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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membranspannvorrichtung für rotationssymmetrische Trommelkessel. Dazu wurde auch eine adäquate Membranform aus Kunststofffolie entwickelt. Einsetzbar ist die Spannvorrichtung sowohl für einfellige Trommeln, ausgebildet als einseitig bespannte, unten offene Trommeln und Kesselpauken, formanalog zu bekannten Pedalkesselpauken mit meist halbrundem Korpus, als auch für zweifellige Trommeln bzw. solche mit Schlag- und Resonanzfell.
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Zu unterscheiden sind statische und dynamische Spannvorrichtungen. Statisch heißt, es wird vor dem Spiel eine bestimmte Tonhöhe über die Membranspannung eingestellt, die während des Spiels nicht mehr veränderbar ist. Dynamisch heißt, auch im Spiel kann die Membranspannung durch extern angesteuerte Spannkraftaktoren simultan verändert werden.
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Die neue Membranform ist für beide Vorrichtungen geeignet. Die Kesselform ist jeweils der statischen oder der dynamischen Vorrichtung anzupassen.
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Ist bei bekannter Spannmechanik eine metallumringte Membran nötig und dafür am Trommelkessel befestigte Spannklötze mit Spannschrauben zur Spannung der umringten Membran über einen Spannring, so fallen diese Teile mit der neuen Spannmethode weg.
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Die Membran braucht keine Umringung mehr, um daran die Spannkraft angreifen zu lassen. Statt dem wird die Membranfolie durch Reibschluß mit einer Schelle am Kessel befestigt. Dies vereinfacht den Trommelaufbau und den Austausch defekter Membrane. Die Membranspannung erfolgt so räumlich und funktionell getrennt von der Membranbefestigung.
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Bisher werden ausschließlich dynamische Spannmechaniken eingesetzt, die über starre Übertragungsglieder den mit einem Metallring eingefaßten Membranrand spannen wie bei bekannten Pedalpauken.
Diese Mechanik ist aufwendig, da der geringe Spannweg des Metallrings am Membranrand über Zugstangen und Hebel zu einem großen Pedalhub übersetzt werden muß, mit dafür hoher Fertigungspräzision.
Die mechanische Kraftübertragung braucht weiterhin eine Platzierung des Pedals nahe am Trommelkorpus. Zur Vermeidung von einer auf das Instrument verschiebend wirkenden Fußkraftkomponente wird die Fußkraft möglichst senkrecht aufgebracht.
Daraus resultiert der notwendige Einsatz eines mit überhöhter Sitzfläche ausgebildeten Paukenstuhls.
Weiterhin muss bei der Kesselpauke die aufgebrachte Membranzugkraft entweder direkt von einer steifen Kesselschale oder bei dünnwandigen Kesseln durch zusätzlich angebrachte Streben aufgefangen werden.
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Alternativ bieten sich hydraulische Membranspannkraftaktoren an, die über pedalbetätigte Kolbenpumpen angesteuert werden. Die Spannkräfte werden hier vorteilhaft durch den Hydraulikdruck im Innern eines sich dadurch aufweitenden Schlauchquerschnitts erzielt.
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Der Kessel kann dünnwandig ausgebildet sein, ohne zur Aufnahme von Pedalzugkräften verstärkt zu werden. Gleiches gilt auch für die neue statische Vorrichtung, da dort keine Spannschraubenkräfte mehr über die Kesselwand abgetragen werden.
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Die hydraulische Spannvorrichtung braucht im Vergleich zur bekannten rein mechanischen, deutlich weniger Einzelteile und bietet zudem für das Gesamtinstrument eine ergonomisch optimale Bedienbarkeit. Da die pedalbetätigte Hydraulikpumpe nur über einen Schlauch mit der Trommel verbunden ist, kann die Pedalposition prinzipiell frei gewählt werden.
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Obwohl die Spannhydraulik eine wesentlich einfachere Lösung darstellt, ist sie bis heute nicht ausgereift oder praktisch einsetzbar. Erfolg verhindernde Gründe wurden herausgefunden und erforderliche Verbesserungen eingeleitet um die Anwendung allgemein zu ermöglichen.
- 1, 2, 3 zeigt das Ausführungsbeispiel einer Trommel mit statischem Spannsystem, im Radialschnitt s. 1 und in Ansichten s. 2, 3.
