DE1483399B2 - Piston siren for generating acoustic signal impulses - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbensirene zur Erzeugung akustischer Signalimpulse in flüssigen oder gasförmigen Medien mit einem in einem Zylinder axial beweglichen Kolben, welcher mittels einer angetriebenen Kurbelwelle hin und her beweglich ist, deren Drehungsachse im rechten Winkel zur Zylinderachse verläuft.The invention relates to a piston siren for generating acoustic signal pulses in liquid or gaseous media with a piston axially movable in a cylinder, which by means of a driven crankshaft is movable back and forth, the axis of rotation at right angles to the cylinder axis runs.

Zur Erzeugung von Signalen mit bestimmter und vorzugsweise konstanter Frequenz, z. B. zum Signalisieren an Bord von Schiffen od. dgl., kann man eine sogenannte Kolbensirene benutzen, welche an sich aus einer an ein Resonanzsystem angeschlossenen Kolbenmaschine mit einem in einem Zylinderlauf durch eine Kurbel hin- und herbewegten Kolben besteht, die von einem Motor angetrieben wird, wobei die vom Kolben verschobene Luftmasse in einem Resonanzsystem enthalten ist, dessen Eigenschwingungsfrequenz annähernd mit der Bewegungsfrequenz des Kolbens übereinstimmt. . ■ ...·.■To generate signals with a certain and preferably constant frequency, e.g. B. for signaling on board ships or the like, you can use a so-called piston siren, which in itself from a piston machine connected to a resonance system with one in a cylinder barrel piston reciprocated by a crank consists, which is driven by a motor, wherein the air mass displaced by the piston is contained in a resonance system whose natural oscillation frequency approximately coincides with the frequency of movement of the piston. . ■ ... ·. ■

Bei den bekannten Kolbensirenen besitzt die Kolbenmaschine einen Kolben gebräuchlicher Ausbildung, d. h. wie in einer Brennkraftmaschine oder einem Verdichter. Der Kolben wurde im Zylinderlauf von einer mit der Kurbel gekuppelten Pleuelstange bewegt, welche direkt mit dem Kolben oder mit einer axialgeführten Kolbenstange verbunden war, wobei ein Motor die Kurbel über ein Getriebe, beispielsweise ein Zahnradgetriebe, antrieb.In the known piston sirens, the piston machine has a piston of conventional design, d. H. like in an internal combustion engine or a compressor. The piston was in the cylinder barrel moved by a connecting rod coupled to the crank, which directly with the piston or was connected to an axially guided piston rod, with a motor operating the crank via a gearbox, for example a gear transmission, drive.

Die bekannten Bauarten sind aber vor allem dadurch nachteilig, weil ein parallelgeführter zylindrischer Kolben verhältnismäßig schwer ist und geschmierte Lager an den Gelenkpunkten angeordnet werden müssen, die zwischen Kurbel, Kolben, Kolbenstange und/oder Pleuelstange liegen. Die Schmierung, die zur Herabsetzung der Kolbenreibung im Zylinderlauf erforderlich ist, ist besonders ungünstig, da der Zylinderlauf an dem einen Ende über das Resonanzsystem direkt mit dem Freien in Verbindung steht, so daß das Schmiermittel in nicht unbeträchtlichem Umfang aus dem Zylinderlauf durch das Resonanzsystem hinausgeblasen wird und verlorengeht,'wenn die Kolbensirene in Betrieb ist.The known types are disadvantageous mainly because a parallel cylindrical Piston is relatively heavy and lubricated bearings are located at the pivot points between the crank, piston, piston rod and / or connecting rod. The lubrication, which is necessary to reduce the piston friction in the cylinder barrel, is particularly unfavorable because the cylinder barrel at one end over the Resonance system is in direct contact with the outside, so that the lubricant in not inconsiderable Volume is blown out of the cylinder barrel by the resonance system and is lost 'if the piston siren is in operation.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Kolbensirene zu schaffen, die eine gering bewegte Masse umfaßt und ohne Schmierung auskommt, so daß sie praktisch keine Wartung erfordert.It is therefore the object of the present invention to create a piston siren that has little movement Comprises mass and does not require lubrication, so that it requires practically no maintenance.

