DE1209025B - Sirene - Google Patents

Description

• Sirene

  Die Erfindung betrifft eine Sirene zur Erzeugung

  von großen Schalleistungen.

  Es sind bereits Sirenen bekannt, bei denen die

  Scliallcrzcu,)ung im Inneren des Sirenenkörpers er-

  folOt bzw. die dazu notv;endiae Druckluft im Inneren

  des Sirenenkörpers erzeugt wird. Dies geschieht in

  der Hauptsache dadurch, daß ein im Inneren des

  Sirenenkörpers angeordnetes Radialverdichterrad die

  -efö rdcr',e Luft in einen festsiel:ccnden Leitschaufel-

  k, ranz drückt, wobei durch eine rotierende Lochblende

  der Luftweg abwechselnd geöffnet und geschlossen

  wird. Die umlaufende Lochblepde ist dabei entweder

  über ein Getriebe mit dem Antrieb für den Radial-

  verdienter gel;opl@elt, oder sie wird separat von einem

  zweiten Motor an`getricben.

  Nachteilig hat sich dabei die Notwendigkeit enger

  Sp2iltweit#-n zwischen Leitschaufelkranz und Loch-

  blende zur Vermeidung von Leckverlusten heraus-

  gestellt. Die daher erforderlichen engen Toleranzen

  in Herstellung und Zusammenbau verteuern diese

  Sirenen erlie'llieh. Weiterhin nachteilig haben sich die

  engen Spaltbreiten im Winter gezeigt, wo durch ein-

  gedrun!#ciie Feuchtigrceit und nachfolgende Vereisung

  eine 6rclitin" der Lochblende nicht mehr möglich

  war, so daß die Siren@-i: nicht in Betrieb gesetzt wer-

  den konnten.

  Der Erfindung lie -t die Aufgabe zugrunde, diese

  Nachteile .#u vermeiden Lind darüber hinaus den Wir-

  von Anla'en der eingangs genannten Art

  zu verbessern und deren Anwerdungsgebiete und

  Zuverlässigkeit zu vergrößern.

  Die 1_ösinic@ dieser Aufgabe wird bei einer moto-

  risch angetriebenen Sirene mit innenliegendem Ver-

  c'.icliteirad und üaei-,n1 Leitrad nach der Erfindung

  dadurch erreicht, da" das Verdicliterlaufrad als

  Radiallaufrad ausgebildet ist und ciie Schaufeln des

  Verdichten; ufrades untereinander verschiedene An-

  ist es bereits bei mit Druckluft angetriebenen

  Sirenen mit einem feststehenden und einem frei dreh-

  baren Zylinder bekannt, einen dieser Zylinder mit

  Schlitzen zu versehen, die aus der Teilung der zur

  Erzeu(wig des Tone dienenden Schlitze herausfallen.