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Die Kesselform 2 kann aus einem Hohlzylinder gedreht, aus dünnwandigem Metallrohr gebördelt und gesickt, gegossen oder aus faserverstärktem Harz laminiert werden.
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Statt der abgebildeten Kesselgratung 3 sind auch andere Gratungsformen möglich. Liegt z.B. eine Gratungsfase auf dem Kesselaußenumfang, so wird dies vorteilhaft durch einen entsprechend geformten Membranrand im Bereich der Gratung berücksichtigt. Der restliche Rand bleibt zylindrisch, s. 9, 10.
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Zur Trommelmontage wird zuerst der zylindrische Membranrand der Membran 1 über die Kesselgratung 3 auf Kessel 2 geschoben, bis die Membran die Gratungsoberkante berührt.
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Dann wird der Membranrand in Höhe der Nut 4 mit Schelle 5 durch Anziehen von Mutter 6 reibungsfest auf den Nutgrund gepresst, um durch Reibschluss der Membranfolie zwischen Kesselwand und Schellenunterseite die Membranspannkräfte auffangen zu können.
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Dabei wird die Membran bereits etwas vorgespannt durch das Umfalten der Folie in die beiden Schmalseiten der Nut hinein. Diese Vorspannung allein, kann eventuell dem Musiker bereits genügen.
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Statt einer biegesteifen Schelle kann auch eine biegeweiche Rundschnur zur Membranbefestigung mehrfach straff um die Membran in Höhe der Nut 4 gewickelt werden.
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Dann wird Schelle 7 in Höhe der Nut 8 positioniert und durch Anziehen von Mutter 9 die endgültige Membranspannung eingestellt. Danach sitzt die ringelastische Schelle noch hohl über dem hierfür ausreichend tief bemessenen Nutgrund. Schraubenköpfe 10 der Spannschrauben sind durch seitliche Aussparungen verdrehfest in der Schellenlasche gelagert s. 2.
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Statt Schelle 7 kann auch eine straffe Schnurumwicklung zur endgültigen Membranspannung in Höhe der Nut 8 verwendet werden. Dabei erhöht sich die Membranspannung mit zunehmenden Umwicklungen sukzessiv.
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Statt mehrfach die Nut 8 zu umwickeln, kann dort auch nur einmal umwickelt werden, dann die beiden Schnurenden überkreuzt und diese gegeneinander verspannt.
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3 zeigt separat Schelle 7 oder 5 mit untergelegtem Beilageplättchen 11 zur Überdeckung des Schellenspalts und zur Verminderung der Reibung zwischen Schellenunterseite und Membranoberfläche. Allgemein braucht jede montierte Schelle einen untergelegten dünnen Blechstreifen.
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4, 5 zeigt das Ausführungsbeispiel einer Trommel mit dynamischem Spannsystem im Radialschnitt.
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Zur Trommelmontage wird, s. 4 in vergrößerter Darstellung, zuerst das Ventilrohr 12 des Ringschlauchs 13 durch die Wandbohrung gesteckt, dann der elastische Ringschlauch mit seinem ganzen Umfang auf Wandstufe 14 gezogen. Der Umfang des elastischen, flachen Ringschlauches ist etwas kürzer als der Wandstufenumfang, sodass der Schlauch mit seiner Flachseite plan und in Längsrichtung leicht vorgespannt, berührungsdicht an der Wand liegt.
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Dafür ist ein bereits in Flachform extrudiertes Schlauchprofil vorteilhaft, um den Ringschlauch 13 im drucklosen Zustand flach anliegend zwischen Membran und Wandstufe einbauen zu können.
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Der Schlauch 13 liegt später mit seiner Innenseite, s. 4, 5, im drucklosen Zustand direkt an der Kesselwandstufe und mit seiner Außenseite direkt an der Membran, sodass der durch Hydraulikdruck aufgeweitete Schlauch die dort anliegende Membran in Form 15 symmetrisch ausbaucht.
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Schläuche mit Kreisringquerschnitt sind als Ringschläuche nur schlecht einsetzbar, da sie ohne Innendruck durch ihre Rückstellelastizität stets in die runde Querschnittsform zurückfedern wollen. Werden sie zwischen Membran und Wand flachgepresst eingebaut, so üben sie dadurch einen zusätzlichen Spanndruck auf die Membran aus. Außerdem stößt bei der Montage die Membran beim Aufschieben über den Kesselrand an den vorstehenden Rundschlauch.
