt.
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Nachteilig bei den bekannten Klappen ist, dass beim Niederdrücken der Klappen ein deutliches Nebengeräusch entsteht. Zudem neigen viele Polster dazu, beim Öffnen ebenfalls ein vernehmbares Geräusch zu erzeugen, das allgemein als Schmatzen beschrieben wird. Teilweise tritt dies bereits beim Anspielen auf, zum Teil aber auch erst nach einiger Spieldauer.
Weiterhin bleibt die Form der Polster nicht dauerhaft erhalten, so dass sich mit der Zeit der Kraftaufwand erhöht, der nötig ist, um einen ausreichenden Verschluss zu erreichen.
Die Fischhautpolster sind zudem empfindlich gegen Umwelteinflüsse.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Klappenpolster herzustellen, das in herkömmliche Klappendeckel eingesetzt werden kann, ohne deren Aufbau zu verändern, hierbei die Geräuschentwicklung beim Betätigen der Klappen gegenüber handelsüblichen Polstern zu verringern, und das dauerhaft bei geringem Kraftaufwand schließt.
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Grundgedanke der Erfindung ist es, die Kontaktfläche zwischen Polster und Kaminrand durch eine veränderte Formgebung zu minimieren.
Erreicht wird dies dadurch, dass das Klappenpolster, anstatt mit einer ebenen Dichtungsfläche, in einer Oberflächenform hergestellt wird, die auf dem Kaminrand lediglich mit einer dünnen Kreislinie abdichtet. Ermöglicht werden kann dies beispielsweise durch den Einbau handelsüblicher O-Ringe.
Durch diese Form kann die Kraft verringert werden, die auch bei kleinen Unebenheiten oder Verunreinigungen erforderlich ist, um die Klappe zu verschließen. Durch die Verringerung der Kontaktfläche wird sich zudem an der Stelle weniger Kondenswasser anlagern, und somit die Gefahr des Schmatzens, das oft beim Öffnen gängiger Klappenpolster nach einiger Spielzeit hörbar wird, verringert.
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Bei einigen Instrumenten wird eine Verringerung der Kontaktfläche dadurch erreicht, dass man die Form des Polsters beibehält, aber den Tonlochrand dünner gestaltet. Bei der erfindungsgemäßen Klappe wird dieses Prinzip umgekehrt. Damit ist das beschriebene Polster nur bei Instrumenten vorgesehen, bei denen der Tonlochrand eine plane Oberfläche aufweist.
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Der Teil des Polsters, der beim Niederdrücken des Polsters unmittelbar das Tonloch verschließt, muss nicht zwangsläufig ein handelsüblicher O-Ring sein, was weiter unten bei einer Variante erläutert werden soll, wird aber im Folgenden der Einfachheit halber weiter als O-Ring bezeichnet.
Als Material haben sich O-Ringe aus NBR (Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, Handelsname z.B. Breon ®) oder FKM (Fluor-Kautschuk, Handelsname Viton ®) mit einer Shore-A-Härte von 60 - 70 bewährt.
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Der O-Ring wird bei dem erfindungsgemäßen Polster auf eine zylindrische Scheibe aus einem weichen Elastomer geklebt, welche bei Schraubbefestigung in der Mitte eine kreisrunde Aussparung aufweist. Das Elastomer dient zum einen dazu, das Geräusch beim Schließen zu minimieren, und zum anderen geringe Unebenheiten oder Verschmutzungen auszugleichen.
Damit der O-Ring auch beim Schließen seine Ursprungsform erhält und sich die linienförmige Verschlussfläche nicht vergrößert, ist es erforderlich, dass die Scheibe eine deutlich geringere Shore-A-Härte aufweist als der Ring. Geeignet sind sehr weiche Elastomere oder geschlossenzellige Zellgummis aus Silikon oder EPDM mit einer Shore-A-Härte von ca. 15.
Damit das Polster formstabil bleibt, wird die Elastomerscheibe wiederum auf eine dünne steife Scheibe mit gleichem Durchmesser aufgeklebt.
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Um sicher zu stellen, dass der O-Ring eine exakte kreisrunde Form erhält, und stabiler auf dem Elastomer sitzt als bei einer Verklebung die sich auf die linienförmige Kontaktfläche beschränkt, wird eine weitere elastische Scheibe eingeklebt, mit einem Außendurchmesser entsprechend dem Innendurchmesser des Rings. Damit der Kontakt auf dem Tonloch nur durch den O-Ring erfolgt, ist die Höhe dieser Scheibe hierbei geringer als der Durchmesser des O-Ringes. Durch diese Scheibe vergrößert sich zudem die Kontaktfläche beim Einkleben des Ringes. Je nach Durchmesser des Tonlochkamins wird gegebenenfalls auf der Außenseite des O-Rings eine weitere Scheibe aufgebracht.