Erreicht wird das erfindungsgemäß dadurch, daß der Kolben mittels einer mit ihm starr verbundenen Kolbenstange direkt mit der Kurbel über ein gekapseltes Kurbellager gekuppelt ist und daß der Kolben die Form eines Tellers hat und wenigstens an seinen Umfangsflächen aus einem Material mit guten Lagereigenschaften besteht.This is achieved according to the invention in that the piston is rigidly connected to it by means of a The piston rod is coupled directly to the crank via an encapsulated crank bearing and that the piston has the shape of a plate and at least on its peripheral surfaces made of a material with good storage properties consists.

Durch diese Ausgestaltung wird die erstrebte Zuverlässigkeit und:. Wartungsfreiheit erreicht, denn durch die Verwendung des fest mit der Kolbenstange verbundenen tellerförmigen Kolbens sind Gelenke und geschmierte Lager überflüssig. Da außerdem die Umfangsfläche des Kolbens aus einem Material mit guten Lagereigenschaften besteht, erübrigt sich eine besondere Schmierung des Zylinderlaufs. Durch die Beseitigung dieser Schmierstellen sowie durch die Ausbildung des Lagers der Kolbenstange auf der Kurbelwelle als gekapseltes Lager ist auch die Verwendung eines ölsumpfes nicht erforderlich, was sich wiederum auf die Wartung und Unterhaltung der Kolbensirene vorteilhaft auswirkt.This configuration ensures the desired reliability and :. Maintenance-free achieved because Due to the use of the plate-shaped piston firmly connected to the piston rod, there are joints and lubricated bearings superfluous. In addition, since the circumferential surface of the piston is made of a material with If there is good bearing properties, there is no need for special lubrication of the cylinder barrel. Through the Elimination of these lubrication points and the formation of the piston rod bearing on the Crankshaft as an encapsulated bearing also does not require the use of an oil sump, which in turn has a beneficial effect on the maintenance and upkeep of the piston siren.

Im Gegensatz zu den bekannten Ausgestaltungen an Kolbensirenen, ähnlich in ihrer Art wie Kolbenmaschinen, ist die bisher übliche Spritz- oder Druckölschmierung überflüssig, und auch Zylinder und Kolben brauchen nicht mehr vertikal angeordnet zu werden, sondern können in jeder gewünschten Lage arbeiten, also auch vertikal mit der Kurbel nach oben, was den Vorteil hat, daß Wassertropfen oder andere Fremdkörper nicht in den Zylinder gelangen und dort. Korrosion und Verschleiß herbeiführen können.In contrast to the known designs of piston sirens, similar in their type to piston engines, the previously common spray or pressure oil lubrication is superfluous, as do cylinders and Pistons no longer need to be arranged vertically, but can be in any desired position work, so also vertically with the crank upwards, which has the advantage that water droplets or other Foreign bodies cannot get into the cylinder and there. Can cause corrosion and wear.

ίο Durch den Wegfall der ölschmierung verringert sich die Trägheit der Sirene ganz erheblich, die bis-ίο Reduced due to the omission of oil lubrication the laziness of the siren, which up to now

-her durch die Zähflüssigkeit des Öls beim Anfahren zu berücksichtigen war. Durch die Verringerung der beweglichen Masse läuft die Sirene leicht an, wo-- had to be taken into account when starting up due to the viscosity of the oil. By reducing the moving mass, the siren starts up slightly, where-

is durch das Signalisieren unmittelbar und bestimmt erfolgt. ·'.;;,is immediate and definite through the signaling. · '. ;;,

