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Sirene mit Laufrad und einem mit Schallöffnungen versehenen Gehäuse,
an dessen Lufteintrittseite ein Drehschieber vorgesehen ist Die Erfindung bezieht
sich auf Sirenen für Signalzwecke, die mit einem mit Gebläseflügeln versehenen Laufrad
und einem mit Schallöffnungen versehenen Gehäuse ausgerüstet sind, durch dessen
Schallöffnungen während des Umlaufes des Laufrades Druckluft in bestimmten Zwischenräumen
ausgetrieben @vird, um den Schall in bekannter Weise zu erzeugen. Zweck der Erfindung
ist es, eine Sirene dieser Gattung zu schaffen, die sich zum Aussenden des Schalles
in einer bestimmten, beliebig zu wechselnden Richtung besonders gut-eignet. Zu diesem
Zweck wird bei einer Sirene mit Laufrad und einem mit Schallöffnungen versehenen
Gehäuse, an dessen Lufteintrittseite ein Drehschieber vorgesehen ist, gemäß der
Erfindung der Drehschieber derart angeordnet und ausgebildet, daß er die Luft nur
einem beliebig zu wechselnden Teil der Tonerzeugungseinrichtung zuführt.
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Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, an der Lufteintrittseite der
Sirene einen Drehschieber anzuordnen; dieser bekannte Schieber dient aber dazu,
die Schallöffnungen des Gehäuses zur Tonerzeugung entweder freizulegen oder zu schließen,
um die Tonerzeugung zu verhindern. Bei der Anordnung und Ausbildung des Drehschiebers
gemäß der Erfindung wird es jedoch ermöglicht, nur einen einzigen Flügel oder eine
geringe Anzahl von Flügeln des Laufrades jeweils wirken zu lassen, so' daß annähernd
die volle Leistung des Treibmotors zum Austreiben der Luft mütttels dieses Flügels
oder dieser Flügel', dient.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen beispielsweise schematisch
dargestellt.
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Fig. i ist eine Seitenansicht z. T. im Schnitt einer Sirene, bestehend
- .aus Laufrad und Gehäuse mit teilweiser Beaufschlagung; Fig. 2 ist ein Grundriß
dieser Sirene, und Fig. 3 ist ein waagerechter Schnitt zur Darstellung des Laufrades;
Fig. 4. ist ein Axialschnitt einer Sirene mit einem umlaufenden Verdichter und einer
Kammer zum Aufspeichern der verdichteten Luft; Fig. 5 ist ein waagerechter Schnitt
nach der Linie V-V in Fig. 4; Fig.6 ist ein schematischer Schnitt des Laufrades
der Sirene nach Fig. 4; Fig. 7 ist ein Axialsch:nitt einer Sirene, ähnlich derjenigen
nach Fig.4, aber mit einer Leitung zum Wiederzuführen von Luft in den Verdichter
aus den jeweils außer Betrieb befindlichen Teilen des Laufrades; Fig. 8 ist ein
Schnitt' nach der Linie VIII-VIII in Fig. 7 ;
Fig.9 ist ein Axialschnitt
einer abgeänderten Ausführungsform mit einem Verdichter für radiale Strömung und
einer Kammer Aufnahme der verdichteten Luft; Fig. io ist ein Querschnitt dieser
SireAe# Fig. i i ist eine Teilansicht; - . Fig. 12 ist ein Axialschnitt einer anderen
Ausführung der Sirene nach Fig.7, und Fig. 13 und 14 sind Schnitte nach den Linien
XIII-XIII bzw. XIV-XIV in Fig. i2.
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In den Fig. i bis 3 ist mit i der Antriebsmotor bezeichnet, auf .dessen
Welle 2 das Laufrad sitzt. Das Laufrad besteht .aus einer kreisförmigen Scheibe
3, die auf ihrer oberen Fläche eine Anzahl von Flügeln .4 aufweist. Wie in Fig.3
dargestellt, sind die Flügel 4 als hohle Sektoren ausgebildet, die allseitig geschlossen
sind und zwischen denen ebenfalls sektorförmige Räume liegen. Das Laufrad ist mit
sehr geringem Spiel von einer Wand 5 umgeben, die durch den Stator des Motors i
getragen wird und eine Mehrzahl von Öffnungen 6 aufweist, die, den Zwischenräumen
des Laufrades in Gröe und Anzahl entsprechen. Oberhalb des Laufrades trägt die Wand
5 eine Stirnwand 7, die das Eintrittsende des Laufrades überdeckt mit Ausnahme einer
kleinen Eintrittsöffnung B. Diese Öffnung kann zweckmäßig, wie Fig.2 zeigt, eine
sektorähnliche Form haben, und zwar entsprechend dem Zwischenraum zwischen je zwei
Flügeln des Laufrades. Es ist zu bemerken, daß die Form und die Anzahl der Flügel
und der Öffnungen beliebig sein kann.
