AT119414B - Membran, insbesondere für akustische Zwecke und Verfahren zu ihrer Herstellung. - Google Patents

Membran, insbesondere für akustische Zwecke und Verfahren zu ihrer Herstellung.

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AT119414B AT119414DA AT119414B AT 119414 B AT119414 B AT 119414B AT 119414D A AT119414D A AT 119414DA AT 119414 B AT119414 B AT 119414B
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  Membran, insbesondere für akustische Zwecke und Verfahren zu ihrer Herstellung. 



   Die Erfindung bezweckt, eine Membran zu schaffen, die gegenüber der ebenen oder gewöhnlichen, lediglich zum Zweck der Versteifung gewölbten Membran erhebliche   Vorzüge   bietet, sowohl an Reinheit der Wiedergabe wie an Empfindlichkeit. Eine neue Eigenschaft tritt hinzu, nämlich die Regelbarkeit der Eigenschwingung der Membran, so dass man sie der aufzunehmenden und zu übertragenden Tonlage anpassen kann. 



   Es muss von vornherein bemerkt werden, dass alles, was hier von einer Membran gesagt wird, sich sinngemäss auch auf Federn, wie z. B. Blattfedern,   übertragen   lässt, so dass hier der Begriff einer Membran im weitesten Sinne verstanden werden möge. Tatsächlich können in der Zeichnung die Querschnitte durch die Membran auch als Querschnitte durch Blattfedern   aufgefasst werden.   



   Die Lösung der Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch erfolgt,   dpss   die Membran einer Vereinigung von Dauer-Wölbung und elastischer Verbiegung durch innere   KläfLe unterworfen   wird. 



   Fig. 1 zeigt den Querschnitt, Fig. 2 den Grundriss einer Membran M, die zwischen zwei ringförmigen Backen B eingspannt ist. Der im Innern des Ringkörpers befindliche freie Teil von M ist in eine gewölbte Form von der   Tiefe t gedrückt. Unter Drückung   oder   Prägi ng   sei verstanden, dass die Formänderung eine dauernde ist, dass also ohne bleibende Spannung unter Streckung des Materials die Membran M die in Fig. 1 dargestellte Schalen-oder Napffoim angenommen hat (ungezwungene Gestalt). In Wirklichkeit treten natürlich immer Spannungen elastischer Natur auf.

   Diese mögen aber, als zunächst nicht wesentlich, hier ausser acht gelassen werden. Übt man nun in Richtung des Pfeiles einen Druck P auf die Membran aus, so hängt ihr Verhalten wesentlich von der Grösse der   Durchbörtelulig t ab.   Ist diese verhältnismässig gross, so ist die Membran M ganz steif geworfen. Jedenfalls ist ihre Elastizität viel geringer als die einer nicht geprägten ebenen Membran. Die Methode der Versteifung von dünnen Wänden durch Wölbung wird ja bei Böden und Deckeln von Blechdosen vielfach benutzt. 



   Die Verhältnisse ändern sich aber sofort,   wenn 1 nur   klein ist, etwa von der   Grössenordnung   der Membrandicke. Dem Drucke P setzt die Membran M dann von der Anfangslage 1 aus zunächst einen gewissen Widerstand entgegen, der aber mehr und   mehr abnimmt   und beim Durchgang durch die Ebene 
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 über. Auch diese Erscheinung ist an sich bekannt, man kann sie an handelsüblichen Blechen beobachten, die vom Walzprozess her innere Spannungen haben. 



   Fig. 3 zeigt die Durchbiegung s als Funktion des Druckes P. Zunächst ist s nahezu proportional P, dann biegt die Kurve um und bei F tritt ein Sprung von s auf, entsprechend dem Durchschnappen der Membran in die Lage 11 in Fig.   1,   der in Fig. 3 der Ast 11 der Kurve entspricht. 



   Diese   Charakteristik ändert sich   nun sofort, wenn Prägung und elastische Biegung bei der Membran in entsprechendem Masse vereinigt werden. Man kann folgendermassen vorgehen : Nachdem man (Fig. 4) die Membran um den Betrag 1 durch Prägen   durchgewölbt   hat, streckt man die so entstandene mehr oder weniger   kegelförmige   Kuppe K vom Rande   R   aus, so dass sich der   Durchbiegungspfeil 1 auf 11   vermindert. Diese Formänderung soll aber im Gegensatz zur Prägung eine elastische sein, so dass der Mittelteil der Membran, die Kuppe K, stets das Bestreben hat, wieder die ursprüngliche Form anzunehmen und daran nur durch die Spannung am Rande bei R verhindert wird.

