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Reflektor für Schallsirene mit Schallgenerator Die Erfindung bezieht
sich auf einen Reflektor für Schallsirene mit Schallgenerator, der eine Druckgaszuleitung
enthält, die in einer Düse endet, durch welche das Gas als überschallstrahl austritt
und welcher in Axialrichtung im Abstand ein Schallresonanztopf gegenüberliegt, auf
den der Schallstrahl gerichtet ist und durch welchen dieser wieder in Richtung der
Düse zurückgeworfen wird.
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Es ist ein Schallgenerator bekannt, mit dem ein starkes Schallschwingungsfeld
erzeugt wird, indem ein Schwingtopf unter dem Einfluß eines auftreffenden überschallstrahles
in Resonanz gebracht wird. Ein solcher Resonator wird periodisch aufgeladen und
entladen bei der aufgezwungenen Resonatorfrequenz. Hierbei wird der mit hoher Geschwindigkeit
auftreffende Strahl in eine hochintensive Schalleistung umgewandelt. Einrichtungen,
die eine solche Schallenergie verwenden, haben sich als sehr vorteilhaft auf den
technischen Gebieten, wie Sprühtrocknen, Entschäumen, Reinigen, Zerstäuben usw.
erwiesen, und in vielen Fällen weisen sie bedeutende Vorteile über die bekannten
Verfahren auf, die nicht nur höhere Drücke, sondern auch ein kompliziertes mechanisches
und elektronisches Zub--hör erfordern.
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Die Betriebsfrequenz kann in einem weiten Bereich variieren, wenn
eine entsprechende Variierung des Druckes des dem Resonator zugeführten Gases gegeben
ist. Ein typischer Schalltransformator, der einen Einlaßdruck zwischen 2,4 und 3,5
at aufweist, hat beispielsweise eine Betriebsfrequenz von 7600 bis 9400 Hz. Hierbei
muß die Ausführung der Düse und des Schwingtopfes so sein, daß Schallwellen über
einen weiten Druckbereich erzeugt werden, um eine kontinuierliche und betriebssichere
Arbeitsweise der Einrichtung zu gewährleisten. Für eine wirkungsvolle Anwendung
der Energie ist es in den meisten Fällen wünschenswert, daß die Schallwellen reflektiert
und in einer gewählten Richtung gebündelt werden. Normalerweise tritt die Schallwelle
an der Peripherie des Schwingungserzeugers in Form einer halbkugelförmigen Welle
aus und verläuft nach auswärts mit gleicher Intensität in allen Richtungen. Dies
bringt jedoch einen Verlust an Leistung in Richtung der Düse mit sich. Es ist aus
diesem Grund üblich, einen akustischen Reflektor vorzusehen, mit welchem man die
maximale Intensität des Schallfeldes von diesem Punkt ablenken kann. Ein solcher
Reflektor kann den aus dem Schwingtopf austretenden Strahl auf Grund des Druckes,
mit dem der Strahl von der Düse austritt, stören. Der austretende Schallstrahl ist
normalerweise nach der Düse hin gerichtet und verursacht Turbulenz und Druckinstabilität,
wodurch wiederum eine Frequenzinstabilität bedingt ist.
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Durch die Erfindung wird ein Reflektor für einen Schallgenerator geschaffen,
der gleichzeitig eine verbesserte Gasverteilung bewirkt und eine hohe Frequenzstabilität
gewährleistet.
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Erfindungsgemäß ist ein die Düsen umgebender Ringwulstkörper vorhanden,
dessen Durchmesser senkrecht zu der Längsachse der Düse liegt und der auf der der
Düse zugekehrten Seite eine konkave Fläche aufweist und bei welchem der Abstand
der zur Längsrichtung der Düse senkrecht stehenden, den Rand der konkaven Ringwulstfläche
berührenden Tangentialebene so bemessen ist, daß eine laminare Strömung über den
Ringwulstrand sich ausbildet. Ferner wird durch die neue Ausführungsform eine erhöhte
akustische Leistung des Schallgenerators bewirkt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt F i g. 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Generators, teilweise
im Schnitt, F i g. 2 eine Draufsicht auf den Generator gemäß Fig. i, F i g. 3 eine
vergrößerte Darstellung eines Generators mit einem gewölbten Reflektor, wo schematisch
der Schnittpunkt zwischen der Luftströmung und dem Schallfeld eingezeichnet ist,
F i g. 4 eine vergrößerte Teilansicht des Generators im Bereich des ringwulstförmigen
Reflektors, wobei die Unabhängigkeit des Luftstromes von dem Schallfeld erkennbar
ist.
In F i g. 1 und 2 ist der Schallgenerator mit 10 bezeichnet,
der einen Zuleitungsstutzen 12 enthält, welcher an seinem oberen Ende
14 ein Außengewinde trägt zum Anschluß einer Druckquelle, während sich am
unteren Ende ein Innengewinde 18 befindet, um den Stutzen mit dem Gehäuse 20 zu
verbinden, das eine Längsbohrung 22 aufweist. An dem Gehäuse 20
an
dessen unterem Ende 24 ist eine verjüngte Hülse 26 befestigt, deren Durchmesser
28 sich ebenfalls verjüngt, indem der obere Durchmesser mit dem Ende 30 der
Bohrung 22 übereinstimmt und nach unten bis zum unteren Ende 32 schmäler
wird.
