EP0219837A2 - Zur Erzeugung von Wirbelringen dienende Vorrichtung und Schaltung - Google Patents

Abstract

Es handelt sich bei dem Erfindungsgegenstand um eine Vorrichtung zur Erzeugung von Wirbelringen, die aus einem Behälter (3), der mit Blenden (4) und elektromechanischen Wandlern (Lautsprecher (1), Elektroventile) versehen ist, besteht. Die elektromechanischen Wandler werden von Signalgebern angesteuert und verursachen Druckwellen innerhalb des Behälters (3), die sich an den Blenden (4) zu Wirbelringen ausbilden. Als Signalgeber eignen sich Niederfrequenz-Verstärker, die Musik- bzw. Sprachsignale abgeben oder elektronische Schaltungen, die hierfür optimierte Signalformen bilden.

Description

• Die Erfindung befaßt sich mit der elektromagnetisch gesteu­erten Erzeugung von Wirbelringen. Diese können mittels Rauch, kondensiertem Dampf, sichtbaren Gasen, kleinen ma­kroskopischen Partikeln, z.B. Styroporkügelchen, und gege­benenfalls durch entsprechende Beleuchtung sichtbar gemacht werden.
• Wirbelringe sind in sich geschlossene Wirbelfäden, die sich je nach Eigenrotation und Größe verschieden schnell bewegen und eine hohe dynamisch bedingte geometrische Stabilität aufweisen.
• Vorrichtungen zur Erzeugung von Wirbelringen sind bereits bekannt (Westphal: "Physik", 1970, 25./26. Aufl., S. 161). Diese werden manuell betrieben, so daß Größe, Geschwindig­keit und Entstehungszeitpunkt der Wirbel nicht exakt fest­gelegt werden können.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Wirbelringe exakt und reproduzierbar in Größe, Geschwindigkeit und Entste­hungszeitpunkt zu gestalten; ferner soll die Ansteuerung auch von entfernten Punkten erfolgen können. Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1, 2, 3 und 4 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
• Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Erzeugung von Wirbelringen vorgeschlagen, die aus einem mit einer oder mehreren Blenden versehenen Behälter besteht, in dessen Wand ein elektromechanischer Wandler (z.B. Lautsprecher oder Elektroventile) zur Druckwellen-Erzeugung integriert ist. Der elektromechanische Wandler wird von einem Signal­geber angesteuert und erzeugt Druckwellen innerhalb des Be­hälters, die sich an den Blenden zu Wirbelringen ausbilden.
• Als Signalgeber eignen sich Niederfrequenz-Verstärker. Wird das Signal von rhythmisch betonter Musik an den elektro­mechanischen Wandler (hier Lautsprecher) angelegt, so ent­stehen Wirbelringe im Rhythmus zur Musik (Baßtrommel) und bieten so einen ungewohnt attraktiven optischen Eindruck. Als Signalgeber kommen ferner elektronische Schaltungen in­frage, mit denen z.B. Form, Intensität und Zeitpunkte der Steuersignale eingestellt werden können. Diese Art von Sig­nalgebern läßt sich ferner mit Musik oder Sprache triggern, so daß in deren Rhythmus, jedoch mit optimierten Steuersig­nalen, Wirbelringe erzeugt werden können.
• Werden große Baß-Lautsprecher oder Elektroventile als elek­tromechanische Wandler eingesetzt, ist es möglich, große Wirbelringe zu erzeugen, die sowohl unerwartet schnell und stabil als auch deutlich fühlbar sind.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Abbil­dungen erläutert. Dabei zeigen
• Fig. 1 eine Vorrichtung mit kegelförmigem Aufbau zur Erzeugung von Wirbelringen,
• Fig. 2 eine solche mit kugelförmigem Aufbau,
• Fig. 3 eine elektronische Schaltung zur Bildung eines geeigneten Signals,
• Fig. 4 und 5 Vorrichtungen mit Elektroventilen.
• Fig. 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform der Vorrichtung zur Erzeugung von Wirbelringen unter Verwendung eines Laut­sprechers 1 mit einer Membran 2. Über der Membran 2 ist luftdicht ein kegelförmiger Aufsatz 3 angeordnet, der am oberen Ende mit einer Blende 4 zum Austritt der Wirbelringe versehen ist. Mit 5 ist die Öffnung bezeichnet, durch die der Rauch oder ein entsprechendes Medium eingeführt wird. Im vorliegenden Fall ist ein entzündetes Räucherstäbchen 6 in den Aufsatz 3 eingeführt. Mit 7 sind die Anschlüsse für den Signalgeber gekennzeichnet.
• In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, die sich von der gemäß Fig. 1 nur dadurch unterscheidet, daß anstelle des kegeligen Aufsatzes 3 lediglich ein Kegel­stumpf verwendet wird, der mit einer Kugel mit mehreren Blenden abgeschlossen ist.
• Fig. 3 zeigt eine mögliche triggerbare elektronische Schal­tung zur Erzeugung von zur Wirbelbildung geeigneter Signa­ le. Ein beliebiges elektrisches Signal (Sprache, Musik etc.) wird in 16 verstärkt und nach Frequenzen selektiert (aktiver Tiefpaß 17) und erreicht so die Triggerstufe 10. Der Ausgang der Triggerstufe schaltet bei entsprechenden Eingangsintensitäten auf eine logische "EINS" und öffnet damit den Transistor T 1, welcher im geöffneten Zustand die von dem Oszillator 13 erzeugte frequenzvariable Rechteck­schwingung an das L-C-Rundungsglied 14 und somit zum Aus­gang weitergibt. Die von der Triggerstufe 10 erzeugte lo­gische "EINS" wird durch R 10 in der Verweilzeit variiert und klingt - bedingt durch das R-C-Glied 11 - exponentiell ab. Somit zeigt die Transmissionskurve von T 1, die Enve­lope für die Signale von 13, ein steiles Ansteigen und ex­ponentielles Abklingen.
• Diese Signalform bewirkt, daß die anfangs entstehenden Wir­belringe schneller als die nachkommenden fliegen, so daß Kollisionen untereinander vermieden werden.
• Fig. 4 zeigt eine mögliche Ausführungsform der Vorrichtung zur Erzeugung von Wirbelringen unter Verwendung eines elek­trisch steuerbaren Ventils, durch welches ein komprimiertes Gas in vorgebbarer Weise expandiert wird, so daß durch die Expansion Druckwellen entstehen. Durch eine von einem Sig­nalgeber steuerbare Öffnung des Ventils 8 strömt aus der Druckkammer 9 eine begrenzte Gasmenge, die bei geeigneter Dimensionierung des Rohrdurchmessers, des Druckgefälles und der Öffnungszeit am Rohrende 4 die Bildung von Wirbelringen bewirkt. Die Zugabe von Nebel, Rauch oder ähnlichen Sub­stanzen kann hier sowohl auf der Überdruckseite (Druck­kammer 9) als auch auf der Normaldruckseite erfolgen. Der Überdruck kann durch Kompressoren oder durch Verdampfen von Flüssigkeiten erzeugt werden.
• Nach einer weiteren Modifikation der Erfindung wird durch das Elektroventil der Durchlaß einer unter Druck stehenden Flüssigkeit gesteuert, die durch anschließendes Verdampfen expandiert und somit Druckwellen hervorruft.
• In Fig. 5 ist mit 9a eine Druckkammer bezeichnet, die eine unter Druck stehende Flüssigkeit enthält. Diese Flüssigkeit strömt, durch das Elektroventil 8 gesteuert, durch die Düse 6a auf den Heizkörper 18 und verdampft dort. Die durch die Verdampfung bedingte Expansion erzeugt im Behälter 3 eine Druckwelle, die sich an der Blende 4 zu Wirbelringen aus­bildet. Diese Vorrichtung ist besonders dann von Vorteil, wenn die verdampfte Flüssigkeit unter Normalbedingungen Nebel bildet.
• Zusammenfassend ist zu sagen, daß es sich bei dem Erfin­dungsgegenstand um eine Vorrichtung zur Erzeugung von Wir­belringen handelt, die aus einem Behälter mit einer oder mehreren Blenden und einem in die Behälterwand integrierten elektromechanischen Wandler besteht, der von vorgebbaren elektrischen Signalen gesteuert wird, wobei im Rhythmus der Signale Wirbelringe an den Blenden austreten, die z.B. durch Rauch, kondensierten Dampf etc. gegebenenfalls unter Zuhilfenahme angepaßter Beleuchtungsquellen sichtbar ge­macht werden können.

