DE1751822B2

DE1751822B2 - Anordnung zur begrenzung von ueberdrehzahlen bei turbosaetzen

Info

Publication number: DE1751822B2
Application number: DE19681751822
Authority: DE
Inventors: Herwig Dr.-Ing. 1000 Berlin Fischbeck
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1968-08-03
Filing date: 1968-08-03
Publication date: 1976-05-20
Also published as: DE1751822A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für Glokken, insbesondere für Wecker bei Fernsprechapparaten, die die Abstrahlung der Glockeneigentöne verbessert. Gegenwärtig werden in allen Fernsprechapparaten Wechselstromwecker verwendet. Sie besitzen elektromagnetisch angetriebene Klöppel mit zwei Ruhelagen. Dem zeitlich konstanten Fluß eines Dauermagneten überlagert sich der mit der elektrischen Ruffrequenz veränderte Steuerfluß, so daß der Klöppel durch wiederholtes Umlegen ein oder zwei Glokken anschlägt.

Die Glockenschalen sind gebogene metallische Platten. Sie besitzen einen durch Material und Form bestimmten Grundton und eine Reihe von Obertönen. Die Grund- und Obertöne bilden die Gesamtheit der Eigentöne der Glocken, deren Frequenzen, bei gleichmäßiger Wanddicke der Glocke, sich annähernd wie 2²:3^::4²:5²:... verhalten. Beim Betrieb des Weckers werden alle diese Eigentöne gleichzeitig und wiederholt angeregt; es ergibt sich ein breitbandiges Geräuschspektrum, in dem außer den Eigentönen der Glocke auch noch ein gewisses Rasseln und ein Metallgeräusch vorhanden sind.

Das Rasseln wird teilweise vom Glockenantrieb als Luftschall erzeugt. Außerdem wirken Gegenkräfte des Klöppelschlages auf das Gehäuse des Fernsprechapparats und verursachen Körperschall.

Die gegenwärtig verwendeten Fernsprechapparate zeigen diese Erscheinung besonders stark, weil einerseits ihre Gehäuse aus leichtem Kunststoff hergestellt sind und andererseits der Wecker auf einer Kunstoffbodenplatte starr montiert ist. Es sind auch Konstruktionen bekannt, die mit Hilfe einer Gummilagerung des gesamten Weckerchassis eine Anregung des Apparatgehäuses unterbinden. Ein gewisser Abbau der im Klöppellager auftretenden Reaktionskräfte kann auch durch einen elastisch ausgeführten Klöppelstiel Das Metallgeräusch rührt von der Aufschlagstelle des Klöppels her und ist besonders ausgeprägt, wenn der Schiagkörper des Klöppels aus gleichhartem Me-

< tall »'ie die Glocke besteht. Die Anregung der höheren Eieentöne der Glocke kann man unterbinden, indem man den Schlagkörper des Klöppels aus einem Material mit niedrigerem Elastizitätsmodul herstellt. Die dann längere Berührungsdauer bewirkt, daß diese Ei-

gentöne nicht erregt werden

Eine Spektralanalyse des Weckergerausches von Weckern in Fernsprechapparaten zeigt, daß der Pegel der Eigentöne um so höher liegt, je hoher ihre Ordnungszahl ist. Die abgestrahlte Leistung steigt also mit

der Frequenz, obwohl die Schläge des Klöppels alle Teiltöne etwa gleichmäßig anregen.

Das Weckergeräusch reicht bis wen über den Hörbereich hinaus. Bekanntlich steigt aber die Hörschwelle für höhere Frequenzen mit dem Lebensalter,

d h. die Hörfähigkeit läßt gerade dort nach, so daß die subjektive Lautstärke für ältere Personen immer schlechter wird. Bei Messungen der bewerteten Lautstärke der Wecker wird das Ergebnis trügerischerweise gerade durch die höchsten Frequenzen be-

stimmt. .

