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Tongeber nach Patent 367934 zur Erzeugung von Tönen von unveränderlicher
Tonhöhe. Zusatz zum Patent 367934. Die Erfindung betrifft eine Verbesserung des
Tongebers nach Patent 367934, die diesen zur Erzeugung möglichst kräftiger Töne
von unveränderlicher Tonhöhe und ebensolchem Klang und insbesondere von rein sinusförmig
schwingenden Tönen brauchbar macht. Sie besteht darin, daß der im Saugraum der Blasdose
entstehende Reaktionsimpuls, statt direkt in einen beliebigen Schallkörper geleitet
zu werden, durch ein Rohr aufgefangen und in einen Resonator eingeführt wird, dessen
Eigenschwingung auf die Frequenz des Reaktionsimpulses abgestimmt ist.
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Die Erfindung ist in den Abb. i bis 5 dargestellt, und zwar bedeutet
Abb. i einen Querschnitt durch den als Sirenenscheibe ausgebildeten Schallkurventräger,
die Blasdose und den zugehörigen Resonator; Abb. 2 ist eine Seitenansicht davon,
Abb.3 ein Grundriß; Abb. 4 stellt die Blasdose in vergrößertem Maßstabe dar; Abb.
5 endlich zeigt eine vereinfachte Ausführungsform des Ganzen.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende Eine an ihrer Achse
i irgendwie gelagerte und irgendwie mit unveränderlicher Geschwindigkeit angetriebene
Scheibe 2 trägt 'einen mit ihrer Achse konzentrischen Lochkreis, welcher aus Löchern
3 von der dargestellten angenäherten Dreiecksform besteht. Die Löcher haben gleichen
Abstand voneinander. und ihre Ausdehnung in der Umfangsrichtung des Lochkreises
ist ebenso groß wie der in derselben Richtung gemessene Abstand zwischen den einzelnen
Löchern. Die Ausdehnung in radialer Richtung ist nicht von Bedeutung, sondern kann
nach Belieben gewählt werden. Gegen diesen Lochkreis ist die Mündung 4 der in Abb.
4 in vergrößertem Maßstab dargestellten Blasdose gerichtet. Diese besteht aus einer
Hülse 5, in welche ein Blasrohr 6 eingeführt ist, welches durch das Rohr 7 mit einem
nicht gezeichneten Gebläse in Verbindung steht. Im Blasrohr 6 ist eine Nadel 8 angebracht,
deren Zweck darin besteht, den in die Hülse 5 eintretenden Luftstrahl so zu verteilen,
daß derselbe mit einer möglichst großen Oberfläche in Berührung kommt mit der im
Saugraum 9 befindlichen Luft und auf diese eine möglichst große Saugwirkung ausübt.
Die Stifte io dienen zum Festhalten der Nadel B. Die Mündung 4 der Hülse 5 hat
die
gleiche Form wie die Löcher 3 des Lochkreises (Abb. 2). Diese Form ist so gewählt,
daß bei der Drehung der Sirenenscheibe 2 im Reaktionsraum 9 Luftstöße entstehen,
deren Stärke, bei durch die Scheibe 2 völlig geschlossener Mündung 4 mit einem Maximum
beginnend, bei allmählicher Freigabe der Mündung sinusförmig über Null bis zu einem
Minimum, welches bei völliger Freigabe der Öffnung .I eintritt, abnehmen, dann wieder
mit zunehmendem Verschluß der Öffnung 4 von diesem Minimum über Null sirtisförmig
auf das Maximum zunehmen, welches wieder bei völligem Verschluß der Mündung 4 durch
die Scheibe a erreicht wird.
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Von dem Reaktionsraum 9 (Abb. i) ist ein l"ohr i i abgezweigt, welches
in einen Resonator i2 mündet. Die Eigenschwingungszahl dieses Resonators ist abgestimmt
auf die Frequenz der sich im Reaktionsraum 9 folgenden Luftstöße, welche ihrerseits
gleich ist dem Produkt aus der Anzahl der Löcher des Lo--hkreises un:I -der sekundlichen
Drehzahl der Scheibe 2.