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Während des Umlaufes des Laufrades tritt Luft durch die Öffnung 8
ein, sobald ein Zwischenraum des Laufrades mit dieser Öffnung in Verbindung kommt.
Diese Luft wird dann mit hoher Geschwindigkeit durch die benachbarte Öffnung 6 herausgedrängt
und erzeugt in bekannter Weise einen Schall. Die übrigen Öffnungen 6 sind dann außer
Betrieb und können außer Betracht gelassen werden. Es ist jedoch zu bemerken, daß
der feststehende Deckel 7 durch einen drehbaren Deckel ausgetauscht werden kann,
wodurch ein Drehschieber entsteht, durch den die Eintrittsöffnung 8 mit jeder gewünschten
Schallöffnung 6 in Verbindung gesetzt werden kann. Hierdurch wird eine Einstellung
der Richtung des Schalles in einfacher Weise ermöglicht. Auf die Schallöffnungen
6 können Hörner aufgesetzt werden, um .den Schall zu verbessern und zu richten.
Es kann .auch ein besonderes Gehäuse mit solchen Hörnern um die Wand 5 angebracht
werden. Wenn es sich um ein einzigep Horn oder eine einzige Schallöffnung handelt,
kann die Wand 5 nebst Deckel ? drehbar gelagert werden, um eine Änderung der Richtung
des Signals zu gestatten. Bei der Ausführungsform nach Fig. .4 his 6 trägt die Treibwelle
2 nebst .dem Laufrad io h ein Verdichterrad ii. Dieses Verdichter-. befindet sich
in einem bestimmten Abvon dem Laufrad, so daß zwischen den eilen Rädern eine Kammer
12 entsteht. Das Laufrad, die Kammer 12 und das Verdichterrad sind sämtlich von
einem Gehäuse 14 umschlossen. Der das Laufrad umgebende Teil des Gehäuses trägt
ein Horn 15 im Anschluß an zwei Schallöffnungen 16 und 17 des Gehäuses. Das Gehäuse
hat zwischen der Kammer 12 und dem Laufrad eine Zwischenwand 13, in der eine sektorförmige
Öffnung 18 gerade gegenüber der Öffnung 16 der Umfangswand des Gehäuses ausgespart
ist, und zwar erstreckt sich diese Öffnung 18 etwas über die vom- Horn abgekehrte
Kante der Öffnung i6, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Das Gehäuse i4 kann entweder
feststehend oder durch Drehen verstellbar sein, je nachdem ob eine einzige bestimmte
Richtung oder eine veränderbareRichtung des Signals gewünscht ist.
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Im Betrieb erhält das Verdichterrad i i die Luft durch Eintrittsöffnungen
im Gehäuse und verdrängt diese Luft nach unten in die Kammer 12, die Luft von sämtlichen
Flügeln des Verdichterrades aufnimmt und als Speicher für die verdichtete Luft dient.
Weil der durch die verdichtete Luft auf die Gehäusewand 14 ausgeübte Druck eine
erhebliche Reibung erzeugt, indem die Luft an der Umdrehung des Rades i i teilnehmen
will, empfiehlt es sich, eine Einrichtung zu treffen, um diese zu verringern. Zu
.diesem Zweck ist die Kammer 1,2 von einer Wand i.9 umgeben, die mit dem Außenteil
des Rades i i fest verbunden ist, so daß sie mit dem Rad umläuft. Zwischen der Wand
i9 und dem Gehäuse 14 ist eine Dichtung 20 angeordnet. Die in der Kammer 12 aufgespeicherte
Luft tritt durch die Öffnung 18 der Zwischenwand 13 nach unten in das Laufrad io,
das in der Pfeilrichtung (Fig.5) umläuft. Während dieser Umdrehung nimmt das Laufrad
Luft in einem Zwischenraum auf, ehe dieser mit der Schallöffnung in Verbindung kommt.