   Das erwähnte Strecken erfolgt nur am Rande R ; der Mittelteil der Membran wird somit nur elastisch gespannt, erfährt also selbst keine bleibenden Strukturänderungen. Dieses Strecken ist daher grundsätzlich verschieden von den bekannten Verfahren zum Flachstrecken oder Ausspannen einer an sich ebenen Membran. 

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   Übt man nun auf eine so vorbereitete Membran einen Druck P (Fig. 4) aus und stellt die Durchbiegung s als Funktion von P fest, so ergeben sich die Kurven Fig. 5. Betrachtet man hier zunächst die Kurve X, so sieht man, dass die Unstetigkeit der Fig. 3 verschwunden ist. Mit wachsendem P vergrössert sich die Durchbiegung, ein Überschnappen in eine   Spiegellege   (II in Fig. 1) tritt jedoch nicht ein. Dies rührt daher, dass in der kritischen Lage, wenn die Membran praktisch unter dem Druck P zu einer Ebene umgestaltet wird, die durch die Formänderung bedingte innere Druckspannung von der Randspannung aufgehoben wird. Durch die Differenzwirkung dieser beiden Spannungsarten wird nun aber im Teile T die Membran elastischer, als sie sein würde, wenn sie nicht durchgebörtelt, also von Hause aus vollkommen eben wäre.

   Dies zeigt in Fig. 5 ein Vergleich mit der gestrichelten Linie Z, der Durchbiegungscharakteristik der ebenen Membran. Bei weiterer Durchbiegung über die ebene Lage hinaus wird die Membran wieder steif. Kehrt man das Vorzeichen von P um, d. h. ü. bt man einen Druck auf die hohle Seite der Membran aus, so ergibt sich der negative Zweig der Kurve. Er zeigt, dass die Membran, gewissermassen als Ausgleich für die verminderte Steifigkeit im Teil T, höchst unelastisch geworden ist,
Durch entsprechende Wahl der Randspannung und des Grades der Prägung, also durch entsprechend Bemessung der dauernden Formänderung und der elastischen Formänderung der gewölbten Membran kann man jede gewünschte   Durchbiegungscharakteristik   erzielen. 



   Für telephonische Zwecke bietet die Kurve Y (Fig. 5) besonderes Interesse. Bei negativem P ist hier die Membran, genau so wie bei X, sehr steif, behält ihre Steifigkeit auch noch bei positivem P im Anfang des Gebietes T. Hier überwiegt noch der Widerstand der durchgedrückten Kuppe K gegen die Ausstreckung in eine Ebene. Dann tritt mit zunehmendem Druck P in der Kurve Y ein Wendepunkt auf. Die Membran wird bei dieser Beanspruchung   ausserordentlich elastisch,   um sich dann später wieder zu versteifen. 



   Das Ergebnis ist, dass eine Membran durch entsprechende Wahl der dauernden und elastischen Formänderung so gestaltet werden kann, dass ihre Elastizität nicht nur vielfach höher wird als die einer ebenen Membran, sondern dass man in hohem Masse die Elastizität von dem ausgeübtem Druck abhängig machen kann, u. zw. nach einem Gesetz, das willkürlich den Aufgaben des Apparates angepasst werden kann. 



   Dauerbörtelung und elastische Streckung kann in mehreren Operationen oder in einer einzigen erfolgen. Auch in der Gestalt der Wölbung, bei der man wegen   ihrer Kleinheit   (in den Abbildungen sind der Deutlichkeit halber die Durchbörtelungen stark übertrieben) nur mit feinsten Messinstrumenten Unterschiede entdecken wird, sind viele Abänderungen möglich. So stellt als weiteres Beispiel Fig. 6 eine Form dar, bei der die elastische Formänderung durch Rückbiegung nicht am Rande, sondern in einer mittleren Zone an der Innenkuppe erfolgt. 



   Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 7 dargestellt. 