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Der aufgeblasene Flachschlauch kehrt im drucklosen Zustand durch elastische Rückstellkräfte vorteilhaft wieder in seine flache Ursprungsform zurück. Dies vereinfacht zudem das Aufschieben der Membran im drucklosen Schlauchzustand.
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Die bisher übliche Fertigungsmethode für Ringschläuche durch Vulkanisation aus Natur- oder Synthesekautschuk in beheizten Formen ist zu aufwendig, zumal auch die Ringdurchmesser noch variieren.
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Zur Schlauchherstellung werden deshalb vorteilhaft extrudierbare thermoplastische Elastomere (TPE) eingesetzt.
Dadurch ist es möglich, aus extrudierten Schlauchstücken kostengünstig einen Ringschlauch zu erzeugen durch Verschweißen beider Schlauchenden miteinander.
Ebenso wird der unten tellerförmig verbreiterte Ventilschlauch 17 mit Ringschlauch 13 verschweißt.
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Für den vorteilhaften Einsatz von Steckverbindern zur Verbindung des Ringschlauchs mit einer Zuleitung, genügt ein im Ventilschlauch befestigtes Verbindungsrohr 12 mit außen glatter Oberfläche.
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Zur weiteren Montage, s. 4, wird nun der zylindrische Membranrand über Kesselgratung 16 geschoben, bis die Membranebene 18 auf den aufliegenden biegeweichen Hilfsring 19 stößt. Dann wird Schelle 20 auf Kerbprofil 21 des Kessels positioniert und gespannt. Der untergelegte dünnwandige Blechstreifen 22 ist ebenfalls kerbprofiliert.
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Damit besonders weichelastische Schläuche durch ihre Volumenvergrößerung nicht die Möglichkeit haben, in seitlich sich öffnende Spalten zwischen Membran und Trommelwand einzuwandern, schließt Schellenrand 20 vorteilhaft bündig mit dem Wandabsatz der Wandstufe 14 ab. Seitlich wird Schlauch 13 durch den Wandabsatz und die auf Gratungskante 16 liegende Membran abgeschlossen.
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Zur Erhöhung der Folienreibung in der Einspannung wird hier statt eines u-förmigen Nutprofils ein Kerbnutprofil verwendet, in dem, durch dreieckige Kerben in Schelle und Kessel, die Folie beim Spannen mehrmals kantig umgelenkt wird. Ansonsten entspricht Schelle 20 den in 1-3 verwendeten.
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Die zusätzliche Höhe von Ring 19 kompensiert die Verkürzung des anfangs glatten Membranrandes bei seiner Faltung im Nutprofil durch Spannen der Schelle 20. Ohne Kompensation der Verkürzung würde diese bereits ohne Hydraulikdruck zu einer konstant anhaltenden, erheblich hohen Membranvorspannung führen.
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Nach erfolgter Spannung der Schelle wird Ring 19 wieder entfernt s. 5. Die Ringhöhe ist vorteilhaft so bemessen, dass die Membranebene 18 jetzt auf dem Kesselrand spannungsfrei aufliegt. Um tiefstmögliche Membranschwingungen erzeugen zu können, muss die Membranspannung bei noch drucklosem Schlauch gleich Null sein.
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Nun wird, s. 5, auf Rohr 12 der bereits mit Leitung 24 verbundene Winkelsteckverbinder 23 mit seinen geöffneten Spannbacken bis zum Anschlag aufgeschoben. Mit wieder geschlossenen Spannbacken ist die Verbindung sofort druckdicht und zugbelastbar.
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Leitung 24 wird mit T-Stück 25 verbunden und dieses über Leitung 26 mit dem zum Ringschlauch 28 führenden Winkelstück 27. An Schottverschraubung 29 auf dem nach außen führenden Arm von T-Stück 25 wird später die gemeinsame Versorgungsleitung 30 zur Pumpe angeschlossen.
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Bei beidseitig bespannten Trommeln muss die zweite Membran generell anders als die erste eingebaut werden.
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Dazu wird Membran 31, s. 5, zuerst provisorisch aber ansonsten analog wie bei Membran 18 s. 4 bereits beschrieben, mit Ringschlauch 28 und eingelegtem Ring 19 durch Spannen der Schelle 32 montiert.
