Pierwszenstwo: Opublikowano: 5.IX.1969 58066 KI. 74 d 2 MKP UKD G 10 k 7/06 Wspóltwórcy wynalazku: inz. Stefan Piekarski, mgr inz. Roman Chamski Wlasciciel patentu: Zjednoczone Zespoly Gospodarcze „Inco" (Zespól Mechaniki i Elektrotechniki), Warszawa (Polska) Zródlo dzwieku jednotonów ego do nadawania sygnalów alarmo¬ wych, zwlaszcza w pomieszczeniach o wysokim poziomie halasu maskujacego i Przedmiotem wynalazku jest zródlo dzwieku jednotonowego do nadawania sygnalów alarmo¬ wych, zwlaszcza w pomieszczeniach o wysokim po¬ ziomie halasu maskujacego. W szczególnosci przed¬ miotem wynalazku jest zródlo dzwieku, umozli¬ wiajace nadawanie sygnalów akustycznych dlu¬ gich i krótkich, o okreslonej czestotliwosci dzwie¬ ku, to jest jednotonowych, o wysokim poziomie glosnosci.Znane sa liczne i róznorodne urzadzenia do wy¬ twarzania sygnalów akustycznych o wysokim po¬ ziomie glosnosci. Zazwyczaj zródlem energii jest mechaniczny naped, reczny korbowy wzglednie poprzez silnik elektryczny. Napedzanym jest wen¬ tylator, z którego struga powietrza kierowana jest do szeregu otworów cyklicznie zamykanych i otwieranych, np. w tarczy wirujacej, sprzezonej z napedem.W syrenie wedlug patentu nr 37330 sprezone po¬ wietrze wyplywa z zamknietej przestrzeni przez kilkadziesiat otworków, które szybko na zmiane sa otwierane i zamykane. Wysokosc cisnienia po¬ wietrza stanowi o natezeniu fali, a szybkosc otwie¬ rania i zamykania otworków — o jej czestotli¬ wosci. Syreny budowane sa dwóch typów: pro¬ mieniste lub czolowe. Sprezone powietrze jest do¬ prowadzane przez króciec do pierscieniowego zbiór, nika, w którym jest umieszczona, wspólosiowo, rura i poprzeczne przegrody z^otworami.W dolnym dnie, stanowiacym jednoczesnie kry- 10 15 20 25 30 ze, wytoczony jest pierscieniowy kanal, a w nim — równomiernie dookola — wywiercone sa okragle otworki. W rurze umieszczone sa dwa lozyska, w których osadzony jest walek, na koncu którego umocowana jest tarcza. Na obwodzie tarczy jest umocowany pierscien z otworkami, scisle pokry¬ wajacymi sie z wymienionymi powyzej otworkami pierscieniowego kanalu dolnego dna zbiornika po¬ wietrza. Z kolei w dnie zbiornika umocowany jest scisle wspólosiowo róg, w którym umieszczone sa otwory, scisle pokrywajace sie ze wspomnianymi obu grupami otworów.Otwory te w kierunku do wylotu rozszerzaja sie podlug pewnej krzywej, stanowiacej tworzaca indywidualnych rogów kazdego otworu. Te indy¬ widualne rogi ida az do zlania sie ze soba i z we¬ wnetrznymi scianami wspólnego rogu, które stano¬ wia przedluzenie profilów indywidualnych rogów.Podczas pracy tego skomplikowanego urzadzenia pierscien jest napedzany przez silnik i wiruje.Sprezone powietrze wchodzi do górnej komory zbiornika, a nastepnie przechodzi przez otwory do dolnej komory, skad z kolei — do otworów robo¬ czych. Jak widac syrena do wytwarzania dzwie¬ ków jest urzadzeniem niezwykle skomplikowanym.W innym rozwiazaniu syreny wedlug patentu nr 41286, bedacej tez duzym i skomplikowanym ukladem, wprowadzono ulepszenie. W