-
Elektropneumatische Windsteuerung für Orgeln und orgelähnliche Instrumente.
Die Erfindung betrifft eine elektropneumatische Windsteuerung für Orgeln und orgelähnliche
Instrumente. Der Erfindung gemäß wird das Windsteuerventil kombiniert magnetisch
und pneumatisch betätigt. Vorteilhaft wird dabei ein Hilfsventil durch elektromagnetische
Wirkung auf geringe Hubhöhe gehoben und durch pneumatische Kraft dieser Hub derart
vergrößert, daß eine zur unmittelbaren und genügend raschen Betätigung des eigentlichen
Windsteuerungsventils ausreichende Luftmenge durchfließen kann.
-
Das Windsteuerventil kann eine durch das Hilfsventil abschließbare
Bohrung haben, zum Zwecke der Durchleitung der Druckluft für das zier Betätigung
des Windsteuerungsventils dienende pneumatische Bewegungsglied. Dieses Bewegungsglied
besteht vortheilhaft aus einem an dem Windsteuerventil anschließenden Balg.
-
Um ein Hängenbleiben des Ankers am Elektromagneten nach der Unterbrechung
des Stromes zu verhindern, kann ein Teil der bei der Öffnung des Windsteuerungsventils
wirkenden Kraft z. B. durch Feder- oder Gewichtswirkung aufgespeichert werden, derart,
da ß
mit der aufgespeicherten Kraft die vom remanenten Magnetismus herrührende
Anziehungskraft des Elektromagneten auf den Anker überwunden wird, Bei Anwendung
einer Feder zur Kraftaufspeicherung kann bei nicht genügender Spannung der Feder
infolge der Schlagwirkung beirr Auftreffen des Windsteuerungventils auf seiner unteren
Auflagefläche ein unbeabsichtigtes Abreißen des zugleich als Anker des Elektromagneten
dienenden Hilfsventils vom Elektromagneten von seiner Auflagefläche .an der Mündung
der Bohrung 6 eintreten. Diese Gefahr wird bei Anwendung eines mit dem Windsteuerungsventil
gleichgerichtet bewegten und an der Bewegung des Windsteuerungsventils teilnehmenden
Gewichtes vermieden.
-
Auf der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
dargestellt.
-
Fig. i zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die elektropneumatische
Einrichtung sich außerhalb der Windlade befindet, Fig. 2 ein solches, bei welchem
die Einrichtung zwecks besserem Schutz gegen äußere mechanische und andere Einflüsse
ganz in das Innere der Windlade verlegt ist.
-
Fig. 3 zeigt eine Abart der in Fig. i dargestellten Ausführungsform.
-
Die Fig. q. bis 6 zeigen in schematischer Darstellung die verschiedenen
Phasen während der Tätigkeit des in Fig. i dargestellten Ventils, Fig. 7 bis g die
Phasen der Tätigkeit des in Fig.3 dargestellten Ausführungsbeispiels. Bei dem ersten
Ausführungsbeispiel stellt 25 die gebräuchliche pneumatische Windlade mit den Registerkanzellen
15 und -i5a und
der Windkammer :Ei dar, in welch letzterer
bei Tätigkeit des Orgelgebläses Winddruck herrscht, ebenso bei Einschaltung der
betreffenden Register in den Registerkanzellen 15 und i5a. In dem abnehmbaren Kanzellendeckel
ig befindet sich der Kanzellenkanal io, welcher je nach Stellung des Ventils 8 durch
die Öffnungen 12 und g entweder mit der freien Luft oder .mit der Windkammer ii
in Verbindung steht. Das Ventil 8 weist einen schaftförmigen Fortsatz 7 mit einer
Bohrung 6 auf, der zu der auf einer festen Unterlage 2o ruhenden Tasche 4 führt
und durch die Bohrung 6 mit deren Innerem in Verbindung steht, sofern nicht die
Mündung der Bohrung 6 durch das an einer Feder 18 mit Einstellvorrichtung 21 hängende
Ventil 3 verschlossen ist. Dieses ist ein auf seiner Oberseite zwecks besseren Luftabschlusses
beledertes, zugleich als Anker für den Elektromagneten i dienendes, rundes Weicheisenscheibchen,
das einen als Führung in der Bohrung 6 dienenden Bügel 22 trägt. Der Boden der Tasche
4 weist eine Öffnung 5 auf, in welche der auf einem Halter 23 befestigte Elektromagnet
1 mit Eisenkern 2. hineinragt, und zwar soweit, daß die Stirnfläche des letzteren
mit dem Boden der Tasche in einer Ebene liegt. In der Ruhelage ist die Tasche 4
soweit geschlossen, daß das Ankerventil 3 vom Magnetkern 2 etwa o,25 mm absteht.