Dann wird Schelle 32, Membran 31 und Ring 19 wieder abgenommen.
Die U- oder Kerbprofilform bleibt auch nach Lösen der Schelle durch die erfolgte Verformung in der Folie plastisch eingetieft erhalten.
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Dadurch bietet sich allgemein die Möglichkeit, Membranen bereits mit voreingetieften Ringnuten zu versehen, um die Membranmontage zu vereinfachen. Die in die Membranfolie eingetiefte Nut schnappt beim Aufschieben der Membran 31 auf den Kessel vorteilhaft in die entsprechend ausgearbeitete Kesselnut ein, sodass damit von vornherein die richtige Höhenlage der Membranebene relativ zur Gratungsoberkante feststeht.
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Die mit Pedal 33 beaufschlagte Kolbenpumpe 34 leitet den Hydraulikdruck über Leitung 30 an die gummielastischen Ringschläuche 13, 28 weiter. Die Schlag- und Resonanzfellspannung wird dabei vorteilhaft simultan verändert durch den gemeinsam an beiden Ringschläuchen anliegenden Hydraulikdruck.
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Das dynamische System, s. 5, lässt sich zusätzlich auch, wie bei bekannten Pedalpauken, mit einer Pedalfeststellung zur Tonfeststellung ausrüsten. Das Pedal wird dabei in der gewünschten Winkelstellung durch eine mechanische Arretierung festgestellt.
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Das dynamische System, s. 5, lässt sich auch auf statischen Gebrauch umrüsten, indem statt der Pedalhydraulik in die Versorgungsleitung 30 ein Ventil eingebaut und mit einer separaten Flüssigkeits- oder Luftpumpe dort der statische Druck eingestellt wird.
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Die Kesselform 2, s. 1, lässt sich auch auf das dynamische System umrüsten. Dazu wird die strichlierte Bohrung 37 in Nut 8 angebracht und anstelle der Schelle 7 ein Ringschlauch in die Nut unter der Membran eingebaut, analog dem Ringschlauch in 4, 5 .
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Um die Nuttiefe zu verringern, wird ein Pappstreifen mit entsprechender Dicke und in Breite der Nut auf den Nutgrund gelegt. Damit bekommt der in die Nut gelegte Flachschlauch denselben Außendurchmesser wie die Kesselwand, entsprechend dem Flachschlauch in 4, 5.
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Durch die größere Breite b des ausgebauchten Membranrandes 38, s. 1, ergeben sich bei sonst gleichen Abmessungen größere Spannkräfte als im Membranrand 15 der 5. Dafür muß eine Pumpe entsprechend mehr Volumen bei jedoch kleineren Drücken fördern, zum Erreichen der gleichen Membranspannung wie in der Anordnung von 5.
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Der in 1 nicht eingezeichnete Schlauchquerschnitt ist in Mitte des Kesselwandabschnitts b so zentriert, dass seine Kraftwirkung die Membran 38 symmetrisch verformt s. 1.
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Im drucklosen Schlauchzustand fluchtet, s. 4, 5, die außenliegende Flachseite des Ringschlauchs vorteilhaft mit der Kesselwand. So kann die Membran ohne Hindernis auf den Kessel geschoben werden und im drucklosen Zustand wirkt keine Kraft vom Ringschlauch auf die Membran.
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Die Druckkraft vom Schlauch stützt sich dabei vorteilhaft nur ringförmig, nahe der Gratung an der Trommelwand ab, ohne Spannkräfte über den gesamten Trommelkorpus weiterzuleiten oder zusätzlicher Korpusverstärkungen zu bedürfen.
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Ab 1960 wird für Trommelmembrane biaxial orientierte Petfolie (Bopet) verwendet.
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Bei der bekannten Spannmechanik wird am Folienrand zur Spannkrafteinleitung ein starrer metallischer Spannring befestigt. Zur Zentrierung der Membran auf der Kesselgratung wird die ebene Membranoberfläche am Rand kragenförmig umgeformt.
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Die Folie hat zwar die erforderliche Zugfestigkeit und Zähigkeit zur Schlagabsorption, kann jedoch auch bei Erwärmung kaum gereckt werden.
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Bis zu 1 cm Randhöhe läßt sich der kragenförmige Membranrand aus einer planen Folie noch ohne größere störende Faltenbildung in einem Gesenk warmformen.