Dies hat zur Folge, daß eine gewisse Vorverdichtung der Luft erfolgt, ehe der Zwischenraum
vor die Schallöffnung 16 tritt und die Luft austreten kann. Nachdem der Zwischenraum
an der Schallöffnung 16 vorbeigegangen ist und der nachfolgende Flügel unter die
Zwischenwand 13 tritt, enthält der Zwischenraum immer eine bestimmte Menge
verdichteter Luft. Diese Luft entweicht durch die Öffnung 17. Um den Austritt der
Luft durch die Öffnung 17 in das Horn 15 zu erleichtern, kann das Horn eine Zwischenwand
21 zwischen den Öffnungen 16 und 17 erhalten, die derart ausgebildet und: angeordnet
ist, daß die aus der
Öffnung 16 austretende Luft eine Saugwirkung
auf die aus der Öffnung 17 austretende Luft erzeugt.
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Die in der Kammer 12 vorhandene Luft wirkt während des Betriebes der
Sirene .als Puffer, indem sie die durch das Verdichterrad i i hervorgerufenen Druckstöße
ausgleicht und einen annähernd unveränderlichen Druck oberhalb der Austrittsöffnung
18 herstellt. Weil das Laufrad io mit schon vorverdichteter Luft gespeist wird,
braucht das Laufrad nicht so groß gewählt zu werden, als es sonst für einen vorher
bestimmten Enddruck der Luft nötig wäre. Mit anderen Worten: Die Wirkung des Treibmotors
wird auf die beiden Räder io und ii verteilt, so daß jedes dieser Räder eine Stufe
der Verdichtungsarbeit leistet. Im Leerlauf, d. h. wenn die Öffnung 18 in der Zwischenwand
13 oder die Öffnungen 16 und 17 in dem Gehäuse geschlossen sind, wird die in der
Kammer 12 gesammelte Luft zum Aufspeichern von Energie in der gleichen Weise wie
ein Schwungrad dienen.
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In Fig.6 ist ein Laufrad mit sektorförmigen Flügeln dargestellt. Die
Flügel sind ähnlich denen nach Fig. 3, aber massiv statt hohl. Vorzugsweise sind
die Flügel der bisher gebräuchlichen Sirenen als dünne, ,radiale Wände gebaut, die
mit je einem kreisbogenförmigen, nach hinten gerichteten Vorsprung am Umfang versehen
sind. In einem derartigen Rad entsteht deshalb zwsschen jedem Flügel und seinem
Vorsprung eine Tasche, und in dieser Tasche sammelt sich Luft, und es entstehen
Wirbelströme, wodurch die Leistung des Rades verringert wird. In dem dargestellten
Laufrad mit sektorförmigen Zwischenräumen zur Aufnahme der Luft können keine Wirbelströme
entstehen, und es kann auch nicht ein Zurückhalten der Luft stattfinden. In diesem
Rad stellt die hintere Wand jedes Flügels eine Führung der verdichteten Luft dar,
durch die der Austritt der Luft mit großer Geschwindigkeit ermöglicht wird, sobald
die betreffende Wand an der hinteren Kante der Schallöffnung 16 vorbeigegangen ist.
Selbstverständlich braucht die betreffende hintere Wand nicht notwendig radial zu
sein, wie in der Zeichnung dargestellt, sondern kann auch bogenförmig ausgebildet
werden.
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Statt eines einzigen Hornes können mehrere Hörner vorgesehen werden,
die an je eine einzige Schallöffnung oder an mehrere angeschlossen sind und denen
je eine Eintrittsöffnung 18 zugeteilt ist. Wenn es sich darum handelt, mehrere Hörner
zusammenarbeiten zu lassen, muß dafür gesorgt werden, daß das Senden durch die einzelnen
Hörner unbedingt zu gleicher Zeit stattfindet. Dies erfolgt durch Verstellen der
einzelnen Eintrittsöffnungen 18 zueinander, so d,aß der Weg der Luft von den einzelnen
Öffnungen 18 zu den Austrittsenden der betreffenden Hörner für sämtliche Luftströme
genau gleich wird.
