DE1274937B

DE1274937B - Mit Druckmedium betriebener Ultraschall-Generator

Info

Publication number: DE1274937B
Application number: DE1967E0033757
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Oskar Bschorr
Original assignee: Entwicklungsring Sued GmbH
Current assignee: Entwicklungsring Sued GmbH
Priority date: 1967-04-07
Filing date: 1967-04-07
Publication date: 1968-08-08

Description

Mit Druckmedium betriebener Ultraschall-Generator Die Erfindung betrifft einen mit Druckmedium betriebenen Ultraschall-Generator mit ungleicher Teilung von Rotor- und Statoröffnungen zur Erzeugung hochfrequenten Schalls.
Es sind Druckluftsirenen bekannt, bei denen durch eine rotierende Lochscheibe sehr hochfrequenter Schall erzeugt werden soll. Um mit den technisch erreichbaren Umdrehungsgeschwindigkeiten eine genügend hohe Unterbrechungszahl zu erreichen, werden Scheiben mit extrem vielen Öffnungen verwendet.
Nachteilig hierbei ist, daß die große Zahl der Öffnungen einen großen Lochscheibendurchmesser und damit verhältnismäßig große Sirenenabmessungen bedingen. Bei einer großen Lochscheibe werden dadurch die abzudichtenden Flächen zwischen Sirenenrotor und -stator größer und somit die Leckverluste höher. Ist f die Rotordrehzahl und n die Zahl der Öffnungen, so ist bekanntlich die Sirenenfrequenz v v=n.f. Es ist bekannt, im Rotor und Stator eine ungleiche Zahl von Öffnungen anzubringen. Ist h die Zahl der Öffnungen im Rotor, in die Zahl der Öffnungen im Stator, wobei n und m nicht durch eine ganze Zahl teilbar sein soll, und f die Rotordrehzahl, so ist bei solchen Anordnungen die Sirenenfrequenz v = h.m.f. Sind z. B. im Rotor n = 10 und im Stator m = 11 Öffnungen, so erhält man bei einer Umdrehung des Rotors bereits 110 Öffnungs- und Schließakte. Bei einer Rotordrehzahl von f = 200 Umdr./Sek. ergibt dies eine Tonfrequenz von 200 - 110 = 22 000 Hz. Eine Sirene, die im Rotor und Stator gleich viel Öffnungen, z. B. je zehn Öffnungen hätte, würde bei der Rotordrehzahl von 200 Umdr./Sek. nur 2000 Hz haben.
Im allgemeinen Fall für beliebige Rotoröffnungen h und Statoröffnungen m gilt Dabei bedeutet a den größten gemeinschaftlichen Teiler von n und in und gibt an, wieviel Öffnungen gleichzeitig offen sind.
Es ist weiterhin bei einer ausschließlich durch Druckluft betriebenen Sirene bereits bekannt, einen oder zwei Schlitze des Stators schräg zu den übrigen Schlitzen zu stellen (deutsches Patent 246145). Dadurch wird erreicht, daß sich in jeder Stellung des Rotors gegenüber dem Stator jeweils mindestens ein Rotorschlitz mit einem Statorschlitz überdeckt, so daß stets ein Luftdurchtritt möglich ist und die Sirene aus jeder Stellung heraus anlaufen kann.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, für eine durch einen äußeren Antriebsmotor betriebene Sirene der eingangs genannten Art die mögliche Interferenzauslöschung zu vermeiden, die sich dadurch ergeben kann, daß die durch den hinteren, dem Lufteinlaß abgewandten Schlitzteil erzeugten Wellen eine Phasenverschiebung von der Größenordnung einer Wellenlänge gegenüber den Wellen der vorderen Schlitzteile aufweisen, so daß diese sich ganz oder teilweise auslöschen.
Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß schlitzförmige Rotoröffnungen gegenüber schlitzförmigen Statoröffnungen um den Anstellwinkel gedreht angeordnet sind, so daß die rückwärtigen Teile der Öffnungen entsprechend der Phasengeschwindigkeit vorzeitig geöffnet werden.
Dabei ist g = Umfangsgeschwindigkeit des Rotors, v = Schallgeschwindigkeit des Arbeitsmediums. Durch diese Maßnahme wird der entferntere Schlitzteil um die Zeit, die das Schallsignal zum Zurücklegen der Entfernungsdifferenz benötigt, früher geöffnet, so daß die Phase gleich ist.
Die Erfindung ist an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert, und zwar zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch eines der Ausführungsbeispiele, F i g. 2 einen Querschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel, F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1.
Die Sirenen bestehen im wesentlichen aus einem Rotor 1,10 und einem Stator 2, 20. Der Rotor 1,10 ist im Stator 2, 20 durch Lager 3 drehbar gelagert und wird durch einen Motor 4 angetrieben. Im Rotor 1, 10 befinden sich n Rotoröffnungen 5, 15 und im Stator m Statoröffnungen 6,16. Durch Luftleitungen 7, 17 kommt Druckluft in einen Ringraum 8,18. Bei Drehung des Rotors 1,10 kommen Statoröffnungen 6,16 und Rotoröffnungen 5,15 zur Deckung und geben einen Luftdurchgang frei.
Um bei sehr hohen Frequenzen, das ist bei Wellenlängen in der Größenordnung der Länge der Rotor- und Statoröffnungen, eine teilweise Interferenzauslöschung zu vermeiden, werden die Rotor-und Statorschlitze 5, 6 in einem Winkel a zueinander angeordnet, wobei ist. Dadurch wird der rückwärtige Teil, bei dem die Luft einen längeren Laufweg hat, vorzeitig geöffnet, so daß trotz der primär verschiedenen Laufzeiten die Druckimpulse konphas sind.
Um mit der erfindungsgemäßen Anordnung ebenfalls aperiodische Schallsignale zu erzeugen, wird der Rotor mit rasch wechselnder Drehzahl angetrieben, wobei zweckmäßigerweise die Rotor- und Statoröffnungen nicht gleich und nicht symmetrisch über den Umfang verteilt sind.
Eine kräftefreie Druckbeaufschlagung des Rotors ergibt sich dann, wenn jeweils zwei gegenüberliegende Öffnungen Luftdurchgang haben. In diesem Fall muß die Zahl der Rotor- und Statoröffnungen durch 2 teilbar sein. Um ebenfalls bei unterschiedlichen Öffnungszahlen einen optimalen Kraftausgleich zu erhalten, ist es zweckmäßig, die Öffnungszahlen so zu wählen, daß abwechselnd möglichst die gegenüberliegenden Öffnungen den Luftdurchgang freigeben.

Claims

Patentansprüche: 1. Mit Druckmedium betriebener Ultraschallgenerator mit einem Rotor-Stator-Unterbrechermechanismus mit ungleicher Teilung von Rotor-und Statoröffnungen, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß schlitzförmige Rotoröffnungen (5,15) gegenüber schlitzförmigen Statoröffnungen (6,16) um den Anstellwinkel gedreht angeordnet sind, so daß die rückwärtigen Teile der Öffnungen (5, 15, 6,16) entsprechend der Phasengeschwindigkeit vorzeitig geöffnet werden.
2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von obertonreichen Schallsignalen die Öffnungen (5,15; 6,16) am Rotor (1, 10) und Stator (2, 20) ungleichmäßig über den Umfang verteilt und verschieden groß sind.
3. Generator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von aperiodischen Schallsignalen der Rotor (1, 10) mit schnell wechselnder Drehzahl angetrieben ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 715 053, 246145; deutsche Auslegeschrift Nr.1209 025.