  Hierbei handelt es sich aber um zusätzliche Anlauf-

  schlitze, die lediglich dazu vorgesehen sind, um

  sicherzustellen, däß der drehbare Zylinder oder an

  dessen Stelle eine Trommel in jeder Stellung bei Zu-

  führung des Treibmittels anläuft. Man hat aber bald

  erkannt, daß durch eine derartige Ausbildung die an-

  gestrebte Wirkung nicht mit ausreichender Sicherheit

  und vor allem nur unter Inkaufnahme eines Absin-

  kens des Wirkungsgrades derartiger Sirenen erzielt

  werden !.arm, und deshalb vorgeschlagen, unter Wegfall zusätzlicher Anlaufschlitze einen oder zwei Schlitze des feststehenden Innenzylinders aus der Teilung heraus als Anlaufschlitze derart in schräger Längsrichtung anzuordnen, daß die drehbare Trommel in jeder Stellung bei Zuführung des Treibmittel umzulaufen beginnt, während die schrägliegenden Anlaufschlitze zur Erhaltung der ganzen Tonfülle der Sirene gleichzeitig mit den übrigen Schlitzen gleicher Teilung sich mit den Schlitzen gleicher Teilung des unilaufenden Zylinders unter jeweils gleichen Ein-und Auslauf ;vinkeln schneiden.
• Abgesehen davon, daß bei motorisch getriebener Sirenen keine Anlaufhilfen erforderlich sind, ist nach der Erfindung auch kein Schrägstellen oder Kippen der Schaufeln der Verdichterlaurräder untereinander oder gegenüber den Schaufeln des Leitrades vorgesel:en. Vielmehr verlaufen alle Schaufelkanten zueinander parallel, was insbesondere den Vorteil mit sieh bringt, daß definierte Srömungsverhältnisse vorliegen. Vorzugsweise weist das Verdichterlaufrad gegenüber dem Leitrad eine unterschiedliche Zahl v an Scliau`eln auf. A ber auch bei gleicher Schaufelanzahl kann eine vorteilhafte, stetig unterschiedliche Teilung zwischen Verdichterlaufrad und Leitrad unter Beibehaltung der Parallelität der Schaufelkanten durch Anordnung der Schaufeln des VerdichterlrLifrades mit kontinuierlich unterschiedlichen Ein-und Auslaufwinkeln erzielt werden. Durch eine derartige Anordnung läßt sich überraschenderweise ohne zusätzliche Mittel erreichen, daß die erzeugten Druckgefälle der einzelnen Schaufeln stetige Folgen bilden, die auch eine Addition der Schallwirkungen zulassen. Die sonst zur definierten Schallerzeugung üblichen Lochblenden sowie die hierfür notwendigen Antriebsmittel und die eingangs erwähnten Störquellen entfallen somit. Darüber hinaus kann die Toncharakteristik der Sirenen nach der Erfindung durch entspre- ,:hende Wahl der kontinuierlich unterschiedlichen Ein- und Auslaufwinkel innerhalb weiter Grenzen dem jeweiligen Verwendungszweck angepaßt werden.
• Alles weitere über die Erfindung ergibt sich aus -er Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen @-r@ dz_ Z=ichrungen.
• `J Die Abbildungen stellen beispielsweise Ausführ ungsformen des Erfindungsgegenstandes dar. Es ?eigen A b b. 1 und 2 einen Radial- und einen Querschnitt durch eine einstufige Sirene, A b b. 3 einen Querschnitt durch eine zweistufige Anordnung.
• Ein Laufrad 1 mit Verdichterschaufeln 4 (A b b. 1 und 2) wird über eine Welle 2 von einem Motor 3 angetrieben. Das Laufrad 1 ist als Radialverdichterrad ausgebildet. Die Verdichterschaufeln 4 sind entgegen der üblichen Auslegung untereinander nicht gleich, sondern weisen jeweils verschiedene Ein- und Austrittswinkel auf. Die Winkelveränderung von Schaufel zu Schaufel ist so gewählt, daß sich das erzeugte Druckgefälle von Schaufel zu Schaufel monoton und stetig ändert und daß sich die Stellen des Druckmaximums 8 und Druckminimums 9 diametral gegenüberliegen. Das Laufrad 1 ist hierbei zwischen zwei feststehenden Leitschaufelkränzen 5 und 6 angeordnet. Eine Abdeckung 7 oberhalb des Laufrades 1 und des Leitschaufelkranzes 5 dient als Berührungsschutz.
• In A b b. 3 ist eine zweistufige Anordnung dargestellt. Das Bauprinzip entspricht dem in A b b. 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel. Zwei Laufschaufelkränze 10,11 sind auf einer gemeinsamen Welle 12 angeordnet. Die Laufschaufeln haben wieder untereinander verschiedene Anstellwinkel, wobei die jeweils benachbarten Schaufeln der Laufkränze 10,11 ähnlich sind, um eine Addition der Schallwirkung zu erreichen. Zwischen den beiden Laufschaufelkränzen 10, 11 ist ein feststehender Leitschaufelkranz 14 angeordnet. Vor dem inneren Laufschaufelrad 11 und nach dem äußeren Laufschaufelrad 10 sind feststehende Leitschaufelkränze 15,13 angeordnet.
