DE102015209837B4

DE102015209837B4 - Öffnungsmuster und Orientierungen zur Optimierung der Phase-Plug-Leistung in Kompressionstreibern

Info

Publication number: DE102015209837B4
Application number: DE102015209837.0A
Authority: DE
Inventors: Alexander Voishvillo
Original assignee: Harman International Industries Inc
Current assignee: Harman International Industries Inc
Priority date: 2014-06-18
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2021-07-01
Anticipated expiration: 2035-05-29
Also published as: US20150373445A1; CN105323665B; US10555072B2; DE102015209837A1; CN105323665A

Abstract

Phase-Plug (200) für einen elektroakustischen Messwandler, umfassend:eine Eintrittsseite (208);eine Austrittsseite (210);eine vordere Oberfläche (203) an einer Außenfläche der Eintrittsseite (208); undeine Mehrzahl von Abschnitten (205) mit einem gewundenen Umfang entlang der vorderen Oberfläche (203), die Öffnungen (226) dazwischen bilden, wobei die Mehrzahl von Abschnitten (205) und Öffnungen (226) entlang einer Mittelachse (206) angeordnet ist und sich von der Eintrittsseite (208) zur Austrittsseite (210) erstreckt.

Description

GEBIET
Die Offenbarung betrifft einen Phase-Plug, einen elektroakustischen Messwandler und einen Horntreiber.
HINTERGRUND
In einem Messwandler wird Energie einer Form in Energie einer anderen Form umgewandelt. Elektroakustische Messwandler wandeln insbesondere elektrische Signale in Schallwellen um, die von Hörern als hörbarer Schall wahrgenommen werden können. Einige dieser elektroakustischen Messwandler schließen Horntreiber ein, die Schalldruckwellen erzeugen, die von einer vibrierenden Membran erzeugt werden - beispielsweise ein Kompressionstreiber mit einem angebrachten Horn. In der Regel ist die Membran eines Kompressionstreibers über einen Phase-Plug akustisch an ein Horn gekoppelt. Die Membran und der Phase-Plug sind durch eine dünne Luftschicht getrennt, die als Kompressionskammer bezeichnet wird. Der Phase-Plug hat mehrere Funktionen. Die Gesamtfläche seines akustischen Eingangs ist wesentlich kleiner als die Fläche einer benachbarten Membran. Diese Fläche nimmt allmählich zu und stimmt mit der Halsfläche des Wellenleiters oder Horns überein, der bzw. das am Ausgang des Kompressionstreibers angebracht ist. Die Tatsache, dass die Eintrittsfläche des Phase-Plugs kleiner als die Fläche der Membran ist, erhöht die Ladungsimpedanz, um eine Anpassung der Ausgangsimpedanz der vibrierenden Membran und der Eingangsimpedanz des Phase-Plugs gefolgt von dem Horn oder Wellenleiter bereitzustellen. Aneinander angepasste Impedanzen sorgen für maximale Effizienz des Kompressionstreibers. Zweitens stellen akustische Kanäle des Phase-Plugs gleiche Weglängen bereit, die sich von unterschiedlichen Teilen der Kompressionskammer zu einem Ausgang des Phase-Plugs erstrecken, wobei der Ausgang an einen Eingang (z. B. Hals) des Horns gekoppelt ist. Dies verhindert, dass sich Phasendifferenzen von Schallwellen durch einzelne akustische Kanäle im Phase-Plug fortpflanzen, und verhindert entsprechend das Auftreten des Kammfiltereffekts, der zu starker Unregelmäßigkeit der Hochfrequenzschalldruckantwort führt. Die dritte Funktion des Phase-Plugs ist die Unterdrückung von Hochfrequenzstandwellen, die im Kompressionstreiber auftreten können.
Bei einem Horntreiber werden Schallwellen durch die akustischen Kanäle des Phase-Plugs zum Horn gelenkt. Der Gesamtquerschnitt der Kanäle nimmt zum Ausgang des Phase-Plugs hin allmählich zu und stimmt schließlich mit der Fläche des Horneingangs (z. B. Halses) überein. In der Regel weist ein Phase-Plug, der zur Verwendung in einem Kompressionstreiber mit einer Kuppelmembran konfiguriert ist, einen Satz konzentrischer kreisförmiger Schlitze auf, durch die sich Schallwellen von der Kompressionskammer zum Homeingang bewegen. Die Gesamtfläche der Schlitzeingänge bestimmt die akustische Eingangsimpedanz der Kombination aus Phase-Plug und Horn. Eine maximale Effizienz des Kompressionstreibers kann erreicht werden, wenn die akustische Ausgangsimpedanz der vibrierenden Membran gleich der akustischen Ladungsimpedanz der Kombination aus Phase-Plug und Horn ist. Die Position und Konfiguration der Schlitze im Phase-Plug kann dazu beitragen, Hochfrequenzluftresonanzen in der Kompressionskammer zu unterdrücken und entsprechend eine Unregelmäßigkeit der Frequenzantwort bei hohen Frequenzen zu mildern, wenn die radiale Abmessung der Kompressionskammer größer als die Wellenlänge des akustischen Signals ist. Außerdem beeinflusst die Höhe (z. B. Dicke) der Kompressionskammer, die den Phase-Plug und die Membran trennt, den Pegel der Hochfrequenzsignale, da das in der Kompressionskammer eingeschlossene Luftvolumen durch akustische Nachgiebigkeit charakterisiert ist, die als ein Tiefpassfilter funktioniert. Wenn das Volumen der Kompressionskammer zunimmt, tut dies auch die Dämpfung des akustischen Hochfrequenzsignals. Die Höhe des Kompressionstreibers ist ein Kompromiss zwischen dem Pegel des Hochfrequenzsignals und dem Risiko einer Kollision zwischen Membran und Phase-Plug. Ferner stehen kleinere Kompressionskammervolumina (im Vergleich zur volumetrischen Verdrängung der Membran) mit einer nichtlinearen Luftverdichtungsverzerrung in Zusammenhang, da das Verhältnis zwischen der Variation des Kompressionskammervolumens und dem Pegel des Schalldrucks in der Kompressionskammer inhärent nichtlinear ist.
Die Druckschrift US 2008/0192972 Al offenbart einen Phase-Plug zur Verwendung in einem Kompressionstreiber. Der Phase-Plug weist einen zentralen Schall absorbierenden Bereich auf, welcher phasenverzerrten Schall absorbiert, welcher von einem benachbarten Bereich einer vibrierenden Membran erzeugt wird. Der Phase-Plug weist eine Vielzahl von im Wesentlichen hohlen kegelstumpfförmigen Ringen und ein zentrales konisches Element auf. Das zentrale konische Element dient als Schall absorbierender Bereich um den phasenverzerrten Schall zu absorbieren. Der Phase-Plug weist eine Vielzahl von ringförmigen Eintrittsöffnungen auf, welche es den Schallwellen erlauben in den Phase-Plug einzutreten und zu einer Austrittsöffnung des Phase-Plug zu gelangen. Die Austrittsöffnung weist weiterhin eine Vielzahl von Wellenleiterringen auf, welche die austretenden Schallwellen in eine einheitliche Richtung lenken.
Die Druckschrift US 3,972,385 A beschreibt einen Hornlautsprecher mit einer Membran, welche in der Nähe eines Halsstücks angeordnet ist, welches Seitenwände aufweist, die Schalldurchgänge bildet um die Vibrationen der Membran effektiv als Schallwellen von einer Öffnung des Lautsprechers wegzuleiten.
Die Druckschrift US 2013/0182879 Al offenbart eine Lautsprecheranordnung mit einem Gehäuse, wobei ein Membranlautsprecher in dem Gehäuse angeordnet ist. Ein Phase-Plug ist neben dem Membranlautsprecher in dem Gehäuse angeordnet. Der Phase-Plug weist einen zentralen Trichter auf mit einer zentralen Achse, welche sich von einem Eintrittsende benachbart zu dem Membranlautsprecher zu einem Austrittsende erstreckt, wobei ein unterer Bereich des zentralen Trichters am Eintrittsende angeordnet ist und wobei sich der Trichter zu seiner Spitze am Austrittsende hin verjüngt. Eine Vielzahl von Trennwänden erstreckt sich sternförmig von dem zentralen Trichter nach Außen, wobei die Vielzahl von Trennwänden am Eintrittsende am dicksten sind und sich zum Austrittsende hin verdünnen.
