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Einrichtung zur Dämpfung mechanischer Schwingungen.
Die Erfindung bezieht sich auf Dämpfungseinrichtungen uns insbesondere auf eine Einrichtung zur Dämpfung mechanischer Schwingungen.
Der Zweck der Erfindung ist, eine gleichmässig arbeitende Dämpfungseinrichtung zu schaffen, die eine im wesentlichen geradlinige Ansprechkennlinie für einen weiten Frequenzbereich aufweist und durch normale Temperaturveränderungen nicht beeinflusst wird.
Erfindungsgemäss wird dies erzielt durch eine Einrichtung mit zwei Organen, die zwei sieh gegen- überstehende und gegeneinander bewegliche Flächen aufweisen und in einem viskoses Material enthaltenden Behälter untergebracht sind, wobei der Behälter mit der viskosen Flüssigkeit bis zu einem oberhalb der beiden Organe liegenden Niveau gefüllt und kein mechanisches Hindernis vorhanden ist, welches das seitliche Ausweichen der Flüssigkeit aus dem Raume zwischen den beiden Flächen behindern würde, dass also das seitliche Abfliessen der Flüssigkeit nur durch ihre eigene Viskosität erschwert wird.
Das zähe Material ist im wesentlichen unempfindlich gegen normale Temperaturveränderungen und die übrigen Materialien der Einheit sind mit Bezug auf ihre Temperaturkoeffizienten derart gewählt, dass eventuell eintretende Änderungen in der Viskosität ausgeglichen werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beigelegten Zeichnung dargestellt.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht der Erfindung in Verbindung mit einem elektromagnetischen Schallwellenaufzeichner und-wiedergeber. Einige Teile der Vorrichtung sind entfernt, um wichtige Teile der Vorrichtung sichtbar zu machen. Fig. 2 ist eine Vorderansicht der in Fig. 1 gezeigten Teile. Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch Fig. 2. Fig. 4 zeigt die einzelnen Teile der Einrichtung in Perspektive. Fig. 5 ist ein Schnitt durch eine geänderte Ausführungsform der Erfindung.
Gemäss den Fig. 1-4 ist 10 ein Elektromvgnet, der durch die Wicklung 11 erregt wird. Der Magnet ist mit Polschuhen 12 versehen, zwischen welchen ein Anker 13 angeordnet ist, der mit einer Einkerbung versehen und auf einer Messerschneide 14 gelagert ist. Der Anker wird mittels einer Feder 15 in seiner Lage festgehalten. Mit dem Anker ist ein Nadelhalter 16 verbunden und koaxial zum Anker sind zwei Wicklungen 17 angeordnet, die mittels der Leitungen 18 mit einem elektrischen Stromkreis verbunden sind. Das nach unten gerichtete Ende des Nadelhalters 16 ist mit einem hülsenförmigen Teil versehen, der die mit der Schallplatte 20 zusammenwirkende Nadel 19 aufnimmt. Das andere Ende des Nadelhalters ist durch eine kurze Metallstange 21 mit der Dämpfungseinrichtung verbunden.
Die Dämpfungseinrichtung weist eine zylindrische Kammer 22 auf, die im Verhältnis zum Magneten 10 starr befestigt ist. In der Mitte der Kammer ist ein Stabteil oder Zapfen 23 angeordnet, dessen
Endfläche dicht gegenüber der Membran 24 liegt. Diese Membran schliesst die Öffnung in der Kammer ab und ist mit der Stange 21 starr verbunden, so dass sie durch die Schwingungen des Ankers 13 und der
Nadelstange 16 in Bewegung gesetzt wird. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, sind Dichtungsringe 25, 26 und 27, sowie ein Klemmring 28 vorgesehen, so dass die Membran die Öffnung in der Kammer vollständig dicht abschliesst. Bevor die Kammer verschlossen wird, wird sie mit einer zähen Flüssigkeit 29 gefüllt, die vorzugsweise aus einer Mischung aus 75% polymerisiertem Rizinus und 25% Nitrobenzol besteht.
