DE1079997B - Druckmittelbetriebener Schallerzeuger - Google Patents

Description

• Druckmittelbetriebener Schallerzeuger Die Erfindung betrifft einen druckmittelbetriebenen Schallerzeuger mit Schalltrichter und den Zutritt des Druckmittels zum Schalltrichter wie ein Ventilkörper periodisch öffnender und schließender Membran, die auf der einen Seite vom Druckmittel und den von diesem im Schalltrichter erzeugten Schallwellen beaufschlagt wird und auf der anderen Seite einem gasförmigen Mittel ausgesetzt ist, das sich in einer geschlossenen Kammer mit von der Eigenfrequenz des Trichters abweichender Eigenfrequenz befindet und unter Einwirkung der Schwingungen der Membran abwechselnd in der einen und der anderen Richtung in einer Verbindung zwischen zwei Abteilungen strömt, in welche die Kammer mittels einer Innenwand unterteilt ist und von denen die eine zwischen Membran und Innenwand liegt. Ein solcher Schallerzeuger ist bekannt. Die Kammer dient als Dämpfungsvorrichtung, welche die Amplitude der druckmittelbetriebenen Membran dadurch begrenzt, daß das in der Innenwand vorgesehene Loch der abwechselnd in der einen und anderen Richtung zwischen den beiden Abteilungen der Kammer stattfindenden Strömung des in der Kammer eingeschlossenen gasförmigen Mittels einen Widerstand bietet, Hauptzweck der Erfindung ist, neben oder statt einer dieAmplitude der Membran begrenzenden Dämpfungswirkung eine Wirkung einer anderen Art zu erzielen, und zwar ein Unterdrücken der sonst auftretenden Neigung des Schallerzeugers, wenigstens manchmal anders als nur mit dem Grundton des Trichters zu tönen, nämlich statt dessen oder außerdem mit irgendeinem Oberton des Grundtons des Trichters. Durch die Erfindung ist auch eine erhöhte Bereitwilligkeit des Schallerzeugers gewonnen, sofort beim Einschalten des zu seinem Betrieb dienenden Druckmittels zu tönen, d. h. die Startsicherheit des Schallerzeugers -wird gesteigert. Gleichzeitig wird auch das Leistungsvermögen des Apparats gesteigert.
• Der erfindungsgemäße Schallerzeuger ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den beiden Abteilungen der Kammer aus einem in bezug auf Querschnittsfläche und Länge derart bemessenen Kanal besteht, daß die Maxima der kinetischen Energie des in diesem Kanal unter Einwirkung der Schwingungen der Membran abwechselnd in der einen und der anderen Richtung fließenden Stroms von derselben Größenordnung wie die Maxima der kinetischen Energie der schwingenden Membran sind.
• Im folgenden wird vorausgesetzt, daß das Mittel in der Kammer Luft ist. Wenn die begrenzte Verbindung zwischen den beiden Abteilungen der Kammer aus einem in der Innenwand zwischen den beiden Abteilungen der Kammer vorgesehenen Loch geringer (nur der Dicke der Innenwand entsprechender) Länge besteht, wird das Luftvolumen in dem von diesem Loch gebildeten Kanal gering. Infolgedessen wird die kinetische Energie dieses Luftvolumens bei seiner Strömung abwechselnd in der einen und anderen Richtung zwischen den beiden Abteilungen der Kammer gering, d. h. unbedeutend im Verhältnis zur kinetischen Energie der schwingenden Membran und demzufolge praktisch ohne Einfluß auf die Schwingungscharakteristik der Membran. Auf diese wird dagegen eine Wirkung in günstiger Richtung ausgeübt, wenn der die Verbindung zwischen den beiden Abteilungen der Kammer herstellende Kanal gemäß der Erfindung derart bemessen ist, daß die kinetische Energie des Luftvolumens im Kanal nicht länger unbedeutend ist im Verhältnis zur Schwingungsenergie der schwingenden Membran.