Claims (10)

1.) Vorrichtung zur Erzeugung von Wirbelringen unter Ver­wendung eines mit einer Blende versehenen Behälters, der mit einem mit sichtbaren Stoffen angereicherten Gas gefüllt ist, wobei die Wirbelringe durch Druck­wellen, die sich innerhalb des Behälters ausbreiten, erzeugt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckwellen mittels eines elektromechanischen Wandlers hervorgerufen werden, der durch Signale eines Signalgebers gesteuert ist.

2.) Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei dem elektromechanischen Wandler um einen Lautsprecher (1) handelt, der derart innerhalb des Behälters (3) installiert ist, daß Bewegungen seiner Membran (2) Druckwellen innerhalb des Behälters (3) verursachen.

3.) Vorrichtung zur Erzeugung von Wirbelringen unter Ver­wendung eines mit einer runden Öffnung versehenen Be­hältnisses,
gekennzeichnet durch
ein elektrisch steuerbares Ventil (8), durch welches ein komprimiertes Gas zur Öffnung hin vorgebbar ex­pandiert wird.

4.) Vorrichtung zur Erzeugung von Wirbelringen unter Ver­wendung eines mit einer runden Öffnung versehenen Be­hältnisses,
gekennzeichnet durch
ein elektrisch steuerbares Ventil (8), das den Durch­lass einer unter Druck stehenden Flüssigkeit steuert, die mittels einer im Behältnis befindlichen Heizung verdampft wird.

5.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Signalgeber ein Niederfrequenz-Verstärker ist und die Signale Musiksignale sind.

6.) Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Signalgeber eine elektronische Schaltung ist, die zu vorgebbaren Zeitpunkten vorgebbare, zur Wirbel­ring-Bildung geeignete Signale erzeugt.

7.) Einrichtung nach Anspruch 1 und 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Signalgeber von äußeren Signalen, z.B. Musik, getriggert wird.

8.) Schaltung gemäß Anspruch 1, 2, 6 und 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß vom Signalgeber im Rhythmus zum äußeren Signal eine niederfrequente, exponentiell abklingende Schwingung erzeugt wird, wobei Triggerschwelle, Frequenz der Schwingung, Zeitkonstante der exponen­tiellen Modulation und minimale Totzeit zwischen zwei Trigger-Vorgängen variierbar ist.

9.) Vorrichtungen nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß über der Membran (2) eines Lautsprechers (1) ein kegelartiger oder kugelartiger Aufsatz (3, 8) luft­dicht angebracht ist, der mit einer oder mehreren Blenden (4) versehen ist und an seiner Wandung eine Öffnung (5) aufweist.

10.) Einrichtung nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Lautsprecher innerhalb eines Behälters angebracht sind.

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