KURZDARSTELLUNG
Es werden Ausführungsformen offenbart, die Phase-Plugs für elektroakustische Messwandler betreffen. In einigen Ausführungsformen umfasst ein Phase-Plug eine Eintrittsseite und Austrittsseite, eine vordere Oberfläche an einer Außenfläche der Eintrittsseite und eine Mehrzahl von Abschnitten mit einem gewundenen Umfang entlang der vorderen Oberfläche, die Öffnungen dazwischen bilden, wobei die Mehrzahl von Abschnitten und Öffnungen entlang einer Mittelachse angeordnet ist und sich von der Eintrittsseite zur Austrittsseite erstreckt.
In zusätzlichen oder alternativen Ausführungsformen umfasst ein elektroakustischer Messwandler einen Wellenleiter, einen Treiber mit einer Membran und einen Phase-Plug, der zwischen dem Wellenleiter und der Membran angeordnet ist. Der Phase-Plug umfasst eine Eintrittsseite, die der Membran zugewandt ist und eine Fläche aufweist, die an der Membran konturiert ist, eine Austrittsseite, die dem Wellenleiter zugewandt ist, eine Mittelachse welche sowohl durch die Eintrittsseite als auch durch die Austrittsseite verläuft und welche derart angeordnet ist, dass der Phase-Plug radialsymmetrisch um die Mittelachse ist, und eine Mehrzahl von Abschnitten mit einem gekrümmten Umfang in einer Richtung die radial zu der Mittelachse liegt, die Schlitze dazwischen bilden, wobei die Mehrzahl von Abschnitten und Schlitzen konzentrisch entlang einer Mittelachse angeordnet ist und sich von der Eintrittsseite zur Austrittsseite erstreckt, wobei die Mehrzahl von Abschnitten entlang einer virtuellen Ebene senkrecht zur Mittelachse an der Austrittsseite im Wesentlichen bündig ist, wobei eine Entfernung von der Mittelachse zu dem gekrümmten Umfang variiert, während sich der gekrümmte Umfang entlang der Mittelachse erstreckt..
In einigen Ausführungsformen umfasst ein Horntreiber ein Horn, einen Treiber mit einer Membran und einen Phase-Plug, der zwischen dem Horn und der Membran angeordnet ist. Der Phase-Plug umfasst eine Eintrittsseite, die der Membran zugewandt ist und eine Fläche aufweist, die an der Membran konturiert ist, eine Austrittsseite, die dem Wellenleiter zugewandt ist, eine Mittelachse, welche sich durch die Eintrittsseite und die Austrittsseite erstreckt und welche sich senkrecht durch die Membran erstreckt, und eine Mehrzahl von Abschnitten mit einem mäandernden Umfang auf der Fläche, die Schlitze dazwischen bilden, wobei die Mehrzahl von Abschnitten und Schlitzen konzentrisch entlang einer Mittelachse angeordnet ist und sich von der Eintrittsseite zur Austrittsseite erstreckt, wobei die Mehrzahl von Abschnitten entlang einer virtuellen Ebene senkrecht zur Mittelachse an der Austrittsseite im Wesentlichen bündig ist, wobei der mäandernde Umfang eine sich ändernde radiale Entfernung von der Mittelachse auf der Fläche aufweist, während der mäandernde Umfang entlang der Mittelachse verläuft, und wobei der mäandernde Umfang einer von einem annähernd muldenförmigen Muster und einem annähernd sinusförmigen Muster ist.
Figurenliste
Die Offenbarung wird durch die Lektüre der nachfolgenden Beschreibung nicht einschränkender Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen verständlicher; es zeigen:

1 eine Schnittansicht eines Horntreibers gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
2A-E verschiedene Ansichten eines Phase-Plugs gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
3A-G verschiedene Ansichten eines weiteren Phase-Plugs gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
4A-F verschiedene Ansichten eines weiteren Phase-Plugs gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
5A-C verschiedene Ansichten eines weiteren Phase-Plugs gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
6A-B verschiedene Ansichten eines weiteren Phase-Plugs gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
7-9 Ansichten verschiedener Phase-Plugs gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung von unten.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wie oben beschrieben, wandeln elektroakustische Messwandler elektrische Signale in Schallwellen um, die von Hörern als hörbarer Schall wahrgenommen werden können. Kompressionstreiber sind eine Art von elektroakustischem Messwandler, der Schallwellen mittels einer vibrierenden Membran erzeugt, die sich durch akustische Kanäle eines Phase-Plugs zu einem Hals eines Wellenleiters wie etwa eines Horns fortpflanzen. Insbesondere pflanzen sich Schallwellen, die von einer kuppel- oder ringförmigen Membran erzeugt werden, radial in einer Kompressionskammer fort und gelangen in die akustischen Kanäle, die sich allgemein axial fortpflanzen. Da die Gesamtfläche der Eingänge der Phase-Plugs wesentlich kleiner als die Fläche der Membran ist, kann die Schallenergieübertragung von der Membran zum Horn maximiert werden, was wiederum die Amplitude erzeugter Schalldruckwellen maximiert. Die akustischen Kanäle oder Öffnungen typischer Phase-Plugs stellen im Wesentlichen gleiche Wege bereit, auf denen sich Schallwellen fortpflanzen können, um eine kohärente Wellenfront zu erzeugen.
In solchen Konfigurationen können sich jedoch verschiedene Probleme in der Kompressionskammer, dem Bereich von Luft zwischen der Membran und einer Eintrittsseite des Phase-Plugs ergeben. Hier kann es beispielsweise zu Hochfrequenzdämpfung, nichtlinearer Verzerrung aufgrund übermäßiger Luftverdichtung und Resonanz auf Frequenzen kommen, bei denen die radiale Abmessung der Kompressionskammer größer als die Wellenlänge von Schallwellen ist.
Um diese negativen Wirkungen abzuschwächen, können Phase-Plugs mit ringförmigen, hohlen Öffnungen benutzt werden. Die ringförmigen Öffnungen können in Bezug aufeinander konzentrisch angeordnet sein. In anderen Ansätzen können Phase-Plugs mit radialen Öffnungen benutzt werden. In jedem Fall kann sich trotzdem eine Wellendämpfung und ungleichmäßige Frequenzantwort ergeben, was teilweise auf mehrfache mechanische Hochfrequenzresonanz in der Membran zurückgeht, die bei der Anordnung und Geometrie der Öffnungen nicht berücksichtigt wird.
Entsprechend werden Ausführungsformen offenbart, die Phase-Plugs betreffen, die zur Abschwächung dieser negativen Wirkungen konfiguriert sind. In einigen Ausführungsformen umfasst ein Phase-Plug eine Eintrittsseite und Austrittsseite und eine Mehrzahl von Abschnitten mit einem gewundenen Umfang auf, die Schlitze dazwischen bilden, wobei die Mehrzahl von Abschnitten und Schlitzen entlang einer Mittelachse angeordnet ist und sich von der Eintrittsseite zur Austrittsseite erstreckt.
1 ist eine Schnittansicht eines Horntreibers 100 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Der Horntreiber 100 weist einen Kompressionstreiber 101 auf, der ein elektroakustischer Messwandler ist, der dazu konfiguriert ist, Schalldruckwellen zu erzeugen, die von Hörern als hörbarer Schall wahrgenommen werden können. Der Horntreiber 100 kann dazu konfiguriert sein, verschiedene Frequenzen wiederzugeben, einschließlich solcher in einem Tieffrequenzbereich (z. B. 20-200 Hz), einem Mittelfrequenzbereich (z. B. 200-5000 Hz), und/oder einem Hochfrequenzbereich (z. B. 2-20 kHz), und kann in verschiedenen Umgebungen benutzt werden, darunter in stationären Einrichtungen wie etwa einem Raum, oder mobilen Einrichtungen wie etwa einem Fahrzeug. Die Schallwiedergabe im Mittel- und/oder Hochfrequenzbereich kann die Abmessungen eines Horntreibers jedoch stark vergrößern.
Der Horntreiber 100 weist ein hinteres Gehäuse 102 auf, das wenigstens teilweise einen Treiber 104 umschließt, der betrieben werden kann, um die Erzeugung von Schallwellen zu induzieren. In einigen Ausführungsformen kann das Gehäuse 102 eine Rückseitenfläche einer Membran, die unten beschrieben ist, auf einer Rückseite 106 des Treibers 104 akustisch isolieren und eine Modulation des Treibers durch andere Messwandler (z. B. Tieffrequenz-Woofer) verhindern.
