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Schallsender Die Erfindung bezieht sich auf akustische Alarmgeräte
oder Schallsender u. dgl. Es sind Schallsender bekannt, bei denen eine Membran durch
Aufblasen eines kräftigen Luftstrahls oder eines Strahls eines anderen dampf- öder
gasförmigen Mittels in kräftige Schwingungen gerät und so einen starken Schall
-erzeugt. Die wesentlichste Voraussetzung für die Schallerzeugung besteht
darin, daß die Membran sich in einer gewissen Entfernung von der Strahlenmündung
befindet und daß ein Resonator vorhanden ist, in dem bestimmte, von den Frequenzverhältnissen
der Membran abhängige Schwingungen entstehen. Diese bekannten Alarmgeräte sind gewöhnlich
so ausgebildet, daß der gegen die :Mitte der Membran gerichtete Luftstrahl zwischen
der Mündung des Luftzufuhrrohres und der Membran fließt und dann weiter bis zu dem
Resonator geführt wird. Ein derartiger Schallsender ist jedoch hinsichtlich der
Regelung des Abstandes zwischen der Rohrmündung und der Membran überempfindlich,
wobei die Membransteifheit den erforderlichen Luftdruck stark beeinflußt. Ein solcher
Schallsender ist daher, sehr schwer, bisweilen gar nicht in Gang zu setzen, wenn
der Abstand der Membran um ein sehr geringes größer oder kleiner wird, als dem optimalen
Wert entspricht, oder wenn der zur Verfügung stehende Luftdruck sich der Grenze
des niedrigsten Druckes nähert, bei dem der Schallsender noch zu betreiben ist,
Da die Starrheit der eingespannten Membran stark von der Temperatur abhängig ist,
wird der für das Ingangsetzen des Schallsenders notwendige Druck auch stark mit
geänderter Temperatur wechseln müssen.
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Die Erfindung bezweckt, einen Schallsender mit guten Antriebseigenschaften
zu schaffen, der hinsichtlich der -Einstellung der Membran nicht so empfindlich
ist wie die bekannten,
d. h. einen Schallsender, der schon bei niedrigem
Druck der zugeführten Luft Schall zu erzeugen beginnt und auch bei diesem Druck
schon nach sehr kurzer Zeit eine Höchstlautstärke erreicht.
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Gemäß der Erfindung ist die Membran, auf deren der Luftzufuhr abgekehrten
Seite ein ganz oder teilweise geschlossener Raum durch einen darüber angeordneten
Deckel gebildet ist, mit einem Ventil (in einfachster Form einem Loch in der Membran)
versehen, das eine Verbindung der Druckluftzufuhr mit dem Raum vermittelt, die aber
gedrosselt oder unterbrochen wird, wenn die Membran in Richtung auf das Luftzufuhrrohr
ausgeschwungen ist. Hierdurch werden solche Kräfte auf die schwingende Membran von
der Druckluft übertragen, daß der Abstand zwischen ihr und der Mündung selbsttätig
berichtigt wird, und gleichzeitig wird die Membran gezwungen, die gewünschten Schwingungen
auszuführen. .
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Die Erfindung sei an Hand der Zeichnungen beschrieben. Diese veranschaulichen
beispielsweise mehrere verschiedene Ausführungsformen.
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Fig. i zeigt einen senkrechten Querschnitt und einen Grundriß der
ersten Ausführungsform des Schallsenders.
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Fig.2, 3 und 4. sind schematische senkrechte Ouerschnitte der gleichen
Ausführungsform, durch die die Arbeitsweise erläutert wird.
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Fig. 5 und 6 bzw. Fig. 7 zeigen senkrechte Schematische Teilquerschnitte
zweier weiterer Ausführungsformen eines Schallsenders gemäß der Erfindung und Fig.
8 einen senkrechten Querschnitt einer vierten Ausführungsform.