   Hier ist A der Elektromagnet eines Telephons, M ist wieder die Membran, die nach der dem Magneten entgegengesetzten Seite gewölbt ist. Verändert man mittels der Schraube 0 den Luftzwischenraum zwischen A und M allmählich, so übt der Magnet schliesslich auf die Membran einen Zug aus, der gleich Po (Fig. 5) sein möge. Liegt die Charakteristik Y vor, so ist unter der Vorspannung mit der Kraft Po die Membran ganz weich und hochempfindlich geworden, insbesondere für tiefe Töne. Bei anderer Magnetkraft als Po ist die Membran unelastischer, so dass man mit Hilfe der Schraube 0 die wesentlichen Eigenschaften einer solchen Telephonmembran zu beeinflussen imstande ist. 



   Ein zweites Ausführungsbeispiel ist Fig. 8. 



   Hier soll die Membran dazu dienen, etwa ein Mikrophon (mikrophonisches Relais) oder einen   Grossflächen-Lautsprecher   zu betätigen. In der Mitte bei D wird durch eine Verbindungsstange oder ein elastisches Mittel ein Zug P1 auf die Membran ausgeübt. Der magnetische Zug   P2   hat die entgegengesetzte Richtung. Wünscht man nun eine besonders grosse Empfindlichkeit, so muss man den Abstand des Magneten von der Membran so einstellen, dass die Differenz   Pi-P   = Po (Fig. 5) wird, immer vorausgesetzt, dass die Membran entsprechend Kurve Y abgeglichen ist. 



   Hiemit ist aber die Bedeutung der elastisch gewölbten Membran noch nicht erschöpft. Zur guten Wiedergabe von Sprache und Musik ist es wesentlich, dass die verwendete Membran oder Feder eine möglichst geringe mitschwingende Masse hat. Es ist nun nicht immer   möglich,   die Masse durch Wahl einer dünnen Platte zu verkleinern, da beispielsweise im elektromagnetischen Telephon das Blech so stark sein muss, dass es ohne erhebliche Sättigung den Magnetismus aufnimmt. Deswegen ist man, um die ebene Membran ausreichend elastisch zu machen, gezwungen, ihr einen grossen Durchmesser zu geben und damit unerwünschtes Gewicht in das schwingende System zu bringen. Hier bietet also die elastische Wölbung ein Mittel, um mit ganz kleinen Durchmessern auszukommen und trotzdem sehr hohe Elastizität zu erzielen. 



   Von besonderer Wichtigkeit ist die Verwendung einer so vorbereiteten Membran in Verbindung mit einem Mikrophon (mikrophonischem Relais) entsprechend dem Ausführungsbeispiel Fig. 8. Die Bedeutung liegt hier darin, dass die vorhandene Energie möglichst vollständig zur Betätigung des Mikrophons verwendet werden muss, um hohe Verstärkung und Reinheit zu erzielen. Mit andern Worten, die elastischen Kräfte der Membran sollten gegenüber   den wiederstehenden   Kräften des Mikrophons nicht 

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 allzusehr ins Gewicht fallen. Dasselbe gilt von den Besehleunigungs-und Verzögerungskräften der Membranmasse. Beide Bedingungen werden durch die gewölbte und elastisch gestreckte Membran erfüllt.

   Hier treibt man zweckmässig die Verminderung der Elastizität so weit, dass unter der Dämpfung des Mikrophons die Hin-und Herbewegung der Membran zu einer nahezu periodischen wird. 



   Es versteht sieh von selbst, dass nicht jede beliebige Prägung oder Rückstreckung zu einer Verbesserung der akustischen Eigenschaften führt. Ein scheinbar unbedeutendes Zuviel oder Zuwenig oder eine nachträgliche Veränderung, etwa durch Nachlassen der elastischen Spannkräfte, kann dazu führen, dass statt einer vorzüglichen Membran eine völlig wertlose entsteht. Daher ist die Art ihrer Herstellung, ihrer Formgebung und ihrer Einspannung von Bedeutung. Die Einzelheiten der Herstellung hängen in erster Linie von dem Werkstoff der Membran und von ihren Abmessungen ab.