Das Gehäuse 102 stellt auch eine stabile, feste Struktur bereit, an der bewegliche und nicht bewegliche Komponenten befestigt werden können, etwa eine Schwingspule 108 und ein Magnet 110. Wie dargestellt, kann die Schwingspule 108 in einem Schwingspulenspalt angeordnet sein, der von einem Magnetfeld durchzogen werden kann, das von dem Magnet 110 erzeugt wird. Wechselstrom, der durch Schwingspule 108 fließt, kann mit dem Magnetfeld im Schwingspulenspalt interagieren und eine Bewegung in der Schwingspule proportional zur magnetischen Induktion, Stärke des Stroms in der Schwingspule und Länge der Schwingspule (z. B. Gesamtlänge einer Mehrzahl von Schwingspulenwicklungen) induzieren, die in das Magnetfeld im Schwingspulenspalt getaucht ist. Da die Schwingspule 108 an eine Membran 112 gekoppelt ist, kann die in der Schwingspule induzierte Bewegung auf die Membran übertragen werden, um Schallwellen zu erzeugen. In dem dargestellten Beispiel kann der Magnet 110 statisch zwischen einer Oberplatte 113 und einer Polstückrückseitenplattenbaugruppe 115 angeordnet sein, die beide auf einer Vorderseite 114 des Treibers 104 angeordnet sind, wobei aber der Magnet in anderen Ausführungsformen auch im Schwingspulenspalt angeordnet sein kann. Die Schwingspule 108, der Magnet 110, die Oberplatte 113 und/oder die Polstückrückseitenplattenbaugruppe 115 können gemeinsam als der Motor des Horntreibers 100 bezeichnet werden.
Es können verschiedene geeignete Materialien benutzt werden, um die Schwingspule 108 und den Magnet 110 zu bilden. Die Schwingspule 108 kann aus Kupfer, Aluminium und/oder anderen Strom leitenden Materialien einschließlich Kombinationen davon gebildet sein, etwa mit Kupfer plattiertem Aluminium. Der Magnet 110 kann ein Dauermagnet aus harten ferromagnetischen Materialien sein, einschließlich, aber ohne beschränkt zu sein auf Ferrite, Neodymium-Legierungen, Alnico oder Legierungen davon. In anderen Ausführungsformen kann der Magnet 110 wegfallen, wobei ein permanentes Magnetfeld von einer Feldspule erzeugt wird (z. B. einer Spule, durch die ein Konstantstrom fließt). In dieser Konfiguration kann ein Kompressionstreiber bereitgestellt werden, ohne dass ein Motor einbezogen wird.
Es versteht sich, dass die Konfiguration des Treibers 104 aus 1 als Beispiel bereitgestellt wird und in keiner Weise einschränkend aufzufassen ist. So fallen beispielsweise Ausführungsformen, wobei zwei oder mehr Schwingspulen benutzt werden und/oder der Magnet 110 ein bewegliches Element ist, das an der Membran 112 befestigt ist, während die Schwingspule 108 in der Nähe des beweglichen Magnets angeordnet ist (z. B. anstelle der Oberplatte 113) ebenfalls in den Umfang der vorliegenden Offenbarung. Außerdem kann die Membran 112 andere Geometrien als ihre konkave Form annehmen, die in 1 gezeigt ist, wie etwa eine konvexe Geometrie, und kann andere Merkmale wie etwa eine Staubkappe oder -kuppel aufweisen. Ferner kann die Membran 112 in einigen Ausführungsformen eine biegesteife ringförmige Konfiguration benutzen.
Neben der Einbeziehung des Kompressionstreibers 101 weist der Horntreiber 100 einen Wellenleiter 116 auf, der in diesem Beispiel als ein Horn mit einem sich vergrößernden Querschnitt gezeigt ist, der sich in wenigstens einer Dimension nach außen aufweitet, obwohl auch andere Wellenleitertypen vorgesehen sind. Der Wellenleiter 116 weist eine Halsöffnung 118 benachbart zur Vorderseite 114 auf und lässt Schallwellen, die von der Membran 112 auf der Vorderseite 114 erzeugt werden, in den Hals eintreten, sich durch den Wellenleiter fortpflanzen und den Wellenleiter durch einen Mund 119 verlassen.
Der Horntreiber 100 weist ferner einen Phase-Plug 120 auf, der eine Kompressionskammer 122, die zwischen der Membran 112 und dem Phase-Plug gebildet ist, akustisch an den Wellenleiter 116 koppelt. Der Phase-Plug 120 ist dazu konfiguriert, destruktive Interferenz von Schallwellen zu verhindern, die vom Treiber 104 erzeugt werden, indem er diese Wellen zum Wellenleiter 116 lenkt. Der Phase-Plug 120 weist eine Mehrzahl von Öffnungen oder Schlitzen (z. B. Öffnung 123) auf, die im Wesentlichen gleiche Weglängen bereitstellen, über die sich Schallwellen bewegen können, wodurch eine im Wesentlichen kohärente Wellenfront die Halsöffnung 118 erreichen kann. Somit können die Öffnungen 123 auch als akustische Kanäle bezeichnet werden. Auf diese Weise kann Schall mit reduzierter Dämpfung und einer erweiterten, relativ flachen Frequenzantwort bei höherer Effizienz und Direktionalität im Vergleich zu Lautsprechern des direkt abstrahlenden Typs erzeugt werden.
Wie oben erwähnt, ist die Kompressionskammer 122 ein hohler, schmaler Raum zwischen der Membran 112 und dem Phase-Plug 120. Bei Ausführungsformen, in denen die Membran 112 ringförmig ist, kann die Kompressionskammer 122 ebenfalls eine ringförmige Form annehmen. Der Phase-Plug 120 ist dazu konfiguriert, mehrere negative Wirkungen abzuschwächen, die anderenfalls in der Kompressionskammer 122 auftreten können, wie etwa eine Variation des Schalldrucks in der Kompressionskammer, insbesondere entlang ihrer radialen Abmessung (z. B. senkrecht zur Mittelachse 124) für Konfigurationen, in denen die Membran 112 eine Kuppel aufweist. Wie oben beschrieben, kann Hochfrequenzdämpfung vermehrt in der Kompressionskammer 122 auftreten, je mehr die Höhe (z. B. Dicke entlang der Mittelachse 124) der Kompressionskammer 122 zunimmt. Daher kann die Höhe der Kompressionskammer 122 so weit wie möglich reduziert werden; als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die radiale Abmessung der Kompressionskammer 0,5 mm für einen Durchmesser der Membran 112 von 100 mm betragen. Wie unten beschrieben, befassen sich die vorliegenden Ausführungsformen von Phase-Plugs mit diesen und anderen Problemen und können eine reduzierte nichtlineare Verzerrung mit flacheren, erweiterten Frequenzantworten ermöglichen.
In der dargestellten Konfiguration aus 1 können also elektrische Signale, die an die Schwingspule 108 angelegt werden, in mechanische Vibrationen der Membran 112 umgewandelt werden und dadurch Schalldruckwellen erzeugen. Diese Schalldruckwellen können über die Kompressionskammer 122 an die Öffnungen 123 des Phase-Plugs 120 gelenkt werden und sich anschließend zur Halsöffnung 118 des Wellenleiters 116 fortpflanzen. Die Schalldruckwellen können dann von Hörern als hörbarer Schall wahrgenommen werden.
2A-E zeigen verschiedene Ansichten eines Phase-Plugs 200 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Wie in der perspektivischen Ansicht von vorne oben aus 2A zu erkennen, weist der Phase-Plug 200 einen oberen Teil 202 auf, der allgemein derart geformt ist, dass er mit der Form einer Membran übereinstimmt, zu der benachbart er angeordnet werden soll; in diesem Beispiel ist der obere Teil allgemein konvex und etwa halbkugelförmig und weist eine vordere Oberfläche 203 auf, die an einer allgemein konkaven Membran konturiert ist, der eine Kuppel oder Staubkappe fehlt, wie etwa die Membran 112 aus 1. Der Grad der konvexen Krümmung des oberen Teils 202 kann derart modifiziert werden, dass er mit der benachbarten Membran übereinstimmt. An einem Außenumfang 207 weist der obere Teil 202 eine Anfasung 204 auf, die in anderen Ausführungsformen wegfallen kann.