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Der Schallsender nach Fig. i besitzt ein mit Anschlußflansch versehenes
Gehäuse i, das als Resonator oder Schallverstärker den Trichter 2 trägt. Im oberen
Teil des Gehäuses liegt unter einem Deckel 3 eine Membran :l. In das Gehäuse i strömt
Preßluft durch einen Kanal 5, dessen Mündung oben einen ebenen ringförmigen Sitz
6 bildet, in dessen Mitte ein Zapfen 7 bis zur Ebene des Sitzes emporragt. Die ':%lemlirati
d. ist in einer Ebene oberhalb des Sitzes zwischen dem Gehäuse i und dem Deckel
3 eingespannt. In der Membranmitte ist vor dein Zapfen 7 ein Loch angebracht, dessen
Durchmesser kleiner ist als der des Zapfens 7. Außerhalb des Bereichs des Sitzes
6 weist die Membran noch Löcher 9 a tif. Der plangeschliffene ringförmige Einspannrand
für die Membran liegt gleichmittig zum Sitz 6 und dem Zapfen 7. Zwischeu dem Einspanndeckel
3 der 1Ietnbran ist über dieser eine Kammer io gebildet, die durch das Loch 8 mit
dem Zufuhrlcanal 5 und durch das Loch oder die Löcher 9 mit dem Raum i i unterhalb
der Membran verbunden ist. Der Raum i i "steht in Verbindung mit dem Trichter 2.
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Die Wirkungsweise der Ausführungsform nach Fig. i bis .l ist die folgende:
Wenn der Schallsender arbeiten soll, wird Preßluft o. dgl. in den Zufuhrkanal 5
eingeblasen. Diese'strömt zwischen der Membran a und dem Sitz 6 in den Raum i i
und aus dem Trichter 2 heraus. Gleichzeitig strömt auch etwas Luft durch das Loch
K der 'Membran in die Kammer io hinein (s. Fig. 3). Der t.ttitdrttck in der Kammer
wächst und treibt die Membran gegen den Sitz 6, von dem sie, z. 13. im Ruhestande,
entfernt liegt. Beim Anpressen gegen den Sitz deckt der Zapfen 7 im 7ufuhrkanal
5 das Loch 8 in der Membran .l, so daß keine Luft mehr in die Kammer io strömt.
Der Druck in der Kammer sinkt, weil sie durch das Loch 9 mit der Außenluft verl>unden
ist. Sobald der Druck in der Kammer so weit gefallen ist, daß die auf die 1lembranoberseite
wirkende Kraft kleiner ist als die Kraft, die Nlembranelastizität und Druck der
Preßluft,innerhalb des Sitzes 6 erzeugt, wird die Membran .4 sich vom Sitz abheben.
Dann kann Preßluft vom Kanal s wieder in den Raum i i und in den Trichter ? sowie
in die Kammer io strömen, und der beschriebene Arbeitsverlauf wiederholt sich. Die
in dieser Weise in den Trichter 2 in kurzen Stößen ausströmende Luft wirkt dabei
in bekannter Weise tonerzeugend.
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Die in den Fig. 5 und 6 gezeigte Ausführungsform des Schallsenders
unterscheidet sich von der ersten dadurch, daß am Deckel 3 ein Ring 12 befestigt
ist, der die Löcher 9 in der Membran abdeckt, wenn der Schallgeber kein Signal aussendet.
Da die Löcher 9 geschlossen sind, wird beim Arbeiten des Schallsenders die Druckerhöhung
in der Kammer io schneller erfolgen als bei der Ausführung nach Fig. i, bei der
die Löcher 9 ständig offen sind, so daß ständig Luft ausströmen kann. Wenn Preßluft
durch den Kanal 5 eingeblasen wird, so strömt sie teils in den Trichter 2 ins Freie
und teilweise in die Kammer io. Der rasch entstehende Druckanstieg in der Kammer
preßt die Membran wieder gegen den Sitz 6. Der Ring i-2 gibt die Löcher 9 in der
Membran .l frei, so daß die Luft durch die t.öclier 9 ausströmen kann, und der Druck
in der Kammer io sinkt. Im übrigen gleicht die Arbeitsweise dieser Ausführungsform
der der erstbeschriebenen.
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Die Fig. 7 zeigt eine dritte Ausführungsform des Schallsenders, bei
der das Loch oder die Löcher zum Auslassen der Luft aus der Kammer io nicht in der
Membran, sondern im Kammerdeckel angeordnet sind. Der
Schallsender
wirkt dabei im großen und ganzen ebenso wie der nach Fig.2, doch ergibt sich noch
der weitere Vorteil, daß der Luftstrom durch das Loch oder die Löcher 16 zwischen
Kammer und Außenluft leicht von außen beeinflußt, z. B. durch ein Glied 17 geschlossen
werden kann. Hierdurch kann man erreichen, daß die Membran unter gewissen Bedingungen
als Ventil zum Abschließen der Luftzufuhr zum Schallsender verwendet werden kann.
