DE1209025B

DE1209025B - siren

Info

Publication number: DE1209025B
Application number: DEM59199A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Oskar Bschorr
Original assignee: Messerschmitt AG
Current assignee: Messerschmitt AG
Priority date: 1963-12-10
Filing date: 1963-12-10
Publication date: 1966-01-13

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.siren The invention relates to a siren for generating of great sound power. Sirens are already known where the Scliallcrzcu,) in the interior of the siren body folOt or the necessary compressed air inside of the siren body is generated. This is done in the main thing is that there is one inside the Sirenenkörpers arranged radial compressor wheel the -fö rdcr ', e air in a fixed: ccnding guide vane- k, ranz presses, being through a rotating pinhole the airway alternately opened and closed will. The surrounding perforated plate is either via a gear with the drive for the radial earned gel; opl @ elt, or it will be separated from a second engine to`getricben. The disadvantage here is that the need has become narrower Sp2iltweit # -n between guide vane ring and hole- mask out to avoid leakage posed. The tight tolerances required therefore these make them more expensive to manufacture and assemble Sirens issued. Furthermore, they have a disadvantage narrow gap widths shown in winter, where gedrun! #ciie moisture content and subsequent icing a 6rclitin "of the perforated diaphragm is no longer possible so that the siren @ -i: are not put into operation could. The invention is based on the object of this Disadvantages. # U also avoid the economic of the type mentioned at the beginning to improve and their areas of application and Increase reliability. The 1_ösinic @ of this task is driven siren with internal control c'.icliteirad and üaei-, n1 guide wheel according to the invention achieved because "the Verdicliter impeller as Radial impeller is formed and ciie blades of the Compacting; ufrades different approaches it is already with compressed air driven Sirens with one fixed and one freely rotating known cylinder, one of these cylinders with To provide slots resulting from the division of the for Erzeu (wig of clays fall serving slots. However, this is an additional start-up slots that are only intended to ensure that the rotatable cylinder or on whose position a drum in every position when guide of the propellant starts. But one soon has recognized that such a training desired effect not with sufficient certainty and above all only with the acceptance of a decrease kens the efficiency of such sirens achieved are! .arm, and therefore it is proposed that one or two slots of the stationary inner cylinder be arranged out of the division as run-up slots in an oblique longitudinal direction, with the omission of additional run-up slots, so that the rotatable drum begins to revolve in every position when the propellant is supplied, while the inclined run-up slots To maintain the full tone of the siren, at the same time as the other slots of the same pitch intersect with the slots of the same pitch of the unilateral cylinder under the same inlet and outlet;

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.Apart from the fact that with motor-driven sirens there are no starting aids are required, according to the invention, no inclination or tilting of the The blades of the compressor laurel wheels with one another or with respect to the blades of the Guide wheel preselected. Rather, all blade edges run parallel to each other, which has the particular advantage that defined flow conditions are present. The compressor impeller preferably has a different impeller than the stator Number v of Scliau`eln. But even with the same number of blades, an advantageous constantly different division between compressor impeller and stator while maintaining the same the parallelism of the blade edges through the arrangement of the blades of the compressor can be achieved with continuously different inlet and outlet angles. By such an arrangement can surprisingly be achieved without additional means, that the pressure gradient generated by the individual blades form continuous consequences that also allow an addition of the sound effects. The otherwise defined sound generation usual perforated diaphragms as well as the necessary drive means and the initially The aforementioned sources of interference are thus eliminated. In addition, the tone characteristics the sirens according to the invention by corresponding ,: going choice of continuously different inlet and outlet angles within wide limits of the respective Purpose to be adapted.

Alles weitere über die Erfindung ergibt sich aus -er Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen @-r@ dz_ Z=ichrungen.Everything else about the invention emerges from the description in connection with the claims @ -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. `J The figures represent, for example, embodiments of the subject matter of the invention. 1 and 2 a radial and a cross section through a single-stage siren, A b b. 3 shows a cross section through a two-stage arrangement.

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.An impeller 1 with compressor blades 4 (A b b. 1 and 2) is about a shaft 2 driven by a motor 3. The impeller 1 is a radial compressor wheel educated. The compressor blades 4 are contrary to the usual design with each other not the same, but each have different entry and exit angles. The change in angle from blade to blade is chosen so that this is generated Pressure gradient from blade to blade changes monotonically and continuously and that the Places the pressure maximum 8 and pressure minimum 9 are diametrically opposite. The impeller 1 is arranged between two stationary guide vane rings 5 and 6. A cover 7 above the impeller 1 and the guide vane ring 5 serves as Contact protection.