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Bei größeren Randhöhen entstehen auch in Tiefziehformen, bestehend aus beheizter Patrize und Matrize, auf dem umgelenkten Folienrand entweder statistisch unregelmäßig verteilte Quetschfalten bei Verwendung glatter Ziehformen oder es entsteht ein regelmäßig ondulierter Folienrand bei Verwendung von Ziehformen mit entsprechender Randform.
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Für Randhöhen von etwa 3cm, wie für die neuen Spannvorrichtungen nötig, würden sich mit den bekannten Formungsmethoden zu starke Faltungen ergeben. Diese führen besonders bei der dynamischen Spannvorrichtung zu Klangverzerrungen durch das partiell stärkere Ausbeulen des Ringschlauches an diesen Faltenstellen, die dann als erhabene Grate in der Folie ringsum hervortreten. Die scharfkantigen Grate bergen außerdem Verletzungsgefahr und sind Sollbruchstellen in der durch die Falten bereits geschwächten Folie.
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Deshalb bietet sich eine neue vorteilhafte Formgebung für solche Trommelmembranen an. Diese erweist sich für den gesamten Trommelaufbau als außerordentlich günstig und führt zur Vereinfachung und Reduktion des Fertigungsaufwands.
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6 zeigt in Teilansicht den ebenen Membranfolienzuschnitt.
7 zeigt die fertige Membran in Seitenansicht mit radialem Ausbruch.
8 zeigt die fertige Membran in Draufsicht.
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Zum Auswechseln einer defekten Membran braucht nur die Spannschelle geöffnet, die alte Membran vom Kessel gezogen, die neue über den Kesselrand geschoben und diese mit der Schelle befestigt werden.
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Die neue Herstellungsmethode von Membranen ohne eingefassten starren Rand ist einfach und preisgünstig. Zudem werden die Folien nicht warmverformt, sondern nur kalt gebogen. Dadurch bleibt die Folienfestigkeit voll erhalten.
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Zur Herstellung wird, s. 6, die mit Außendurchmesser 40 und Mittelpunkt M kreisförmig ausgeschnittene Membranfolie 39 mehrfach radial in geeigneter Gradteilung 41 eingeschnitten. Die Gradteilung ergibt sich als Division des Vollkreises von 360 Grad durch einen ganzzahligen Divisor. Jeder Einschnitt 42 endet in einem kleinen Rundloch 43 auf Lochkreis 44 zum Verhindern von Folieneinrissen am Einschnittende.
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Der Folienrand wird bei kleinen Trommelmembranen in größerer Gradteilung eingeschnitten als bei großen.
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Durch die Einschnitte entstehen am Folienrand einzelne u-förmige Segmentflächen 45. Kreis 46 bezeichnet die Lage der Biegekante zur Abbiegung der Segementflächen. Kreis 46 entspricht auch der Lage der Gratungsoberkante relativ zur eingebauten Membran. Die Einschnitte 42 enden bereits außerhalb des Kreises 46.
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Dann wird der zylindrische Membranrand 47 s. 6, 7, durch sukzessives Umfalten der Einzelsegmente 45 an Kreislinie 46 kalt angeformt, wobei die umgefalteten Segmente sich dann schuppenartig übereinander legen, s. 8. Die kreisförmige Biegekante 48 der zylindrischen Innenform 49 entspricht der Kreislinie 46.
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Ein um den Umfang der Innenform gewickeltes, außenseitig klebendes Klebeband 50 hält die umgelegten Abschnitte von innen zusammen.
Außen am Membranrand werden die Abschnitte mit Klebeband 51 umwickelt und so zusätzlich fixiert gegen ein Zurückfedern. Außerdem glättet die Umwicklung die schuppige Kontur.
Die Wandstärke des kragenförmigen Membranrandes in 7, 8 ist zur Verdeutlichung seines schichtförmigen Aufbaus vergrößert eingezeichnet. Die Klebeschichten sind schraffiert.
Die Klebebänder sind in der Seitenansicht der 7 durchsichtig dargestellt.
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Ebenso können andere Membranränder für alle möglichen Gratungsformen auf den entsprechenden Innenformen angeformt werden. Dazu zeigt 9, 10 zwei Ausführungsbeispiele.