Dadurch können die Ventile, die bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen in
die Zufuhrleitungen eingeschaltet werden müssen, eingespart werden. Wenn nämlich
die Öffnung oder die Öffnungen geschlossen werden, wird die Membran infolge der
Einströmung der Luft durch die Öffnung 8 in der Membran gegen die Mündung 6 des
Zufuhrkanals 5 gepreßt, so daß die Luftzufuhr aufhört. Erst wenn dgs Verschlußglied
17 vom Loch 16 abgehoben wird, . beginnt der Schallsender in der oben geschilderten
Weise zu arbeiten, d. h. die Membran gerät in Schwingungen und veranlaßt einen entsprechend
unterbrochenen Luftdurchtritt. Diese Wirkung kann gleichzeitig dadurch verstärkt
werden, daß an Stelle des festen Zapfens vor dem Loch 8 der Membran ein beweglicher
Kolben 15 tritt, der beim Schließen des Loches 16 im Deckel durch das Glied 17 nach
unten geht, also das Loch 8 nicht mehr schließen kann, so daß dann der Kanal 5 ständig
mit der Kammer io verbunden ist. Im Beispiel sind Kolben 15 und Verschlußglied i7
auf einer gemeinsamen Ventilspindel angeordnet. Beim Arbeiten des Schallsenders
liegt die Oberseite des Kolbens 15 so, wie die Oberseite des festen Zapfens bei
den ersten Ausführungsformen, während das Verschlußglied 17 dann die Öffnung 16
mehr oder weniger freigibt.
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Der Schallsender gemäß Fig. 7 wirkt demnach wie folgt: Die Druckluft
aus dem Kanal 5, die durch das Loch 8 in die Kammer io gelangt, treibt die Membran
4 dauernd nach unten, solange das Ventil 16, 17 geschlossen ist. Die Membran wird
so kräftig gegen den Sitz 6 gepreßt, daß sie sich in der Sitzmitte vor dem Zapfen
7 bzw. dem Kolben 15 etwas nach oben durchwölbt. Dadurch ist, auch wenn der Teil
15 nicht als beweglicher Kolben gestaltet ist, ein kleiner Luftzulaß zum Raum io
gesichert, der etwaige Leckverluste aus der Kammer io ausgleicht.
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Soll der Schallsender arbeiten, so wird das Ventil 16, 17 geöffnet.
Nun beginnt die Luft aus der Kammer io abzuströmen, der Druck darin sinkt, und der
Luftdruck im Kanal 5 vermag die Membran zu heben. Die Preßluft strömt nun zwischen
der Membran und dem Sitz in den Raum i i und zum Teil durch das Loch 8 in die Kammer
io, in der der Druck ansteigt, weil der Zustrom stärker ist als der Abfluß durch
das Ventil 16, 17. Die Membran geht nach unten, der Kolben 15 schließt das Loch
8, und nun wiederholt sich das schon bei den ersten Ausführungen beschriebene Spiel,
bis das Ventil 16, 17 geschlossen und damit die Kammer io dauernd unter Druck gesetzt
wird.
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In der Ausführungsform des Schallsenders nach Fig. 8 ist im Deckel
über dem Raum io ein durch ein elektrisches Relais 14 gesteuertes Ventil. i3 angeordnet,
das in der gleichen Weise wirkt wie das Ventil 16, 17 der Fig. 7. Wenn dieses Ventil
13 bei aberregtem Relais 14 geschlossen ist, wird die Membran gegen die Mündung
6 in dem Einfuhrkanal 6 gepreßt. Durch Erregen des Relais 14 wird das Ventil 13
geöffnet, der Schallsender beginnt zu arbeiten, und zwar so lange, bis durch Abschalten
des Relais das Ventil 13 wieder geschlossen wird.
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Statt des beweglichen Kolbens 15 der Ausführung nach Fig. 7 ist hier
beispielsweise wieder ein fester Zapfen 7 vorgesehen wie bei den ersten Ausführungsformen.
Im übrigen ist die Arbeitsweise dieser Ausführungsform die gleiche, wie sie an Hand
der Fig. 7 eingehend geschildert wurde.