Blechblasinstrument mit Drehventilen

Abstract

 Verfahren zur Herstellung eines Ventils, insbesondere der Ventildurchgänge, für ein Blechblasinstrument.
Die Querschnittsfläche der Rohransätze (11, 12; 13, 14) der Verbindungsrohre (17) und der Durchgänge des Ventilwechsels (16) ist konstant und der Übergang der Innenflächen (18, 19, 18a, 19a; 20, 21) der Rohransätze (11, 12, 13, 14) und der Verbindungsrohre (17) zu den innen liegenden Flächen (22, 23) der Ventilwechsel (16) sind glatt und weisen keine Stufen auf.
Die Ventilhülse (15) besteht aus rostfreiem Stahl und der Ventilwechsel (16) besteht aus hartverchromtem Aluminium oder Messing oder aus Titan.

Beschreibung

[0001] Die Herstellung von Blechblasinstrumenten mit Drehventilen wie Waldhörner, Wagnertuben, Trompeten oder Kornette beruht auf traditionsreiche und handwerkliche Verfahren, wie sie vor etwa hundert Jahren angewandt wurden. Während bei den Blechteilen, den Schallstücken, eine stete Entwicklung stattfand, trifft dies bei den Drehventilen nicht zu und die handwerkliche Arbeitsmethode mit dem umständlichen Anpassen bei der Herstellung der Ventile fällt daher kosten- und klangmässig sehr stark ins Gewicht. Ausgehend von der handwerklichen Herstellung der Ventile ergeben sich wesentliche verbesserungsfähige Punkte, wie die Geometrie der Ventildurchgänge, das verwendete Material sowie eine rationellere Fertigung.

[0002] Die Ventildurchgänge bei herkömmlichen Ventilen weisen herstellungsbedingte Stufen und Kanten und Querschnittsveränderungen sowie störende Rohrstösse zwischen den Ventilen eines Satzes auf, die die Ansprache des Instrumentes stören und einen höheren physischen Kraftaufwand des Bläsers bedingen.

[0003] Für die Ventilhülsen wird Messing, Neusilber oder Bronze verwendet und für die Ventilwechsel Messing oder Phosphorbronze. Dies führt zu einem Materialabtrag durch Korrosion oder bei der Kalkentfernung mittels Säuren, wodurch die Lebensdauer wesentlich verkürzt wird und die Dichtheit der Ventile nachlässt. Dies gilt sowohl für die Ventilhülse als auch für den Ventilwechsel, wobei bei letzterem noch die relativ hohe Masse hinzukommt.

[0004] Bei der herkömmlichen Herstellungsweise werden die Ventile eines Satzes einzeln eingepasst und anschliessend zu einem Satz verbunden, wodurch sich sowohl bei der Fertigungs als auch bezüglich der Positionierung der Anschlagflügel Probleme ergeben.

[0005] Es ist demgegenüber Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Blechblasinstrument mit Drehventile vorzusehen, das einerseits eine leichtere Ansprache durch günstigere Strömungsverhältnisse und eine verbesserte Stimmung (Intonation) sowie andererseits eine verlängerte Lebensdauer der Drehventile bei unveränderter Dichtheit aufweist und bei kleinerer Lagerhaltung rationeller hergestellt werden kann. Diese Aufgabe wird mit einem in den Ansprüchen beschriebenen Blechblasinstrument gelöst.

[0006] Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt von zwei herkömmlichen Ventilen in der Durchgangs- und in der Ablenkstellung,

Fig. 2 zeigt einen Schnitt eines erfindungsgemässen Ventils in der Durchgangs- und in der Ablenkstellung,

Fig. 3 zeigt einen Schnitt gemäss III-III von Fig. 1,

Fig. 4 zeigt einen Schnitt gemäss IV-IV von Fig. 2,

Fig. 5 zeigt im vergrösserten Massstab ein Ventil von Figur 2 und

Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf ein Ventil mit antriebsseitigen Lagerdeckel.