In Verfolg des Erfindungsgedankens kann der Zylinderlauf im Bewegungsgebiet des Kolbens verengt sein, wobei die Verengung in Axialrichtung desIn pursuit of the concept of the invention, the cylinder barrel can be narrowed in the area of movement of the piston be, the constriction in the axial direction of the

ao Zylinderlaufs gewölbte Flächenabschnitte aufweist, die sich auf gegenüberliegenden Seiten einer zur Kurbelwelle parallelliegenden Mittelebene erstrecken, wobei jeder Flächenabschnitt von der Mittelebene zu einer zu ihr senkrechten Mittelebene einen nach und nach abnehmenden Radialabstand zur Achse des Zylinderlaufs aufweist, obwohl auch ein rein zylindrischer Zylinderlauf völlig befriedigend verwendbar ist. . :
Die Verengung des Zylinderlaufs auf zwei gegenüberliegenden Seiten durch gewölbte Flächen kann durch einen Einsatz erfolgen, der in den Zylinderlauf eingeschoben ist. Der Kolben kann auch in seiner Gesamtheit aus einem Material hergestellt sein, ; welches gute Lagereigenschaften besitzt.ao cylinder barrel has curved surface sections that extend on opposite sides of a central plane parallel to the crankshaft, each surface section from the central plane to a central plane perpendicular to it having a gradually decreasing radial distance to the axis of the cylinder barrel, although a purely cylindrical cylinder barrel is completely satisfactory is usable. . :
The narrowing of the cylinder barrel on two opposite sides by means of curved surfaces can be achieved using an insert that is pushed into the cylinder barrel. The piston can also be made in its entirety from a material; which has good storage properties.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele zeigt, näher erläutert. In der Zeichnung stellt darThe invention will now be explained in more detail with reference to the drawing, which shows exemplary embodiments. In the drawing represents

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Kolbensirene, teilweise im Axialschnitt, _; F i g. 1 is a side view of a piston siren, partly in axial section _;

Fi g. 2 eine Draufsicht auf einen Teil einer Kolbensirene, ebenfalls "teilweise im Axialschnitt,Fi g. 2 a plan view of part of a piston siren, also "partly in axial section,

F i g. 3 einen Axialschnitt des Zylinderlaufs der Kolbensirene in vergrößertem Maßstab in abgeänderter Ausführung und - .F i g. 3 shows an axial section of the cylinder barrel of the piston siren on an enlarged scale with a modified one Execution and -.

F i g. 4 eine Draufsicht auf den Zylinderlauf.F i g. 4 is a plan view of the cylinder barrel.

Die in F i g. 1 und 2 gezeigte Kolbensirne umfaßt einen elektrischen Motor 10, der direkt mit einem Winkelgetriebe 11 mit Kegelrädern gekuppelt ist. Dieses Getriebe ist in einem Getriebegehäuse 12 eingeschlossen, welches das für das Getriebe erforderliche Schmiermittel enthalten kann und an den Durchführungen für die Antriebs- und Abtriebswellen abgedichtet ist. Auf der Abtriebswelle ist The in F i g. 1 and 2 includes piston lugs shown an electric motor 10 which is directly coupled to an angular gear 11 with bevel gears. This transmission is enclosed in a transmission housing 12, which is the required for the transmission May contain lubricant and is sealed on the bushings for the input and output shafts. Is on the output shaft

"außerhalb des Getriebegehäuses eine ausgewuchtete Kurbelscheibe. 13 angebracht."A balanced crank disk. 13 is attached outside of the gearbox housing.

.Ein Zylinder 14 enthält einen tellerförmigen Kolben 15, dessen Dicke vom Mittelpunkt zum Umfang des Kolbens hin abnimmt, wo der Kolben verhältnis-A cylinder 14 contains a plate-shaped piston 15, the thickness of which decreases from the center to the circumference of the piston, where the piston

: mäßig dünn ist. Mit diesem Kolben ist eine Kolben-: is moderately thin. With this piston is a piston

stange 16 starr verbunden, die aus dem Zylinder an dessen einem Ende herausragt und die mit ihrem äußeren Ende über ein eingekapseltes Lager auf dem Kurbelzapfen der Kurbelscheibe 13 gelagert ist. Wenn die Kurbelscheibe umläuft, wird der Kolben somit im Zylinder nicht parallel verschoben, wie dies bei Kolbenmaschinen üblich ist, sondern führt gleichzeitig mit der Axialbewegung eine Kippbewegung um eine zur Drehachse der Kurbelscheibe, d. h. der Ab-rod 16 rigidly connected, which protrudes from the cylinder at one end and which with her outer end is mounted on the crank pin of the crank disk 13 via an encapsulated bearing. if As the crank disc rotates, the piston is not shifted parallel in the cylinder, as is the case with Piston machines is common, but executes a tilting movement at the same time as the axial movement one to the axis of rotation of the crank disk, d. H. from the-

triebswelle des Winkelgetriebes, parallele Achse aus.drive shaft of the angular gear, parallel axis.