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Von Bedeutung ist es, die bestmögficheAbdichtung zwischen Laufrad,
Gehäuse und Zwischenwand während des Verdichtungshubes zu schaffen. Zu diesem Zweck
kann das Spiel zwischen Laufrad und Gehäuse mit Zwischenwand in der Nähe der öffnung
18 und des Hornes 15 auf das kleinstmögliche Maß herabgesetzt werden, wie in Fig.
5 angedeutet.
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Durch die Beschränkung der Luftzufuhr auf einen Teil des Laufrades
wird es ermöglicht, die großen Reibungsverluste zu vermeiden, die in gerichteter
Aussendung durch ein einziges Horn oder durch eine geringeAnzahl von Hörnern sonst
entstehen würden, weil die Flügel während ihrer Bewegung längs des Gehäuses im schallochfreien
Teil verdichtete Luft mitnehmen, was eine starke Reibung infolge des Druckes dieser
Luft auf das Gehäuse ergeben würde. Es ist aber zu bemerken, daß immer eine gewisse
Menge Luft von über dem Atmosphärischen liegendem Druck von den Flügeln während
ihrer Bewegung unterhalb der urigelochten Teile der Zwischenwand 13 mitgenommen
wird. Um diesen Nachteil zu beseitigen, kann eine Verbindung von dem entsprechenden
Teil des Gehäuses nach der Eintrittsente des Verdichterrades i i vorgesehen werden,
wie es in Fig. 7 und 8 dargestellt ist. Nach diesen Figuren ist das Gehäuse bis
auf den von dem Horn 15 eingenommenen Teil von einem Mantel 30 umgeben, der
durch Aussparungen 31 mit dem Innern des Gehäuses außerhalb des Laufrades in Verbindung
steht und nach dem Raum oberhalb des Verdichterrades i i führt. Das Austrittsende
.des Mantels oberhalb des Verdichterrades kann zweckmäßig ejektorförmig ausgebildet
werden, damit das Verdichterrad eine Saugwirkung auf die in dem Mantel 30 enthaltene
Luft ausüben kann, um das Entlüften der jeweils außer Betrieb befindlichen Teile
des Laufrades zu fördern. Das Entlüften kann natürlich auch .im Rahmen der Erfindung
auf .andere Weise erfolgen.
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Bei der in Fig. 9 dargestellten Ausführungsform sitzt auf der Welle
2 ein Verdichterrad 40 für radiale Strömung, das die verdichtete Luft in einen ringförmigen
Katial 4i fördert, der durch äußere und innere, am Verdichterrad hängende Wände
42 bzw. 43 begrenzt ist. Das Verdichterrad und die äußere Wand 42 sind in einem
Gehäuse 44. eingeschlossen. Unterhalb des Kanals 41 weist das Gehäuse eine Zwischenwand
45 auf, die in ihrem äußeren Teil eine Durchtrittsöffnung 46 hat. Diese Öffnung
hat eine in der Umfangsrichtung und in radialer Richtung begrenzte
Länge,
und zwar entspricht sie bezüglich der Umfangslänge etwa dem halben Radius der Zwischenwand
45. Unterhalb der Zwischenwand 45. ist ein mit Gebläseflügeln versehenes Laufrad
47 vorgesehen, das eine ringförmige Leitfläche 48 .aufweist, die entsprechend der
Wand 43 gekrümmt ist. Das Gehäuse 44 ist mit einer Schallöffnung 49 versehen, an
die ein Horn So angeschlossen ist. In diesem Fall bildet der Kanal 41 eine Kammer
zum Aufspeichern der durch das- Verdichterra:d 40 erzeugten Preßlüft.
