DE245518C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 245518 KLASSE 7Ad. GRUPPE

SIGNAL-GESELLSCHAFT M.B. H. in KIEL.

mit Wasser gespeisten Sirene.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 25. Juni 1911 ab.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, durch welche die Aufgabe gelöst wird, mit Hilfe einer Sirene, die unter Wasser und mit Wasser betrieben wird, durch plötzliches Abstellen und Anstellen des Tones Zeichen zu geben. Das plötzliche Abstellen und Anstellen des Tones kann in der Weise geschehen, daß das Betriebswasser abwechselnd zugelassen und abgesperrt wird, indem entweder vor die Sirene ein in die Wasserzuleitung eingeschalteter Hahn oder ein die Austrittsöffnungen der Sirene überdeckender Schieber abwechselnd geschlossen und geöffnet wird. Beide Betriebsarten sind bei Sirenen bekannt, die durch einen Motor angetrieben und mit Luft oder Dampf gespeist werden. Werden aber diese bekannten Betriebsarten auf Wassersirenen angewendet, so erhält man bei jedem Abstellen infolge der Massenträgheit des austretenden Wasserstromes einen heftigen Stoß, und bei jedem Anstellen vergeht eine gewisse Zeit, bis die Wassermasse wieder ihre volle Betriebsgeschwindigkeit angenommen hat.

Wird zur Förderung des Wasserstromes beispielsweise eine Zentrifugalpumpe verwendet, so muß der Motor, sobald der Ton abgestellt wird, ausschließlich einen Druck gleich der Wassersäule erzeugen, die der Umlaufsgeschwindigkeit der Pumpe entspricht, die Pumpe wird sich auf die sogenannte Schwebegeschwindigkeit einstellen. Wenn aber der Ton angestellt wird, muß er außer dieser Arbeit auch noch die Arbeit leisten, die dazu gehört, die aus den Schallöffnungen der Sirene austretende Wassermenge zu fördern.

Die Erfindung besteht darin, daß gleichzeitig mit dem Absperren des Betriebswassers ein Nebenauslaß geöffnet wird, der so bemessen ist, daß der nunmehr unter Umgehung der Sirene ins Freie austretende konstante Wasserstrom dem intermittierenden Strom gleichwertig ist, der vorher aus den Schallöffnungen der Sirene austrat. Statt* das Wasser durch den Nebenauslaß ins Freie austreten zu lassen, kann es auch durch eine geschlossene Umlaufleitung zum Saugstutzen der Pumpe zurückgeführt werden.

Eine vollständige Gleichwertigkeit des Nebenauslaßstromes würde bedingen, daß sowohl die Ausflußgeschwindigkeit wie der Druck des durch den Nebenauslaß austretenden Wasserstromes der Strömungsgeschwindigkeit und dem Druck des Betriebswassers bei tönender Sirene gleich sei.

Diese Bedingung ist auch durch entsprechende Abmessung der Nebenauslaßöffnungen meist zu erfüllen. Aber in vielen Fällen genügt es, daß entweder die Ausflußgeschwindigkeit oder der Druck oder deren Produkt beim An- und Abstellen des Tones unverändert bleibt.

Am einfachsten gestaltet sich die Ausführung der Erfindung, wenn man die Austrittsöffnungen der Sirene selbst durch einen Schieber überdeckt, in dem Öffnungen gleichen Abstandes und gleicher Größe vorgesehen sind, und der so geführt ist, daß er am besten in tangentialer Richtung um eine Lochbreite verschoben werden kann.

Man kann dann in der festen, den Rotor der Sirene gegen das Außenwasser abschließenden Wand eine zweite Lochreihe vorsehen,

der in dem Rotor der Sirene keine Löcher, sondern ein um den ganzen Umfang herumlaufender Schlitz entspricht, und in dem diese zweiten Austrittsöffnungen ebenfalls überdeckenden Schieber eine zweite Lochreihe, die mit derjenigen in der festen Wand durch dieselbe Verschiebung zur Deckung gebracht wird, durch welche die Schallöffnungen abgedeckt werden.