   Beim elektromagnetischen Telephon tritt ferner bestimmend noch die vom Magneten auf die Membran ausgeübte Anziehungskraft und deren Charakteristik hinzu, wenn man unter dieser die Kurve versteht, welche die Magnetkraft, (K in Fig. 9) als Funktion des Abstandes x der Membran von den Polflächen darstellt (Kurve I in Fig. 9). Bei x = o, d. h. bei Berührung, hat die Anziehungskraft ihren Höchstwert. Von hier aus nimmt sie mit wachsendem   a : quadratisch   oder nach einer noch höheren Potenz, jedenfalls in stark gekrümmter Linie, ab. Dieser Charakteristik sollte durch angemessene Prägung und Streckung die Charakteristik der Membran, die Federkraft als Funktion der Durchbiegung (vgl.

   Fig. 5 und   Kurve II   in Fig. 9), möglichst nahe angeglichen werden, so dass auch hier im stark gekrümmten Teil gearbeitet wird und sich beide Kurven im sehr spitzen Winkel schneiden. Die Entfernung a des Schnittpunktes von der Ordinatenachse entspricht dem Abstand vom Magnet, auf den sich die Membran einstellt, und lässt sich bei entsprechender Krümmung der Membrancharakteristik ausserordentlich klein halten. Die Steigerung der akustischen Empfindlichkeit durch sorgfältige Berücksichtigung auch der Eigenschaften des Magneten bei der Vorbereitung der Membran kann sehr bedeutend sein. 



   Man wählt für die Membran etwa die Form Fig. 10. Hier ist ein Rand W vorgesehen, der mit der Grundfläche der Wölbung AA einen Winkel a einschliesst. Beim Einspannen in die Fassung B (Fig. 11) wird der kegelförmige Rand W in eine Ebene ausgestreckt. Dadurch wird auf die Membran ein Biegungmoment ausgeübt, das sich bis in ihre Mitte überträgt und die   Wölbungshöhe t auf A   verringert,   wobei 11   auch gleich Null oder negativ werden kann. Anstatt durch Verkleinerung des Randwinkels   a   kann das
Strecken der Wölbung auch dadurch erfolgen, dass man sie während der Befestigung in der Fassung von oben her in Richtung der Pfeile durchdrückt. 



   Fig. 12 zeigt die Form, die die Membran unter Wirkung eines Magneten annimmt. 



   Fig. 13 erläutert ein Verfahren, wobei die Membran in einer kegelförmigen Fassung sitzt. Die
Kegelform kann der Fassung von vornherein eigen sein oder durch Drücken nach Aufnahme der Membran herbeigeführt werden. 



   Wenn die Formgebung der Membran vor der Einspannung auch verhältnismässig billig ist, so ist es im Interesse der Genauigkeit doch vorzuziehen, dass man die Vorbereitung der Membran, zum min- desten eine Fertigbehandlung, erst nach ihrer endgültigen Einspannung in einen festen Rahmen vor- nimmt. 



   Die Herstellung kann beispielsweise in mehrere   Arbeitsgänge   zerlegt werden. Die Membran werde in die Form (Fig. 14) geprägt und dann durch Druck von unten in die Form (Fig. 15) gebracht. Hier ist der kegelförmige Rand F, der dem Aussehen nach bei der fertigen Membran wie die Facette bei einem
Spiegel wirkt, von Bedeutung, da er, ohne dass die Fassung B nachzugeben braucht, die Umgestaltung der
Membran ermöglicht. Beim   Druchdrücken   von der Form (Fig. 14) in die von Fig. 15 von unten her weitet sich gleichzeitig der Facettenkegel, ändert unter Ausübung eines Biegungsmomentes auf die Membran- fläche den Kegelwinkel und passt sich der neuen Membranform selbsttätig an.

   Durch Druck auf diesen
Rand F mit passenden kegelförmigen Stempeln kann, wenn gewünscht, die so wichtige Grösse der Streck- kräfte auf das feinste einreguliert werden, so dass es sich lohnt, auf die durch Einführung der Facette ver- lorene Membranfläche zu verzichten. Die Facette ist auch eine Verstärkung des Randes, sie bildet gewisser- massen einen leicht federnden Teil der Fassung selbst und schützt die Membran vor Veränderungen nach der Fertigstellung. 



   Dies führt auf eine Ausführungsform, wobei der Membran ein so steifer Rand angebörtelt wird, dass man ohne feste Einspannung in einen besonderen Rahmen auskommt. Hiezu wäre etwa die Foim
Fig. 16 geeignet. Wie bereits oben erwähnt, wäre für die Wahl einer derartigen   Altsführung hauptsächlich   die Rücksicht auf Billigkeit massgebend. 