[0007] Man erkennt in Fig. 1 zwei miteinander verbundene vorbekannte Ventile mit je zwei Rohransätzen 1,2, bzw. 3,4, die Ventilhülse 5, den Ventilwechsel 6 und die Verbindungsrohre 7. Aus den Fig. 1 und 3 kann man ersehen, dass sich der durch die Mensur, das heisst durch den Innendurchmesser der Rohransätze 1 oder 2 vorgegebene Querschnitt des Durchgangs im Ventilwechsel ändert und dass Uebergangsstufen vorhanden sind. Dies ist insbesondere bei 8 ersichtlich, wo die Rohransätze und Verbindungsrohre in den Durchgang des Ventilwechsels übergehen. Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass diese Stufen und die Querschnittsveränderungen sowohl die Ansprache als auch die Stimmung des Instrumentes verschlechtern, wobei hinzukommt, dass eine starke Streuung in der Fertigung vorkommt, sodass die Verhältnisse insbesondere durch die Entstehung von zusätzlichen Stufen noch schlechter sein können. Ausserdem sieht man aus Fig. 3, dass die Durchgänge stark geöffnet sind, wodurch eine erhebliche Querschnittsveränderung entsteht und dadurch hervorstehende Kanten 8a entstehen.

[0008] Infolge der herkömmlichen Arbeitsmethode, die nur eine Einzelbearbeitung der Ventile zulässt, ist es in der Regel nicht oder nur sehr schwer möglich, die Verbindung zwischen zwei Ventilen mit einem einzigen Verbindungsrohr herzustellen. Bei der Mehrzahl der Instrumente müssen daher zweiteilige Verbindungsrohre verwendet werden, die durch Zwingen 9 zusammengehalten werden. Dadurch entsteht eine Fuge 10, die eine zusätzliche Verschlechterung des Verhaltens des Instrumentes bewirkt.

[0009] In Fig. 2 ist ein erfindungsgemässes Ventil dargestellt und man erkennt die vier Rohransätze 11,12,13 und 14, die Ventilgehäuse 15, die Ventilwechsel 16 sowie die Verbindungsrohre 17. Beim Vergleich der Fig. 1 und 3 mit den Fig. 2 und 4 erkennt man, dass bei den neuen Ventilen die Mensur und der Durchgang im Ventilwechsel bis auf eine kleine Abweichung von etwa 1 bis 3% konstant ist, das heisst, dass sich die Querschnittsfläche vom Rohransatz oder Verbindungsrohr durch den Ventilwechsel hindurch bis zum nächsten Rohransatz bzw. Verbindungsrohr praktisch nicht ändert. Dass der Durchgang nicht vollständig geschlossen ist, siehe Fig. 4 bei 30, ist gewollt, um eine Tonbindung beim Umschalten des Ventils zu ermöglichen.

[0010] Man ersieht ferner aus Fig. 2 und auch aus Fig. 5, dass die Uebergänge zwischen den Rohransätzen oder Verbindungsrohre weich und glatt verlaufen. Dies gilt insbesondere für die Flächen 18 und 19 der Verbindungsrohre 17, welche Flächen in die an der Ventilmitte angeordnete Durchgangsfläche 23 münden derart, dass an den Uebergangsstellen keinerlei Kanten oder Stufen oder sonstige Störungen entstehen. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, gilt dies selbstverständlich auch für die anderen Rohransatz-und Verbindungsrohrflächen 18a,19a;20,21, die in der Umlenkstellung an die beiden Innenflächen 22 und 23 des Ventilwechsels anschliessen. Ein Vergleich von Fig. 1 mit Fig. 2 zeigt ferner, dass die Wandstärke der Innenwand des Ventilwechsels, dass heisst, der durch die Flächen 22 und 23 definierten Wand über weite Bereiche wesentlich geringer (ca. 0,5 mm) ist, sodass eine grössere Durchlassöffnung zur Verfügung steht.

[0011] Durch diese Verbesserungen der geometrischen Anordnung werden wesentliche Verbesserungen des Verhaltens des Instrumentes erzielt. Unter anderem können als Verbesserungen infolge der Uebergänge ohne Kanten und der weichen Radien sowie durch die konstante Querschnittsfläche von Mensur und Durchgang günstigere Strömungsverhältnis_- se und dadurch eine leichtere Ansprache des Instrumentes und keine Profilverfälschung sowie eine stark verbesserte Stimmung des Instrumentes genannt werden.

[0012] Die neue geometrische Form insbesondere des Ventilwechsels ist durch die Verwendung von zeitgemässen Produktionsverfahren, wie sie in der übrigen industriellen Technik beispielsweise beim Werkzeugmaschinenbau üblich sind, realisierbar, beispielsweise mittels Zapfen- und Kugelfräser. Dadurch ist es auch möglich, solche Ventile industriell und in Serien herzustellen, wobei innerhalb eines engen Toleranzbereiches gearbeitet werden kann, im Gegensatz zu den herkömmlichen auf viel handwerkliches Geschick beruhenden Verfahren. Dagegen sind die Rohransätze sowie die Verbindungsrohre herkömmliche, für jedes Instrument normierte, jedoch speziell gebogene Rohre aus Messing bzw. rostfreiem Stahl, wobei noch anzumerken ist, dass die Verbindungsrohre hier einstückig sind, im Gegensatz zu den vorbekannten gemäss Fig. 1, die über Zwingen oder Briden miteinander verlötet werden müssen.