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Durch die Verwendung eines Verdichterrades für radiale Strömung wird
eine höhere Verdichtung als mit einem Verdichterrad gleicher Abmessungen, aber für
axiale Strömung erreicht, weil im ersteren Fall die Zentrifugalkraft zur Verdichtung
beiträgt. Die aus dem Verdichterrad 4o in den Diffusorkanal austretende Preßluft
sucht ihre Drehung fortzusetzen, insbesondere in dem obersten Teil des Kanals, und
dadurch wird die in den Kanal 41 hinter dem in der Umdrehungsrichtung der Welle
vorderen Rand der Öffnung 46 eintretende -Luft gezwungen, annähernd eine volle Umdrehung
zu machen, ehe sie an die Öffnung 46 gelangt und durch jene austreten kann. Um dem
entgegenzuwirken, ist im Innern des Kanals 41 in einem Abstand von dem vorgenannten
Rand der Öffnung 46 eine radiale Leitwand 5 1 vorgesehen, die an der Zwischenwand
45 sitzt und, wie in den Fig. io und ii dargestellt, derart gekrümmt ist, daß sie
die Luft teilt und die auf ihre konkave Fläche .auftreffende Luft um i8o° umlenkt,
so daß diese Luft wieder gegen die Öffnung 4.6 geleitet wird, wie in Fi:g. i i dargestellt,
während der übrige Teil der Luft seine Umdrehung mit den Wänden 42, 43 fortsetzen
kann.
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Fig. i2 stellt eine Ausführungsform daT ähnlich der nach Fig. 7, jedoch
mit einer Einrichtung, um das Horn zwischen den Druckperioden zu entlüften. Zu diesem
Zweck ist am inneren Ende des Hornes eine erweiterte Kammer 52 vorgesehen, die sowohl
nach dem Laufrad 53 als auch nach einem axial unterhalb des Laufrades auf der Welle
2 vorgesehenen Drehschieber 54 hin offen ist.
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Das Laufrad 53 trägt abwechselnd sektorförmige Zwischenräume und sektorförmige
Flügel, die von einer Nabe radial ausgehen, aber sonst ohne Verbindung miteinander
sind. Hierdurch werden die Zwischenräume am oberen und unteren Ende des Laufrades
sowie am Umfang desselben offen. Der Drehschieber 54. besteht aus einer Scheibe,
die auf die Welle z aufgekeilt .ist und am Umfang eine Reihe von Flanschen 55 hat,
die gerade unterhalb jedes Zwischenraumes des Laufrades angeordnet sind. Oberhalb
des Laufrades 53 hat das Gehäuse 57 eine Zwischenwand 56 und unterhalb des Laufrades
eine Zwischenwand 58. In der Zwischenwand 56 ist eine sektorförmige Öffnung 59 ausgespart,
um die verdichtete Luft dem Laufrad zuzuführen, und die Zwischenwand 58 hat eine
ähnliche Öffnung 61, die in der Drehrichtung der Welle z hinter der Öffnung 59 liegt
(vgl. die Fig. 13 und 14, die die Öffnungen 59 und 61 in ihrer gegenseitigen Lage
erkennen lassen). Die Welle 2 trägt oberhalb der Kammer 6o ein Verdichterrad 62.
Das Gehäuse 57 ist mit einem Mantel 63 versehen, der das Gehäuse mit Ausnahme des
von der Kammer 52 eingenommenen Teiles umgibt. Dieser Mantel steht mit dem Innern
des Gehäuses durch gegenüber dem Laufrad 53 vorgesehene Aussparungen in Verbindung
und läuft oberhalb des Verdichterrades zweckmäßig in eine ejektorartige Mündung
aus.
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Wenn im Betrieb ein Zwischenraum des Laufrades mit der Kammer 6o durch
die Öffnung 59 in Verbindung steht und Preßluft aufnimmt, wird die Luft durch das
Laufrad mit großer Geschwindigkeit in die Kammer 52 hineingepreßt, um das Signal
zu erzeugen. Gleichzeitig wird die Verbindung zwischen der Kammer 52 und dem Innenraum
des Drehschiebers 54 durch den Flansch 55 unterbrochen. Solange die Verbindung zwischen
Kammer 52 ünd den Zwischenräumen des Laufrades unterbrochen ist, besteht durch eine
Öffnung des Flansches 5.5 eine Verbindung zwischen Kammer 52 und dem Innenraum des
Drehschiebers 54. Durch die Öffnung 61 der Zwischenwand 58 und die jeweils außer
Betrieb befindlichen Zwischenräume des Laufrades steht die Kammer 52 mit dem Mantel
63 in Verbindung und wird demgemäß einer Saugwirkung ausgesetzt. Hierdurch wird
die Kammer 52 abwechselnd einer Druck- bzw. einer Saugwirkung ausgesetzt. Daraus
ergibt sich eine Verbesserung der Signalgebung.