   Die übliche Befestigung der Membran mit Hilfe einiger kleiner Schräubchen, die einen Reibungs- druck auf die Einspannfläche ausüben, genügt im allgemeinen nicht, um die Erhaltung der Streck- spannungen sicherzustellen, und führt unter Umständen dazu, dass die Membran binnen kurzer Zeit sämt- liche guten Eigenschaften einbüsst. Die Vereinigung von Membran und Fassung muss eine weit innigere sein als die mit der üblichen leichten Verschraubung erzielte. Will man wegen des Verziehens durch die dabei entwickelte Hitze nicht zum Löten oder Schweissen greifen, so sollte die Membran nicht bloss durch
Reibung, sondern unter Veränderung ihrer Form (Prägung) während des Anschrauben mit dem Rahmen verbunden werden. 

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    Fig. 17 zeigt als Ausführungsbeispiel eine Wellung der Membran in der Fassung. In Fig. 18 ist links eine durch Senksehrauben mit kegelförmigem Kopf hervorgerufene Eindrückung des Membranblechs dargestellt. Auch können in der Fassung flache Rillen vorgesehen sein, die sich in das Membranblech selbst oder in dessen Lackschicht einpressen. Einkleben der Membran in die Fassung ist ebenfalls nützlich. 



  Es ist bekannt, dass jede Membran von der Temperatur abhängig ist, sei es, dass diese durch die umgebende Luft oder, im Fall des an das Ohr herangebrachten Telephons, durch die Wärme des Ohres bedingt ist. Ausserordentlich störend ist wegen der Streckspannungen der Temperatureinfluss bei der hier beschriebenen Membran. Hier wird die Aufgabe-der richtigen Wärmeverteilung zwischen Membran und Fassung dann besonders schwierig, wenn beide Teile aus Werkstoff von verschiedener Dehnungszahl bestehen. Man wählt daher zweckmässig beide Werkstoffe gleich, fasst also z. B. eine eiserne Membran in Eisen oder doch in einen Stoff von nicht sehr verschiedenen Dehnungseigenschaften. Aber auch diese Vorsicht kann vergeblich sein, wenn man gegen das Eisen einen Bauteil aus Werkstoff von anderer Dehnungszahl festschraubt.

   Dann tritt-nämlich leicht ein Werfen der Fassung wie bei einem Bimetallstreifen ein. Man baut daher den akustischen Apparat zweckmässig so, dass die Membranfassung gegen Formänderungen anderer Bauteile geschützt ist. Eine Lösung zeigt das Beispiel eines Telephons, Fig. 19, wo zwischen der Membranfassung B und dem Gehäuse G sowie der Hörmuschel H nachgiebige Schichten (Weichgummi, Papier) R, T eingefügt sind. Auch bei gebörtelter Fassung ist dies Verfahren anwendbar. 



  Die Herstellung der Membran kann aber auch in einem einzigen Arbeitsgange erfolgen, indem die rüekwölbenden Zwangsspannungen zusammen mit der Dauerwölbung hervorgerufen werden. 



  Fig. 20 zeigt im Schnitt eine Membran, die in einen Rahmen B fest eingespannt ist. Die Membran sei kreisförmig und am ganzen Umfange eingespannt gedacht. Notwendig ist beides nicht. Man unterscheidet einen flachen Mittelteil M und eine Randzone F, vorzugsweise von kegelförmiger Gestalt. Drückt man den Mittelteil M mit einem Stempel S von oben aus der flachen Form I in eine gewölbte 11 (Fig. 21), während die Membran an ihrem, äussersten Umfange oder an der Fassung B unterstützt wird, so biegt sich gleichzeitig der Rand F elastisch nach unten durch. Sobald nun die Membran vom Druck des Stempels S entlastet wird, federt der Rand F zurück, nimmt die benachbarten Teile von M mit und erzeugt damit selbsttätig die elastischen Zwangsspannungen in der Membran, die ihre natürliche Schalengestalt verflachen oder die Wölbung sogar nach oben durchspringen lassen (111, Fig. 22). 



  Es handelt sich also um zwei aufeinanderfolgende selbständige Vorgänge, die zu einem Arbeitsgange vereinigt sind. Der zweite Vorgang, das Hervorrufen der Zwangsspannungen, wird von dem ersten eingeleitet und beim Zurückgehen des Stempels ausgelöst. 



  Bei dem eingangs beschriebenen Verfahren des ganz flachen Wölbens ohne besondere Randzone F übernehmen Teile der eigentlichen Membran, deren Materialbeanspruchung beim Prägevorgang unterhalb der Streckgrenze geblieben ist, vor allem die Randgegend, die Rolle der Kraftspeicherung zur Durchführung des Rückwölbevorganges. Die Wölbungstiefe (Fig. 23) federt beim Heben des Stempels S von fl auf 12 zurück. Sie muss deswegen ganz klein sein, weil bei zu tiefer Auswölbung das Material in allen Teilen der Membran über die Streckgrenze hinaus beansprucht wird, so dass eine Rückfederung so gut wie gar nicht eintritt. Es entsteht dann lediglich eine durch ihre starr gewölbte Form versteifte Membran, der natürlich nachträglich noch in einem besonderen Arbeitsgange die akustisch wichtigen Elastizitätseigenschaften verliehen werden können. 



  Man kann mit der Wölbungstiefe etwas weiter gehen, ohne statt der semielastisehen Prägung eine starre zu erzeugen, wenn man auch hier eine Randzone bei W (Fig. 23) von Stempeldruck freilässt, also dort keine scharfe Kante ausprägt, und wenn man nur einen Stempel benutzt, den konvexen, ohne einen den Prägedruck unmittelbar abfangenden konkaven Gegenstempel (Matrize). Statt dessen wird die Membran an ihrem äusseren Rande oder an der Fassung abgestützt und damit die Rückfederung nach Aufhören des Prägedruckes begünstigt. 



  Eine andere Art, die Zwangsspannungen zugleich mit der Wölbung zu erzeugen, besteht darin, dass man nicht die Membran selbst unmittelbar auswölbt, sondern die Wölbung mittelbar durch Einengung des Umfanges entstehen lässt. 



  Wenn man z. B. (Fig. 24) die Fassung B anwärmt, bevor man die Membran einspannt, und diese selbst während des Einspannens, etwa durch Anfeuchten mit einer Kühlflüssigkeit, abkühlt, so "wirft" sich die Membran, wenn der Temperaturausgleich eingetreten ist. Gleichzeitig entstehen am Rande die Zwangsspannungen (Pfeile in Fig. 24), die die Membran hindern, die ungezwungene Wölbungstiefe so auszubilden, wie sie der Einengung der Peripherie bei voller Freiheit am Rande entsprechen würde. Ist die Schrumpfung und damit die Wölbung nur gering, so sind die Lagen 1 und 2 (Fig. 24) gleichwertig, und die Membran springt unter einem Druck auf die konvexe Seite von der einen in die andere Lage.

   Bei stärkerer Einengung dagegen wird der Werkstoff zum Teil über die Streckgrenze hinaus beansprucht, wie bei der Herstellung durch direkte semielastische Prägung, und es wiegt eine der Lagen 1 oder 2 vor. Die Membran kehrt dann bei Verbiegung immer wieder in diese Lage zurück. 



  - Die Einengung der Fassung oder des Randes der Membran selbst und damit deren Wölbung unter gleichzeitiger Erzeugung der Zwangsspannungen kann natürlich auch auf rein mechanischem Wege   

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 mittels Schraub-und Keilvorriehtungen erfolgen. Von einer genaueren Schilderung derartiger Enrichtungen wird hier abgesehen. 



   Eine besondere Herstellungsweise verdient Beachtung und soll deshalb ausführlieher erörtert werden. Wenn man den Rand einer Membran zwischen zwei Fassungsringe B einspannt und dabei einen erheblichen Druck auf die Randzone ausübt, so wird im allgemeinen diese gestreckt und die Membran stramm gespannt, also das Gegenteil von dem erreicht, was hier angestrebt wird. Das Bild ändert sich aber, wenn man eine Vergrösserung des Durchmessers der Randzone   künstlich   hindert. Dann wird diese gezwungen, sich ohne Änderung des mittleren Durchmessers radial nach innen und aussen zu verbreitern. 



  Material aus der   Randzone "fliesst" also auch   in das Innere, und infolgedessen wölbt sich die Membran. Die Breitenausdehnung der gequetschten Randzone gegenüber der Vergrösserung ihres mittleren Durchmessers wird beispielsweise   begünstigt,   wenn man die Fassungsringe B auf den an der Membran anliegenden Flächen mit kreisförmigen oder gekreuzten Rillen R versieht (Fig. 25 und 26). Die Methode spricht deswegen so an, weil sie durch dieselben Fassungsringe ausgeübt wird, die man meistens sowieso braucht, und weil man gleichzeitig eine sehr innige Verbindung zwischen Membran und Fassung herstellt. 



   Man kann die Einengung auch hervorrufen, indem man eine Ringzone quetscht, die nicht am äusseren Umfange der Membran liegt, so dass für das gepresste Material überwiegend die Neigung besteht, radial nach innen wegzufliessen. Fig. 27 zeigt eine Ausführungsform, in der die Quetschung zwischen Ringstempeln T vorgenommen wird. 



   Die so erzeugte Wölbung hängt in erster Linie von der Stärke des Druckes, dann aber auch von manchen   Zufälligkeiten,   wie z. B. den natürlichen Unterschieden im Material, ab. Um diese auch hier auszuschalten, kann es zweckmässig sein, das freie Wölben durch Einengen mit dem   Drücken   zu verbinden. 



  Man übt zunächst auf die Fassungsringe, wenn nötig mit der hydraulischen Presse, einen so starken Druck aus, dass die Membran sich wölbt. Dann behandelt man sie, wie früher geschildert, indem man ihr durch Pressen mit   Stempeln"Fasson"gibt,   eine bestimmte Wölbung, und ihr durch Aufdrücken entsprechender Zwangsspannungen die gewünschte Resonanzkurve verleiht. Diese Kurve pflegt bei dem zuletzt beschriebenen Vorgehen besonders flache, also akustisch günstig verlaufende Maxima aufzuweisen. 



   Eine Herstellungsweise, die wohl mehrere Arbeitsgänge umfasst, werde an dieser Stelle beschrieben, da sie mit allen beiden in dieser Anmeldung behandelten Arbeitsmethoden verwandt ist. Die Membran wird zunächst in die Form 1 (Fig. 28) gedrückt,   gleichgültig,   ob mit starrer oder semielastischer Prägung. 



  Zwängt man dann die Membran über die ebene   Streddage   hinweg nach oben durch in Lage 2 und wiederholt nach Bedarf das   Durchdrücken,   so spielt sich die Membran von selbst bezüglich ihres Durchmessers Z und ihrer Zwangsspannungen ein. Im allgemeinen ist sie schon nach dem ersten Durchdrücken sprunghaft geworden, indem sie unter einen gewissen Druck auf die jeweilige konvexe Seite in die entgegengesetzte Lage überspringt. Man vergleiche hiezu das Diagramm Fig. 3.   Zweckmässig   sieht man auch bei dieser Bearbeitungsart eine Randzone F vor, die Formbarkeit und Widerstandsfähigkeit in sich vereinigt und neben der Tiefe der Verwölbung bestimmend ist für die Eigenschaften der fertigen Membran. 



   Mit Rücksicht auf unbeabsichtigte und unkontrollierbare Einflüsse ist es auch hier zweckmässig, den Membranen erst nach ihrer Einspannung die günstigen Eigenschaften zu verleihen und sie dann womöglich nicht mehr aus ihrer Fassung zu entfernen, sie vielmehr mit dieser zusammen in das akustische Instrument einzubauen. Unerlässlich für die   Durchführung   der Verfahren ist die Einspannung nicht, vorausgesetzt, dass in der Fabrikation Massnahmen getroffen werden, um die Nachteile innerhalb der zulässigen Toleranzen für die Qualität der akustischen Instrumente zu halten. 



   PATENT-ANSPRÜCHE : 
 EMI5.1 
 Form durch dauernd in ihr wirkende elastische Verbiegungsspannungen teilweise oder vollständig beseitigt wird, so dass die Membran hiedurch oder unter dem Einfluss weiterer an ihr angreifender Kräfte (Magnetzug) in ein günstiges Arbeitsgebiet versetzt wird, wobei die elastischen Verbiegungsspannungen entweder im gleichen Arbeitsgang wie die ungezwungene Wölbung oder in besonderen Arbeitsgängen erzeugt sein können.