Eine Verbesserung der Schallabstrahlung bei lieferen Frequenzen würde also

1. den Klang subjektiv verbessern,

2. die Lautstärke erhöhen und

3. den elektroakustischen Wirkungsgrad steigern. Durch die DT-PS 87298 ist eine Glockenschale bekanntgeworden, bei der ein Mitklingen unharmonischer Obertöne dadurch vermieden wird, daß ein als Schlagring dienender und einen konstanten rechtecki-

gen Querschnitt aufweisender Tonkörper mit einem halbkugelförmigen Resonanzkörper verbunden ist. Der voi hegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung für Glocken, insbesondere für Wecker bei Fernsprechapparaten zu schaffen, die

eine merkliche Verbesserung der Schallabstrahlung bei den tieferen Eigenfrequenzen erbringt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine möglichst dicht an den Rand der Glockenöffnung herangebrachte Platte und senkrecht zu dieser stehende ra-

diale, der Form des Mantels der Glocke angepaßte und an diesen ebenfalls möglichst dicht herangebrachte Schallwände in der Ebene der Knotenlinien der dem Eigenton zugeordneten Schwingungsform vorgesehen sind und die Platte und Schallwände mit-

tels einer Abdeckung Schallf ührungskammern bilden. Die üblichen rotationssymmetrischen Weckerschalen verhalten sich bei Anregung wie folgt: da die Biegesteife zum Boden der Glocke laufend zunimmt, schwingt im wesentlichen der Rand der Glocke in ra-

dialer Richtung, und zwar schwingen auf einem Durchmesser befindliche Randpunkte gegeneinander. Beim Grundton bilden sich längs des Umfangs vier Bäuche, Maxima der Schwingung in A bis D und vier Knoten E bis H gemäß Fig. 1. Es handelt sich also um eine stehende Biegewelle auf dem Rand, der zwei Biegewellenlängen lang ist (U_m = 2nD„ = 2λ_Β). Jeweils zwei Bäuche bzw. Knoten stehen sich auf zwei senkrecht zueinander befindlichen Durchmessern gegenüber. Die Schwingungsphasen dieser Paare sind

um 180° gegeneinander verschoben, so daß sich Überdruck, z.B. in A und B, und Unterdruck, z.B. zugleich in C und D, der angeregten Luft längs einem Viertel des Umfangs ausgleichen können. Die Luft-

Ichallwellenlänge k_L der zugehörigen Frequenz ist »ämlich bei dem Grundton und einigen folgenden Obertönen größer als die Biegewellenlänge λ_Β auf (lern Umfang der Glocke. Entsprechend ist für diese #uch die Luftschallgeschwindigker- größer als die frequenzabhängige Biegewellen^schwindigkeit. Daher kann der Ausgleich zwischen Über- und Unterdruck erfolgen als akustischer Kurzschluß. Ein solcher Kurzschluß kommt natürlich auch über de;i Rand der Glocke zustande, und zwar innen wie außen.

Nawh der Erfindung werden diese beiden Arten des Kurzschlusses durch ein System von starren Wänden verhindert. Senkrechte radiale Wunde wirken dabei mit einer Deck- und Bodenplatte so zusammen, daß die Abstrahlung für Fequenzen mit k_B<k_L verbessert wird.

Die erfindungsgemäße Schallwandanordnung bietet weiterhin den Vorteil, daß sie konzentrisch zur abstrahlenden Glocke angeordnet ist. Sie beeinträchtigt die ohnehin radial erfolgende Schallabstrahlung in keiner Weise, sondern verhindert vielmehr den akustischen Kurzschluß auf dem Umfang der Glocke. Eine besondere Abstimmung ist nicht erforderlich. Die Anordnung ist für alle Glocken gleich und hängt nur von deren Form ab. Nach außen sich z. B. trichterförmig erweiternde Kammern können aber auch durch einen geeigneten Abschluß mit einer Öffnung bestimmter Größe als abgestimmte Resonatoren wirken.

Bei dem jetzt verwendeten einschaligen Wecker ist der elektromagnetisch-mechanische Antrieb im Inneren der Glocke angebracht; der Klöppel ragt mit dem Schlagkörper aus einem Ausschnitt auf dem Glockenumfang hervor. Der Ausschnitt stellt eine Unregelmäßigkeit der Materialverteilung und damit eine Störung der Massensymmetrie dar. Gegenüber der völlig rotationssymmetrischen Glocke bewirkt er eine Fixierung der Schwingungsformen und eine Verdoppelung der Zahl der Eigentöne. Diese Kerbe legt als Randbedingung fest, daß an ihrer Stelle entweder ein Knoten oder ein Bauch der Biegewelle entsteht. Demzufolge treten Eigentonpaare mit gleichen Schwingungsformen bei wenig unterschiedlicher Frequenz auf. Die Orte von Bauch und Knoten sind dann jeweils vertauscht; ihre Zahlenreihe folgt dem Gesetz:

'Knoten = "Bauch = ⁴■ ⁶- ⁸

Diejenige Frequenz, bei der an der Kerbe ein Knoten entsteht, liegt immer niedriger. Der akustische Kurzschluß für eine gegebene Schwingungsform wird am besten vermieden, wenn an der Stelle der Knoten die radialen Wände angebracht werden. Für die verbesserte Abstrahlung der beiden tiefsten Eigentöne ist demnach ein System von 8 radialen Wänden erforderlich, von denen je 2 einen Winkel von 45° bilden. Es ist für die Abstrahlung unerheblich, daß je 4 Wände zugleich an den Orten der Schwingungsbäuehe der anderen Schwingungsform stehen. Obwohl keine feststehende Wand die schwingende Glocke berühren darf, ist es doch erforderlich, daß der verbleibende Abstand möglichst klein ist. Das gilt auch für den Spalt zwischen Glockenwand und Bodenplatte. ίο Wenn das Innere der Glockenschale nicht mit dem Weckerantrieb ausgefüllt wird, kann es zweckmäßig sein, auch im Inneren derartige Wände anzubringen. Die Schallabstrahlung der Glockenschale in radialer Richtung kann aus praktischen Gründen auch abgeändert werden. Dazu kann ein konzentrischer Abschluß senkrecht zu den Schallwänden dienen. Durch Öffnungen in der Deck- oder Bodenplatte wird dann die Luftschallabstrahlung gewährleistet. Diese Öffnungen können so bemessen werden, daß sich zusamme men mit dem durch die Schallwände und dem Glokkenmantel gebildeten Volumen ein Resonator für eine anregende Frequenz, den Eigenton der Glocke, abgibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fie. 2 und 3 dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Fig. 2 zeigt die Grundform der Schallwandanordnung mit 8 (gegebenenfalls auch nur 4) radialen Wänden 1, der Deckplatte 2 und Bodenplatte 3. Der Wekker mit Glocke 6 und Antrieb 7 ist konzentrisch montiert. Im linken Teil des Querschnitts ist die Abwandlung zu Resonatoren zu erkennen mit seitlichem Abschluß der Kammern 4 und Schallöffnung 5. Der seitliche Abschluß der Kammern 4 kann auch durch das Gehäuse des Fernsprechapparats gebildet werden. Dieser Fall ergibt eine besonders günstige Schallabstrahlung, gleichgültig, ob die Kammern 4 dann noch als Resonatoren ausgebildet werden oder nicht.

Fig. 3 zeigt verschiedene andere praxisnahe Ausgestaltungen der Schallwandanordnung. Unter a) ist ein Halbschnitt mit nach oben offener Glocke 6 darges*ellt. Die Bodenplatte 3 des Fernsprechapparates bildet mit den radialen Schallwänden 1 eine herstellungsmäßige Einheit, die nach oben durch eine Deckplatte 2 abgeschlossen ist. Es sind 4 verschiedene Möglichkeiten für Schallöffnungen 8 angegeben.

Im Bildteil b) ist die Schallwandanordnung als Überglocke 2 ausgeführt, die zusammen mit der Bodenplatte 3 die Glocke 6 umschließt. Auch hier gibt es wieder mehrere Möglichkeilen für die Anbringung der Schallöffnungen 8: inneihalb der Schallwandanordnung in der Bodenplatte 3 oder außerhalb, falls die Überglocke durchlässig gemacht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung für Glocken, insbesondere für Wecker bei Fernsprechapparaten, dadurch gekennzeichnet, daß eine möglichst dicht an den Rand der Glockenöffnung herangebrachte Platte (3) und senkrecht zu dieser stehende radiale, der Form des Mantels der Glocke (6) angepaßte und an diesen ebenfalls möglichst dicht herangebrachte Schallwände (1) in der Ebene der Knotenlinie (E-F; C-H) der dem Eigenton zugeordneten Schwingungsform vorgesehen sind und die Platte (3) und Schallwände (1) mittels einer Abdeckung (2) Schallführungskammern (4) bilden.

2. Anordnung für Glocken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallführungskammern (4) abgeschlossen sind und verbleibende Öffnungen (5) bestimmter Größe in Verbindung mit dem Volumen der Schallführungskammern (4) Resonatoren bilden.

3. Anordnung für Glocken nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch im Innenraum der Glockenschale (6) durch Schaliwände gebildete Kammern und Resonatoren vorgesehen sind.