Der Phase-Plug 200 weist vier massive Abschnitte 205 auf, die in Bezug auf eine Mittelachse 206, die sich von einer Eintrittsseite 208 zu einer Austrittsseite 210 des Phase-Plugs und entlang seiner Mitte erstreckt, wenigstens ungefähr konzentrisch zueinander angeordnet sind. Gemeinsam bilden die Abschnitte 205 die vordere Oberfläche 203, die sich von diesen erstreckt und eine untere Oberfläche 212 bildet, die unten beschrieben ist. Von einer radialen Achse 214, die sich von der Mittelachse 206 erstreckt, nach außen verlaufend umfassen die Abschnitte 205 einen innersten Abschnitt 216, einen zweitinnersten Abschnitt 218, einen zweitäußersten Abschnitt 220 und einen äußersten Abschnitt 222, deren Höhe gemeinsam in Bezug auf die Mittelachse 206 gleichmäßig und allmählich abnimmt. Mit Ausnahme des innersten Abschnitts 216 sind die Abschnitte 205 teilweise ringförmig. In diesem Beispiel sind die Abschnitte 205 in Scheibenschnitten durch den gesamten Durchmesser des Phase-Plugs 200 entlang der radialen Achse 214 (oder jeder anderen radialen Achse, die senkrecht zur Mittelachse 206 ist und diese schneidet) annähernd konvex und symmetrisch. In einigen Ausführungsformen können die Abschnitte 205 ungefähr gleiche geodätische Längserstreckungen der vorderen Oberfläche 203 überspannen - z. B. entlang einer geodätischen Linie 224 gemessen. Alternativ können die Abschnitte 205 ungefähr gleiche radiale Längserstreckungen gemessen entlang der radialen Achse 214 überspannen. Die Abschnitte 216, 218, 220 und 222 können von einer oder mehreren Strukturen (nicht dargestellt) in ihrer Position gehalten werden, z. B. durch mechanische Brücken, die sich wenigstens teilweise radial über die Abschnitte erstrecken.
Wie dargestellt, sind benachbarte Paare von Abschnitten 205 durch Öffnungen oder Schlitze 226 getrennt, die hohle Abschnitte bereitstellen, durch die sich Schallwellen bewegen können, und die weiterhin die vordere Oberfläche 203 bilden. Gleiche Abschnitte 205 und Öffnungen 226 überspannen die vertikale Längenerstreckung des Phase-Plugs 200 (z. B. entlang der Mittelachse 206 gemessen) von der vorderen Oberfläche 203 und Eintrittsseite 208 zur unteren Oberfläche 212 und Austrittsseite 210. In der dargestellten Ausführungsform umfassen die Öffnungen 226 drei Öffnungen, die gleichmäßig an der vorderen Oberfläche 203 verteilt sein können (z. B. entlang einer geodätischen Linie gemessen, die sich von der Mittelachse 206 zum Außenumfang 207 des oberen Teils 202 erstreckt), obwohl ihre räumliche Verteilung in anderen Ausführungsformen auch asymmetrisch sein kann. Die gezeigte Anzahl von Abschnitten und Öffnungen ist jedoch als ein nicht einschränkendes Beispiel bereitgestellt und ist in keiner Weise als einschränkend aufzufassen.
Jede Öffnung 226 weist ein allgemein mäanderndes, gekrümmtes und/oder gewundenes Muster auf, das sich in Umfangsrichtung entlang der vorderen Oberfläche 203 regelmäßig wiederholt. Das Muster variiert allgemein in einem annähernd sägezahn- und/oder muldenförmigen Muster und verleiht dem Phase-Plug 200 ein hier als "Schneeflocken-"Öffnungsmuster bezeichnetes Öffnungsmuster. In diesem Beispiel weisen die Muster acht Spitzen (z. B. Spitze 228) und acht Vertiefungen (z. B. Vertiefung 230) auf, die durch zwischengeordnete Segmente (z. B. Segment 232) getrennt sind, welche leicht gekrümmt sind, doch können diese Segmente in anderen Ausführungsformen auch gerade und linear sein. Auf diese Weise kann sich das Schneeflockenmuster von einem typischen Sägezahnmuster beispielsweise durch einen Krümmungsgrad unterscheiden, z. B. 10-20 %. In anderen Ausführungsformen allerdings kann das Schneeflockenmuster ein genau sägezahnförmiges (oder muldenförmiges) Muster sein, wobei in diesem Fall gerade Segmente Spitzen 228 und Vertiefungen 230 trennen können.
Es sind andere Anzahlen von Spitzen 228 und/oder Vertiefungen 230 möglich, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen, und in einigen Ausführungsformen kann die Anzahl der Spitzen und/oder Vertiefungen für verschiedene Öffnungen 226 unterschiedlich sein. Aufgrund der zwischengeordneten Anordnung definieren die Öffnungen 226 allgemein mäandernde, gekrümmte und/oder gewundene Umfänge für jeden der Abschnitte 205; mit Ausnahme des äußersten Abschnitts 222, der einen kreisförmigen Außenumfang aufweist, und des innersten Abschnitts 216, der keinen Innenumfang aufweist, weisen die übrigen Abschnitte mit einem Innen- und einem Außenumfang ein solches Muster auf. In einigen Ausführungsformen kann die geodätische Länge jeder Öffnung 226 konstant sein, während sie den oberen Teil 202 in Umfangsrichtung quert, obwohl diese Länge in anderen Ausführungsformen ungleich sein kann - beispielsweise kann zwischen benachbarten Spitzen 228 eine größere geodätische Länge als zwischen benachbarten Vertiefungen 230 vorliegen. Diese geodätischen Längen können ferner für jeweilige Öffnungen 226 variieren.
In dieser Ausführungsform sind die Öffnungen 226 und ihre Muster in Scheibenschnitten durch den gesamten Durchmesser des Phase-Plugs 200 entlang der radialen Achse 214 symmetrisch, derart, dass der Abschnitt 205 den gleichen allgemein mäandernden Innen- und/oder Außenumfang aufweist, obwohl sich die Umfangsmuster beim Queren des oberen Teils 202 radial nach innen hin zum innersten Abschnitt 216 verkleinern (z. B. sind die Längen der Segmente 232 bei einer Öffnung 226, die näher an der Mittelachse 206 ist, kleiner als bei einer Öffnung, die weiter von der Mittelachse entfernt ist). Ferner können die Öffnungen 226 und die Innen- und/oder Außenumfangsmuster der Abschnitte 205 geodätisch fluchten - beispielsweise schneiden sich die Spitzen 228 von benachbarten (zwei oder mehr) Öffnungen entlang der geodätischen Linie 224.
2B zeigt eine Seitenansicht des Phase-Plugs 200. Wie dargestellt, ist der obere Teil 202 an seiner unteren Oberfläche an einen Mittelabschnitt 234 mit einem Außenumfang 235 gekoppelt, der durch den äußersten Abschnitt 222 definiert ist und in einer linearen, konischen Weise abnimmt, während die Mittelachse 206 nach unten gequert wird, derart, dass sein Durchmesser einen größeren Wert auf einer ersten Höhe entlang der Mittelachse als auf einer zweiten, niedrigeren Höhe entlang der Mittelachse annimmt. Der oberste Abschnitt des mittleren Teils 234 ist in einem Abstand radial vom Außenumfang des oberen Teils nach innen mit der unteren Seite des oberen Teils 202 verbunden, derart, dass der obere Teil teilweise über dem mittleren Teil überhängt. Aus der Perspektive von 2B verleiht diese Konfiguration dem Phase-Plug 200 allgemein eine Form, die hier als eine „Pilzform“ bezeichnet wird. Der mittlere Teil 234 kann jedoch nicht-konische Geometrien annehmen, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen.
An einer Grenze des mittleren Teils 236 ist der mittlere Teil 234 an einen zylindrischen unteren Teil 238 gekoppelt, dessen Querschnitt entlang der Mittelachse 206 in Bezug auf Schnittebenen senkrecht zur Mittelachse annähernd konstant ist. Gemeinsam nehmen der obere Teil 202, der mittlere Teil 234 und der untere Teil 238 jeweils Untergruppen von Abschnitten 205 auf. Da sich insbesondere der äußerste Abschnitt 222 von der vorderen Oberfläche 203 zur unteren Oberfläche 212 erstreckt, kann der äußerste Abschnitt als den Gesamtaußenumfang und die Oberfläche des Phase-Plugs 200 definierend betrachtet werden, und als ein so genannter „Rahmen“ betrachtet werden, wobei der Rahmen den Abschnitt des Phase-Plugs umfasst, der sich von seiner Außenfläche radial nach innen zu der radial am weitesten außen liegenden Öffnung 226 erstreckt - z. B. der massive Abschnitt des Phase-Plugs, der von dieser Öffnung nach außen begrenzt wird. Es versteht sich, dass die Höhe des unteren Teils 238 gemessen entlang der Mittelachse 206 variiert werden kann, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. In anderen Ausführungsformen kann der untere Teil 238 wegfallen, wobei in diesem Fall der Phase-Plug 200 und die Öffnungen 226 an der Grenze des mittleren Teils 236 des mittleren Teils 234 enden können.
