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Die
Erfindung betrifft einen wasserdichten Lautsprecher mit einem Gehäuse und
einer im Gehäuse
angeordneten schallabgebenden Membran.
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Derartige
Lautsprecher werden überall
dort benötigt,
wo die Lautsprecher erhöhter
Feuchtigkeit ausgesetzt sind und die Gefahr besteht, dass die Lautsprecher
bzw. deren Elektronik Schaden durch in den Lautsprecher eindringende
Feuchtigkeit nehmen. Dieses können
beispielsweise Lautsprechersysteme an Bord von Schiffen oder auch
Armbanduhren sein, die über
eine einen akustischen Signalton ausgebende Alarmfunktion verfügen.
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Im
Extremfall müssen
diese wasserdichten Lautsprecher auch hohen Wasserdrücken standhalten,
wenn sich diese an Einrichtungen befinden, die über einen längeren Zeitraum vollständig unter
Wasser getaucht sind, z.B. Taucheruhren oder an U-Booten befindliche
Lautsprecher.
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Üblicherweise
werden diese Art Lautsprecher dadurch gegen das Eindringen von Wasser
abgedichtet, dass vor der eigentlich schallerzeugenden Membran eine
weitere wasserdichte Membran angeordnet ist. Unter atmosphärischen
Bedingungen erzeugt die schallerzeugende Membran einen Schall, der
auf die vor dieser angeordnete wasserdichte Membran übertragen
wird. Die wasserdichte Membran wird also durch den von der schallerzeugenden Membran
erzeugten Schall in Schwingungen versetzt und gibt den Schall an
die Umgebung weiter.
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Wird
diese Art Lautsprecher nun in Wasser getaucht, ist die schallerzeugende
Membran des Lautsprechers durch die vor dieser angeordneten wasserdichten
Membran geschützt.
Dabei wirkt der Druck des Wassers auf die äußere wasserdichte Membran ein,
so dass sich die wasserdichte Membran mit zunehmender Wassertiefe
in Richtung der schallerzeugenden Membran einwölben wird. Damit die wasserdichte
Membran nicht zu stark beansprucht wird und damit die schallerzeugende
Membran vor der sich einwölbenden
wasserdichten Membran geschützt
ist, ist zwischen den beiden Membranen regelmäßig eine Lochplatte angeordnet,
die unter atmosphärischen
Bedingungen eine Schallübertragung
von der inneren schallerzeugenden Membran zur äußeren wasserdichten Membran
gewährleistet
und unter Bedingungen unter Wasser als Auflagefläche für die äußere wasserdichte Membran dient.
Ein derartiger Lautsprecher ist beispielsweise aus der
DE 697 23 253 T2 bekannt.
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Diese
Art Lautsprecher haben jedoch den Nachteil, dass ihr Aufbau sehr
kompliziert und ihr Zusammenbau sehr arbeitsaufwändig ist. Weiterhin hält die wasserdichte
Membran eines derartigen Lautsprechers nur geringen Drücken stand
und ist nicht für
Lautsprecher geeignet, die sich beispielsweise auf U-Booten befinden
und hohen Drücken
in großen Wassertiefen
standhalten müssen.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Lautsprecher zu schaffen,
der wasserdicht ist und hohen Wasserdrücken standhalten kann.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch einen wasserdichten Lautsprecher mit den Merkmalen des Anspruchs
1. Die Unteransprüche
geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass mit Hilfe eines Flachmembran-
oder DM-Lautsprechers
(Distributed Mode Lautsprecher; DML) unter Verzicht einer der schallerzeugenden
Membran vorgeschalteten wasserdichten Membran ein sehr viel einfacherer
Aufbau eines Lautsprechers erreicht werden kann, der die oben genannten
Anforderungen erfüllt.
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Für die Verwendung
eines DM-Lautsprechers ohne vorgelagerte wasserdichte Membran erscheint
zunächst
problematisch, dass für
die Funktion eines DM-Lautsprechers eine möglichst leichte Bauweise, insbesondere
der biegesteifen Membran (oder einer biegesteifen Platte), notwendig
ist, andererseits aber in großen
Wassertiefen regelmäßig sehr dicke
Platten zur Abdeckung von Gehäusen
zum Einsatz kommen, damit die Dichtigkeit der Gehäuse gewährleistet
werden kann. Die an die biegesteife Membran, die zur Schallabgabe
und zugleich für
die Abdichtung des Lautsprechergehäuses eingerichtet sein soll,
gestellten Anforderungen sind also gegensätzlich.