ίο Außer der großen Einfachheit der Ausführung und Handhabung ergibt sich bei dieser Ausführungsform der Erfindung noch ein weiterer wesentlicher Vorteil. Durch das beständige Abschneiden der den Ton bildenden Wasserstrahlen beim Betrieb der Sirene wird nämlich ebenfalls Arbeit verbraucht. Sobald also die Sirene durch Abdecken der Schallöffnungen abgestellt wird, wird auch der die Sirene treibende Motor teilweise entlastet, wenn nicht dafür gesorgt wird, daß beim Einschalten des Umlaufs eine gleiche oder annähernd gleiche Arbeit eingeschaltet wird.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß man den Nebenauslaß derart anordnet, daß das austretende Wasser einen tangentialen Rückstoß auf den Rotor der Sirene ausübt. Durch entsprechende Wahl der Richtung der austretenden Wasserstrahlen zwischen radialer und tangentialer Austrittsrichtung kann man die durch die Förderung des konstanten Wasserstromes geleistete Arbeit innerhalb weiter Grenzen auf jede beliebige Größe einstellen.

Das bedeutet also, daß der den Nebenauslaßöffnungen gegenüberstehende Teil der Läuferwandung derart als Reaktionsturbine ausgebildet wird, daß der bei abgestelltem Ton durch den Nebenauslaß austretende Wasserstrom auf den Sirenenläufer bremsend wirkt.

Dieselbe Wirkung kann man auch erreichen, wenn man den betreffenden Teil der Läuferwandung durch Anbringung von Leitschaufeln als Aktionsturbine ausbildet.

Endlich lassen sich die gekennzeichneten Einrichtungen auch mit einer Einrichtung zum Absperren und Anlassen des Betriebswassers verbinden, bei der anstatt eines besonderen Schiebers die Läufertrommel selbst achsial verschiebbar gemacht ist, derart, daß in einer von zwei Stellungen der mit Schallöchern versehene Umfangteil sich mit dem Schallöcherkranz des feststehenden Gehäuses deckt und ein^; undurchbrochen ausgeführter Umfangteil mit Nebenauslaßöfmungen des feststehenden Gehäuses und umgekehrt.

In den Zeichnungen ist Fig. 1 ein Längsschnitt durch eine Trommelsirene nach der Erfindung nach 1-1 in Fig. 2, Fig. 2 ein Querschnitt nach 2-2 in Fig. ι und Fig. 3 eine Ansicht in der Richtung des Pfeiles in Fig. 1.

Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch eine entsprechende Sirene, die mit einer Aktionsbremsturbine ausgestattet ist, nach 4-4 in Fig. 5.

Fig. 5 ist ein Schnitt nach 5-5 in Fig. 4.

Fig. 6 und 7 sind entsprechende Schnitte durch eine ähnliche Sirene mit etwas abgeänderter Bremsturbine und

Fig. 8 und 9 entsprechende Schnitte durch eine Sirene mit Aktionsbremsturbine und achsial verschiebbarem Läufer.

Nach der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die Antriebswelle 4 in einer Stopfbuchse 5 drehbar und wird durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Motor, beispielsweise einen Elektromotor, angetrieben.

Auf die Welle 4 ist eine Trommel 6 fest aufgeschraubt, in deren Mantelfläche die Austrittslöcher 7 für das Druckwasser angebracht sind.

Die Trommel 6 dreht sich in einem Gehäuse 8, das mit Hilfe eines Flansches 9 an die an das Außen wasser anstoßende Wand, also vorzugsweise die Bordwand eines Schiffes, angeschlossen ist, und dessen Inneres durch eine weite Schallöffnung 10 mit dem Außen-. wasser in Verbindung ist. An der der Stopfbüchse 5 gegenüberliegenden Seite ist die Trommel 6 offen, und an das umgebende Gehäuse 8 ist hier eine ebenfalls nicht gezeichnete Druckwasserleitung 11 angeschlossen. In das Gehäuse 8 ist eine zylindrische Hülse 12 fest eingebaut, in die der äußere Teil der Trommel 6 möglichst dicht anschließend, aber leicht drehbar eingepaßt ist. Gegenüber der Schallöffnung 10 sind in der Hülse 12 Austrittslöcher 13 angebracht. . . .