Bezug nehmend auf 2C zeigt diese eine perspektivische Ansicht des Phase-Plugs 200 von vorne unten. Dabei definieren die Abschnitte 205 die untere Oberfläche 212, die massive ringförmige Abschnitte aufweist (mit Ausnahme des innersten Abschnitts 216, der eine kreisförmige untere Oberfläche aufweist), die durch hohle ringförmige Öffnungen 226 getrennt sind. Wie bei der vorderen Oberfläche 203 können die Abschnitte 205 in Bezug auf die radiale Achse 214 gleichmäßig voneinander beabstandet sein. Darüber hinaus können in einigen Ausführungsformen die unteren Oberflächen der einzelnen Abschnitte 205 entlang einer Ebene senkrecht zur Mittelachse 206 im Wesentlichen bündig sein (z.B. innerhalb von 10 mm). Wie gezeigt, können die radialen Längen des zweitinnersten Abschnitts 218 und des zweitäußersten Abschnitts 220 etwa gleich sein, wobei die radiale Länge des äußersten Abschnitts 222 verhältnismäßig größer ist. In einigen Konfigurationen kann die untere Oberfläche des äußersten Abschnitts 222 eine Grenzlinie 240 einschließen, die eine Differenz der Höhen der Oberflächen von einer ihrer Seiten definiert, obwohl diese Höhen in anderen Konfigurationen gleich sein können.
2D zeigt eine perspektivische Ansicht von vorne oben eines Querschnitts des Phase-Plugs 200 entlang einer Linie A-A in 2B. Insbesondere ist die Variation des Querschnitts der Abschnitte 205 entlang der Mittelachse 206 dargestellt. Wie dargestellt, ist der Querschnitt des innersten Abschnitts 216, des zweitinnersten Abschnitts 218 und des zweitäußersten Abschnitts 220 wenigstens teilweise zwischen einem Bereich benachbart zur vorderen Oberfläche 203 und einem unteren Bereich benachbart zur unteren Oberfläche 212 unterschiedlich. Bögen 242 nähern sich allgemein den jeweiligen Grenzen zwischen diesen Bereichen für jeden Abschnitt 205 an, obwohl es sich versteht, dass die Veränderungen des Querschnitts graduell sind.
Über dem Bogen 242 verjüngen sich die Außenkanten des innersten Abschnitts 216 nach innen hin zur Mittelachse 206, während diese in annähernd parabelförmiger oder hyperbelförmiger Weise nach unten gequert wird. In diesem Bereich ist die Abnahme des Querschnitts des innersten Abschnitts 215 deutlicher als in dem Bereich unter dem Bogen 242, wo die Außenkanten des innersten Abschnitts sich in einer annähernd linearen und konischen Weise nach innen verjüngen. Eine ähnliche Variation des Querschnitts gilt für die Abschnitte 218 und 220, obwohl ihre Außenkanten über ihren jeweiligen Bögen 242, die radial weiter außen liegen (z. B. Kante 244) eine größere Krümmung aufweisen als ihr radial weiter innen liegendes Gegenstück.
Umgekehrt unterscheidet sich die Variation des Querschnitts entlang der Linie A-A in 2B für den äußersten Abschnitt 222, der ungefähr drei allgemeine Bereiche von Variation aufweist. In einem obersten Bereich 246 benachbart zur vorderen Oberfläche 203 ist der Querschnitt etwa dreieckig und variiert stärker entlang der radialen Achse 214. In einem verhältnismäßig tieferen mittleren Bereich 248 weist der Querschnitt eine relativ leichte und konische Abnahme auf. In einem verhältnismäßig noch tieferen unteren Bereich 250 weist der Querschnitt eine etwa dreieckige Abnahme auf, bis er an einer Kante 252 abgeschnitten ist, die die untere Oberfläche 212 bildet. Wie oben beschrieben, kann diese Abschneidung dem Phase-Plug 200 eine im Wesentlichen flache untere Oberfläche 212 verleihen, obwohl auch nicht-flache Oberflächen vorgesehen sind. In einer solchen Ausführungsform kann eine virtuelle Ebene, die die Nadire der unteren Oberflächen der einzelnen Abschnitte 205 einschließt, entlang der unteren Oberfläche 212 gebildet sein.
Da die Öffnungen 226 dreidimensionale Gegenstücke sind, die durch benachbarte Kanten benachbarter Abschnitte 205 definiert sind, geht ihre Querschnittvariation entlang der Mittelachse 206 im Wesentlichen aus der vorstehenden Beschreibung hervor. Allgemein nehmen die Querschnitte der Öffnungen 226 zu, während die Mittelachse 206 nach unten gequert wird, und diese Zunahme variiert ungefähr zwischen einer annähernd gekrümmten Variation (z. B. parabelförmig, hyperbelförmig) und einer annähernd linearen, konischen Variation. In dieser Konfiguration stellen die Öffnungen 226 ein zunehmendes Volumen bereit, in dem sich Schallwellen fortpflanzen können, während die Mittelachse 206 nach unten gequert wird. In einigen Ausführungsformen können die Weglängen der Öffnungen 226 (wobei eine Weglänge für eine jeweilige Öffnung beispielsweise die Strecke ist, die Schallwellen in dieser Öffnung zurücklegen) im Wesentlichen gleich sein (z. B. innerhalb von einigen Millimetern). Entlang der Kante 252 kann der radiale Abstand, der den äußersten Abschnitt 222 vom zweitäußersten Abschnitt 220 trennt, im Wesentlichen gleich (z. B. innerhalb von 5 mm) wie der radiale Abstand sein, der den zweitäußersten Abschnitt vom zweitinnersten Abschnitt 218 trennt. Der radiale Abstand entlang der Kante 252, der den zweitinnersten Abschnitt 218 vom innersten Abschnitt 216 trennt, kann jedoch verhältnismäßig kleiner und in einigen Ausführungsformen etwa halb so groß wie die genannten radialen Abstände sein. 2E zeigt eine perspektivische Ansicht von unten vorne des Querschnitts des Phase-Plugs 200 entlang einer Linie A-A in 2B und stellt ferner die oben erwähnten Aspekte dar.
3A-G zeigen verschiedene Ansichten eines Phase-Plugs 300 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. 3A insbesondere zeigt eine auseinander gezogene Ansicht des Phase-Plugs 300, die vier massive Abschnitte 302 darstellt, die den Phase-Plug bilden und wenigstens annähernd entlang einer Mittelachse 304 konzentrisch zueinander ausgerichtet sind. In 3A von links nach rechts gehend und radial nach außen bei Anordnung in einer nicht auseinander gezogenen Konfiguration weisen die Abschnitte 302 einen innersten Abschnitt 306, einen zweitinnersten Abschnitt 308, einen zweitäußersten Abschnitt 310 und einen äußersten Abschnitt 312 auf. Wie ausführlicher weiter unten beschrieben, ist der äußerste Abschnitt 312 als einen Rahmen 314 aufweisend dargestellt, der das sichere Anbringen in einer geeigneten Umgebung (z. B. zwischen einer Membran und einem Wellenleiter) ermöglichen kann und als eine vom äußersten Abschnitt und dem Phase-Plug selbst getrennte Komponente betrachtet werden kann. Die Abschnitte 302 können von einer oder mehreren Strukturen (nicht dargestellt) in ihrer Position gehalten werden, z. B. durch mechanische Brücken, die sich wenigstens teilweise radial über die Abschnitte erstrecken.
Bezug nehmend auf 3B zeigt diese eine perspektivische Ansicht des Phase-Plugs 300 von vorne oben. Wie dargestellt, weist der Phase-Plug 300 einen oberen Teil 316 auf, der allgemein angepasst an die Form einer Membran geformt ist, zu der benachbart er angeordnet werden soll; in diesem Beispiel ist der obere Teil in einem ersten ringförmigen Bereich 318 allgemein konvex und in einem zweiten ringförmigen Bereich 320, der sich von der Mittelachse 304 erstreckt, allgemein konkav, wobei der zweite ringförmige Bereich radial weiter innen als der erste ringförmige Bereich liegt. Eine solche Konfiguration ist an eine konkave Membran mit einer konvexen und allgemein kugelförmigen oder parabelförmigen Kuppel oder Staubkappe angepasst. Die Fläche, die vom ersten und zweiten ringförmigen Bereich 318 und 320 überspannt wird, sowie der Grad der Konvexität und Konkavität dieser Bereiche kann in Anpassung an verschiedene Membranen variiert werden (um z. B. eine Anpassung an verschiedene Kuppel- oder Staubkappengrößen zu erreichen). In anderen Ausführungsformen kann darüber hinaus der erste ringförmige Bereich 318 allgemein konkav sein und der zweite ringförmige Bereich 320 kann allgemein konvex sein. Allgemein kann der erste ringförmige Bereich 318 eine andere Krümmung als der zweite ringförmige Bereich 320 aufweisen.