Hierfür sind möglichst biegsame Materialien zu wählen, die Shore-Härte ist hierbei von untergeordneter Bedeutung. Geeignet sind hier dünne Platten aus Silikon.
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Das Funktionsprinzip ist grundsätzlich auf eingeklebte Polster übertragbar, wie sie meist bei den kleineren Tonlöchern zum Einsatz kommen, sowie auf offene Klappendeckel, welche im allgemeinen Sprachgebrauch auch als Ringklappen bezeichnet werden.
Die nachfolgenden Beschreibungen und Skizzen beschränken sich hier jedoch auf Klappen in geschlossener Form mit verschraubten Polstern.
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Für die Herstellung der Klappen sind verschiedene Varianten möglich, ohne das Grundprinzip im Kern zu verändern.
Eine Variante ist die Herstellung derjenigen Teile, die im eingebauten Zustand sichtbar bleiben, aus einem Stück. Entscheidend für das beschriebene Prinzip ist u.a. somit nicht der Einsatz eines O-Ringes, sondern vielmehr eine Form des Dichteinsatzes, der auf dem Tonlochrand nur mit einer linienförmigen Dichtfläche schließt.
Mögliche Varianten werden an Hand der unten folgenden Zeichnungen erläutert.
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Bei der Montage sind im Vergleich zu üblichen Polstern einige Unterschiede zu beachten. Wie bereits oben beschrieben ist der Einbau von Polstern üblicherweise mit einem verhältnismäßig hohen Aufwand verbunden.
Beim Einbau der erfindungsgemäßen Klappe würden die aufwendigen Schritte bei dem Einbau herkömmlicher Polster entfallen, ebenso die Maßnahmen der zitierten Patentschriften.
Eine Höhenanpassung ist zwar weiterhin erforderlich, hier reicht es aber üblicherweise aus, diese vor dem Ersteinbau vorzunehmen. Da die hier beschriebenen Polster wegen der elastischen Unterlage toleranter gegen geringfügige Höhenabweichungen sind, erübrigt sich in der Regel die zweite Korrektur. Ebenso entfällt eine nachträgliche Wärmebehandlung, wie sie bei den bekannten Polstern üblich ist.
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Ein zusätzlicher Arbeitsschritt kann jedoch notwendig sein, wenn die Achse der Klappe und des Tonloches zu weit auseinander liegen. Die Toleranz hierfür ist im Wesentlichen durch die Breite des Randes vorgegeben, mit welcher der Kamin abschließt.
Für den Fall einer zu stark exzentrisch eingebauten Klappe empfiehlt sich der Einbau eines zweiteiligen Polsters. Hierbei wird die in den Zeichnungen beschriebene Grundplatte zuerst alleine eingesetzt. Der obere Teil des Polsters kann in einen Halter gesetzt werden und wird erst beim Einbau auf die Grundplatte geklebt. Danach wird das komplette Polster verschraubt.
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Die Erfindung wird anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Klappenpolsters,
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fertigungstechnische Varianten zum ersten Ausführungsbeispiel
- 5eine Befestigungsart auf der Grundplatte und
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eine Variante mit einer gelenkig gelagerten Befestigung.
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zeigt den Standardaufbau der erfindungsgemäßen Klappe.
Die Zeichnung stellt einen Schnitt durch die Mittelachse der Klappe quer zum Rohrstück bei einem geschlossenen Deckel dar.
In der Zeichnung ist ein herkömmlicher Klappendeckel (1) dargestellt, wie er bereits am Instrument verbaut ist. Beim Einbau des beschriebenen Polsters sind keine Änderungen beim Klappendeckel notwendig. Die Klappenpolster lassen sich im Rahmen einer turnusmäßigen Überholung des Instrumentes ohne zusätzlichen Aufwand an Stelle der alten verschlissenen Polster einbauen.
Unten ist der Tonlochkamin (2) dargestellt, sowie andeutungsweise das Rohrstück.
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Der Kontakt zum Tonloch bzw. zum Kamin und somit der Verschluss erfolgt hier durch einen O-Ring (3). Der O-Ring ist somit das einzige Bauteil, welches beim Schließen Kontakt zum Tonloch bzw. zum Kamin hat.
Der Ring ist auf einer Elastomerunterlage (4) aufgeklebt.
Diese dient sowohl dazu, auch bei geringen Unebenheiten einen guten Kontakt des O-Ringes auf dem Tonloch zu ermöglichen, als auch dazu, das Klappengeräusch beim Schließen der Klappe zu minimieren.
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Innerhalb des Ringes ist eine dünne Folie (5) aufgebracht, die dem Ring die nötige Formstabilität gibt und durch eine größere Klebefläche besseren Halt bietet.
Auch die Folie hat einen Einfluss auf das Geräusch beim Schließen der Klappe.
