Die Erfindung betrifft eine Läut- oder Spielglocke bestehend aus einer Lippe, einer Schulter und einer Faussure, mit einem Gewicht in N, das wenigstens 25 mal das Produkt der Frequenz des Grundtones in Hertz und der vierten Potenz des Durchmessers der Lippe in Meter beträgt.

Diese Gewichtsbeschränkung schliesst dünnwandige Glocken, welche für andere Zwecke als Läut-oder Spielglocken bekannt sind, z.B. an Fahrzeugen als Warnungsglocken oder als Alarmglocken und welche keinen hohen Anforderungen an Klangqualität, also an genauer Einhaltung der Verhältnisse besonders der fünf tiefsten Eigenfrequenzen, zu genügen brauchen, aus.

Es ist üblich die Grösse einer derartigen Glocke zu bezeichnen als die Grösse des grössten Durchmessers der Glocke, d.h. des Durchmessers des unteren freien Randes, wobei dieser untere Randteil als Lippe bezeichnet wird.

Solche Glocken haben am oberen Ende eine Krone zum festen oder schwenkbaren Aufhängen. Von der Krone geht eine flache oder etwa flachkonische Fläche aus, welche am äusseren Ende eine sogenannte Schulter hat, mit der diese Fläche in die sogenannte Flanke übergeht.

In der westlichen Welt sind die meisten Läut- oder Spielglocken, anders als in den östlichen Ländern gebräuchliche zylindrische Glocken mit kreisförmigem oder ovalem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Schulter eine im wesentlichen zylindrische oder leicht kegelförmige Flanke ausgeht, welche weiter nach unten konkav nach aussen gekrümmt ist, meistens mit allmählich stärkerer Krümmung, und welche in der Nähe des unteren Randes (des Lippenteils) in eine konvexe Krümmung übergeht. Die Übergangszone vom konkaven in den konvexen Teil über einen Biegepunkt (also diese Biegepunktzone) wird als Faussure bezeichnet. Bei derartigen Glocken verhalten sich die tiefsten fünf Eigenfrequenzen zueinander wie 1:2:2,4:3:4, selbstverständlich mit kleinen Abweichungen in der Grössenordnung von maximal 0,5 bis 1,5% von der mit der Verhältniszahl 4 angegebenen Frequenz, wobei meistens für die ersten drei Frequenzen 0,5% als zulässig betrachtet werden und für die vierte nicht mehr als 1 % der mit 4 bezeichneten Frequenz.

Derartige Glocken sind, durch die Verhältniszahl 2,4 für die dritte Eigenfrequenz, sogenannte Moll-oder Moll-Oktav-Glocken oder Kleine-Terz-Glocken. Man hat zwar auf Grund von musikalischen Überlegungen den Wunsch geäussert, Dur- oder Dur-Oktavglocken oder Grosse-Terz-Glocken herstellen zu können, was ein anderes Verhältnis der tiefsten Eigenfrequenzen bedeutet, man hat derartige Glocken guter Klangqualität jedoch nicht herstellen können. In der deutschen Auslegeschrift 1 042 432 hat man vorgeschlagen eine Dur-Glocke insbesondere aus Stahl herzustellen, dadurch dass in der Nähe des unteren Randes (der Lippe) in einer der Begrenzungsflächen, vorzugsweise in der inneren Fläche, im axialen Querschnitt eine Wendekurve zu finden ist, wobei die Glockenlänge grösser gewählt wird (im Verhältnis zum Durchmesser) als bei einer vergleichbaren Moll-Glocke.

Das Klangbild einer derartigen Glocke war aber, durch Änderung der über die Dritte hinausgehenden Eigenfrequenzen, nicht schön und bei hohen Anforderungen nicht akzeptierbar. Für eine derartige Glocke gilt, dass sich die ersten fünf Eigenfrequenzen zueinander verhalten sollen wie 1:2:2,5:3:4. Man hat auch Glocken hergestellt, bei welchen die Verhältniszahl für die dritte Eigenfrequenz höher war als 2,4 z.B. 2,45 oder noch etwas höher, dabei war jedoch auch das Klangbild der anderen Eigenfrequenzen gestört.

Überraschenderweise hat es sich nun gezeigt, dass eine derartige Durglocke hergestellt werden kann unter Einhaltung der anderen angegebenen Frequenzverhältnisse, wenn die Glocke gemäss dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ausgebildet wird.

Wie bei allen Läut- und Spielglocken entsteht ein gutes Klangbild nur dann, wenn eine gute Form der Glocke, Vermeidung von Giessfehlern im Material, eine gute Aufhängung und ein guter Anschlag gewährleistet sind. Die definitive Form der Glocke kann etwas vom rauhen Giesstück durch spanabnehmende Bearbeitung abweichen, aber das Ideal ist, dass sich das rauhe Giesstück der definitiven Form möglichst genau annähert. Bei der Auswahl der Form und bei der Bearbeitung spielen Erfahrung und Versuche eine grosse Rolle. Man weiss aus Erfahrung wie bestimmte Frequenzen und Frequenzverhältnisse innerhalb gewisser Grenzen korrigiert werden können. In dieser Hinsicht ist die erfindungsgemässe Glocke in der gleichen Lage wie bekannte Glocken. Die exakte Form, um genau ein bestimmtes Klangbild zu erhalten, kann nicht durch eine exakte Berechnungsmethode erhalten werden, sondern es müssen immer Versuche und Erfahrung zu einem Endresultat führen, dass innerhalb der oben genannten Toleranzen erreichbar ist.

Es ist für den Fachmann in der gleichen Weise wie bei der Herstellung der üblichen Glocken unter Verwendung der dabei vorhandenen Erfahrung und der üblichen Experimente möglich, ein Korrigieren der Bearbeitungen am rohen Giesstück vorzunehmen, um nach Kenntnis der Erfindung eine gute Durglocke zu erhalten. Wesentlich ist aber, dass es nach der Erfindung immer eine Ausbiegung wie beansprucht geben soll. Für davon abweichende Formgebungen, bekannte oder noch nicht bekannte, auch wenn damit eine Durglocke erhalten wird, werden keine Rechte beansprucht.

Die Erfindung betrifft ferner eine bevorzugte Ausführungsform einer derartigen Glocke bezüglich des Ausmasses der Ausbiegung und der Lage der Biegepunkte, welche die Ausbiegung begrenzen, insbesondere für Glocken aus den üblichen Glockenbronze-Legierungen, wie sie noch beschrieben und in den beiliegenden Ansprüchen angegeben werden.

Wie oben bemerkt, gibt es Warnungs- und Alarmglocken, welche hier von Schutz ausgeschlossen werden durch die Begrenzung der Erfindung auf ein minimales Gewicht der Glocke im Verhältnis zum Grundton und zum Durchmesser der Lippe, und eine derartige Warnungsglocke für Strassenbahnwagen ist bekannt aus der DE-C-36 972. Diese sehr dünnwandige Glocke mit überall gleichbleibender Wandstärke hat oberhalb des aussen-konvexen Lippenteils eine scharfe Ausbiegung kurzer Höhe als Übergang zu der konischen Flanke. Diese Ausbiegung ist kürzer als diejenige der jetzigen Erfindung und hat einen Umkehrpunkt näher an der Schulter, welche etwa 56% der axialen äusseren Länge der Glocke von der oberen Fläche entfernt ist, wobei besonders die Zone der grössten Ausbiegung scharf gekurvt (fast geknickt) ist.

Die beiliegende Figur zeigt im axialen Schnitt die Hälfte einer erfindungsgemässen Glocke als Beispiel. Die etwas gekrümmte obere Wand 1 hat einen nach oben vorstehenden Kopf 2 mit einer Krone 20, welche nur teilweise gezeichnet ist, alles wie üblich. Über eine Schulter 3 geht die obere Wand in eine Flanke über, die oben einen annähernd zylindrischen Teil 4 aufweist, welcher normalerweise mit einer Verzierung und einer Beschriftung versehen ist. Bei den bisherigen Glocken geht dieser ungefähr zylindrische oder nach unten leicht konische Flankenteil in einen aussen hohl gekrümmten Teil, den Faussureteil 7 über, dessen unterster Abschnitt den Schlagringteil bildet, welcher weiter unten einen nach aussen konvex gekrümmten Teil 8 enthält, der mit einer Lippe 9 endet.

Innen verläuft die Glockenwand ungefähr gleichförmig wie die Aussenwand, also konkav, wo die Aussenwand konvex ist und umgekehrt, mit der Ausnahme, dass am Schlagringteil bei 7 und 8 die Innenwand bis an die Lippe 9 nur konvex gekrümmt ist, unter Bildung eines nach aussen dicker werdenden Schlagringteiles, der erst in der Nähe der Lippe 9 dünner wird.

Gemäss der Erfindung befindet sich zwischen dem ungefähr zylindrischen Teil 4 der Flanke (welcher, wie gezeichnet, hier in der Aussenfläche nach innen etwas konisch verengt sein kann) und dem Faussureteil 7 nicht eine zylindrische, konische oder leicht sich ausweitende Flanke, sondern eine Ausbiegung 5, welche fliessend gekrümmt übergeht mit einem aussen konkaven Teil 6 in die obere Seite sowie in den aussen konkaven Faussureteil 7. Die nun zu besprechende quantitative Ausführung der Glocke basiert auf einer Glocke aus gebräuchlicher Glockenbronze (79% Kupfer, 19% Zinn und 2% andere Metalle und übliche Verunreinigungen) mit dabei gebräuchlichen Wanddicken. Das Gewicht der Glocke in N, ein Mass insbesondere für die Wanddicke ist bei normalen Läut- und Spielglocken hoher Qualität aus Bronze das ± neunundzwanzigfache der Frequenz des Grundtones in Hertz mal die vierte Potenz des Durchmessers D_o des Lippenrandes 9 in Meter. Bei der Durglocke nach der Erfindung ist das Gewicht im gleichen Bereich. Für die zu beschreibenden Abmessungen, Lage der Biegepunkte usw. gilt, dass das Gewicht mindestens das fünfundzwanzigfache des Produktes der Frequenz und der vierten Potenz des Durchmessers ist, wobei bei einer vorzugsweise länger ausgebildeten Durglocke gemäss der Erfindung das Gewicht etwas höher liegen kann als beim fünfundzwanzigfachen, sogar als beim neunundzwanzigfachen des Produktes, derart, dass die Wanddicke ungefähr gleich bleibt wie bei einer normalen Moll-glocke mit dem gleichen Grundton.

In der Zeichnung liegen die Biegepunkte 11 und 12, mit welchen die Aussenfläche der Flanke aus den erwähnten angrenzenden konkaven Teilen bei 6 und 7 in die konvexe Krümmung der Ausbiegung 5 übergeht, auf ungefähr 34% bzw. auf ungefähr 60% der axialen äusseren Länge (Höhe) le der Glocke, gemessen von der theoretischen oberen Fläche 19, welche die Glocke bei Abwesenheit des Kopfes 2 haben würde. Vorzugsweise liegt der Biegepunkt 11 in jedem Fall an der Stelle zwischen 28 und 40% der Länge le von dieser oberen Fläche 19 und der Biegepunkt 12 an einer Stelle zwischen 55 und 66% dieser Länge le.

Der Biegepunkt 10 zwischen dem im wesentlichen zylindrischen Flankenteil 4 unter der Schulter in der Aussenfläche und dem konkav gekrümmten Abschnitt 6 liegt in der Figur bei ungefähr 18 % der axialen Länge le axial unterhalb der oberen Fläche 19. Vorzugsweise befindet sich dieser Biegepunkt zwischen 15% und 20% von le unterhalb der oberen Fläche (19).

Die Innenfläche der Glocke braucht der äusseren Ausbiegung des Teiles 5 nicht immer zu folgen; wahrscheinlich gilt vor allem für kleinere Glocken, dass die Innenfläche sogar keine Ausbiegung zu haben braucht. Jedoch gilt mit Sicherheit für grössere Glocken und auch im allgemeinen, dass die Innenfläche zumindest vorzugsweise auch eine derartige Ausbiegung haben soll, und zwar vorzugsweise derart dass die Wandstärke der Glocke in der Ausbiegung sich nicht wesentlich ändert. Dabei liegen die Biegepunkte 14 und 15, die den aussen konvexen Teil der Ausbiegung, also den konkav gekrümmten Teil der Innenwand, begrenzen, auf 32% bzw. 58% der inneren axialen Länge li der Glocke axial von der unteren Fläche 18 (Plafond) des Kopfes entfernt. Vorzugsweise liegen die Biegepunkte so, dass sich der Biegepunkt 14 bei 27 bis 37% und der Biegepunkt 15 bei 52 bis 64% befinden.

Der Biegepunkt 13, mit welchem die zylindrische Innenfläche der Flanke des Teiles 4 direkt unter der Schulter in den konvex gekrümmten Teil übergeht, welcher über den Biegepunkt 14 zur Ausbiegung 5 führt, liegt in der Figur bei 15,5% der inneren Länge li axial von der Fläche 18 entfernt und vorzugsweise zwischen 12,5 und 17,5% von li von dieser entfernt.

Das Mass der Ausbildung ist selbstverständlich nicht einfach zu definieren, da bei einer einzigen Glocke eine gute Referenzbasis fehlt. Es scheint jedoch reell die Ausbiegungsabstände anzugeben, d.h. die grössten Ausbiegungen gegenüber einer Tangente zu den bei bekannten Glocken auch vorhandenen Abschnitten der Glocke unterhalb und oberhalb der Ausbiegung. So ergibt sich für die Aussenfläche der Ausbiegung von der Tangente 16 zu den konkaven Teilen oberhalb und unterhalb der Ausbiegung eine maximale Ausbiegung a des Teiles 5, senkrecht zur Tangente gemessen. Für die innere Fläche ergibt sich zwischen der Tangente 17 zu den konvexen Teilen über und unter der Ausbiegung eine maximale Ausbiegung b, senkrecht zur Tangente gemessen. Es gilt, dass in der Figur a 3,39% von le ist und vorzugsweise im Bereich zwischen 3 und 3,8% von le liegt, während b in der Figur 3,54% von li beträgt und vorzugsweise im Bereich von 3,1 bis 4% von li liegt.

Für a gilt weiter, dass dieser Wert in der Figur 11,8% des Durchmessers d_e der Aussenfläche des ungefähr zylindrischen Abschnittes 4 der Flanke direkt unter der Schulter gemessen beträgt und vorzugsweise zwischen 9 und 14% d_e liegt. Für b gilt, dass dieser in der Figur 13,2% des Durchmessers d; der Innenfläche des ungefähr zylindrischen Teiles 4 beträgt und vorzugsweise zwischen 10, und 16% von d_i liegt.

Die Länge der Tangente 16 zwischen den mit Querstrichen bezeichneten Punkten, an welchen diese die konkave Krümmung an beiden Seiten der Ausbiegung in der Aussenfläche berührt, ist in der Figur ± 45% der äusseren Länge le. Diese Länge soll, für einen guten Glockenklang, niemals zu klein sein und eine Länge von wenigstens 25% von le wird hierfür stark bevorzugt. Besonders liegt diese Länge vorzugsweise zwischen 40 und 55% von le.

Die Länge der Tangente 17 zwischen den mit Querstrichen angegebenen Punkten, an welchen diese die konvexe Krümmung von beiden Seiten der Ausbiegung berührt, beträgt in der Figur ± 49% der inneren Länge li und liegt vorzugsweise immer zwischen 44 und 58% der axialen Länge li.

Normale Mollglocken aus Bronze haben eine axiale äussere Länge le vom ungefähr 0,8-fachen des Durchmessers D_o des Lippenrandes 9. Bei der Ausführung der Erfindung kann leicht ein besseres Ergebnis bei grösserer Länge der Glocke erreicht werden, so dass z.B. diese so ausgeführt werden kann, dass die Länge le das 0,88- bis 1-fache des Durchmessers D_o des Lippenrandes 9 ist. Ein möglicherweise störender Effekt der verwendeten Ausbiegung auf andere Frequenzen als das erwähnte 2,5-fache der Frequenz des Grundtones wird dann leichter und möglicherweise auch mit mehr Tonsauberkeit kompensiert.