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Das Rohr i i kann als Leitrohr für den im Raume 9 entstehenden Schallimpuls
bezeichnet werden. Es bietet einersei;s die Möglichkeit, den Resonator an einer
vom Ort der Sirenenscheibe unabhängigen, bequemen Stelle anzubringen, und dient
andererseits dazu, die den Schallimpuls begleitenden Blasegeräuscbe zu dämpfen und
so den Impuls zu reinigen, so daß er im Resonaior 12 rein sinusförmig schwingend
ankommt und diesen in kräfte, obertonfreie Schwingung versetzt.
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Eine weitere Verbesserung der neuen Form des Torgebers gegenüber dem
in Patent 367934 unter Patentschutz gestellten besteht darin, daß der auf
der Rückseite der Sirenenscheibe oder, was dasselbe wäre, auf der Innenseite der
Kurvenringe austretende Luftstrahl nicht einfach in die freie Luft entlassen, sondern
vielmehr durch ein Mundstück 13 aufgefangen und durch ein Rohr 14 in den Resonator
geleitet wird. Dieser auf der Rückseite der Sirenenscheibe austretende Luftstrom
ist nicht kontinuierlich, sondern interinittieiend und somit selber zur Erzeugung
eines Tones geeignet, dessen Schwingungszahl mit derjenigen des Reaktionsimpulses
übereinstimmt. In der Tat ist er derjenige Impuls, welcher bei den bekannten Sirenen
allein zur Tonerzeugung herangezogen wird. Dieser Impuls ist noch mehr als der Reaktionsimpuls
v<-n unangenehmen Blasgeräuschen begleitet. Zudem erzeugt er je nach seiner Schwingungszahl
in der Stärke stark verschiedene Töne, indem Töne mit niedriger Schwingungszahl,
wie aus der Lehre von den Sirenen bekannt ist, sehr schwach, Töne von hoher Schwingungszahl
dagegen sehr stark sind. Je nach der Tonhöhe sind also diese den vom Reaktionsimpuls
angeregten Ton im Resonator begleitenden Sirenentöne mehr oder weniger auffällig.
Auf jeden Fall bilden sie ein störendes Element, dessen Entfernung anzustreben ist.
Dies geschieht durch die beschriebene Einführung auch des direkten Sirenenimpulses
in den Resonator. Hierzu dient das Leitrohr 14, durch welches der Impuls von allen
Nebengeräuschen gereinigt wird, so daß er im Resonator wiederum als rein sinusförmig
schwingender Impuls ankommt, wo er zudem den durch das Leitrohr ii eingeleiteten
Reaktionsimpuls verstärkt. Damit dies der Fall ist, ist allerdings erforderlich,
daß die Längen der beiden Leitrohre ii und 14 um eine ungerade Anzahl halber Wellenlängen
des zu erzeugenden Tone, verschieden sind. Dies ist darin begründet, daß allemal
dann, wenn im Raume () eine Verdichtung zustande kommt, im Mundstück 13 eine Verdünnung
besteht, und daß umgekehrt, wenn der Luftstrom voll in das Mundstück 13 einströmt,
dort eine Verdichtung sich bildet, während im Raum 9 eine Verdünnung entsteht. Die
Impulse in den Räumen 9 und 13 schwingen also in umgekehrter Phase. Sie müßten also,
durch gleichlange Leitrohre in den Resonator eingeführt, dort ebenfalls mit umgekehrter
Phase ankommen, wodurch nicht eine Tonverstärkung, sondern eine Tonschwächung entstehen
würde, welche zur direkten Aufhehung der Schwingung führen könnte. Die erwünschte
Verstärkung kommt aber zustande, wenn die beiden Impulse mit gleicher Phase im Resonator
ankommen, und dies ist dann der Fall, wenn die Längen der Leitrohre il und 14 um
eine ungerade Anzahl halber Wellenlängen de, zu erzeugenden Tones verschieden gemacht