Von außen ist die Hülse 12 durch eine dicht passende und um einen bestimmten Winkel drehbare zweite Hülse 14 umgeben, in der gegenüber der Schallöffnung 10 ebenfalls Austrittslöcher 15 angebracht sind, die so abgemessen und gestellt sind, daß sie sich in der Arbeitsstellung der Sirene mit den Austrittslöchern 13 in der feststehenden Hülse 12 decken. Die vollen Stege zwischen benachbarten Austrittslöchern in der feststehenden Hülse und der als Absperrschieber dienenden beweglichen Hülse 14 sind in tangentialer Richtung, wenigstens ebenso breit bemessen wie die Austrittslöcher 13 und 15. Wird also der Schieber 14 um eine Lochbreite gedreht, so sperrt er die Austrittslöcher 13 ab.

Um den Schieber zu verstellen, ist an der der Schallöffnung 10 gegenüberliegenden Seite des Schiebers 14 eine Schubstange 16 an einem Zapfen 17 des Schiebers befestigt, die in einer Stopfbüchse 18 geführt ist. Die Schubstange ist durch zwei nicht gezeichnete Anschläge begrenzt zu denken und kann von Hand oder durch eine geeignete Vorrichtung aus der Entfernung um einen Winkel gleich dem halben

Abstande benachbarter Öffnungen 15 gedreht werden.

Außer den Austrittslöchern 13 in der feststehenden Hülse 12 ist eine zweite Lochreihe 19 darin vorgesehen, der eine entsprechende Lochreihe 20 im Schieber 14 gegenübersteht. Die Löcher 19 in der feststehenden Hülse sind so gestellt, daß ihre Mittellinien in die Verlängerungen der Mittellinien der Löcher 13 fallen. Die entsprechenden Löcher 20 in dem Schieber 14 sind aber um denjenigen Betrag seitlich versetzt, um den der Schieber gedreht wird, wenn der Sirenenton abgestellt werden soll. Wird also der Ton abgestellt, so kommen die Löcher 20 mit den Löchern 19 zur Deckung, so daß durch diese Schlitze nunmehr das durch den Stutzen 11 eintretende Druckwasser ins Freie abfließen kann.

Derselbe Erfolg würde auch erreicht werden, wenn die Mittellinien der Löcher 20 im Schieber sich mit den Mittellinien der Löcher 15 deckten und statt dessen die Löcher 19 gegen die Löcher 13 versetzt angeordnet wären.

Wenn man beabsichtigt, ausschließlich die Arbeit der Pumpe bei angestelltem und bei abgestelltem Sirenenton auszugleichen, so genügt es, daß gegenüber den in der feststehenden Hülse 12 und dem Schieber 14 befindlichen Lochreihen 19, 20 in der Trommel 6 ein ringsum laufender Austrittsschlitz angebracht wäre. Ein solcher Schlitz kann in der Weise hergestellt werden, daß der untere Teil der Trommel mehrere Öffnungen aufweist und einen kleineren Dnrchmesser als der obere Teil erhält, wie Fig. 1 erkennen läßt. Sind dann die Löcher richtig bemessen, so wird beim Schließen der Löcher 13, 15 durch die Löcher 19, 20 ein konstanter Wasserstrom austreten, dessen Menge, dessen Druck oder Bewegungsenergie gleich ist derjenigen des intermittierenden Wasserstromes, der bei der Erzeugung des Tones aus den Löchern 13, 15 austritt. Da die ersteren Löcher dauernd offen stehen, können sie kleiner bemessen werden als die letzteren.