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Erfindungsgemäß besteht
die Lösung
der Aufgabe darin, dass das Gehäuse
eine zur biegesteifen, dünn
ausgebildeten Membran parallel angeordnete Fläche aufweist, auf der die biegesteife
Membran bei hohen Drücken
unter Wasser entgegen der Federrückstellkraft
des Exciters aufliegt, wobei zwischen der Membran und dem Gehäuse ein
Dichtelement derart angeordnet ist, dass unter Wasser das Gehäuse abdichtet
und bei atmosphärischem
Druck der biegesteifen Platte genügen Freiraum lässt, dass diese
frei schwingen kann. Dementsprechend liegt die biegesteife Platte
bei hohen Drücken
dem Gehäuse
auf und drückt
auf den Exciter, der dann unter diesen Bedingungen nur noch eingeschränkt bis überhaupt
nicht funktionsfähig
ist.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
geschnittene Ansicht durch den erfindungsgemäßen Lautsprecher nach einem
ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel,
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2 eine
geschnittene Ansicht durch den erfindungsgemäßen Lautsprecher nach einem
zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel,
und
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3 eine
Kommunikationsvorrichtung aufweisend den Lautsprecher nach der Erfindung.
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1 zeigt
ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
nach der Erfindung in einer geschnittenen Ansicht. 1A ist
eine vergrößerte Detaildarstellung
eines Bildausschnitts aus 1B. Der
in 1B gezeigte erfindungsgemäße Lautsprecher 10 besteht
in diesem Ausführungsbeispiel
aus einem zweiteiligen Gehäuse 20a, 20b,
in dem ein Exciter 30 und eine mit dem Exciter 30 verbundene
biegesteife Membran 40 angeordnet ist.
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Die
biegesteifen Membran 40 ist über ein Dichtelement 50 mit
dem Gehäuse 20a, 20b verbunden.
Dazu ist das Dichtelement 50 auf der Oberseite der biegesteifen
Membran 40 mit der biegesteifen Membran 40 verklebt
und an seinem anderen Ende über
ein die beiden Elemente des Gehäuses 20a, 20b verbindendes
Befestigungselement 60 mit dem Gehäuse 20a, 20b verbunden.
Die vergrößerte Detaildarstellung
der 1A zeigt die Befestigung des Dichtelements 50 an
der biegesteifen Membran 40 und am Gehäuse 20a, 20b im
Detail.
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Unter
atmosphärischen
Bedingungen ist die biegesteife Membran 40 im Gehäuse 20a, 20b nun derart
angeordnet, dass die biegesteife Membran 40 frei schwingen
kann. Das heißt,
sie ist derart mit dem Exciter 30 verbunden, dass die Anregung
des Exciters 30 direkt auf die biegesteife Membran 40 übertragen
wird, ohne dass diese vom Gehäuse 20a, 20b gedämpft wird.
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Befindet
sich der Lautsprecher 10 nun bei hohen Drücken unter
Wasser, wird die durch das Wasser von Außen auf die biegesteife Membran 40 einwirkende
Kraft die biegesteife Membran 40 gegen die Federrückstellkraft
des Exciters 30 gegen das eine großflächige Auflagefläche bildende
Gehäuse 20a drücken. Damit
die biegesteife Membran 40, die aufgrund ihrer Einrichtung
zur Schallabgabe sehr leicht und dünn ausgebildet ist, unter dem
hohen Wasser druck unter Wasser keinen Schaden nimmt, ist das Gehäuse 20a derart
ausgebildet, dass es der biegesteifen Membran 40 eine großflächige Auflagefläche bietet.
Dadurch kann die biegesteife Membran 40 sehr dünn ausgeführt sein
und trotzdem hohen Drücken
unter Wasser standhalten.