uprzednio stosowanych syrenach wymagane bylo instalowanie dwóch zródel napedu, a mianowicie: jednego, slu- 58066zacego do napedu wirnika syreny4, s drugiego'— do wytwarzania sprezonego powietrza.. Odpowied¬ nio w tym nowym rozwiazaniu przewidziano umieszczenie wirnika syreny i wirnika sprezarki powietrznej na jednym wspólnym wale napedo¬ wym.W tym celu dopasowano charakterystyke spre¬ zarki z akustyczna charakterystyka syreny, W pewnym zakresie obrotów walu dobrano para¬ metry tak, ze ilosc powietrza wytwarzana przez sprezarke jest taka sama jak ilosc powietrza za¬ potrzebowanego przez syrene przy stalym cisnieniu powietrza. Niedostatki i tej syreny sa podobne, jak poprzedniej, z tym, ze urzadzenie jest oczy¬ wiscie mniej skomplikowane.Jeszcze inne rozwiazania, opisane w opisach pa¬ tentowych nr 39008 i 40161, to generatory fal dzwiekowych, majace w zasadzie uklad podobny do opisanego poprzednio, bez ulepszenia napedu. Sa to wiec takze uklady skomplikowane. Wirnik z ro¬ giem i reflektorem paraboidalnym posiada u pod¬ stawy pierscieniowy przelot. Wirnik jest zaopa¬ trzony w wieniec lopatkowy wentylatora ssaco- - tloczacego, umieszczony w czesci przelotowej. W wirniku, po przeciwleglej stronie podstawy w sto¬ sunku do wienca lopatkowego, w przelocie, znaj¬ duje sie drugi wieniec wentylatora ssacego po¬ wietrze.Czyniono próby pewnego uproszczenia zasady dzialania i konstrukcji syren. I tak znana jest syrena napedzana sprezonym gazem, zaopatrzona w lej dzwiekowy, którego wlot jest otoczony gniazdem zaworowym, które ze swej strony jest otoczone pierscieniowym wlotem do sprezonego gazu i do którego jest okresowo przyciskany kor¬ pus zaworu, poruszany w komorze oslony przy¬ rzadu w kierunku ku gniazdu zaworowemu i w kierunku wstecznym od tego gniazda.W nowoczesnych rozwiazaniach takich syren korpus zaworu ma postac sztywnej tarczy, poru¬ szajacej sie swobodnie ku gniazdu zaworowemu w komorze oraz w kierunku wstecznym od tego gniazda. Dla poprawy warunków pracy przewiduje sie drugie gniazdo zaworowe, otaczajace pierscie¬ niowy wlot sprezonego gazu tak, ze tarcza przy swym ruchu przylega jednoczesnie do obu gniazd.Odpowiednio gniazdo otaczajace wlot sprezonego gazu jest znacznie szersze od gniazda lezacego miedzy wlotem gazu i wlotem leja dzwiekowego.Przewidziano tez wyposazenie wspomnianego gniazda i tarczy w kolowo przebiegajace rowki oraz caly szereg drobnych, ale funkcjonalnie po¬ trzebnych, rozwiazan konstrukcyjnych. Tak wiec i to urzadzenie, po jego ostatecznym ulepszeniu, okazalo sie i skomplikowane i trudne w pro¬ dukcji.Takze inne rozwiazania zródel jako wibratorów, przykladowo znane urzadzenie opatentowane za nr 33769 jest ukladem dosc skomplikiwanym. Wi¬ brator taki posiada czesc drgajaca, w rodzaju dia- fragmy, umieszczony miedzy komora z jednej strony i obu koncami przejsc osrodka wlotem i wylotem z drugiej strony. Stanowi ona sciane ko¬ mory i urzadzenie zamykajace poszczególne przej¬ scia. W opisanym rozwiazaniu czesc drgajaca skla- ' / v ¦<-: L- v ':¦ * ; ¦" -¦¦...' l y da sie z dwóch krazków, -z których jeden jest zaopatrzony w otwór zamkniety drugim krazkiem, gdy wibrator jest w stanie spoczynku. Krazki sa dopasowane do siebie tak, by utworzyly urzadzenie 5 zaworowe pomiedzy przejsciem wylotowym a ko¬ mora. l Tak wiec wszystkie znane, skrótowo opisane, urzadzenia sa stosunkowo skomplikowanej budo¬ wy, a wiec trudne w wytwarzaniu. Pewnosc eks- io ploatacji takze pozostawia duzo do zyczenia. Koszt urzadzen jest oczywiscie znaczny.Celem wynalazku jest proste, tanie i sprawne zródlo dzwieku. Zródlo winno wytwarzac jedno- tonowy sygnal, wyraznie odbierany takze w po- 15 mieszczeniach o wysokim poziomie Tialast masku¬ jacego. Dalszym celem wynalazku jest zródlo umozliwiajace szybko nadawanie sygnalów aku¬ stycznych dlugich i krótkich, lecz ;o okreslonej z góry czestotliwosci, to jest typowych sygnalów £0 alarmowych, mogace byc sterowane zdalnie, recz¬ nie wzglednie samoczynnie za pomoca znanych urzadzen pomocniczych.Nieoczekiwanie okazalo sie, ze postawione cele mozna zrealizowac w stosunkowo prosty sposób.^ Zródlo dzwieku jednotonowego do nadawania sygnalów, alarmowych, zwlaszcza w pomieszcze¬ niach o wysokim poziomie halasu maskujacego wedlug wynalazku czyni zadosc postawionym ce¬ lom, a jednoczesnie nie wykazuje niedostatków 30 ,i wad znanych tego rodzaju rozwiazan. Zródlo to jest lekkie, ma szczególnie prosta konstrukcje, a niezawodnosc pracy podnosi okolicznosc nie¬ zwykle malej liczby elementów skladowych o pro¬ stym ukladzie funkcjonalnym i zwartej budowie 35 calego urzadzenia.Wrazenie sluchowe wywoluje dzwiek. Jest on. zaburzeniem falowym sprezystego osrodka, zwykle — powietrza atmosferycznego. Slyszalne sa fale sprezyste zawarte w zakresie 16 Hz — 20 kHz. 40 Dzwieki wytwarza sie wskutek drgan mechanicz¬ nych elementu , umieszczonego w powietrzu lub wskutek zawirowan czastek powietrza, wywolanych zjawiskiem turbulencji. Istotnymi cechami dzwie¬ ku sa natezenie i czestotliwosc oraz rozklad cze- 45 stptliwosci czyli widmo dzwieku. Odpowiednio subiektywnie odbiera sie te cechy jako glosnosc, wysokosc dzwieku i barwe.Interesujace sa przede wszystkim dzwieki okre¬ slane jako dlugotrwale, a przede wszystkim tony 50 i wielotony, a mniej — szumy. Dla sygnalów alar¬ mowych korzystne sa. tylko dzwieki periodyczne, przy rozchodzeniu sie których cisnienie akustyczne wykazuje regularny przebieg, powtarzajacy sie w* okreslonych odstepach czasu. Zagadnienia sly- 55 szalnosci, poglosu, echa i reakcji organizmu na dzwieki, bedace przedmiotem badan akustyki fizjo¬ logicznej i akustyki psychologicznej, sa niezwykle wazne przy opracowywaniu dobrych sygnalów alarmowych i odpowiednich urzadzen. 60 Zdolnosc odbioru przez czlowieka fal dzwieko¬ wych jest bardzo zróznicowana dla zmiennych parametrów dzwieku. Mechanizm slyszenia nie jest wprawdzie jeszcze ostatecznie poznany, lecz wia¬ domo, ze dzwieki o róznych wysokosciach powo- 65 duja drgania róznych odcinków blony podstawo-58066 6 wej narzadu Cortiego, -polozonego wewnatrz slima¬ ka w uchu wewnetrznym czlowieka. Wysokim dzwiekom odpowiadaja czesci blony w poblizu okienka owalnego, a niskim — w poblizu wierz¬ cholka slimaka.