• Dadurch, daß die Schaufeln des Verdichterrades einen über den Umfang des Verdichterrades verschiedenen Anstellwinkel besitzen, wird das Druckgefälle, welches die einzelnen Verdichterschaufeln erzeugen, verschieden groß. Das Verdichterrad läuft hierbei zwischen zwei feststehenden Leitschaufelkränzen, bei welchen der Schaufelanstellwinkel konstant ist. Die Anordnung der Verdichterschaufeln erfolgt hierbei so, daß auf der einen Seite des Verdichterrades das maximale Druckgefälle und auf der gegenüberliegenden Seite das minimale Druckgefälle bzw. das maximale Sauggefälle erzeugt wird. Die zwischen diesen gegenüberliegenden Seiten des Verdichterrades an dessen Umfang angeordneten Schaufeln haben jeweils verschiedene Anstellwinkel, welche ein solches Druckgefälle bewirken, daß sich ein stetiger übergang vom Druckminimum zum Druckmaximum und umgekehrt ergibt. Bei Rotation des Verdichterrades ergibt sich ein periodisches Druckwechselspiel. Die Frequenz der so erzeugten Schallwelle entspricht der Drehzahl des Laufrades. Durch die Folgen der einzelnen Druckgefälle kann die Toncharakteristik beeinflußt werden. Bilden die Druckgefälle eine Sinuskurve, so ergibt sich ein obertonfreier Grundton. Je nach dem Grad der Abweichung von der Sinuskurve können auch sehr obertonreiche Spektren verifiziert werden.
• Die äußeren feststehenden Leitschaufeln werden erfindungsgemäß so weit verlängert, daß der Außenradius so groß wird wie die halbe Schallwellenlänge. Dadurch ergibt sich eine optimale Addition der Wellen; andernfalls erfolg eine teilweise Interferenzauslöschanb.
• Um die Schallfrequenz gegenüber der Drehzahl zu erhöhen, k;-nnen durch entsprechende Schaufelanordnung mehrere Perioden am Laufradumfang vorgesehen werden. Bei zwei Perioden z. B. wird die Schallfrequenz verdoppelt. Um eine Interferenzauslösehung zu vermeiden, müssen die äußeren Leitschaufeln, wie oben beschrieben, wieder so weit verlängert werden, daß Druckmaxima und Druckminima um die halbe Wellenlänge voneinander entfernt sind.
• Die Ausbildung des Verdichterlaufrades ist nicht auf einen bestimmten Typ beschränkt, sondern das Verdichterlaufrad kann beispielsweise ein Radialrad oder ein Diagonal- oder Axialrad sein. Die Auslegung ergibt sich bei vorgegebener Druckgefälleverteilung aus den bekannten Beziehungen der Turbinentheorie.
• Um die Schallintensität zu steigern, ist es ferner möglich, eine Zwei- oder Mehrstufenanordnung des Laufrades vorzusehen. Dabei sind die einzelnen Laufräder, welche wieder zwischen feststehenden Leiträdern arbeiten, untereinander fest verbunden und haben wie bei der Einstufenkonstruktion verschiedene Schaufelwinkel.
• Die Schaufelwinkel der einzelnen Stufen sind so aufeinander abgestimmt, daß sich die Druckgefälle in der richtigen Weise addieren.
• Günstig für die Verwendung als akustischer Signalgeber ist die Richtcharakteristik. Diese hat in Richtung der Rotationsachse ein Intensitätsminimum, während in Rotationsebene das Strahlungsmaximum ist. Dadurch kann die Sirene so aufgestellt werden, daß bei großer Fernwirkung trotzdem die Schallbelastung in unmittelbarer Nähe der Sirene verringert wird. Diese leichmäßigere Schallverteilung ist bei den bekannten Sirenen, die größtenteils Kugelcharakteristiken aufweisen, nicht gegeben.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Motorisch angetriebene Sirene mit innenliegendem Verdichterrad und äußerem Leitrad, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichterlaufrad (1) als Radialrad ausgebildet ist und die Schaufeln (4) des Verdichterlaufrades (1) untereinander verschiedene Anstellwinkel aufweisen.
2. 2. Motorisch angetriebene Sirene nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Verdichterlaufrad (1) die Schaufeln (4), welche das Druckmaximum an der Stelle (8) und das Druckminimum an der Stelle (9) erzeugen, diametral gegenüberliegen.
3. 3. Motorisch angetriebene Sirene nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln des äußeren Leitrades (6) so weit verlängert sind, daß der Außendurchmesser des Leitrades (6) bzw. der Abstand zwischen Druckmaximum und Druckminimum der halben Schallwellenlänge entspricht.
4. 4. Motorisch angetriebene Sirene nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Schallfrequenz gegenüber der Drehzahl zwei oder mehrere Druckmaxima-Druckminima-Perioden am Laufrad (1) vorhanden sind.
5. 5. Motorisch angetriebene Sirene nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichT@e:, daß zur Erhöhung der Schall-Leistung zwei oder mehrere Laufschaufelräder 10, 11) miteinander verbunden und von einer gemeinsamen Welle (12) antreibbar sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 246 145.