-,rerden. Dabei ist es gleichgültig, ob das Leitrohr il des Reaktionsimpulses oder
dasjenige 14 des Sirenenimpulses das längere odcr das kürzere ist. Ebenso ist es
ohne große Bedeutung, wie groß die Länge des einen Rohres angenommen wird. Erfahrungsgemäß
läßt sich immerhin dadurch ein kleiner Gewinn an Tonstärke erzielen, daß die in
den Leitrohren auftretende geringe Eigenresonanz ausgenutzt wird, was dadurch geschieht,
daß die Länge gleich der einfachen oder mehrfachen Länge einer halben Wellenlänge
des zu erzeugenden Tones gemacht @Sird. Wie aus der Akustik bekannt i;t, entstehen
in Rohren dieser Länge stehende Schwingungen, welche den Impuls verstärken Anstatt
die beiden Leitrohre i i und 14 getrennt in den Resonator einzuführen, was bei großer
Entfernung zwischen Tongeber und Resonator beträchtliche Rohrlängen ergibt, kann
auch die Anordnung getroffen werden, daß z. B. der Sirenenimpuls durch ein Rohr
von
der Länge einer ungeraden Anzahl halber Wellenlängen des zu erzeugenden Tones in
den Reaktionsraum und von dort zusammen mit dem Reaktionsimpuls durch ein gemeinsames
Rohr zum Resonator geleitet wird. Eine solche Anordnung ist in Abb. 5 dargegestellt,
in welcher =5 das beschriebene Einführungsrohr des Sirenenimpulses in den Reaktionsraum
9 bedeutet, während 16 das beiden Impulsen gemeinsame Leitrohr darstellt.
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Ebensogut könnte natürlich der Reaktionsimpuls in den Raum
13 und von dort zusammen mit dem Sirenenimpuls in den Resonator geleitet
werden.
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Die Ausführungsform des Tongebers mit einer Sirenenscheibe wurde aus
dem Grunde gewählt, weil sich dabei das Auffangen des Sirenenimpulses leichter bewerkstelligen
lä.ßt als bei der Ausführung des Schallkurventrägers in zylindrischer Form. In der
Tat müßte dort das Auffangen des auf der Innenseite des Zylinders austretenden Impulses
zu Unbequemlichkeiten führen, welche in nur einseitiger Lagerung der Walze oder
in Lagerung auf Hohlachsen bestehen. Zudem wäre die Kontrolle des genauen Sitzes
der Auffangmundstücke 13 wesentlich schwieriger als bei der Scheibe. Prinzipiell
ist zwischen den beiden Ausführungsformen dagegen kein Unterschied. Ebenso ist es
prinzipiell nicht von Bedeutung, ob zur Erzeugung der Schallimpulse ein nach der
Schallkurve des zu erzeugenden Tones ausgezackter Rand nach Art des in Patent 367934
beschriebenen oder ein Lochkreis mit geeigneter Lochform und entsprechender Blasöffnung
verwendet wird. Unter Beobachtung der von der Theorie geforderten Bedingungen lassen
sich auf beide Arten Klänge von gewollter Klangfarbe und insbesondere reine, sinusförmig
schwingende, d. h. obertonfreie Töne erzeugen.
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Die Entscheidung über die Anwendung der einen oder anderen Ausführungsform
wird also nur aus praktischen Erwägungen von Fall zu Fall zu entscheiden sein, wobei
der beabsichtigte Zweck in erster Linie bestimmend sein wird. Handelt es sich z.
B. wie bei Patent 367934 darum, Töne verschiedener Schwingungszahl und verschiedenen
Klanges zu erzeugen, so wird die Ausführungsform mit Schallkurve und rechteckiger
Blasespalte die gegebene sein, während zur Erzeugung von Tönen von unveränderlicher
Schwingungszahl und ebensolchem Klang beide Arten der Erzeugung brauchbar sind,
die Lochkreisausführung aber die einfachere sein wird.