[0013] Wie bereits eingangs erwähnt, werden die herkömmlichen Ventilhülsen aus Messing, Neusilber oder Bronze und die Ventilwechsel aus Messing oder Phosphorbronze gefertigt. Infolge der Anwendung zeitgemässer industrieller Herstellungsverfahren ist es möglich, andere Materialien zu verwenden, die einerseits eine bessere Anpassung der ineinander drehenden Teile gewährleisten und andererseits einer erheblich geringeren Materialabnutzung unterworfen sind. Vorzugsweise wird die Ventilhülse aus rostfreiem Stahl gefertigt, der aussen verchromt oder vernickelt werden kann. Dadurch entfällt die bei herkömmlichen Ventilhülsen auftretende Korrosion und dadurch bedingten Materialabtrag insbesondere bei der Kalkentfernung mittels Säuren, wodurch bezüglich der Ventilhülse eine erheblich verlängerte Lebensdauer bei unveränderter Dichtheit resultiert. Der Ventilwechsel kann beispielsweise aus hartverchromtem Aluminium gefertigt werden, wodurch sich eine erhebliche Massereduktion ergibt und auch hier die Korrosion sowie die Materialabtragung bei Kalkentfernung mittels Säuren entfällt. Dadurch ergibt sich auch für den Ventilwechsel eine verlängerte Lebensdauer bei unveränderter Dichtheit, ein leichteres Instrument und eine verkürzte Reaktionszeit bei der Ventilbetätigung. Bei der Verwendung von hartverchromtem Messing ergeben sich die gleichen Vorteile wie bei der Ventilhülse, dass heisst kein Materialabtrag durch Korrosion und eine verlängerte Lebensdauer bei unveränderter Dichtheit. Es ist auch möglich, Titan zu verwenden, wodurch sich die gleichen Vorteile wie beim hartverchromten Aluminium ergeben, das heisst, eine Massereduktion, keine Korrosion, wodurch sich ein leichteres Instrument sowie eine verkürzte Reaktionszeit bei der Ventilbetätigung ergeben. Bei der Verwendung von hartverchromtem Aluminium oder Messing oder von Titan für die Lagerstellen des Ventilwechsels ergeben sich nicht nur die obgenannten Vorteile, sondern auch ein besseres Gleitvermögen in den Lagerdeckeln, so dass eine weitere Reduzierung der Betätigungskraft und des Abriebs resultiert.

[0014] Durch die Benutzung von zeitgemässen Fertigungsverfahren und widerstandsfähigen Materialien kann nicht nur die Lebensdauer des Instrumentes und die musikalischen Qualitäten verbessert werden, sondern auch die Herstellung erheblich vereinfacht und damit verbilligt werden. Während früher jeder Ventilwechsel einzeln in eine Ventilhülse eingepasst wurde und nachher zu einem Ventilsatz mittels Verbindungsrohre und verlöteten Zwingen verbunden wurde, wodurch sich fertigungstechnische Probleme und einen grossen Zeitaufwand ergaben, ist es mit dem neuen Ventil möglich, zunächst sämtliche Ventilhülsen über die Verbindungsrohre zu dem gewünschten Ventilsatz zu verlöten. Infolge der heute ohne weiteres möglichen Fertigung innerhalb kleiner Toleranzbereiche ist es möglich, irgendein Ventilwechsel in irgendeine Ventilhülse einzusetzen.

[0015] Bei der Herstellung eines Ventilsatzes werden zuerst die Ventilhülsen auf Honmass gedreht, die Rohransätze angelötet und anschliessend wird das Innere der Hülsen gehont und rouliert. Die Ventilwechsel werden zuerst auf Schleifmass gedreht, gefräst und dann auf Mass spitzengeschliffen und gegebenenfalls galvanisch behandelt und können dann ohne Einpassen in eine beliebige Hülse eingesetzt werden.

