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Akustische Alarmvorrichtung. Zusatz zum Patent 316o22. Das Hauptpatent
3 i 6o22 betrifft eine Alarmvorrichtung, die aus einer Membran besteht, die auf
magnetischem Wege in die für die Tonerzeugung maßgebende Schwingung versetzt wird,
indem zwischen ihr und einem feststehenden Magneten ein oder mehrere eiserne Zwischenstücke
angeordnet sind, die abwechselnd die die Kraftlinien leitende Verbindung zwischen
den Polen und der Membran herstellen und unterbrechen. Bei einer Ausführungsform
wird das Zwischenstück als Anker eines von dem Magneten erregten Elektromotors ausgebildet,
so daß es einer besonderen Antriebsvorrichtung nicht bedarf. Die durch die Membran
erzeugten Schwingungen bilden in Verbindung mit einem Schalltrichter einen kräftigen
Ton. Es hat sich herausgestellt, daß dieser Ton dadurch um ein vielfaches verstärkt
werden kann, daß man die Membran auf einer Luftkatumer anordnet, durch die die Schallwellen,
die auf die so gebildete Luftsäule von der Membran übertragen werden, wieder auf
die Membran zurückgeworfen «-erden und deren Schwingung verstärken. Hierbei zeigt
sich, daß die Abmessung der Luftkammer von großer Bedeutung ist, da die beste Wirkung
nur dann erreicht wird, wenn die Größe und Form der Kammer auf die Schwingungszahl
der Membran abgestimmt ist, d. h., wenn also bei Verwendung einer Luftkammer mit
einer der Membran parallelen Rückwand der Abstand der letzteren von der Membran
der Schwingungszahl der Membran entsprechend abgestimmt ist. Diese Abstimmung läßt
sich zwar auf rechnerischemWege nicht ermitteln. Sie hängt von der Abmessung und
der Einspannung der Membran ab. Eine ausgeführte Membran von go mm Durchmesser und
einer Plattenstärke von o,2 mm, in der Mitte belastet durch ein Polstück von 2o
g, besitzt eine Schwingungszahl von etwa 25o in der Sekunde. Der Abstand der Rückwand
der Luftkammer voij der Membran beträgt hierbei 30 mm. Dieser Abstand muß
sich ändern, wenn etwa durch Veränderung der Einspannung derselben Membran deren
Schwingungszahl verändert wird. Die hierbei erforclerliche Abänderung läßt sich
durch Versuch ermitteln. Man hat bereits Alarmvorrichtungen ausgeführt, bei denen
eine Membran vor einer geschlossenen Luftkammer liegt. Indessen ist bei diesen bekannten
Ausführungen die Übereinstimmung zwischen der Schwingungszahl der Membran und der
Abmessung der Luftkammer nicht vorhanden. Diese Luftkammer läßt sich beispielsweise
auf der dem Schalltrichter gegenüberliegenden Seite der Membran anordnen. In diesem
Falle macht die Anordnung der magnetischen Erregervorrichtung für die Membran gewisse
Schwierigkeiten. Um nämlich die Wirkung der Kammer nicht abzuschwächen, empfiehlt
es sich, die Luftkammer als vollkommen leeren Raum auszubilden, die Erregervorrichtung
also nicht in sie hineinzulegen. Die -Erregervorrichtung wird deshalb hinter die
Kammer gelegt. Das mit der Membran verbundene eiserne Polstück, durch das der Weg
für den Kraftlinienfluß der Erregervorrichtung geschlossen wird, wird an einer durch
die Luftkammer ragenden Stange befestigt. Bereits im Hauptpatent ist zum Ausdruck
gebracht, daß der Kraftlinienfluß durch die Membran oder durch diese und eiserne
Stege geleitet wird. Dieser Gedanke wird bei der neuen Ausführung dadurch weiter
ausgebildet, daß der Kraftlinienfluß über ein von der Membran unabhängiges Polstück
und einen geschlossenen Eisenbügel geleitet wird. Das Polstück liegt in der für
den Kraftlinienfluß günstigsten Weise vollkommen zwischen den Enden des Bügels.
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Schon bei der Benutzung der Einrichtung nach dem Hauptpatent stellte
sich der Übelstand heraus, daß unangenehme Nebentöne dadurch erzeugt werden, daß
der mit der Membran verbundene Eisenkern infolge der Anziehung durch das Zwischenstück
in der Richtung der Ebene der Membran Schwingungen hervorrief. Dieser Mißstand wird
bei der freien Lagerung des- Kernes besonders empfindlich. Der Erfindung gemäß wird
er dadurch beseitigt, daß der Eisenkern gegen derartige parallel zur Membranebene
gerichtete Kräfte abgesteift wird. Am zweckmäßigsten dienen hierzu ein oder zwei
Lenker.