Die Abschnitte 302 bilden gemeinsam eine vordere Oberfläche 322, die sich von diesen an einer Eintrittsseite 323 erstreckt und eine untere Oberfläche 324 bildet, die unten an einer Austrittsseite 325 beschrieben ist. Mit Ausnahme des innersten Abschnitts 306 sind die Abschnitte 305 teilweise ringförmig. Darüber hinaus sind die Abschnitte 305 in Scheibenschnitten durch den gesamten Durchmesser des Phase-Plugs 300 entlang der radialen Achse 326 (oder jeder anderen radialen Achse, die senkrecht zur Mittelachse 304 ist und diese schneidet) symmetrisch. In einigen Ausführungsformen können die Abschnitte 302 ungefähr gleiche geodätische Längserstreckungen der vorderen Oberfläche 322 überspannen - z. B. entlang einer geodätischen Linie 328 gemessen.
Wie dargestellt, sind benachbarte Paare von Abschnitten 302 durch Öffnungen oder Schlitze 330 getrennt. Gleiche Abschnitte 302 und Öffnungen 330 überspannen die vertikale Längenerstreckung des Phase-Plugs 300 (z. B. entlang der Mittelachse 304 gemessen) von der vorderen Oberfläche 322 und Eintrittsseite 323 zur unteren Oberfläche 324 und Austrittsseite 325. In der dargestellten Ausführungsform umfassen die Öffnungen 330 drei Öffnungen, die gleichmäßig an der vorderen Oberfläche 322 verteilt sein können (z. B. entlang einer geodätischen Linie gemessen, die sich von der Mittelachse 304 zum Außenumfang des oberen Teils 316 erstreckt), obwohl ihre räumliche Verteilung in anderen Ausführungsformen auch asymmetrisch sein kann. Die gezeigte Anzahl von Abschnitten und Öffnungen ist jedoch als ein nicht einschränkendes Beispiel bereitgestellt und ist in keiner Weise als einschränkend aufzufassen.
Wie bei den Öffnungen 226 aus 2A weist jede Öffnung 330 ein allgemein mäanderndes, gekrümmtes und/oder gewundenes Muster auf, das sich in Umfangsrichtung entlang der vorderen Oberfläche 203 regelmäßig wiederholt. Das Muster variiert allgemein in einem annähernd sägezahn- und/oder muldenförmigen Muster und verleiht dem Phase-Plug 300 das Schneeflocken-Öffnungsmuster. In diesem Beispiel weisen die Muster acht Spitzen (z. B. Spitze 332) und acht Vertiefungen (z. B. Vertiefung 334) auf, die durch zwischengeordnete Segmente (z. B. Segment 336) getrennt sind, welche leicht gekrümmt sind. Auf diese Weise kann sich das Schneeflockenmuster von einem typischen Sägezahnmuster beispielsweise durch einen Krümmungsgrad unterscheiden, z. B. 10-20 %. In anderen Ausführungsformen allerdings kann das Schneeflockenmuster ein genau sägezahnförmiges (oder muldenförmiges) Muster sein, wobei in diesem Fall gerade Segmente Spitzen 228 und Vertiefungen 230 trennen können.
Es sind andere Anzahlen von Spitzen 332 und/oder Vertiefungen 334 möglich, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen, und in einigen Ausführungsformen kann die Anzahl der Spitzen 332 und/oder Vertiefungen 334 für verschiedene Öffnungen 330 unterschiedlich sein. Aufgrund der zwischengeordneten Anordnung definieren die Öffnungen 330 allgemein mäandernde, gekrümmte und/oder gewundene Umfänge für jeden der Abschnitte 302; mit Ausnahme des äußersten Abschnitts 312, der einen kreisförmigen Außenumfang aufweist, der von einem Rahmen 314 umschlossen ist (der einen teilweise kreisförmigen Umfang aufweist, der durch gerade abgeschrägte Segmente unterbrochen ist), und des innersten Abschnitts 306, der keinen Innenumfang aufweist, weisen die übrigen Abschnitte mit einem Innen- und einem Außenumfang ein solches Muster auf. In einigen Ausführungsformen kann die geodätische Länge jeder Öffnung 330 konstant sein, während sie den oberen Teil 316 in Umfangsrichtung quert, obwohl diese Länge in anderen Ausführungsformen ungleich sein kann - beispielsweise kann zwischen benachbarten Spitzen 332 eine größere geodätische Länge als zwischen benachbarten Vertiefungen 334 vorliegen. Diese geodätischen Längen können ferner für jeweilige Öffnungen 330 variieren.
In dieser Ausführungsform sind die Öffnungen 330 und ihre Muster in Scheibenschnitten durch den gesamten Durchmesser des Phase-Plugs 300 entlang der radialen Achse 326 symmetrisch, derart, dass jeder Abschnitt 302 den gleichen allgemein mäandernden Innen- und/oder Außenumfang aufweist, obwohl sich die Umfangsmuster beim Queren des oberen Teils 316 radial nach innen hin zum innersten Abschnitt 306 verkleinern (z. B. sind die Längen der Segmente 336 bei einer Öffnung 330, die näher an der Mittelachse 304 ist, geringer als bei einer Öffnung, die weiter von der Mittelachse entfernt ist). Ferner können die Öffnungen 330 und die Innen- und/oder Außenumfangsmuster der Abschnitte 302 geodätisch fluchten - beispielsweise schneiden sich die Spitzen 332 von benachbarten (zwei oder mehr) Öffnungen entlang der geodätischen Linie 328.
3B zeigt auch die Variation der Oberfläche des zweitinnersten Abschnitts 308. Insbesondere weist der zweite innerste Abschnitt 308 einen ersten Oberflächenbereich auf, der in den ersten ringförmigen Bereich 318 fällt und acht konvexe dreieckige Teile (z. B. dreieckiger Teil 338) umfasst, die regelmäßig um eine mäandernde Grenze 340 beabstandet sind, wobei Abschnitte der mäandernden Grenze zwischen benachbarten Paaren der Abschnitte angeordnet sind. Spitzen (z. B. Spitze 342) dreieckiger Teile 338 definieren Bereiche des zweitinnersten Abschnitts 308, die von der Mittelachse 304 am weitesten außen angeordnet sind. Dreieckige Teile 338 können durch jeweilige erste Oberflächennormalen definiert sein, etwa eine erste Oberflächennormale 344 mit beispielsweise einem Winkel von +30° relativ zur Mittelachse 304. Umgekehrt definiert die mäandernde Grenze 340 in ihrem Inneren auch einen zweiten Oberflächenbereich, der in den zweiten ringförmigen Bereich 320 fällt und einen teilweise ringförmigen Teil 346 umfasst, dessen Innenumfang vom Innenumfang des zweitinnersten Abschnitts 308 definiert ist. Da der teilweise ringförmige Teil 346 eine variierende Krümmung entlang der radialen Achse 326 aufweist, kann er durch eine Mehrzahl von Oberflächennormalen definiert sein, die verschiedene Winkel relativ zur Mittelachse 304 aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann beispielsweise in einem Bereich unmittelbar benachbart zu einem dreieckigen Teil 338 ein teilweise ringförmiger Teil 346 durch eine zweite Oberflächennormale 348 mit einem Winkel definiert sein, der additiv umgekehrt zum Winkel der ersten Oberflächennormalen 344 ist (z. B. -30°). Die mäandernde Grenze 340 trennt somit zwei Bereiche mit unterschiedlicher Krümmung.
3C zeigt eine Draufsicht des Phase-Plugs 300, die unter anderem einige der genannten Aspekte darstellt (z. B. radiale Symmetrie, Verteilung der Abschnitte 302 und Öffnungen 330 entlang der vorderen Oberfläche 322). Wie in dieser Draufsicht zu erkennen, können die Abschnitte 302 gemessen entlang der radialen Achse 326 etwa dieselbe radiale Länge einnehmen. Alternativ können die Abschnitte 302 etwa dieselben geodätischen Längen gemessen entlang der geodätischen Linie 328 einnehmen.