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In der Bohrung 22 des Gehäuses 20 sitzt ein Kreuz
40, in welchem seinerseits, und zwar in dessen Längsbohrung 42, ein
Schaft 44 sitzt mit einem oberen und unteren Ende 46 und
48. Der Schaft 44 kann durch eine Einstellschraube 50 axial
bewegt werden, die in das obere Ende 40 des Schaftes eingreift. Wenn eine
geeignete Axialstellung vorhanden ist, was sich durch eine gewünschte Ausbreitung
des Sprühstrahles bemerkbar macht, wird eine Bohrung in dem Schaft 44 und in der
Schraube 50 angebracht, indem man eine schon vorhandene Bohrung in dem Gehäuse 20
und dem Kreuz 40 als Führung benutzt. Um das Gehäuse, das Kreuz, den Schaft und
die Schraube in der gewünschten Stellung zu halten, wird ein Sicherungsstift 52
verwendet.
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Am unteren Ende 48 des Schaftes 44 sitzt vermittels eines Sicherungsstiftes
66 ein Schwingtopf 60 von im wesentlichen zylindrischer Gestalt mit der Innenwand
62 und dem Boden 64. Am oberen Ende des Topfes 60 befindet sich eine Schrägfläche
68. In unmittelbaren Bereich des Schwingtopfes 60 befindet sich eine Düse 70, die
durch den Zwischenraum zwischen dem Hülsenende 32 und dem konzentrisch darin befindlichen
Schaftende 48 gebildet wird.
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Am unteren Ende der Hülse 26 ist der ringwulstförmige Reflektor 72
angeschraubt, derart, daß er die Düse 70 umgibt. Der Reflektor 72 ist auf
der Unterseite mit einer konkaven Fläche 74 im Bereich der Düse 70 und auf der anderen
oberen Seite mit einer konvexen Fläche 76 versehen. Der Rand 78 des Reflektors 72
ist im Querschnitt gesehen gewölbt und liegt im wesentlichen in einer Ebene zwischen
der Düse 70 und der Schrägfläche 68 des Schwingtopfes 60.
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Der Rand 78 des Reflektors 72 geht mit einer Rundung in die konkave
Fläche über, um die geringste Dämpfung des aus dem Topf 60 austretenden Strahles
zu verursachen. Normalerweise ist dieser Strahl axial auf die Düse gerichtet. Die
in F i g. 1 dargestellte Ausführungsform erlaubt es, den aus dem Topf austretenden
Strahl von dem Düsenbereich abzulenken, da der Reflektor mit einer aerodynamischen
Kontur versehen ist, durch welche diese Wirkung erreicht wird.
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Diese aerodynamische Kontur bewirkt eine laminare Strömung hoher Geschwindigkeit
über den Ringwulst, der das austretende Gas von dem Schallfeld ablenkt.
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In den F i g. 3 und 4 ist die Ausbreitung des Gasstromes für einen
typischen elliptischen Reflektor 73 und für den ringwulstförmigen Reflektor 72 zum
Vergleich dargestellt.
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In F i g. 3 ist, wie dies bei den bekannten Reflektoren der Fall ist,
die gegenseitige Beeinflussung des austretenden Treibgases G und des Schallfeldes
S erkennbar. Andererseits läßt die Ausführungsform der F i g. 4 deutlich die klare
Trennung des austretenden Gases G und des Schallfeldes S erkennen.
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Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, daß das austretende
Gas nicht in den Arbeitsbereich des Schallenergiefeldes gelangt. Ferner wurde festgestellt,
daß eine wesentliche Erhöhung der akustischen Leistung eintritt, wenn die erwähnte
Ablenkung des Gasstromes vorgesehen ist. Gleichzeitig konzentriert die konkave Fläche
des ringwulstförmigen Reflektors die Schallenergie axial zur Fläche unterhalb des
Schwingtopfes, wo es bei vielen Anwendungsfällen erwünscht ist, die maximale Intensität
der Schallenergie zu bündeln.
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Die Stellung des ringwulstförmigen Reflektors in bezug auf die Düse
und den Schwingtopf ist von besonderer Bedeutung. Man hat bereits einen tellerförmigen
Reflektor vorgeschlagen, um die Schallenergie axial zu richten. Der Rand 78 des
Reflektors liegt im wesentlichen in einer Ebene mit einem Punkt in der Mitte zwischen
der Düsenöffnung und dem Rand des Schwingtopfes 60. Der Leistungsgewinn dieser Ausführungsform
über einen Reflektor, dessen Randbereich axial über der Ebene des Schwingtopfes
liegt, ist 70 bis 100 %.