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Man hat bereits den Vorschlag gemacht, in einem angemessenen Abstande
von einer
Membran und getrennt von dieser eine Luftsäule anzuordnen,
die von der Membran in Schwingung versetzt wird, um eine zweite Membran zu bewegen,
mittels deren ein die Hauptmembran erregender Stromkreis abwechselnd geöffnet und
geschlossen wird. Indessen hat diese Luftsäule, die von der Hauptmembran getrennt
ist, nicht die Wirkung, daß sie die Schwingungen der Hauptmembran durch Resonanz
verstärkt. Auch hat man bereits den Vorschlag gemacht, statt der von einer Scheibe
gebildeten Meinbran eine metallische Kapsel zu verwenden, die derart freischwebend
aufgehängt ist, daß die gesamte Kapsel an den Schwingungen teilnimmt. Zwar schließt
eine solche Kapsel eine Luftmasse ein. Diese bewirkt aber keine Verstärkung des
Tones, insbesondere, cla ihre Schwingungszahl nicht entsprechend der Schwingungszahl
der Wandungen der Kapsel abgestimmt ist.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel im Längsschnitt.
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Die Erregervorrichtung ist ebenso wie im Hauptpatent in einem Gehäuse
k eingeschlossen, das aber nicht notwendigerweise aus Eisen zu bestehen braucht.
Im Innern dieses Gehäuses ist ein Elektromagnet a und ein beispielsweise vierpoliger
Anker b mit Ankerwicklung i angeordnet. Die Membran c liegt im vorliegenden Falle
nicht unmittelbar vor dem Anker b, i, sondern vor einer Kammerfit. An der
Membran ist ein Polstück it mittels einer Stange o befestigt, das unmittelbar vor
dein Anker b, i liegt. Das Polstück st wird etwa durch einen Lenker p derart geführt,
daß es sich in der Bewegungsrichtung der Pole b, also parallel zur Ebene der Membran
c, nicht verschieben kann. Eine ähnliche Anordnung wird sich auch in den Fällen
empfehlen, in denen das Polstück dem Hauptpatent entsprechend unmittelbar an der
Membran sitzt. Der Magnet a ist im vorliegenden Falle als nahezu geschlossener Bügel
ausgebildet, dessen Schenkel g das Polstück u von beiden Seiten mit möglichst wenig
Spielraum umschließen. Auf der der Kammer in gegenüberliegenden Seite befindet sich
der Schalltrichter h.
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Durch die Drehung des Ankers b, i wird der magnetische Kraftfluß
abwechselnd über das Polstück n geschlossen und unterbrochen. Die dadurch bewirkte
schwingende Bewegung wird durch die Stange o auf die Membran c übertragen. Die Schwingungen
der Membran wirken auch auf die in der Kammer m befindliche Luftsäule, die bei richtiger
Abstimmung der Größe der Kammer eine Rückwirkung auf die Membran ausübt und dadurch
den Ton bedeutend verstärkt. Besonders zweckmäßig ist die gezeichnete Anordnung
deshalb, weil die Kammer in ein so gut wie vollkommen leerer Raum ist, da die Erregervorrichtung
in einem besonderen Gehäuse angeordnet ist.
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Es hat sich herausgestellt, daß die Tonstärke mit bedeutend schwächerer
Erregung oder bei gleicher Erregung ein bedeutend stärkerer Ton erreicht werden
kann, wenn die Erregerwicklung nicht an einer Stelle angeordnet, sondern derart
verteilt wird, daß an jedem Luftspalt ein Teil der magnetischen Erregung wirkt.
Demgemäß ist die Erregerwicklung a in zwei Teile unterteilt, und zwar sitzt der
eine Teil ebenso wie im Hauptpatent auf dem Pol q, während der andere Teil an dem
das Polstück n umschließenden Pol q1 sitzt.
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Da die Alarmvorrichtung bei voller Ausnutzung ihrer Leistungsfähigkeit
einen außerordentlich starken Ton gibt, empfiehlt es sich für solche Fälle, in denen
ein schwächerer Ton erwünscht ist, die Resonanz zwischen den Schwingungen der Membran
c und der magnetischen Erregung zu stören. Dies läßt sich beispielsweise dadurch
-erreichen, daß man den Anker b, i in solchen Fällen mit geringerer Geschwindigkeit
umlaufen läßt, beispielsweise, indem man ihm einen Vorschaltwiderstand vorschaltet.
Im allgemeinen wird man diesen Widerstand einschalten. Nur in bestimmte, Fällen
schaltet man den Widerstand aus, so daß die magnetischen Schwingungen denjenigen
der Membran c entsprechen oder zweckmäßiger noch etwas schneller sind als diese.