3C stellt auch dar, wie der Innen- und/oder Außenumfang von einem oder mehreren Abschnitten 302 variieren kann. In der dargestellten Ausführungsform weist jedes Segment 336 des zweitinnersten Abschnitts 308, das seinen Außenumfang bildet, ein erstes Untersegment 350 und ein zweites Untersegment 352 auf, deren Krümmungen geringfügig voneinander abweichen. In anderen Ausführungsformen kann eine solche Variation der Krümmung wegfallen, was jedem Segment eine durchgehend konstante Krümmung verleiht.
Schließlich zeigt 3C, wie ein Abschnitt von Öffnungen 330 von der Eintrittsseite 323 zur Austrittsseite 325 durch die gesamte vertikale Länge des Phase-Plugs 300 von oben betrachtet sichtbar sein kann. Aus dieser Perspektive können acht Öffnungen (z. B. Öffnung 354) erkennbar sein, die eine dreieckige Form annehmen. Die Öffnungen 354 können auch von unten betrachtet dreieckig erscheinen, wie weiter unten beschrieben wird.
Bezug nehmend auf 3D zeigt diese eine Seitenansicht des Phase-Plugs 300. Wie in dieser Ansicht zu sehen, erreicht der zweitäußerste Abschnitt 310 den höchsten Punkt des Phase-Plugs 300 an einem Scheitelpunkt 356 entlang der Mittelachse 304. Der Scheitelpunkt 356 kann denjenigen des zweitinnersten Abschnitts 308 übersteigen (z. B. um 10 mm), obwohl die beiden in anderen Ausführungsformen bündig sein und eine virtuelle Ebene bilden können, die die Scheitelpunkte sowohl des zweitäußersten Abschnitts 310 als auch des zweitinnersten Abschnitts einschließt. Für den Fall, dass eine solche virtuelle Ebene gebildet wird, wären die Scheitelpunkte des zweitäußersten Abschnitts 310 von den Scheitelpunkten des zweitinnersten Abschnitts 310 entlang einer horizontalen Achse (nicht dargestellt) getrennt, die sich über den Durchmesser des Phase-Plugs 300 und senkrecht zur Mittelachse 304 erstreckt.
Der obere Teil 316 weist eine erste Anfasung 358 entlang dem kreisförmigen Abschnitt seines Außenumfangs und eine zweite Anfasung 360 entlang dem geraden abgeschrägten Abschnitt seines Außenumfangs auf, der horizontal vom ersten Grat getrennt ist. Der abgeschrägte Abschnitt erreicht eine geringfügig geringere Höhe entlang der Mittelachse 304 als der kreisförmige Abschnitt. An seiner unteren Oberfläche ist der obere Teil 316 an einen mittleren Teil 362 gekoppelt, dessen Außenumfang wenigstens teilweise von dem äußersten Abschnitt 312 definiert sein kann und in einer linearen, konischen Weise abnimmt, während die Mittelachse 304 nach unten gequert wird, derart, dass sein Durchmesser auf einer ersten Höhe entlang der Mittelachse einen größeren Wert als auf einer zweiten, niedrigeren Höhe entlang der Mittelachse annimmt. Der oberste Abschnitt des mittleren Teils 362 ist in einem Abstand radial vom Außenumfang des oberen Teils nach innen mit der unteren Seite des oberen Teils 316 verbunden, derart, dass der obere Teil teilweise über dem mittleren Teil überhängt. Der mittlere Teil 362 kann jedoch nicht-konische Geometrien annehmen, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen.
An einer Grenze des mittleren Teils ist der mittlere Teil 362 an einen unteren Teil 366 gekoppelt, dessen Querschnitt entlang der Mittelachse 304 in Bezug auf Scheibenschnittebenen senkrecht zur Mittelachse mit einer geringeren Rate als derjenige des mittleren Teils abnimmt. Es versteht sich, dass die Höhe des unteren Teils 366 gemessen entlang der Mittelachse 304 variiert werden kann, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. In anderen Ausführungsformen kann der untere Teil 366 wegfallen, wobei in diesem Fall der Phase-Plug 300 und die Öffnungen 330 an der Grenze des mittleren Teils enden können. Eine Halterung 368, die separat oder einstückig mit dem unteren Teil 366 gebildet ist, umgibt den unteren Teil in einer annähernd konzentrischen Weise. Die Halterung 368 ist teilweise ringförmig und weist in diesem Beispiel vier Vorsprünge (z. B. Vorsprung 370) auf, die jeweils zylindrische Bohrungen aufweisen, durch die verschiedene Typen von Befestigungsmitteln (z. B. Schrauben) eingeführt werden können, um den Phase-Plug 300 in einer Umgebung sicher zu befestigen.
3E zeigt eine Ansicht des Phase-Plugs 300 und seiner unteren Oberfläche 324 an einer Austrittsseite 325 von unten. Die untere Oberfläche 324 weist massive ringförmige Abschnitte auf (mit Ausnahme des innersten Abschnitts 306, der eine kreisförmige untere Oberfläche aufweist), die durch hohle ringförmige Öffnungen 330 getrennt sind und der Klarheit halber in der Figur durch Schraffierung betont sind. Der radiale Abstand entlang der radialen Achse 326, der den innersten Abschnitt 306 vom zweitinnersten Abschnitt 308 trennt, kann etwa gleich dem radialen Abstand sein, der den zweitinnersten Abschnitt vom zweitäußersten Abschnitt 310 trennt. Umgekehrt ist in der dargestellten Ausführungsform der radiale Abstand, der den zweitäußersten Abschnitt 310 vom äußersten Abschnitt 312 trennt, verhältnismäßig kleiner als die genannten radialen Abstände. Darüber hinaus kann die radiale Länge entlang der radialen Achse 326 des innersten Abschnitts 306, des zweitinnersten Abschnitts 308 und des zweitäußersten Abschnitts 310 etwa gleich sein, während die radiale Länge des äußersten Abschnitts 312 in dieser Ausführungsform wesentlich (z. B. fünf Mal) größer als die radialen Längen ist, was dem Phase-Plug 300 drei Abschnitte verleiht, die eine relativ dünne radiale Abmessung an der Austrittsseite 325 im Verhältnis zum relativ dicken äußersten Abschnitt aufweisen.
An der unteren Oberfläche 324 können die Nadire (z. B. unteren Oberflächen) der Abschnitte 302 entlang der Mittelachse 304 gemessen bündig sein, derart, dass eine virtuelle Ebene, die diese Nadire aufweist, an der unteren Oberfläche gebildet wird. In anderen Ausführungsformen können diese Nadire jedoch auch ungleich sein. Darüber hinaus sind die oben beschriebenen dreieckigen Öffnungen 354 in der Ansicht von unten aus 3E zu erkennen.
Bezug nehmend auf 3F zeigt diese eine perspektivische Ansicht von oben vorne eines Querschnitts des Phase-Plugs 300 entlang einer Linie B-B aus 3D. Wie dargestellt, nimmt der Querschnitt der Abschnitte 302 allgemein in einer konischen Weise ab, während die Mittelachse 304 nach unten gequert wird. Die jeweiligen Querschnittabnahmeraten für den innersten Abschnitt 306, zweitinnersten Abschnitt 308 und zweitäußersten Abschnitt 310 können über die gesamte Höhe des Phase-Plugs 300 hinweg annähernd konstant sein. Relativ zu den Querschnitten seiner benachbarten Abschnitte 302 nimmt der Querschnitt des innersten Abschnitts 306 schneller ab, während die Abnahme der Querschnitte des zweitinnersten Abschnitts 308 und des zweitäußersten Abschnitts 310 ungefähr ähnlich ist. Der äußerste Abschnitt 312 zeigt eine variierende Querschnittänderungsrate, wobei die Abnahme jedoch in annähernd konischer Weise erfolgt, woraufhin der Querschnitt aufgrund der Verbindung mit der Halterung 368 wieder zunimmt. Obwohl der äußerste Abschnitt 312 in 3F als kontinuierlich mit der Halterung 368 gezeigt ist, versteht es sich, dass hohle Abschnitte diese zwei Elemente an einigen Positionen im Phase-Plug 300 trennen können, wie in 3D zu sehen ist. 3G zeigt eine perspektivische Ansicht von unten vorne des Querschnitts des Phase-Plugs 300 entlang der Linie B-B in 3D und stellt ferner die oben erwähnten Aspekte dar. Wie bei dem Phase-Plug 200 können die Weglängen der Öffnungen 330 (wobei eine Weglänge für eine jeweilige Öffnung beispielsweise die Strecke ist, die Schallwellen in dieser Öffnung zurücklegen) im Wesentlichen gleich sein (z. B. innerhalb von einigen Millimetern).