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Der aus Segmenten aufgebaute Membranrand hat gegenüber bekannten, nicht eingeschnittenen Membranrändern den weiteren Vorteil, dass die benötigte hydraulische Spannenergie, geleistet durch die Pedalarbeit, für die Membranspannung nur halb so groß ist bzw. dass der segmentierte Rand mit einem doppelt so hohem Wirkungsgrad arbeitet.
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Dies erklärt sich durch die bei der Membranspannung wegfallenden Spannungskomponente in Kesselumfangsrichtung, da hier über die Einschnitte keine Spannung übertragen werden kann. Nur die Membranspannungskomponente in Kessellängsrichtung spannt die Membran und führt dann auf der kreisförmigen Membranebene zu radialen Spannungen.
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Deshalb soll das Klebeband 50, 51 zur Umfassung der Einschnitte nur weichelastisch sein, um keine großen, zusätzlichen Umfangskräfte aufbauen zu können.
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In Fällen wie bei der schnurumwickelten Membran zu ihrer Befestigung und Spannung, braucht es keine Klebebandumwicklung. Der Folienrand wird dann nur umgebogen. Bei seiner Befestigung am Kessel schieben sich die unfixierten Segemente dadurch leicht ineinander.
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Aus dem Membranfolienzuschnitt s. 6, lässt sich prinzipiell auch eine Membran mit einem Rand formen, der einen starren Ring umfasst, s. Seitenansicht mit radialem Ausbruch in 19. Dazu wird der segmentierte Rand der Membran 81 um den Ring 82 gelegt und mit den Klebebändern 83, 84 gesichert. Klebeband 84 ist transparent eingezeichnet. Diese beringte Membran kann auf allen herkömmlichen Trommeln verwendet werden, die zur Spannung die bekannte Spannringmechanik einsetzen. Die dargestellte Membranform mit kegelförmigem Rand in 19, ist für eine Bongo geeignet. Für zylindrische Kessel wird ein zylindrischer Membranrand und ein vierkantiger Ringquerschnitt verwendet.
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Statt einer einschichtigen Membran können auch mehrschichtige aus 2, 3 oder mehr Schichten aufgebaut werden. Die übereinander liegenden Einzelschichten sind dabei entweder unverbunden oder miteinander verbunden.
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Durch Aufbau einer Mehrschichtmembran aus einzelnen Einschichtmembranen, die dazu nur unverbunden übereinander gestapelt und dann zusammen am Kessel mit einer Schelle befestigt werden, schematisch dargestellt in 11, kann der Musiker sich den gewünschten Klang selbst zusammenstellen. Zur weiteren Klangmodulation, s. 12, kann zwischen zwei Einzelmembrane flüssiges, pastöses oder weiches bis hartes flächenhaftes Material 52 beliebigen Zuschnitts eingefügt werden. Das flächenhafte Material kann lose eingelegt oder mit den berührenden Membranoberflächen verklebt werden.
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Die Verbindung der Einzellagen mehrschichtiger Membrane kann entweder vollflächig sein, s. 13 oder nur im Bereich des umgeformten Randes s. 14. Die Verbindung erfolgt meist durch Kleben oder Schweißen und ist schraffiert dargestellt.
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Zur Herstellung von Mehrschichtmembranen mit voll- oder teilflächiger Schichtverbindung kann zuerst die Verbindung oder Lamination im planen Materialzustand gemacht werden, dann daraus der Zuschnitt und anschließend die Formung des Randes analog wie bei der Einschichtmembran bereits beschrieben s. 6-8.
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Die Einzelschichten von mehrlagigen Membranen können aus verschiedenen Materialien bestehen, z.B. eine Unter- und Oberschicht aus Folie mit dazwischenliegendem hochfestem Gewebe. Dabei können mehrere übereinanderliegende Einzelgewebeschichten in unterschiedlicher Faserorientierung übereinander gestapelt werden, um eine isotrop schwingende Membran zu erhalten.
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Nach separater Darstellung der Spannvorrichtungen und Membrane wird nun das Ausführungsbeispiel eines vollständigen Instruments mit allen zusätzlich benötigten Bestandteilen dargestellt.
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15 zeigt ein vollständiges Schlagzeuginstrument, bestehend aus zwei miteinander verbundenen Einzeltrommeln 53, 54 und einem Gestänge zur Verbindung des Musikerstuhls 55 mit den Pedalen und dem Trommelstativ.