Nach der Erfindung soll aber auch die Reibungsarbeit ausgeglichen werden, die die Trommel verbraucht, wenn man das Druckwasser intermittierend durch die Löcher 13, 15 austreten läßt. Zu diesem Zweck ist in das innere Ende der Trommel 6 eine beispielsweise zweiflügelig gestaltete Kammer 21 eingebaut, die zwei ungefähr radiale Wände 22 hat, und in diesen radialen Wänden sind Austrittslöcher 23 vorgesehen. Das bei 11 eintretende Druckwasser kann am äußeren offenen Ende in die Kammer 21 gelangen, und wenn die Schallöcher 13, 15 geschlossen sind, tritt es durch die Öffnungen 23 in tangentialer Richtung aus und strömt durch die Schlitze 19, 20 ins Freie ab. Dabei übt es einen tangentialen Rückstoß auf die Trommel aus, und dieser wird durch die Wahl der Nei- ' gung der Wände 22 so bemessen, daß er die Antriebsarbeit bei abgestellter Sirene gleich der Nutzarbeit zur Erzeugung des Tones macht.

Bei dieser Einrichtung muß das Wasser, um ins Freie zu gelangen, nachdem es die Trommel verlassen hat, auch die für diesen Zweck vorgesehenen Öffnungen 19 und 20 des feststehenden Sirenengehäuses durchströmen, und die Geschwindigkeit des Austrittes aus dem Läufer und damit die Größe des erhaltenen Reaktionsdruckes wird daher von dem Verhältnis der Gesamtöffnung 23 in der Läuferwandung zu der Gesamtöffnung 19, 20 in der umgebenden Gehäusewandung abhängen. Ist die Querschnittsfläche der Lauferöffnungen nicht klein gegenüber der Querschnittsfläche der Ständeröffnungen, so wird zwischen der Gehäusewand und dem Außenwasser eine Druckstufe entstehen, die annähernd ebenso groß werden kann wie der Betriebsdruck der Sirene, und die kinetische Energie der austretenden Wassermasse wird alsdann nicht am Läuferumfang, sondern am Ständerumfang zur Geltung kommen, wo sie die beabsichtigte Wirkung nicht ausüben kann. Werden aber die Ständeröffnungen 19, 20 gegenüber den Läuferöffnungen 23 vergrößert, dann gelangt man sehr schnell zu unzweckmäßig großen Abmessungen der ganzen Sirene.

Die Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 7 begegnet dieser Schwierigkeit dadurch, daß an Stelle des Reaktionsdruckes der austretenden Wassermasse deren Stoßwirkung verwendet wird, um die verlangte Belastung der Sirenentrommel hervorzubringen.

Demgegenüber ist bei diesen Ausführungsformen der Läufer mit einem Schaufelkranz ausgestattet, der in den Wasserstrom eintaucht, der bei abgestelltem Tönen durch den Nebenauslaß 19, 20 austritt. Indem die Neigung der Schaufeln zur Richtung des Ausgleichstromes passend gewählt wird, kann die an das austretende Wasser abgegebene Energie verändert und so der Energie gleich gemacht werden, die beim Tönen der Sirene verbraucht wird. Genügt die so erhaltene Bremswirkung den Bedürfnissen noch nicht, so kann sie dadurch gesteigert werden, daß der Ausgleichstrom durch Leitkanäle tangential und entgegengesetzt dem Drehungssinne des Läufers abgelenkt wird.

Dabei wird man vorzugsweise das Verhältnis der Anzahl der Leitkanäle und der Schaufeln so wählen, daß sie keinen gemeinsamen Teiler haben, um die Gleichförmigkeit der Bremswirkung zu erhöhen.

: Auf diese Weise gelingt es leicht, eine j Bremswirkung zu erhalten, die größer ist als

die bremsende Wirkung der Tonerzeugung. Es muß aber vermieden werden, den Spalt zwischen dem Schaufelkranz am Läufer und der gegenüberliegenden Ständerwandung oder den Mündungen der Leitkanäle zu klein anzunehmen, da sonst die Bremsturbine selbst wie eine Sirene wirken, das heißt einen hörbaren Ton erzeugen kann.

Die Trommel 6 ist mit einem über ihren

ίο Boden vorragenden Rande 26 ausgestattet, und dieser Rand trägt Schaufeln 28, welche den Löchern 19, 20 gegenüberstehen. Denkt man sich also die Trommel umlaufend, so erteilen die Schaufeln 28 beständig den Wasserteilchen des in radialer Richtung den Öffnungen 19, 20 zufließenden Ausgleichstromes eine tangentiale Geschwindigkeitskomponente, und die hierfür erforderliche Arbeit wird dem Antriebsmotor der Trommel entnommen und kann so bemessen werden, daß dessen Umlaufsgeschwindigkeit beim Abstellen des Tönens unverändert bleibt.