• Die Schwingungsenergie der Membran ist gleich dem Maximum der kinetischen Energie der schwingenden Membran, d. h. gleich dem halben Produkt der Masse der Membran und des Quadrats der Geschwindigkeit der Membran, wenn diese bei ihrer Schwingung ihre Neutrallage passiert, und eines Faktors, der gewöhnlicherweise auf 0,2 für eine an ihrer Kante fest eingespannte Membran und auf 0,3 für eine an ihrer Kante lose aufliegende Membran festgesetzt werden kann. Ihre Maxima erreicht die kinetische Energie des Luftvolumens im Kanal zwischen den beiden Abteilungen der Kammer, wenn dieses Luftvolumen bei seiner Strömung abwechselnd in der einen und anderen Richtung im Kanal die Höchstwerte seiner Strömungsgeschwindigkeit aufweist. Die kinetische Energie des strömenden Luftvolumens ist gleich dem halben Produkt des Quadrats der Strömungsgeschwindigkeit und der Masse des Luftvolumens, welche ihrerseits vom Volumen des Kanals abhängig ist, das gleich dem Produkt der Ouerschnittsfläche und der Länge des Kanals ist. Hieraus ersieht man ohne weiteres die Möglichkeit, durch Errechnen in jedem einzelnen Falle die Ouerschnittsfläche und die Länge des Kanals derart zu bestimmen, daß sie die Bedingungen der Erfindung erfüllen. Dies schließt nicht aus, daß man innerhalb angemessenerGrenzen dieDämpfungswirkung des Verbindungskanals zwischen den beiden Abteilungen der Kammer abpassen kann, indem die DämpfungswirkungvomStrömungswiderstand imKanal abhängig ist, welcher Widerstand bei einem gegebenen Volumen des Kanals durch Abänderung des Verhältnisses zwischen der Querschnittsfläche und der Länge des Kanals variiert werden kann.
• Die Erfindung ist an Hand einer Ausführungsform auf der angehefteten Zeichnung, welche einen Axialschnitt durch den Schallerzeuger darstellt, verdeutlicht.
• In der Zeichnung bezeichnet 1 das Gehäuse des Schallerzeugers, welches mit einem Zutritt 2 für das zum Betrieb des Apparats dienende, z. B. aus Druckluft oder Dampf bestehende Druckmittel versehen ist. Im Gehäuse 1 ist eine Membrananordnung vorgesehen, die aus einem Membranring 3 und einer Membranscheibe 4 besteht, und die die Trennwand zwischen einem Schalltrichter 5 und einer Kammer 6 bildet. Letztere ist mittels einer Innenwand 7 in eine an die Membranscheibe4 grenzende, kleinere Abteilung 8 und eine größere Abteilung 9 unterteilt. Diese beiden Abteilungen 8 und 9 stehen durch einen die Bedingungen der Erfindung erfüllenden Kanal 10 miteinander in Verbindung. Laut der dargestellten Ausführungsform 10 ist dieser Kanal 10 aus einer schraubenlinig verlaufenden Nut im Umfang eines zylindrischen Einsatzkörpers 11 gebildet, welcher in einem in einer zentralen Öffnung in der Innenwand 7 befestigten Rohrstutzen 12 eingepaßt ist, der in die Abteilung 9 hineinragt. Der Kanal 10 könnte auch aus einem Rohr od. dgl. gebildet sein, dagegen aber nicht aus einem in der Innenwand 7 vorgesehenen Loch einer der Dicke der Innenwand 7 entsprechenden Länge allein, da diese Dicke dann unproportional groß gewählt werden müßte, damit der Kanal die erforderliche Länge erhält.
• Schließlich sei noch erwähnt, daß die Abmessungen des Kanals 10 und die Volumen der Kammerabteilungen 8 und 9 auf beiden Seiten der Zwischenwand 7 derart bemessen sein müssen, daß dieses System eine gewisseRigenfrequenz erhält,welchederEigenfrequenz des Trichters 5 nicht gleich sein darf, sondern von ihr abweichen muß.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Druckmittelbetriebener Schallerzeuger mit Schalltrichter und den Zutritt des Druckmittels zum Schalltrichter wie ein Ventilkörper periodisch öffnender und schließender Membran, die auf der einen Seite vom Druckmittel und den von diesem im Schalltrichter erzeugten Schallwellen beaufschlagt wird und auf der anderen Seite einem gasförmigen Mittel ausgesetzt ist, das sich in einer geschlossenen Kammer mit von der Eigenfrequenz des Trichters abweichender Eigenfrequenz befindet und unter Einwirkung der Schwingungen der Membran abwechselnd in der einen und der anderen Richtung in einer Verbindung zwischen zwei Abteilungen strömt, in welche die Kammer mittels einer Innenwand unterteilt ist und von denen die eine zwischen Membran und Innenwand liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den beiden Abteilungen (8 und 9) der Kammer (6) aus einem in bezug auf Querschnittsfläche und Länge derart bemessenen Kanal (10) besteht, daß die Maxima der kinetischen Energie des in diesem Kanal unter Einwirkung der Schwingungen der Membran abwechselnd in der einen und der anderen Richtung fließenden Stroms von derselben Größenordnung wie die Maxima der kinetischen Energie der schwingenden Membran sind.
2. 2. Druckmittelbetriebener Schallerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (1a) zwischen den beiden Abteilungen (8, 9) der Kammer (6) aus einer schraubenlinig verlaufenden Nut im Umfang eines Einsatzkörpers (11) besteht, welcher in einen in einer Öffnung in der Innenwand (7) befestigten Rohrstutzen (12) eingepaßt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 549 963.