Die Feder 18 wird durch die Einstellvorrichtung 21 - so gespannt, daß das Ankerventil
3 mit einem geringen Überdruck von 5 bis io g gegen den auf die Oberseite des Ventils
wirkenden Winddruck auf die Mündung des Ventilfortsatzes 7 gedrückt wird.
-
Wird durch eine geeignete Kontaktvorrichtung im Spieltisch der Orgel
der zum Elektromagnet 1 gehörende Stromkreis geschlossen, so wird dessen Eisenkern
2 magnetisch und zieht den sich in einem Abstand von o,25 mm darüber befindenden
Anker 3 an sich. Durch diese Bewegung des Ankers 3 wird einerseits die im Boden
der Tasche 4 sich befindende Öffnung. 5 verschlosssen und zugleich die Mündung der
Bohrung 6 geöffnet (Fig. 3). Durch die so entstandene Öffnung von 0,25 mm
Höhe strömt die über dem Ventil 8 sich befindende Druckluft durch die Bohtung 6
in die Tasche 4 und setzt sie, da ihr Inhalt in dieser Stellung noch äußerst klein
ist, sofort unter Druck. Infolge dieses Überdruckes im Innern der Tasche gegenüber
der Außenluft hebt sich ihr Oberteil und mit ihm das in den Führungen 24 laufende
Ventil 8 (Fig. 4). Diese Bewegung ist die Ursache dreier Wirkungen: I. Durch die
immer wachsende Entfernung zwischen der Mündung der Bohrung 6 und dem durch den
Magneten- festgehaltenen Ankerventil 3 wird die Einströmöffnung für die Druckluft
in gleichem Maße größer, wie sich der Oberteil der Tasche 4 hebt. Infolge dieser
wachsenden Schnelligkeit des Lufteintrittes in die Tasche 4 wird ihre Bewegung stark
beschleunigt.
-
1I. Das Ventil 8 wird gehoben, wodurch einerseits die Öffnung g des
Kanzellenkanals io verschlössen und der in der Windkammer ii sich befindlichen Druckluft
der Weg zum Kanzellenkanal io verlegt wird, anderseits der im Kanzellenkanal io
sich befindlichen Druckluft durch Freigabe der Öffnung 12 der Weg ins Freie gestattet
wird. Infolge dieser Entleerung des Kanzellenkanals finden die mit ihm in Verbindung
stehenden Tonventiltaschen 13 mit den Tonventilen 14 von, unten keinen Halt mehr
und werden von dem in der Registerkanzelle 15 herrschenden Winddruck nach unten
gepreßt, dadurch der Druckluft den Weg zur Pfeife 16 öffnend, wodurch sie zum Erklingen
gebracht wird.
-
III. Durch den Hub des Ventils 8 wird die durch den Bügel 17 am Ventil
8 festgemachte Feder 18 so gespannt, daß sie auf das Ankerventil 3 einen Zug nach
oben ausübt, der durch richtige Wahl der, Drahtstärke und der Länge der Feder so
gesteigert werden kann, daß der im Elektromagnet 2 nach der Unterbrechung des Stromes
eventuell vorhandene remanente Magnetismus sicher überwundem wird.