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Das Verbindungsgestänge kann auch für pedallose Trommeln mit rein statischer Vorspannung eingesetzt werden, um nur Stuhl und Stativ miteinander zu verbinden.
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Die Ergonomie des Instruments mit Pedalen ist vorteilhafter als bei den bekannten Pedalkesselpauken. Dort sitzt der Spieler dicht am Kessel in überhöhter Sitzposition auf einem Paukenstuhl. Das ist mit der neuen Anordnung unnötig.
Das Pedal braucht nicht direkt am Kessel oder auf einer gemeinsamen Bodenplatte montiert werden.
Der Fußdruck aufs Pedal kann durch das Verbindungsgestänge in einem viel flacheren Winkel zum Boden in normaler Sitzhöhe erfolgen.
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Wird in normaler Sitzhöhe mit lang ausgestreckten Beinen auf dazu steil angestellte Pedale, s. 15, gedrückt, braucht es eine zug- und drehmomentenfeste Verbindung zwischen Pedal und Stuhl zur Aufnahme der verschiebend wirkenden Fußkraftkomponente parallel zum Boden.
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Dazu dient das platzsparend zerlegbare Verbindungsgestänge, dass durch Steckhülsen mit Feststellschrauben schnell zusammenmontiert werden kann. Das Verbindungsgestänge kann an jedem zwei- bis vierbeinigen Stuhl oder Stehhilfe mit oder ohne Lehne über zwei Klemmverbindungen 56 an den Stuhlbeinen befestigt werden.
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Durch die 3-dimensionale Winkeleinstellbarkeit der Verbindungen 56 können die Stuhlbeine beliebig geneigt sein und durch die Verschieblichkeit der Verbindungen 56 längs der Rohrtraverse 57 ist der Stuhlbeinabstand beliebig.
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Traverse 57 ist längs der Schiene 58 verschiebbar befestigt und stützt sich mit Fuß 59 am Boden.
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Die verbundenen zwei Trommeln sind auf einem längs- und höhenverstellbaren Stativ 60 durch Trägerfuß 61 besonders schwingungssteif längs der Verbindungsschiene 58 verstellbar befestigt. Der Trägerfuß stützt sich durch zwei Einstellschrauben 62 am Boden ab.
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Das u-förmige Pedalgestell 63 ist über Steckhülse 64 an Schiene 58 befestigt und steht mit zwei Füßen 65 auf dem Boden.
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Die Pedalschwinge 66 ist auf Lagerbolzen 67 gelagert. Am Lagerbolzen sind spiralförmige Rückstellfedern befestigt, um das Pedal wieder in seine Ausgangsstellung zurückzuführen.
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Der Fuß steht mit der Ferse am Anschlag des mit Schwinge 66 fest verbundenen Winkels 68 und mit dem Vorderfuß auf Stützplatte 69, die längs der Schwinge verstellbar befestigt ist.
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An Schwinge 66 ist auf einer längsverstellbaren Hülse 70 die Kolbenstange der Hydraulikpumpe 71 beweglich gelagert. Am Kragarm 72 ist auf einer längsverstellbaren Hülse 73 der Pumpenzylinder der Hydraulikpumpe 71 beweglich gelagert. Die einseitig wirkenden Hydraulikkolbenpumpen sind über zwei Leitungen 74, 75 mit den Trommeln 53, 54 verbunden.
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Statt eines mit Stuhl und Pedalen verbundenen Trommelstativs können auch unabhängig stehende Stative in beliebiger Form verwendet werden, z.B. bekannte zusammenfaltbare Dreibeine oder Traversen.
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Werden mehr als zwei pedalbetätigte Trommeln platziert, können dafür auch mehr als zwei Pedale am Pedalgestell 63 befestigt werden.
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Wird auf eine feste Verbindung zwischen Stuhl und Pedalen verzichtet, können separat stehende Einzelpedale verwendet werden, die jeweils einer bestimmten Trommel zugeordnet sind, s. 5.
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Das Pedalgelenk 35, s. 5, ist dabei vorteilhaft erhöht über dem Boden befestigt, damit der Pedaldruck steil von oben erfolgt und so seine verschiebende Komponente längs des Bodens klein bleibt. Die Unterseite 36 der Pedalstandfläche ist rutschfest beschichtet.
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16, 17, 18 zeigt zwei Einzeltrommeln mit beliebigen Durchmessern und Kesselhöhen, die zu einem Paar verbunden und auf einer Stativklemme montiert sind.