Der Zylinder 14 ist an seinem anderen Ende an ein Resonanzhorn 17 angeschlossen. Diejenigen "Druckanstiege und Druckabfälle im Verhältnis zum Durchschnittsdruck im Zylinderraum 18 zwischen dem Kolben und dem Resonanzhorn, die bei der Bewegung des Kolbens entstehen und sich durch das Horn fortpflanzen, das auf etwa die Bewegungsfrequenz des Kolbens abgestimmt ist, rufen eine stehende Druckwelle im Resonanzhorn sowie eine von der Hommündung nach außen fortschreitende Druckwelle hervor. Die Wirkung der stehenden Druckwelle im Verhältnis zu der der fortschreitenden Welle hängt dabei von den Eigenschaften des Resonanzhorns als Resonator und Anpassungsorgan ab, welche Eigenschaften ihrerseits unter anderem von der Krümmung und den Abmessungen des Resonanzhorns abhängig sind.The cylinder 14 is connected to a resonance horn 17 at its other end. Those "Pressure increases and pressure drops in relation to the average pressure in the cylinder space 18 between the piston and the resonance horn, which arise during the movement of the piston and which are caused by the Propagate horn, which is tuned to roughly the frequency of movement of the piston, call a standing pressure wave in the resonance horn as well as a pressure wave progressing outward from the mouth of the hom emerged. The effect of the standing pressure wave is related to that of the advancing wave It depends on the properties of the resonance horn as a resonator and adaptation organ, which properties in turn dependent, among other things, on the curvature and dimensions of the resonance horn are.

Der tellerförmige Kolben 15 kann in seiner Gesamtheit aus einem Material mit guten Lagereigenschaften, beispielsweise Polytetrafluoräthylen, oder aus einem Gemisch bestehen, das Polytetrafluoräthylen enthält. Es ist auch möglich, dieses Material nur für den Rand des Kolbens zu verwenden, während der Kolben selbst im übrigen aus Metall besteht. Der Zylinder erfordert keine Schmierung. Da das Getriebe II ganz gekapselt und nach außen abgedichtet ist und da auch das Kurbelzapfenlager gekapselt ist, kann man auf jegliche Schmierung mit Öl oder einem anderen flüssigen Mittel verzichten.The plate-shaped piston 15 can in its entirety made of a material with good storage properties, such as polytetrafluoroethylene, or consist of a mixture containing polytetrafluoroethylene. It is also possible to use this material only to use for the edge of the piston, while the piston itself is otherwise made of metal. Of the Cylinder does not require lubrication. Since the transmission II is completely encapsulated and sealed from the outside is and since the crank pin bearing is encapsulated, you can rely on any lubrication with oil or a forego other liquid funds.

En Bedarfsfall kann der Zylinderlauf mit einem gewölbten Profil versehen sein, das der Gleit- und Kippbewegung des Kolbens angepaßt ist. Eine solche Ausgestaltung ist in F i g. 3 und 4 dargestellt.If necessary, the cylinder barrel can be equipped with a be provided curved profile, which is adapted to the sliding and tilting movement of the piston. Such Design is shown in FIG. 3 and 4 shown.