-
Nach Unterbrechung des Stromes durch Loslassen der Taste kehrt der
Elektromagnet 2 in seinen unmagnetischen Zustand zurück, das Ankerventil 3 wird
durch die Feder 18 wieder vor die Mündung der Bohrung 6 gezogen und verschließt
sie (Fig. 5). Die in der Tasche 4 vorhandene Druckluft entweicht durch die Öffnung
5 ins Freie, und die Tasche 4 fällt durch ihr eigenes und das Gewicht des Ventils.
8 sowie infolge des auf dessen Oberseite wirkenden Luftdruckes in ihre frühere Lage
zurück; die Öffnung g -wird durch das Ventil 8 freigegeben, die Druckluft füllt
den Kanzellenkanal io, die Tonventiltaschen 13 mit ihren Tonventilen 14 heben sich
und verlegen der Druckluft den Weg zur Pfeife 16, wodurch dieselbe zum Schweigen
kommt.
-
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel bezeichnen die Zahlen 1, 2, 6,
7, 8, g, io, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18, 19, 25 die gleichen Teile wie in Fig. i.
Die beiden auf einer gemeinsamen, zugleich als Stütze dienenden Grundplatte 32 montierten
Elektromagnete i und ia sind auf einem für das Bälglein 4 als Stütze dienenden Joch
26 aufgeschraubt. Das Innere des Bälgleins 4 kann durch die Bohrung 6 in dem mit
der unteren Platte des Bälgleins verschraubten metallischen Fortsatze 7 des Ventils
8 mit der Außenluft in Verbindung treten, sofern
nicht die Mündung
durch das auf einer Stange 27, die in einem Führungsbügel 28 und der Grundplatte
32 läuft, aufgeschraubte Ventil 2g verschlossen ist. Die Ventilstange 27 trägt in
der Höhe der Oberplatte des Bälgleins 4 ein zweites Ventil 3o und endlich den Magnetanker
3. Das ganze Ventilsystem wird durch eine auf einem Absatz der Bohrung 6 aufruhende
Druckfeder 18, die auf die . Unterseite des Ventils 3o wirkt, so gestützt, daß der
Anker 3 etwa 0,25 mm von den -beiden Magnetkernen und das. Ventil 3o ebensoviel
von der Öffnung 3= absteht; und daß das untere Ventil 29 mit einem Überdruck von
5 bis io g gegenüber dem auf seiner Ober-Eeite lastenden Winddruck gegen die Mündung
der Bohrung 6 gedrückt wird. Der erwähnte Abstand des Ankers und des Ventils
30 ist durch Drehung des Ventils 29 von außen regulierbar. Für gewöhnlich
herrscht zwischen dem Inneren des Bälgleins 4 und der Windkammer ii durch die Öffnung
31 Druckausgleich.
-
Treten die beiden Elektromagnete i und ia in der im vorherigen Ausführungsbeispiel
beschriebenen Weise in Tätigkeit, so wird der Anker gegen die Magnetkerne 2 und
2a gezogen, die Öffnung 31 in der Oberseite des Bälglein 4 durch das Ventil
30 verschlossen, während gleichzeitig das Ventil 29 die Mündung der Bohrung
6 freigibt. Der Überdruck im Bälglein 4 entweicht ins Freie, wodurch es infolge
des in der Windkammer ii herrschenden Überdrucks zusammengepreßt wird, was eine
Hebung des in den Führungen z4 laufenden und mit der unteren Balgplatte verschraubten
Ventils 8 zur Folge hat. Die im Ausführungsbeispiel i genannten charakteristischen
drei Wirkungen treten auch hier auf, nämlich I. Vergrößerung der Entleerungsöffnung
infolge wachsender Distanz zwischen Ventil und Ventilauflagefläche, IL Entleerung
des Kanzellenkanals io und demzufolge Anspruch der Pfeife 16, III. Vermehrte Spannung
der Druckfeder 18 zwecks sicherer Überwindung des remanenten Magnetismus.
-
Unterbrechung des Stromes hat Aufhören des Magnetismus in 2 und 2a
zur Folge, Ventilstange 27 samt. den beiden Ventilen 29 und 3o und Anker 3 werden
durch die Feder 18 soweit emporgeschnellt, bis das Ventil 29 auf der Mündung der
Bohrung 6 aufliegt und sie verschließt. Gleichzeitig wird die Öffnung 31 durch das
Ventil 3o soweit freigegeben, als dies vorher bei der Bohrung 6 der Fall war, so
daß die Luft in der Windkammer ii ungehindert rasch das Bälglein 4 zu füllen vermag.
Da nunmehr zwischen 4 und ii wieder Druckausgleich herrscht, sinkt - das Ventil
8 infolge seines eigenen Gewichtes und des auf seine Oberseite wirkenden Luftdruckes
und kehrt in seine Ruhelage zurück, wodurch in der im ersten Ausführungsbeispiel
beschriebenen Weise die Pfeife 16 zum Schweigen gebracht wird.
-
Dadurch, daß gemäß der Erfindung durch einen sehr kleinen und mit
der geringsten Kraft zu bewirkenden Hub des Ankerventils infolge. seiner günstigen
Anordnung eine für die direkte Betätigung des Windsteuerungsventils genügend große
Luftmenge freigemacht werden. kann, ist es möglich, die bei allen bisher mit schwachen
Strömen arbeitenden Einrichtungen nötigen Zwischenstationen, die sogenannten Relais,
wegzulassen, was eine sehr große Platzersparnis und Vereinfachung zur Folge hat.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die neue Einrichtung direkt an oder in die
Windlade gebaut werden kann. Es sind daher keine Leitungsröhren mehr nötig, so daß
die den Wert der elektrischen Orgeltraktur ausmachende große Präzision in Ansprache
und Auslösung hier voll zur Auswirkung kommt, um so -mehr, als die zur Bewegung
des Windsteuerungsventils nötige Luft nur äußerst kurze, reichlich bemessene und
gerade Wege zu machen hat. Der elektrische Teil der Einrichtung -hat den Vorteil,
daß der Anker den Magnetkern ohne isolierende Zwischenlage berühren darf, wodurch
allein die volle Ausnutzung der Zugkraft des Magneten ermöglicht wird, und daß trotzdem
ein Hängenbleiben des Ankers infolge remanenten Magnetismus und das damit verbundene
Heulen der Pfeife mit Sicherheit vermieden wird. Infolge dieses Umstandes und zufolge
der geringen für den Anzug des Ankers benötigten Kraft ist der Stromverbrauch der
neuen Einrichtung sehr klein, was wiederum eine verminderte Abnutzung der Stromquellen
und Kontaktapparate zur Folge hat.
-
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 kommt statt der Feder i8 ein Gewicht
33 zur Anwendung, das an einem doppelarmigen Hebel 34 angeordnet ist. Dieser Hebel
34 ist in der Stütze 35 gelagert und durch die Zugstange 36 mit dem Ventil g verbunden.
Diese Gewichtanordnung hat gegenüber der Federanordnung den Vorteil, daß das schlagartige
Aufsetzen des Ventils 8 auf seine Unterlage bei Anwendung der Gewichtanordnung unter
keinen Umständen ein unbeabsichtigtes Abreißen des als Anker des Magneten i dienenden
Ventils 3 von dem Magneten zur Folge hat. Bei Anwendung der Feder kann ein solches
Abreißen eintreten, wenn die Feder nicht mit genügender Genauigkeit eingestellt
ist. Bei Anwendung des Gewichtes dagegen wird bei dem Stoß das Ventil 3 infolge
der Schwungkraft cles Gewichtes 33 vorübergehend
entlastet, Die
volle Belastung tritt erst' wieder ein, wenn das Ventil 8 in Ruhe gekommen ist.