Da eine steife Folie das Klappengeräusch erhöht, wird ein möglichst weiches Material eingesetzt. Grundsätzlich geeignet sind Folien aus Silikon. Da selbst bei weichen Folien ein noch zu lautes Klappengeräusch möglich ist, kann eine Bearbeitung der Oberflächenstruktur Vorteile bringen. Durch eine zentrisch um die Mitte angeordnete ringförmige Rille an der Oberfläche kann in der Regel bereits eine deutliche Verringerung des Klappengeräuschs erreicht werden.
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Je nach Verhältnis von Klappendurchmesser zu Tonlochdurchmesser kann es sinnvoll sein, an der Außenseite des O-Rings eine weitere Folie (6) anzubringen. Die Befestigung erfolgt je nach Modell über die bereits vorhanden Mutter (7) oder verschraubte Unterlegscheibe.
Eine bessere Formstabilität ergibt sich durch das Verkleben auf einer dünnen steifen Unterlegscheibe (8).
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2
zeigt das zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Klappe.
Unterschied zum ersten gezeigten Beispiel ist im Wesentlichen die Herstellungsmethode. An Stelle eines O-Ringes und der Folien, welche innerhalb und außerhalb des Ringes auf den Elastomerschaum aufgeklebt werden, wird der sichtbare Teil des Klappenpolsters aus einem Stück (9) gefertigt. Dies kann z.B. in einem Spritzgussverfahren oder mittels 3-D-Druck erfolgen.
Diese Methode kann insbesondere bei großen Klappendurchmessern notwendig sein, da hierfür handelsübliche O-Ringe nicht, oder nur mit zu großer Schnurstärke erhältlich sind.
Darüber hinaus soll durch dieses Beispiel verdeutlicht werden, dass der wesentliche Aspekt des Schutzanspruches nicht in der Verwendung eines O-Ringes liegt, sondern sich in der besonderen Form begründet, welche eine linienförmige Abdichtung auf einem planen Tonlochrand ermöglicht.
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3
zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Klappe.
Hierbei wird in eine dickere Elastomerschaumplatte eine Rille so eingearbeitet, dass der O-Ring mit etwa der Hälfte des Schnurdurchmessers direkt eingeklebt werden kann. Somit bestehen die Teile (4), (5) und (6) aus der 1 nur noch aus einem einzigen Stück (10). Hierdurch kann sich eine fertigungstechnische Vereinfachung ergeben, wenn es möglich ist, den Elastomerschaum in der erforderlichen Dicke mit beidseitiger geschlossener Haut als Zwischenprodukt zu erhalten.
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4
zeigt eine Variante, bei welcher ein halbierter O-Ring (12) direkt auf den Elastomerschaum (11) geklebt wird. Durch die vergrößerte Kontaktfläche zwischen diesen beiden Teilen kann auf die Folie (Nr.5 in Zeichnung 1) verzichtet werden.
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In dieser Variante wird eine größere Aussparung in der Elastomerunterlage hergestellt als in der Grundplatte. Hierbei erfolgt die Befestigung des Polster direkt an der Grundplatte. Hierbei empfiehlt sich eine elastische Folie (13) zwischen Polster und Deckel einzulegen. Für die Befestigung kann prinzipiell eine dünne Mutter eingesetzt werden, aus akustischen Gründen, insbesondere um die Schallreflexion im Bereich des Deckels nicht zu verschlechtern, ist es allerdings sinnvoller einen zylindrischen formstabilen Zwischenkörper (14) einzusetzen, und die bestehende breite Befestigungsmutter (15) weiter zu verwenden.
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6
zeigt eine weitere Befestigungsvariante zu 5.
Hierbei wird eine Befestigungsart möglich, in welcher das Klappenpolster nicht in der Klappe fixiert wird, sondern durch ein leichtes Kippen auf mögliche Schrägstellungen reagieren kann, die sich meist dadurch ergeben, dass die Polster nicht in der richtigen Höhe eingebaut sind.
Ober und unterhalb der Grundplatte werden Elastomerscheiben (17) eingesetzt, und von dem Zwischenkörper (16) fixiert.
Die Rückstellkraft wird hier bestimmt durch die Härte der Elastomerscheiben, sowie deren Dicke und Außendurchmesser.
Beweglich gelagerte Halter wurden wie oben bereits erwähnt in ähnlicher Form in anderen Patentschriften beschrieben.
Teil des Patentanspruches ist somit nicht das Befestigen des Klappenpolsters mit einem Gelenk im Allgemeinen, es soll vielmehr beschrieben werden, dass mit dem erfindungsgemäßen Klappenpolster eine besonders einfache gelenkige Montage möglich ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass insbesondere ein Holzblasinstrument, z.B. eine Querflöte, eine Klarinette oder ein Saxophon, wenigstens mit einer Klappe zum Schließen von Tonlöchern ausgestattet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4328734 [0004]
- DE 19701972 [0004]
- WO 9005973 [0004]
- US 1621395 [0004]