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2 zeigt
ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel
nach der Erfindung, wobei 2A eine vergrößerte Detaildarstellung
eines Ausschnitts aus 2B darstellt.
Im Unterschied zum in 1 abgebildeten Ausführungsbeispiel
ist das Gehäuse 20 nach
dem Ausführungsbeispiel
aus 2 nur einstückig
ausgebildet.
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Weiterhin
ist das Dichtelement 50 in diesem Ausführungsbeispiel an der biegesteifen
Membran 40 mit einem Befestigungselement 54 verbunden und
am Gehäuse 20 mit
einem weiteren Befestigungselement 52 verschraubt, damit
kein Wasser in das Gehäuse 20 des
Lautsprechers 10 eindringen kann. Das unter 1 erläuterte Funktionsprinzip des
erfindungsgemäßen Lautsprechers 10 bleibt
dabei erhalten.
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Bevorzugt
besteht die biegesteife Membran 40 aus einem durchsichtigen
Werkstoff, z.B. Glas. Hierbei wäre
es besonders bevorzugt möglich
hinter der als biegesteife Membran 40 wirkenden Glasscheibe 40 Sender
und/oder Empfänger
zur Steuerung des Lautsprechers 10, z.B. der Lautstärke, oder anderer
mit dem Lautsprecher 10 verbundener Einrichtungen vorzusehen.
Hierzu wären
beispielsweise optische Sensoren, insbesondere Infrarot-Sensoren, geeignet.
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Darüber hinaus
ist der erfindungsgemäße Lautsprecher
auch so eingerichtet, dass der Lautsprecher auch als Mikrophon verwendet
werden kann, wobei bevorzugt ein Mittel 70 an dem Lautsprecher
vorgesehen ist, mit dem manuell zwischen der Lautsprecher- und der
Mikrophonfunktion des Lautsprechers 10 umgeschaltet werden
kann.
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Der
erfindungsgemäße Lautsprecher 10 eignet
sich somit für
alle mit einem Lautsprecher ausgestatteten Einrichtungen, bei denen
der Lautsprecher mit Flüssigkeiten,
insbesondere Wasser, in Berührung
kommt, z.B. Schiffe, U-Boote und Schwimmbäder.
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Schließlich wird
weiterhin auch eine Kommunikationsvorrichtung beansprucht. 3 zeigt
eine Kommunikationsvorrichtung 100, das insbesondere für den Einsatz
auf Schiffen und U-Booten
geeignet ist. Die Kommunikationsvorrichtung 100 besteht
aus einem in einem wasserdichten Gehäuse angeordneten Monitor 110 und
dem erfindungsgemäßen Lautsprecher 10,
der unter dem Monitor 110 oder darüber oder an dessen Seiten angeordnet
sein kann.
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Die
Kommunikationsvorrichtung 100 kann weiterhin eine im wasserdichten
Gehäuse
angeordnete, den Benutzer der Vorrichtung 100 aufzeichnende
Kamera aufweisen. Dadurch ist nicht nur eine akustische, sondern
auch eine optische Kommunikation möglich. Zur Umschaltung des
Lautsprechers 10 zwischen der Eigenschaft als Mikrofon
oder als Lautsprecher ist ein Mittel 70 vorgesehen, das
als Infrarotsender oder als Taster ausgebildet sein kann. Dabei
kann das Mittel 70 nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung
auch hinter der bevorzugt durchsichtigen biegesteifen Membran 40 des
wasserdichten Lautsprechers 10 angeordnet sein und durch
Einwirkung auf die biegesteife Membran 40, insbesondere
Berühren
und/oder Drücken
der biegesteifen Membran 40, geschaltet werden. Durch diese Anordnung
erübrigt
sich ein zusätzliches
Abdichten des Mittels 70 gegenüber eindringendem Wasser.
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Zusätzlich können auch
optische Signalmittel, bevorzugt in der Art von LED, im Lautsprecher angeordnet
sein, die beispielsweise die aktivierte Mikrofonfunktion des Lautsprechers 10 oder
andere Funktionen auch von mit dem Lautsprecher 10 verbundenen
Einheiten anzeigen. Diese können
ebenfalls hinter der bevorzugt durchsichtigen biegesteifen Membran 40 angeordnet
sein.