Um die Ausgleichleistung zu erhöhen, kann gemäß den Fig. 6 und 7 im Gehäuse eine zylindrische Wandung 25 vorgesehen werden, die von dem über den Boden der Trommel 6 vorragenden, den Schaufelkranz 28 tragenden Rand 26 umfaßt wird. In der Wandung 25 sind schräg gerichtete Leitkanäle 27 angebracht, die den Ausgleichstrom entgegengesetzt dem Drehungssinne der Trommel tangential ablenken, und die Schaufeln können der Richtung der Leitkanäle entgegengesetzt geneigt sein. Mit sinngemäßen Abänderungen läßt sich die Einrichtung auf Scheibensirenen anwenden. Bei der in den Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsform ist von der Benutzung eines besonderen Schiebers zum Abstellen des Tönens abgesehen, und statt dessen ist der Läufer der Sirene selbst achsial verschiebbar gemacht, und die Abmessungen sind so gewählt, daß in der Betriebsstellung des Läufers (Fig. 8) dessen Schallöcherkranz 7. dem Schalllöcherkranz 13 der Ständerwandung gegenüber steht und die Nebenauslaßschlitze 19 durch einen vollen Umfangteil des Läufers überdeckt werden.

Auf der Antriebswelle 4 ist eine Muffe 29 festgespannt, in die eine Nut eingedreht ist.

An dem Gehäuse 8 ist ein Arm 31 angegossen, der einen Stift 32 trägt. Der Stift 32 dient einem Hebel 33 als Achse. Der Kopf 30 des Hebels 33 ist gabelförmig und umfaßt die Muffe 29. Das äußere Ende des Hebels 33 ist als Handgriff ausgebildet.

Wird also der Handgriff niedergedrückt, so wird der Läufer in die in Fig. 9 dargestellte Stellung verschoben und dadurch werden gleichzeitig die Schallöcher 7, 13 verschlossen und der Nebenauslaß 19 wird geöffnet.

Für den Antrieb des Sirenenläufers wird man in der Regel einen Elektromotor verwenden. Wo aber Druckwasser zur Verfügung steht, kann dieses selbst zum Antriebe einer Turbine benutzt werden, die mit dem Läufer gekuppelt ist oder einen Teil des Läufers bildet. Alsdann wird man nach der Erfindung im ganzen drei Wasserauslaßöffnungen vorzusehen haben, nämlich eine aus den Schallöffnungen bestehende, eine für das Betriebswasser des Läufers und nach der Erfindung einen Nebenauslaß zum Ausgleich der Be lastung des Läuferantriebmotors und der Pumpe beim Zeichengeben.

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Claims (4)

Patent- Ansprüche :

1. ' Vorrichtung zum Zeichengeben mit Hilfe einer durch einen Motor angetriebe-

. nen, mit Wasser gespeisten Sirene, deren Betriebswasser zum plötzlichen Abstellen des Tones abgesperrt wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Absperren des Betriebswassers gleichzeitig ein Nebenauslaß für konstanten Wasseraustritt geöffnet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trommelsirene von einem zylindrischen Schieber umgeben ist, der, je nachdem ihm die eine oder die andere von zwei Stellungen gegeben wird, entweder die Schallöffnungen der Sirene oder eine Nebenaustrittsöffnung freiläßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch achsiale Verschiebung des Sirenenläufers dessen Schallöffnungen mit entsprechenden Schallöffnungen des umgebenden feststehenden Gehäuses zur Deckung gebracht und dabei eine im Gehäuse vorgesehene Öffnung für konstanten Wasseraustritt geschlossen wird oder umgekehrt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Teil des Läufers, der der Nebenöffnung für konstanten Wasseraustritt gegenübersteht, als Aktions- oder Reaktionsturbine derart ausgebildet ist, daß der austretende Wasserstrom den Läufer bremst.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.