[0016] Weitere zum Teil schwer oder nicht lösbare Probleme ergeben sich bei der herkömmlichen individuellen Fertigungsweise bezüglich der Positionierung des Antriebs bzw. des Anschlags. Bei herkömmlichen Ventilen ist der antriebseitige Lagerdeckel mit den zwei Bohrungen, an welchen die Anschlagshalterung (Hufeisen) mit den beiden Anschlagsbegrenzungen befestigt wird, nur in einer Stellung positionierbar. Bei der Verwendung dieses bestimmten Ventils mit einem Ventilantrieb, der sich in einer anderen als ursprünglich vorgesehenen Stellung befindet ist es oft schwierig, die Aenderung der Positionierung durchzuführen, wobei als kleinste Massnahme ein oder beide Oeffnungen für die Befestigung der Anschlagshalterung geschlossen und neue Oeffnungen gebohrt werden müssen.

[0017] Beim neuen Ventil ist zur Lösung dieses Problems an der Ventilhülse, in Fig. 6 unten, eine Kerbe 24 vorgesehen und am Lagerdeckel 25 vier um 90° versetzte Kerben 26, wobei diese Kerben bezüglich beider Bohrungen 27 zur Befestigung der Anschlagshalterung ausgerichtet sind. Die Ventilwechselachse 29 ist antriebsseitig als Vierkant ausgebildet und weist eine Richtkerbe 28 auf, die die Durchgänge definiert und der Positionierung des Anschlagsflügels dient, der durch diese Massnahme in allen vier Lagen steckbar ist. Durch diese Massnahme ergibt sich ein universeller Einsatz des Ventils bezüglich der Stellung des Ventilantriebs, denn die Lage sowohl des Ventilwechsels als auch des Lagerdeckels, bzw. der Anschlagshalterung und der Anschläge ist jederzeit in den vier in Frage kommenden Stellungen exakt einstellbar. Durch diese Massnahmen wird eine rationellere Fertigung des Musikinstrumentes und eine einfachere Lagerhaltung mit weniger Einzelteilen gewährleistet.

[0018] Aus Obigem geht klar hervor, dass es durch die Anwendung zeitgemässer Fertigungstechniken möglich ist, einerseits Musikinstrumente wirtschaftlicher und mit höherer Lebensdauer herzustellen und andererseits Musikinstrumente, die bessere musikalische Eigenschaften, wie leichtere Ansprache und stark verbesserte Stimmung aufweisen. Die Verbesserungen der musikalischen Eigenschaften der neuen Ventile liessen sich mittels Blasmaschinen leicht bestätigen, wobei sowohl die physikalisch messbaren relevanten Daten als auch die musikalisch hörbaren Daten gegenüber herkömmlichen Blasinstrumenten wesentlich verbessert waren.

[0019] Es ist selbstverständlich, dass die geometrischen Masse von den gezeichneten abweichen, falls Ventile mit anderen Dimensionen angefertigt werden, wobei die Aufgabe, weiche Uebergänge ohne Kanten zu schaffen, eher erleichtert wird.

Ansprüche

1. Blechblasinstrument mit Drehventilen, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der Rohransätze (11,12;13,14), Verbindungsrohre (17) und der Durchgänge des Ventilwechsels (16) konstant ist und der Uebergang der Innenflächen (18,19; 18a,19a; 20, 21) der Rohransätze (11,12, 13,14) und der Verbindungsrohre (17) zu den innen liegenden Flächen (22, 23) der Ventilwechsel (16) glatt und stufenlos ausgebildet ist.

2. Blechblasinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgänge des Ventilwechsels mindestens zu 97 % umschlossen sind.

3. Blechblasinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsrohre (17) zwischen zwei Ventilen einstückig sind.

4. Blechblasinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilhülse (15) aus rostfreiem Stahl besteht.

5. Blechblasinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilwechsel (16) aus hartverchromten Aluminium oder Messing oder aus Titan bestehen.

6. Blechblasinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilhülse (15) antriebsseitig eine Markierungskerbe (24), der dazugehörige Lagerdeckel (25) vier um 90° versetzte und bezüglich der Bohrungen (27) für die Anschlagshalterung ausgerichtete Kerben (26) aufweist, um die in den dafür vorgesehenen Bohrungen (27) befestigbare Anschlagshalterung mit den Anschlagsbegrenzungen je nach Lage des Antriebs positionieren zu können.

7. Blechblasinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilwechselachse (29) antriebsseitig als Vierkant ausgebildet ist und eine die Richtung der Durchgänge definierende Richtkerbe (28) aufweist, die der Positionierung des Anschlagsflügel dient.

8. Verfahren zur Herstellung eines Ventilsatzes für ein Blechblasinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die fertigbearbeiteten Ventilhülsen mit Verbindungsrohren zu einem Satz zusammengelötet werden und anschliessend die fertigbearbeiteten Ventilwechsel beliebig eingesetzt werden.

Zeichnung