In diesen Figuren ist der Zylinderlauf mit einer Verengung versehen, die von einem gesonderten Einsatz 20 im Zylinder 14 gebildet sein kann. Dieser Einsatz bildet zwei in der Axialrichtung des Zylinders verlaufende gewölbte Flächen 20 A und 20 B, die sich auf jeder Seite einer zur Kurbelwelle zum Zylinderlauf parallelen Mittelebene erstrecken; diese Ebene ist durch die strichpunktierte Linie 21 angedeutet. Jede dieser gewölbten Flächen hat von der genannten Mittelebene zu einer zu ihr senkrechten Mittelebene, welche durch die strichpunktierte Linie markiert ist, einen nach und nach abnehmenden Radialabstand, so daß jede Fläche im Grundriß gesehen die Form einer sehr dünnen Mondsichel hat, wie aus F i g. 4 ersichtlich ist. Die Form der Flächen soll sich der Bewegung des tellerförmigen Kolbens anpassen. Sie läßt sich unter Anwendung bekannter Theoreme mathematisch berechnen.In these figures, the cylinder barrel is provided with a constriction which can be formed by a separate insert 20 in the cylinder 14. This insert forms two curved surfaces 20 A and 20 B which extend in the axial direction of the cylinder and extend on each side of a central plane parallel to the crankshaft to the cylinder barrel; this level is indicated by the dash-dotted line 21. Each of these curved surfaces has a gradually decreasing radial distance from the aforementioned central plane to a central plane perpendicular to it, which is marked by the dash-dotted line, so that each surface, viewed in plan, has the shape of a very thin crescent moon, as shown in F i G. 4 can be seen. The shape of the surfaces should adapt to the movement of the plate-shaped piston. It can be calculated mathematically using known theorems.

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Kolbensirene zur Erzeugung akustischer Signalimpulse in flüssigen oder gasförmigen Medien mit einem in einem Zylinder axial beweglichen Kolben, welcher mittels einer angetriebenen Kurbelwelle hin und her beweglich ist, deren Drehungsachse im rechten Winkel zur Zylinderachse verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (15) mittels einer mit ihm starr verbundenen Kolbenstange (16) direkt mit der Kurbel (13) über ein gekapseltes Kurbellager gekuppelt ist und daß der Kolben (15) die Form eines Tellers hat und wenigstens an seinen Umfangsflächen aus einem Material mit guten Lagereigenschaften besteht.1. Piston siren for generating acoustic signal impulses in liquid or gaseous form Media with a piston which is axially movable in a cylinder and which is driven by means of a Crankshaft is movable back and forth, the axis of rotation at right angles to Cylinder axis runs, characterized in that the piston (15) by means of a with it rigidly connected piston rod (16) directly to the crank (13) via an encapsulated Crank bearing is coupled and that the piston (15) has the shape of a plate and at least its peripheral surfaces consists of a material with good storage properties. 2. Kolbensirene nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderlauf (14) im Bewegungsgebiet des Kolbens (15) verengt ist, wobei die Verengung (2) in Axialrichtung des Zylinderlaufs gewölbte Flächenabschnitte (20 A, 20B) aufweist, die sich auf gegenüberliegenden Seiten einer zur Kurbelwelle parallelliegenden Mittelebene (21) erstrecken, v/obei jeder Flächenabschnitt von der Mittelebene zu einer zu ihr senkrechten Mittelebene (22) einen nach und nach abnehmenden Radialabstand zur Achse des Zylinderlaufs aufweist.2. Piston siren according to claim 1, characterized in that the cylinder barrel (14) is narrowed in the area of movement of the piston (15), the narrowing (2) having curved surface sections (20 A, 20B) in the axial direction of the cylinder barrel, which are on opposite sides Sides of a central plane (21) parallel to the crankshaft extend, v / obei each surface section from the central plane to a central plane (22) perpendicular to it has a gradually decreasing radial distance to the axis of the cylinder barrel. 3. Kolbensirene nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengung durch einen Einsatz (20) im Zylinderlauf (14) gebildet ist.3. piston siren according to claim 2, characterized in that the constriction by a Insert (20) is formed in the cylinder barrel (14). 4. Kolbensirene nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (15) in seiner Gesamtheit aus einem Material mit guten Lagereigenschaften besteht.4. piston siren according to claim 1 to 3, characterized in that the piston (15) in its entirety consists of a material with good storage properties. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings