Grammophon Sprechdosen & Nadeln - Wissenswertes

Und ja, wir meinen nach jeder Seite!. Eine Stahlnadel hat am Ende einer Plattenseite über 100 Meter zurückgelegt. Im Schellack Material einer Platte sind Bestandteile, die die Nadel ein schleift um gut in der Rille zu sitzen.






Für Tiefenschriftplatten der Firma Pathe benötigt ihr eine stark abgerundete Nadel, da die Rillen wesentlich breiter sind. Diese Pathe Nadeln haben eine verrundete Spitze aus Saphir.





Wenn ihr eine abgespielte Nadel weiter verwendet, passiert folgendes:





Es gab (und gelegentlich findet man sie noch) sog. Dauernadeln oder solche für mehrere Abspielungen. Diese Nadeln für bis zu 20 Plattenspiele pro Nadel sind aus den 40´er und 50´er Jahren. Sie wurden für modernere, leichtere Tonabnehmer entwickelt.
Mit einem schweren Tonabnehmer fürs Grammophon schadet ihr euren Platten wenn ihr diese Nadeln verwendet!

Gelegentlich werden Dauernadeln fürs Grammophon mit einer Saphirspitze angeboten angeblich sind diese auch für schwere Grammophonschalldosen geeignet.
Dies mag noch funktioniert haben, als die Platten Ladenfrisch waren. Jeder kleinste Kratzer in der Platte kann heute Teile dieser Saphirspitze abplatzen lassen solch eine Nadel wird dann zum Folterwerkzeug für Schellackplatten!

Die einzigen, wirklichen Halb-Dauernadeln sind die sog. Tungsten Nadeln. Sie wurden von der Victor in den USA entwickelt und haben eine kleine Wolframspitze. Mit diesen Nadeln könnt ihr bis zu 50 Platten abspielen (auch wenn die Werbung mehr versprach).
Leider sind diese Nadeln heute selten und entsprechend teuer.

Auch dieser Eintrag im Forum: Link - Hier klicken
Ich persönlich ziehe es vor, mir gute Stahlnadeln zu kaufen schaut dazu auch mal in diesen thread:

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Stahlnadeln fürs Grammophon gibt es in verschiedenen Stärken. Diese beeinflussen die Lautstärke der Wiedergabe. Dünne, bzw. leise Nadeln sind flexibel und geben nicht die kompletten Schwingungen der Plattenrille an die Membrane weiter. Dadurch klingt sie leiser, auch werden weniger Höhen übertragen. Die Nadel funktioniert hier als akustischer Filter.
Leise Nadeln eignen sich gut für laute Aufnahmen aus den späten 40´er und 50´er Jahren. Die Mittellauten oder Medium Nadeln bringen schon eine recht ordentliche Lautstärke und sind noch halbwegs Platten schonend.

Sog. Laute Nadeln werden eigentlich nur bei sehr leisen, akustischen Aufnahmen verwendet. Doch auch bei diesen ist die Abnutzung mit einer lauten Nadel wesentlich stärker. Für elektrisch aufgenommene Platten sollten diese lauten Nadeln nicht verwendet werden.

Der grundlegende Aufbau von Schalldosen ist fast immer gleich:



Der Nadelträger ist in irgendeiner Form beweglich gelagert(a). Ein kleiner Hebel(b) überträgt die Schallschwingungen. Dieser Hebel ist an einer Stelle (c) mit der Membrane (d) verbunden.
Diese Membrane wird zwischen zwei Gummischläuchen/Dichtungen (e & e´) gelagert.



Es gibt verschiedene Anschluss Größen von der Schalldose zum Tonarm.
Grundlegend unterscheiden wir zwischen dem Victor/HMV Anschluss und dem europäischen.

Bei englischen und amerikanischen Dosen wird der Tonarm in die Dose gesteckt, bei dem europäischen die Dose in den Tonarm. Gegef. Muss man sich hier einen Adapter basteln.



Wenn die Schalldose auf dem Tonarm steckt, sollte sie eine bestimmte Position einnehmen. Gelegentlich kann oder muss man diese noch korrigieren.

Die Dose muss, von vorne betrachtet, senkrecht über der Platte stehen. Seitlich soll sie einen Winkel von c. 60 Grad einnehmen bzw. in einer ungefähren 7 Uhr Position stehen.



Schon die früheste Patentzeichnung Emil Berliners für eine Schalldose hat alle Merkmale späterer Modelle.



Bei den ersten Dosen wurden noch dünne Glasscheiben als Membrane verwendet. Diese hatten bei den akustischen Aufnahmen zwar einen guten Klang, gingen bei etwas unsanfter Behandlung aber leicht kaputt.

Schon ab der Jahrhundertwende wurde deswegen Glimmer als Material für die Membrane eingesetzt. Dieses Naturmaterial ist äußerst robust, hatte aber in Verbindung mit den frühen Aufnahmen gute klangliche Eigenschaften.







Bei frühen Schalldosen ab c. 1904 wurde der Nadelträger vorne und hinten von kleinen Schrauben gelagert.



Um 1910 saß der Nadelträger auf Spitzen und wurde seitlich von zwei Federn in dieser Position fixiert.





Diese seitlichen Federn wurden dann mit zwei Federn ersetzt, durch welche jeweils eine Schraube verläuft. Diese Bauart behielt sich bis in die zwanziger Jahre.
Erst mit dem Aufkommen der elektrischen Aufnahmetechnik wurde die Aufhängung des Nadelträgers anders gelöst.











Schalldosen für elektrische Aufnahmen
Ab 1925 kamen die ersten elektrisch aufgenommenen Platten in den Handel.
Diese hatten ein wesentlich weiteres Frequenzspektrum. Die älteren Dosen mit Glimmermembrane sowie der Lagerung des Nadelträgers konnten diesen Umfang nicht reproduzieren.




Die "alten" Dosen waren nicht nur im Frequenzgang eingeschränkt - durch die vielen Spitzen im Frequenzverlauf bildeten sich viele Resonanzen im Klangbild.
Gefordert für eine gute Wiedergabe ist aber ein möglichst gleichmäßiger Frequenzgang.
Dies wurde durch den Einsatz neuer Materialien erzielt.

Die unflexible Glimmermembrane wurde durch solche aus Aluminium, bzw. Duraluminium aus dem Flugzeugbau ersetzt.






Vor allem die neue Membrane mit seitlichen Rippen der Victor Company
erfüllte die Ansprüche die an eine ausgeglichene Wiedergabe gestellt wurden.





Was macht nun den Unterschied zwischen den älteren Schalldosen und denen für elektrisch aufgenommene Platten aus?
Dazu muss man sich näher Betrachten wie eine Schalldose IDEALERWEISE aufgebaut sein soll.

1. Der Nadelträger von der Nadelspitze bis zu dem Punkt an dem er die Membrane berührt, soll eine bestimmte Länge aufweisen.
Der Punkt an dem der Nadelträger beweglich gelagert ist arbeitet wie eine Drehachse bei einer Kinderwippe. Ist die Länge auf beiden Seiten gleich, so wird die Auslenkung der Plattenrille in der gleichen Stärke auf die Membrane übertragen.

Verkürzt man jedoch die Seite unterhalb des Drehpunktes (Also die Seite die die Nadel trägt) und verlängert gleichzeitig die Seite die zur Membrane führt, fungiert dieser Hebel als Übersetzung. D.h. eine kleine Auslenkung der Nadelseite von ½ mm wird auf der Seite der Membrane zu einer Auslenkung von 1 mm, quasi eine Verstärkung um das doppelte.

Dieser Aufwärtsübersetzung arbeitet wie ein elektrischer Transformator bei dem man auf der einen Seite 50 Volt reinsteckt, und auf der anderen Seite 100 Volt entnehmen kann.

ABER , dieses Spiel kann man nicht beliebig weiterführen. Das Signal wird zwar stärker, die Energie erhöht sich aber nicht!
Diese Verstärkung per Hebelwirkung geht einher mit Resonanzen, bzw. Verzerrungen.
Um diese zu verhindern muss der Hebel/Nadelträger massiver ausgeführt werden.

Dies widerspricht aber der zweiten Forderung an eine gute Schalldose:
2. Der Nadelträger muss so wenig Masse wie möglich aufweisen!
Je schwerer der Nadelträger ist, umso weniger kann er den schnellen Abfolgen der hohen Frequenzschwingungen folgen. Wird der Nadelträger zu massiv gebaut verzerrt er zunächst die hohen Töne. Ab einer gewissen Masse kann er die hohen Klänge überhaupt nicht mehr übertragen.

Nun könnte man den Nadelträger ja einfach „ausdünnen“ dies verhindert aber die nächste Forderung:

3. Der Nadelträger muss so starr wie möglich sein!
Wird der Hebel zu „weich“ gebaut, also in sich flexibel, schluckt dieser Energie - es geht Lautstärke verloren!

Diese Bedingungen an den Nadelträger wurden erst Mitte der zwanziger Jahre wissenschaftlich erforscht. Vorher war das Design ausschließlich Versuch & Irrtum.

Man löste damals das Problem dadurch, das der Nadelträger häufig nicht mehr aus massiven Metall bestand, sondern aus dünnem Blech das entsprechend gefaltet wurde. Auch erkannte man dass der Hebel nur im unteren Bereich massiv sein muss. Wird er nach oben hin verjüngt, leidet darunter nicht der Klang. Mit diesen Kniffen war es möglich leichtere Nadelträger zu bauen, die trotzdem in sich starrer waren um alle Frequenzen übertragen zu können.
Würde man heute eine Schalldose bauen, kämen moderne, leichte Elemente wie Kohlenfaserstoff zum Einsatz.

Eine weitere wichtige Bedingung:
4. Der Nadelträger muss in seiner Bewegung so frei wie möglich sein, ohne jegliche seitliche Bewegungen ausführen zu dürfen!
Die alte Lagerung des Nadelträgers auf Spitzen und der Fixierung mit Federn behinderte eine wirklich freie Bewegung des Hebels. Ein Teil der Energie ging immer verloren um diesen Widerstand zu überwinden.

Nicht nur fehlte diese Energie bei der Wiedergabe, der Widerstand gegen den der Hebel an arbeiten muss trägt auch zu einem großen Teil zum Verschleiß der Platte bei.

Der Widerstand kann verringert werden, wenn man den Druck vermindert den die Federn auf den Nadelträger ausüben. Dann läuft man aber in Gefahr, dass der Nadelträger auch seitliche Auslenkung ausüben kann - dies führt wieder zu Verzerrungen und Verschleiß der Platte.

Dieses Problem löste man dadurch, dass der Nadelträger nun seitlich durch angespitzte Schrauben gehalten wurde:



Bei Schalldosen der Spitzenklasse ruhte diese seitliche Lagerung noch auf kleinen Kugeln, oder war sogar gänzlich als Kugellager ausgeführt. Dies minimierte den Widerstand auf fast 0.

Dass nächste Problem des alten Designs betraf den Übergang von dem Hebel zur Membran. Die Haupterregung der alten Glimmermembran fand nur in der Mitte statt.

Weitere Forderungen sind aber:
5. Die Membran soll sich gleichmäßig bewegen!
6. Die Membran soll in der Mitte so starr wie möglich sein!
7. Die Membrane soll am Rand eine gewisse Flexibilität aufweisen!
8. Die Membran soll so leicht wie möglich sein!

Die einzige Bedingung die von den Glimmerscheiben erfüllt wurde, ist die Starrheit.
Erst die neuen Aluminium Membranen erfüllten diese Forderungen.

Zu 5: Je gleichmäßiger die Membrane sich bewegt, umso mehr Luftdruck kann sie erzeugen. Idealerweise soll die Membrane die Bewegung eines Kolbens ausführen. Dies kann man gut in dem Video oben sehen. Darüber hinaus wurde zwischen Hebel und Membrane eine sog. “Spinne“ eingefügt. Dadurch wurde die Membrane auf einer größeren Fläche erregt.

Zu 6: Je steifer die Membrane in der Mitte ist, umso besser werden die Höhen wiedergegeben. Dies erreichte man durch die Ringförmigen Prägungen in der Mitte. Außerdem trägt die Spinne auch zur Versteifung bei.
Etwas später wurde anstatt der Spinne die Mitte der Membrane Dom förmig ausgebeult. Dadurch wurden ebenfalls die Punkte 5 & 6 erfüllt.

Zu 7: Die Flexibilität am Rande verbessert die Basswiedergabe. Die Gummidichtungen bei den alten Dosen kamen dieser Forderung schon entgegen, waren aber immer noch zu unflexibel.
Erst dadurch dass die Alu-Membrane am Rand dünner gepresst und stegförmig versteift wurde, konnte die Membrane am Rand „weich“ gemacht werden. Es war nun auch nicht mehr nötig die Membrane zwischen Gummischläuchen zu lagern. Die Membrane wurde nun fest in die Schalldose eingepresst. Lediglich kleine Ringe aus Papier sorgten dafür, das die Membrane nicht den Körper der Dose berührte.

Zu 8: Je leichter die Membrane ist, umso besser kann sie die Klänge wiedergeben. Auch eine schwere Membrane übt einen gewissen Widerstand aus, gegen den der Nadelträger an arbeiten muss.

Aluminium ist sehr leicht. Durch die verschiedenen Prägungen wurde die Membrane zusätzlich versteift ohne das Gewicht zu erhöhen.
Heute würde man Kunststoff für eine Grammophonmembrane verwenden.

Eine gute Alternative zu den bis dahin gebräuchlichen Schalldosen, ist die HMV/Victor No.4 Dose.



Sie ist quasi baugleich mit den Goldring Dosen die in Deutschland gebaut wurden. Zwar haben sie noch eine Glimmermembrane, diese ist aber dünner und größer als bei den alten Schalldosen. Dadurch erfüllen sie schon bedingt die Punkte 5 bis 8.





Die Goldring Dosen findet man auch heute noch häufiger - sie sind eine gute Alternative zu den HMV No.4 Dosen.
Letztere sind häufig (nicht immer!) aus billigem Zinkguss. Dieses löst sich mittlerweile oft auf. Versucht man eine solche Dose zu restaurieren, kann es passieren dass sie einem unter den Finger zerbröckelt.

Orthophonic & No.5 Schalldosen
Die Victor Orthophonic Schalldosen waren die ersten Tonabnehmer die gänzlich auf dem Reißbrett durch kalkuliert und berechnet wurden. Sie stellen quasi „High-End“ des Schalldosen Design dar.
Eine gut erhaltene oder restaurierte Orthophonic Dose auf einem Grammophon mit einem großen Trichter hat auch heute noch einen beeindruckenden Klang!



Die Konstrukteure Maxfield & Harrison bei der Western electric (diese Firma entwickelte ebenfalls die elektrische Aufnahmetechnik) berechneten die einzelnen Elemente einer Schalldose wie ein elektrisches Schaltbild.
Sie gingen sogar soweit, zu dieser Schalldose ein elektrisches Ersatzschaltbild zu erstellen. Anhand dieses war es möglich jedes Einzelteil der Dose so weit wie möglich zu optimieren.



Der Nadelträger wurde in einem magnetisierten Kugellager gehalten. Die Rückseite der Schalldose wurde der Form der Membrane angepasst. Außerdem hatte die Rückseite mehrere, ringförmige Luftauslässe. Dadurch wurden die verschiedenen Laufzeiten der unterschiedlichen Frequenzen ausgeglichen.
Mit dieser Schalldose war es möglich Frequenzen von c. 70 Herz bis c. 5500Herz wiederzugeben. Und dass noch bei einem sehr gleichmäßigen Frequenzgang.
Platten abgespielt mit einer solchen Dose verlieren den blechernen „Grammo-Klang“. Die Qualität der Wiedergabe erinnert mehr an ein Röhrenradio der 30´er oder 40´er Jahre.








Bei diesem Video könnt ihr euch nicht nur von der Klangqualität überzeugen - ab 6:50 seht ihr auch wie man so eine Dose auseinander genommen wird


Diese Qualität hat aber auch noch heute ihren Preis. Solche Dosen kosten, je nach Bauart zwischen 100.- bis 350.- Dollar.
Sie sind nicht ganz einfach zu restaurieren - als „Erstlings versuch“ gänzlich ungeeignet. Es gibt in den USA einige Spezialisten die Erstaunliches mit kaputten Orthophonic Dosen anstellen können. Aber auch solch eine Reparatur kostet!
Wollt ihr jedoch in den „Gramophilen“ Bereich einsteigen, kann ich euch diese Schalldose nur empfehlen!


Eine Kostengünstigere Variante sind die HMV No5a & 5b Dosen.

Leider haben auch einige 5a Dosen das zerbröckelnde Zinkguss Problem.
Diese Dosen bekommt man ab c. 50.- wenn man sich selber kleinere Arbeiten an der Dose zutraut. Fertig restaurierte Dosen kosten um die 80.- bis c. 100.- €.

Der Klang ist der Orthophonic Dose fast ebenbürtig, aber die No 5a & 5b Dosen sind leichter zu restaurieren. Die Rückseite wird durch einfache Schrauben gehalten - bei der Orthophonic sind die Gehäuse teile insgesamt miteinander verschraubt - oft ist es dann nur schwer möglich diese zu öffnen.

Nicht nur lassen sich die No5 Dosen leichter öffnen, auch die Nadelträgeraufhängung ist hier wie bei der No4 oder den Goldring Dosen gelöst.

Man muss also keine Angst haben die winzigen Kügelchen des Kugellagers zu verlieren. Einziger Wermutstropfen - der Nadelträger ist mit der Spinne verlötet. Zum lösen braucht ihr also einen Lötkolben. Hier reicht aber ein günstiger für um die 10.-€.

Abschließend einige Bilder einer zerlegten No 5b Dose - wenn ihr euch selber eine solche zulegen möchtet, könnt ihr euch etwas an diesen Bildern orientieren.