Claims (1)

  1. 2. Verfahren zur Herstellung einer Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie in eine gewölbte Form geprägt und die Wölbung durch Druck von ihrer konvexen Seite her teilweise oder völlig wieder beseitigt wird (Fig. 10,11).
    3. Verfahren zur Herstellung einer Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf die in eine Wölbung ausgeprägte Membran ein die Wölbung verminderndes Biegungsmoment oder eine Radialkraft ausgeübt und diese Streckkräfte durch Spannung der Membran innerhalb eines besonderen Börtelrandes oder durch festes Einspannen in einen Rahmen erzeugt oder gesichert werden (Fig. 13).
    4. Verfahren zur Herstellung einer Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran zur Erleichterung ihrer Herstellung und zur Sicherung der Streekkräfte mit einem bei der Formung oder Streckung nachgebenden Rand (Facette) versehen wird (Fig. 14,15).
    5. Verfahren zur Herstellung einer Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägung oder Streckung oder beides an der in einen Rahmen fest eingespannten Membran erfolgt. <Desc/Clms Page number 6>
    6. Verfahren zur Herstellung einer Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran zur Erzeugung und Erhaltung der Streckkräfte unter elastischer Formänderung des Bleches in einem Rahmen befestigt wird.
    7. Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran zur Erhaltung. der Streckkräfte bei Temperaturänderungen in einen Rahmen eingespannt wird, dessen Werkstoff die gleiche oder nahezu gleiche Wärmedehnungszahl wie der Werkstoff der Membran hat.
    8. Membran nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran zur Erhaltung der Streckkräfte durch nachgiebige Zwischenlagen gegen Beeinflussung durch Verziehen anderer Bauteile geschützt wird.
    9. Verfahren zur Erhöhung der Empfindlichkeit einer Membran nach Anspruch 1, dadurch, gekenn- zeichnet, dass die Vorbereitung der Membran durch Prägung und Streckung in solchem Grade erfolgt, dass die Form der Membrancharakteristik der Form der Magneteharakteristik angeglichen wird.
    10. Verfahren zur Herstellung einer Membran nach Anspruch 1, in einem Arbeitsgang, dadurch gekennzeichnet, dass man beim Prägen der Schalenform der Membran insbesondere ihren Rand so elastisch spannt, dass sie beim Aufheben des Stempeldruckes zurückfedert und dadurch die Zwangsspannungen hervorruft, die die akustisch wichtigen Eigenschaften bedingen.
    11. Verfahren zur Herstellung einer Membran nach den Ansprüchen 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebung unter gleichzeitiger elastischer Spannung durch Pressen mit einem konvexen Stempel ohne entsprechenden konkaven Gegenstempel (Matrize) erfolgt und statt dessen der Prägedruck von der Randgegend der Membran oder ihrer Fassung aufgenommen wird (Fig. 21).
    12. Verfahren zur Herstellung einer Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Wölbung und Zwangsspannungen gleichzeitig durch Einengen des Umfanges der Membran erzeugt werden.
    13. Verfahren zur Herstellung einer Membran nach den Ansprüchen 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einengung des Umfanges der Membran durch Druck auf eine ringförmige Randzone erzeugt wird in solcher Weise, dass das Material nach der Mitte zu gepresst wird.
    14. Verfahren zur Herstellung einer Membran nach den Ansprüchen 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Randzone drückende Ringe mit Rillen versehen sind, die ein Hineindrängen des Materials nach der Mitte zu begünstigen (Fig. 25, 26).
    15. Verfahren zur Herstellung einer Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran zuerst durch Einengen u. dgl. in der Mitte ausgewölbt und dann mit Hilfe von Stempeln nachgeprägt wird (Fig. 27).
    16. Verfahren zur Herstellung einer Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Membran eine gewölbte Form gegeben und sie dann in der Richtung von der konvexen zur konkaven Seite so weit durchgedrückt wird, dass sie sich nach der entgegengesetzten Seite ausbuchtet, wobei nach Bedarf das Durchdrücken wiederholt wird (Fig. 28).
AT119414D 1929-04-03 1929-04-03 Membran, insbesondere für akustische Zwecke und Verfahren zu ihrer Herstellung. AT119414B (de)

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