•Amplituda drgan i wielkosc odcinka drgajacego blony podstawowej sa tym wieksze, im wyzsze jest • natezenie dzwieku. Slyszalnosc sygnalu, a zwlaszcza slyszalnosc i odbiór takiego sygnalu na tle szumów, jest podstawowa cecha wlasciwego sygnalu alarmowego.Z krzywych izofonicznych, to .jest z krzywych ilustrujacych zaleznosc natezenia dzwieku w skali obiektywnej od czestotliwosci, przy istnieniu pod¬ loza szumów wynika, ze nalezy dobierac jako sygnaly alarmowe dzwieki o czestotliwosciach w zakresie okolo 1000 Hz i wyzszych, do okolo 2500 Hz, gdy stosuje sie mniejsze ich natezenia* Odpo¬ wiednio wynika, iz zródlo dzwieku Winno miec ra¬ czej wysoki ton.Dalej stwierdzono, ze monotony sa znacznie la¬ twiej odbierane niz wielotony i szumy. A wiec z kolei zródlo dzwieku jako sygnalu alarmowego winno wykazywac wyraznie prazkowe widmo. Te znane zasady naukowe legly u podstaw rozwia¬ zania zródla dzwieku jednotonowego do nadawa¬ nia sygnalów alarmowych, zwlaszcza w pomiesz¬ czeniach o wysokim poziomie halasu maskujacego.Dodatkowo uwzgledniono znany fakt stosowania mozliwie krótkich transientów, a to dla podnie¬ sienia wyróznialnosci sygnalu alarmowego i ula¬ twienia jego bezblednej odbieralnosci.W rozwiazaniu wedlug wynalazku uwzgledniono takze korzystne zjawisko porzadkowania strugi przetlaczanego powietrza przechodzacego przez turbine i syrene gdy kierowane jest ono do komór, a takze — wymuszania mozliwie dlugich odcin¬ ków prostych strugi.Wedlug wynalazku ograniczono liczbe elemen¬ tów do najniezbedniejszego minimum, przy za¬ chowaniu jednak wspomnianych optymalnych pa¬ rametrów. . - Istota wynalazku jest zródlo dzwieku jednoto¬ nowego do nadawania sygnalów alarmowych, zwlaszcza w pomieszczeniach o wysokim poziomie halasu maskujacego, majace na wspólnym wale napedowym u wlotu — wirnik turbiny, a u wy¬ lotu — wirnik syreny, w którym ów wal stanowi wielofunkcyjny i jednoczesciowy element, wypo¬ sazony jest we wspólosiowy kanal poszerzony na koncu i wprowadzony do wyrównawczej wylotowej komory, której pobocznice stanowia wirnik syreny.Te pobocznice wyposazone sa w szereg promienio¬ wych otworów usytuowanych odpowiednio do otworów korpusu. Korpus jest zaopatrzony we wlotowa pokrywe i wylotowe denko.Istotnym jest, ze jednoczesciowy element jest zamocowany obrotowo w korpusie za pomoca lo¬ zysk, korzystnie kulkowych, ustalonych przez lacz¬ nik i wkret. Kanal rurowy w tym elemencie ma staly przekrój kolowy, a stozkowe poszerzenie jego wylotu do komory tworzy dysze dla strugi po¬ wietrza.Dalej istotnym jest, ze korpus zaopatrzony jest obustronnie w gwintowe polaczenia zewnatrz mo¬ cowanej pokrywy wlotowej, a Od wewnatrz mo¬ cowanego ^denka u wylotu. Oba wspomniane ele¬ menty, wraz z wnetrzem korpusu, tworza owe komory. U wlotu w korpusie zamocowana jest 5 nieruchomo, na wcisk kierujaca dysza.Przedmiot Wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym przedstawiono schematycznie zródlo dzwieku jednotonowego w przekroju plaszczyzna popro- io wadzona przez jego glówna os.Wlotowa pokrywa 1 jest zamocowana na na¬ gwintowane z zewnatrz dolne obrzeze korpusu 2,.. zamknietego u góry za pomoca denka 3, zamoco¬ wanego odpowiednio w nagwintowanym od we- 15 wnatrz górnym obrzezu tegoz korpusu 1.Jednoczesciowy wielofunkcyjny element wiruja¬ cy, usytuowany wewnatrz korpusu 2 ma jako na¬ rzad roboczy wirnik 4 syreny, a jako narzad na¬ pedowy wirnik 5 turbiny. Ulozyskowanie stanowia 20 kulkowe lozyska 8 zamocowane za pomoca laczni¬ ka 6 ,i mocujacego go wkretu 10. U wlotu, w po¬ szerzonym otworze korpusu 2 osadzona jest na wcisk, nieruchoma kierujaca dysza 7, docisnieta nokrywa 1, zabezpieczona przed obrotem wkretem. 25 Podobnie wkretem 9 zabezpieczone jest denko 3.Boczne scianki wylotowej komory 12 wirnika 4 syreny wyposazone sa w otwory 15. Odpowiednio tez i scianki górnej czesci korpus\i 2 wyposazone sa w otwory 11. Pokrywa 1 ma 'koncentrycznie 30 usytuowany wlot 14.Sposób dzialania zródla dzwieku jednotonowego do nadawania sygnalów alarmowych, zwlaszcza w pomieszczeniach o wysokim poziomie halasu maskujacego wedlug, wynalazku jest nastepujacy. 35 Sprezone powietrze, z odpowiedniego sterujacego zaworu, nie uwidocznionego na rysunku, doprowa¬ dzane jest poprzez wlot 14 w pokrywie 1 korpu¬ su 2 do wlotowej komory, znajdujacej sie miedzy owa pokrywa 1 i kierujaca dysza 7. 40 Nastepuje wstepne uporzadkowanie strugi po¬ wietrza i wyrównanie lokalnych cisnien. Stosun¬ kowo uporzadkowane masy powietrza napieraja na wirnik 5 turbinki, po przejsciu przez wspomniana kierujaca dysze 7, wywolujac obrót tego wirni- 45 ka 5r a wiec obrót calego jednoczesciowego wielo¬ funkcyjnego elementu wirujacego. Struga powie¬ trza przeplywa po przez wspólosiowy kanal 12 w wirujacym elemencie, a nastepnie podlega roz¬ prezeniu uporzadkowanemu w poszerzonym wy- 50 locie tegoz kanalu- 12 do wylotowej komory 13.Dyszowate poszerzenie i obecnosc komory 13 po¬ woduja kolejne uporzadkowanie strugi i wyrówna¬ nie lokalnych cisnien.W komorze 13 znajduje sie wiec powietrze pod 55 cisnieniem, ale nie wykazujace istotnych zawiro¬ wan, drgan itp. zaburzen, co jest szczególnie wazne dla uzyskania - -nastepnie drgan jednotonowych.Z komory 13 powietrze wyplywa poprzez szereg otworów 15 i otworów 11 ukladu syreny. Ruch 60 wirnika powoduje cykliczne zamykanie i otwie¬ ranie poszczególnych dróg wylotu powietrza, a wiec znane zjawisko pracy syreny.Istotnym jest, ze odciecie strugi powietrza, to jest zamkniecie doplywu powietrza sprezonego po- 65 przez zawór do wlotu 14 powoduje praktycznie ^58066 natychmiastowe ustanie dzwieku, mimo, ze wir¬ nik 4 z turbina jeszcze wiruje. Tak wiec uzyskuje sie nadzwyczaj krótkie transienty koncowe. Po¬ dobnie i poczatkowe transienty sa krótkie, bo¬ wiem wirujacy element powoduje powstanie tonu prawie natychmiast po ponownym wlaczeniu strugi powietrza; tak zwany miedzy-sygnalowy rozbieg jest bardzo skrócony. PL