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.In A b b. 3 shows a two-stage arrangement. The construction principle corresponds to that in A b b. 1 and 2 shown first embodiment. Two rotor blade rings 10, 11 are arranged on a common shaft 12. The rotor blades again have different angles of attack from one another, the respective adjacent blades of the rotor rings 10, 11 being similar in order to achieve an addition of the sound effect. A stationary guide vane ring 14 is arranged between the two rotor blade rings 10, 11. Fixed guide vane rings 15, 13 are arranged in front of the inner impeller 11 and after the outer impeller 10.

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.Because the blades of the compressor wheel one over the circumference of the compressor wheel have different angles of attack, the pressure gradient, which the individual compressor blades produce, of different sizes. The compressor wheel runs between two stationary guide vane rings, in which the vane angle of attack is constant. The arrangement of the compressor blades takes place so that on the maximum pressure gradient on one side of the compressor wheel and the opposite Page the minimum pressure gradient or the maximum suction gradient is generated. the arranged between these opposite sides of the compressor wheel on its circumference The blades each have different angles of attack, which create such a pressure gradient cause there is a steady transition from the pressure minimum to the pressure maximum and vice versa results. When the compressor wheel rotates, there is a periodic pressure change cycle. The frequency of the sound wave generated in this way corresponds to the speed of the impeller. The tone characteristics can be influenced by the consequences of the individual pressure gradients will. If the pressure gradient forms a sine curve, the result is one that is free of overtones Keynote. Depending on the degree of deviation from the sine curve, it can also be very rich in overtones Spectra can be verified.

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.According to the invention, the outer stationary guide vanes are so extended far so that the outer radius is as large as half the sound wavelength. This results in an optimal addition of the waves; otherwise a partial result Interference canceling connection

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.To increase the sound frequency compared to the speed, you can use Corresponding blade arrangement several periods can be provided on the impeller circumference. With two periods z. B. the sound frequency is doubled. To cause an interference To avoid this, the outer guide vanes, as described above, have to be like that again can be extended far that pressure maxima and pressure minima by half the wavelength are distant from each other.

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.The design of the compressor impeller is not specific The type is limited, but the compressor impeller can, for example, be a radial impeller or a diagonal or axial wheel. The design results from a given Pressure gradient distribution from the well-known relationships in turbine theory.

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.In order to increase the sound intensity, it is also possible to use a two- or to provide a multi-stage arrangement of the impeller. The individual wheels are which again work between stationary idlers, firmly connected to each other and, as with the single-stage design, have different blade angles.

Die Schaufelwinkel der einzelnen Stufen sind so aufeinander abgestimmt, daß sich die Druckgefälle in der richtigen Weise addieren.The blade angles of the individual stages are coordinated so that that the pressure gradients add up in the right way.

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.The directional characteristic is favorable for use as an acoustic signal transmitter. This has an intensity minimum in the direction of the axis of rotation, while in the plane of rotation is the radiation maximum. This allows the siren to be set up so that when the sound exposure in the immediate vicinity of the siren still has a great long-distance effect is decreased. This more smooth sound distribution is the case with the well-known sirens, which for the most part have spherical characteristics, are not given.

Claims

Claims: 1. Motor-driven siren with internal compressor wheel and outer stator, characterized in that the compressor impeller (1) is designed as a radial impeller and the blades (4) of the compressor impeller (1) have different angles of attack.

2. Motor-driven Siren according to Claim 1, characterized in that the Shovels (4), which show the maximum pressure at point (8) and the minimum pressure generate the point (9), diametrically opposite.

3. Motorized siren according to claims 1 and 2, characterized in that the blades of the outer Stator (6) are extended so far that the outer diameter of the stator (6) or the distance between pressure maximum and pressure minimum of half the sound wavelength is equivalent to.

4. Motor-driven siren according to one or more of the claims 1 to 3, characterized in that to increase the sound frequency opposite to the speed, two or more pressure maximum-pressure minimum periods are available on the impeller (1) are.

5. Motor-driven siren according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that, to increase the sound power, two or more rotor blades 10, 11) are connected to one another and can be driven by a common shaft (12) . Publications considered: German Patent No. 246 145.