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Diese Trommelpaarverbindung ist vorteilhaft für Trommeln mit Schlag- und Resonanzfell, da hier nicht mehr zur Montage der Verbindung in den Trommelkorpus gelangt werden kann und somit die Verbindung nur von außen erfolgt.
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Dazu ist seitlich an jedem Trommelkessel ein gleichartiger Verbindungsblock 76, 77 befestigt. Zur Verbindung zweier Trommelkessel wird zuerst die Schraube 78 mit ihrem kurzen Gewindeende in einen der Blöcke gesteckt, dann das Gewindeende fest in Ankerplatte 79 eingedreht, dann das andere Gewindeende der Schraube in den Block der zweiten Trommel gesteckt und durch gegenseitiges Verdrehen der beiden Trommeln in die andere Ankerplatte geschraubt, bis die beiden Verbindungsblöcke sich reibschlüssig aufeinander pressen.
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Dann werden die verblockten Verbindungsblöcke 76, 77 in der u-förmigen Schraubklemme 80 befestigt.
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Zum Stand der Technik:
- Die neuen vorgestellten Spannvorrichtungen brauchen einen ausreichend langen und meist teilweise zylindrischen Membranrand.
- Für Trommelmembrane aus hochfesten, biaxial verstreckten Kunststofffolien bieten segmentierte, kaltverformte Ränder wahrscheinlich die einzige Möglichkeit, diese dafür in der erforderlichen Qualität herzustellen. Sie sind mir in der dargestellten Form und im Zusammenhang ihrer Verwendung bisher nicht bekannt.
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WO 96/28807 ,
US 20120255421 ,
US 5392681 ,
FR 2718877 ,
WO 2007/144706 verwenden bekannte fest umringte Membrane aus Kunststofffolie und Spannringe zur Einleitung der Spannkraft auf die umringten Membranen.
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Bei
WO 96/28807 ist der hydraulische Ringschlauch mit dickwandig kreisförmigem Schlauchquerschnitt außerhalb der Kesselwand gelagert und verformt sich unter Druck länglich oval in einer zweiteiligen Ummantelung.
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Dabei besteht die Gefahr, dass der Schlauch unter zunehmendem Druck sich durch den stetig vergrößernden Rohrspalt herausquetscht.
Der hydraulische Wirkungsgrad vermindert sich durch die Dehnarbeit am dickwandigen Schlauch und an der real vorhandenen Elastizität der Schlauchummantelungsteile.
Die hydraulische Kraftwirkung eines sich aufblasenden Schlauches sollte stets, zur Verbesserung und Vereinfachung der Konstruktion, direkt auf die zu spannende Membran einwirken ohne zusätzliche Übertragungsglieder zwischen Schlauchoberfläche und Membran.
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In
US 20120255421 ,
US 5392681 und
FR 2718877 wird sogar auf eine Schlauchummantelung weitgehend verzichtet, was noch dickwandigere und daher schlechter arbeitende Schläuche voraussetzt.
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In
FR 2718877 wird eine Alternative zum offenliegenden Schlauch angeboten, indem der Schlauch runden Querschnitts in eine Trommelwandhöhlung eingebaut wird und durch eine Wandöffnung direkt oder indirekt über einen Kolben auf die Membran wirkt. In
WO 2007/144706 wirkt mit aufwendiger Konstruktion der Hydraulikdruck auf die Membran über einen abgedichteten Ringkolben oder einen nicht abgedichteten Ringkolben mit Druckschlauch.
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Alternativ zur ringummantelten Standardmembran wird eine ringlose Membran durch fadenartige Nähte mit der Trommelwand verbunden, wobei der Druckschlauch dabei ungünstig oben auf der Gratung liegt.
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Über ein verstellbares Verbindungsgestänge zwischen Stuhl und Pedalen zur Verwendung für dynamische Trommelspannvorrichtungen, s. 15, ist mir weiter nichts bekannt, ebenso nichts über eine Verbindungsmechanik für zwei Einzeltrommeln mit Schlag- und Resonanzfell s. 16-18.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 9628807 [0097, 0098]
- US 20120255421 [0097, 0100]
- US 5392681 [0097, 0100]
- FR 2718877 [0097, 0100, 0101]
- WO 2007/144706 [0097, 0101]