Diese
Mischung hat eine Viskosität von zwei Dyn-Sekunden per Quadratzentimeter. Wenn die Membran schwingt, wird das Öl zwischen der Membran und dem Teil 23 bewegt. Die Membran besitzt deshalb für einen weiten Frequenzbereich eine konstante mechanische Impedanz gegen Bewegung und einen
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im wesentlichen reinen, nämlich derartigen Widerstand, dass sich die Bewegung ohne Reaktanzkomponente stets in Phase mit der wirkenden Kraft vollzieht.
Um Ausgleich zu schaffen für die durch Temperaturschwankungen verursachten Änderungen in der Viskosität des Öls wird der Mittelstab 23 aus einem Material hergestellt, welches einen verhältnismässig hohen linearen Ausdehnungskoeffizient hat, während die Kammer 22 aus einem Material besteht, welches einen verhältnismässig niedrigen linearen Ausdehnungskoeffizient besitzt.
Ferner wird die Länge des Stabes so bemessen, dass die, auf Grund von Temperaturveränderungen auftretenden, Veränderungen in der Länge des Zwischenraumes derart sind, dass die entsprechenden Veränderungen in der Viskosität des Öls ausgeglichen werden,
Fig. 5 zeigt eine geänderte Ausführungsform der Dämpfungseinrichtung, bei welcher eine Metallplatte 30 auf der Innenfläche der Membran angeordnet ist, so dass die den Zwischenraum bildenden Flächen immer parallel zueinander stehen werden.
In den meisten Fällen genügt jedoch die in den Fig. 1-4 dargestellte Einrichtung, da bei dieser die Abweichung von der parallelen Lage so gering ist, dass eine merkbare Beeinflussung der mechanischen Impedanzkennlinie nicht stattfindet
In vielen Systemen sind die Werte der Masse und der Steifheit bekannt und mittels des verlangten Dämpfungsgrades kann der erforderliche Widerstandsgrad ermittelt werden. Es wurde gefunden, dass der zusätzliche mechanische Widerstand, der durch die Verwendung der neuen Einrichtung entsteht, durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden kann :
EMI2.1
Hier ist a der Halbmesser und A der Flächeninhalt der parallelen Flächen (bei der gezeigten Einrichtung der Anzahl der Stabteile oder Zapfen). d ist der Abstand der Flächen und [j. ist die Viskosität des zähen Materials.
Dieser Ausdruck gilt, wenn die Oberflächen kreisförmig sind. Für andere Formen hat a einen effektiven Wert.
Damit die mechanische Impedanz der Einheit ein im wesentlichen reiner Widerstand bleibt, müssen die Abmessungen unter Berücksichtigung folgender Grenze gewählt werden :
EMI2.2
Hier ist E der Mengenmodulus des viskosen Materiales, und f ist die Frequenz, die die obere Grenz- frequenz bildet, wenn ein Frequenzband verwendet wird. Für Werte von de die unterhalb dieses Wertes liegen, wird eine Steifheitsreaktion eingeführt.
Selbst wenn die Länge des Zwischenraumes grosser ist als
EMI2.3
wo p die Dichte des'zähen Materiales ist, ist die Massenreaktanz wenigstens mit dem Widerstand vergleichbar.
PATENT-ANSPRÜCHE :
EMI2.4
sich gegenüberliegende und gegeneinander sich bewegende Flächen aufweisen und in einem, viskoses Material enthaltenden Behälter untergebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter mit der viskosen Flüssigkeit bis zu einem oberhalb der beiden Organe liegenden Niveau gefüllt und kein mechanisches Hindernis vorhanden ist, welches das seitliche Ausweichen der Flüssigkeit aus dem Raume zwischen den beiden Fläehen behindern würde, dass also das seitliche Abfliessen der Flüssigkeit nur durch ihre eigene Viskosität erschwert wird.