4A-F zeigen verschiedene Ansichten eines weiteren Phase-Plugs 400 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. 4A zeigt insbesondere eine perspektivische Ansicht des Phase-Plugs 400 von vorne oben, der einen oberen Teil 402 aufweist, der allgemein angepasst an die Form einer Membran geformt ist, zu der benachbart er angeordnet werden soll; in diesem Beispiel ist der obere Teil in einem ersten ringförmigen Bereich 404 allgemein konvex und in einem zweiten ringförmigen Bereich 406, der sich von einer Mittelachse 408 erstreckt, allgemein konkav, wobei der zweite ringförmige Bereich radial weiter innen als der erste ringförmige Bereich liegt. Eine solche Konfiguration ist an eine konkave Membran mit einer konvexen und allgemein kugelförmigen oder parabelförmigen Kuppel oder Staubkappe angepasst. Die Fläche, die vom ersten und zweiten ringförmigen Bereich 404 und 406 überspannt wird, sowie der Grad der Konvexität und Konkavität dieser Bereiche kann in Anpassung an verschiedene Membranen variiert werden.
Der Phase-Plug 400 weist vier massive Abschnitte 410 auf, die in Bezug auf eine Mittelachse 408, die sich von einer Eintrittsseite 412 zu einer Austrittsseite 414 des Phase-Plugs und entlang seiner Mitte erstreckt, wenigstens ungefähr konzentrisch zueinander angeordnet sind. Gemeinsam bilden die Abschnitte 410 eine vordere Oberfläche 416, die sich von diesen erstreckt und eine untere Oberfläche 418 bildet, die unten beschrieben ist. Von einer radialen Achse 420, die sich von der Mittelachse 408 erstreckt, nach außen verlaufend umfassen die Abschnitte 410 einen innersten Abschnitt 422, einen zweitinnersten Abschnitt 424, einen zweitäußersten Abschnitt 426 und einen äußersten Abschnitt 428. Mit Ausnahme des innersten Abschnitts 422 sind die Abschnitte 410 teilweise ringförmig. Darüber hinaus sind die Abschnitte 410 in Scheibenschnitten durch den gesamten Durchmesser des Phase-Plugs 400 entlang der radialen Achse 420 (oder jeder anderen radialen Achse, die senkrecht zur Mittelachse 408 ist und diese schneidet) symmetrisch. In einigen Ausführungsformen können die Abschnitte 410 ungefähr gleiche geodätische Längserstreckungen der vorderen Oberfläche 416 überspannen - z. B. entlang einer geodätischen Linie 430 gemessen. Die Abschnitte 422, 424, 426 und 428 können von einer oder mehreren Strukturen (nicht dargestellt) in ihrer Position gehalten werden, z. B. durch mechanische Brücken, die sich wenigstens teilweise radial über die Abschnitte erstrecken.
Wie dargestellt, sind benachbarte Paare von Abschnitten 410 durch Öffnungen oder Schlitze 432 getrennt. Gleiche Abschnitte 410 und Öffnungen 432 überspannen die vertikale Längenerstreckung des Phase-Plugs 400 (z. B. entlang der Mittelachse 408 gemessen) von der vorderen Oberfläche 416 und Eintrittsseite 412 zur unteren Oberfläche 418 und Austrittsseite 414. In der dargestellten Ausführungsform umfassen die Öffnungen 432 drei Öffnungen, die gleichmäßig an der vorderen Oberfläche 416 verteilt sein können (z. B. entlang einer geodätischen Linie gemessen, die sich von der Mittelachse 408 zum Außenumfang des oberen Teils 402 erstreckt), obwohl ihre räumliche Verteilung in anderen Ausführungsformen auch asymmetrisch sein kann. Die gezeigte Anzahl von Abschnitten und Öffnungen ist jedoch als ein nicht einschränkendes Beispiel bereitgestellt und ist in keiner Weise als einschränkend aufzufassen.
Jede Öffnung 432 weist ein allgemein mäanderndes, gekrümmtes und/oder gewundenes Muster auf, das sich in Umfangsrichtung entlang der vorderen Oberfläche 416 regelmäßig wiederholt. Anders als die Öffnungs- und Abschnittsumfangsmuster der Phase-Plugs 200 und 300 variieren die Öffnungsmuster des Phase-Plugs 400 jedoch allgemein in einem gewellten, annähernd kurvigen Muster, das einer Sinuskurve gleicht (z. B. einem sinusförmigen Muster), das verhältnismäßig flacher gekrümmt ist und keine scharfen, gewinkelten Biegungen aufweist. In diesem Beispiel weisen die Muster acht Spitzen (z. B. Spitze 434) und acht Vertiefungen (z. B. Vertiefung 436) auf, die durch zwischengeordnete gekrümmte Segmente (z. B. Segment 438) getrennt sind. In einigen Ausführungsformen können sich die Muster von einer typischen Sinuskurve beispielsweise um einen Differenzanteil unterscheiden - z. B. 10-20 %. In anderen Ausführungsformen allerdings können die Musters genau sinusförmig sein. Ferner sind andere Anzahlen von Spitzen 434 und Vertiefungen 436 möglich, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen. In einigen Ausführungsformen können die Segmente 438 zwei Bereiche mit unterschiedlicher Krümmung aufweisen, die ungefähr an ihrem Mittelpunkt durch einen Wendepunkt (z. B. Wendepunkt 440) getrennt sind. In einigen Ausführungsformen kann die Anzahl von Spitzen 434 und/oder Vertiefungen 436 für unterschiedliche Öffnungen 432 unterschiedlich sein. Aufgrund der zwischengeordneten Anordnung definieren die Öffnungen 432 allgemein mäandernde, gekrümmte und/oder gewundene Umfänge für jeden der Abschnitte 410; mit Ausnahme des äußersten Abschnitts 428, der einen kreisförmigen Außenumfang aufweist, der von einem Rahmen 442 umschlossen ist (der einen teilweise kreisförmigen Umfang aufweist, der durch gerade abgeschrägte Segmente unterbrochen ist, ähnlich wie die des Rahmens 314), und des innersten Abschnitts 422, der keinen Innenumfang aufweist, weisen die übrigen Abschnitte mit einem Innen- und einem Außenumfang ein solches Muster auf.
In einigen Ausführungsformen kann die geodätische Länge jeder Öffnung 432 konstant sein, während sie den oberen Teil 402 in Umfangsrichtung quert, obwohl diese Länge in anderen Ausführungsformen ungleich sein kann - beispielsweise kann zwischen benachbarten Spitzen 434 eine größere geodätische Länge als zwischen benachbarten Vertiefungen 436 vorliegen. In der Konfiguration aus 4B variiert die geodätische Länge der äußersten Öffnung 432 (zwischen dem äußersten Abschnitt 428 und dem zweitinnersten Abschnitt 426) auf regelmäßige Weise von der Spitze 434 zur Vertiefung 436, erreicht an ersterer ein Maximum und fällt an letzterer auf ein Minimum ab. Geodätische Längen können ferner für andere Öffnungen 432 variieren.
In dieser Ausführungsform sind die Öffnungen 432 und ihre Muster in Scheibenschnitten durch den gesamten Durchmesser des Phase-Plugs 400 entlang der radialen Achse 420 symmetrisch, derart, dass der Abschnitt 410 den gleichen allgemein mäandernden Innen- und/oder Außenumfang aufweist, obwohl sich die Umfangsmuster beim Queren des oberen Teils 402 radial nach innen hin zum innersten Abschnitt 422 verkleinern (z. B. sind die Längen der Segmente 438 bei einer Öffnung 432, die näher an der Mittelachse 408 ist, geringer als bei einer Öffnung, die weiter von der Mittelachse entfernt ist). Ferner können die Öffnungen 432 und die Innen- und/oder Außenumfangsmuster der Abschnitte 410 geodätisch fluchten - beispielsweise schneiden sich die Spitzen 434 von benachbarten (zwei oder mehr) Öffnungen entlang der geodätischen Linie 430.
4A zeigt auch die Variation der Oberfläche des zweitinnersten Abschnitts 424. Insbesondere weist der zweite innerste Abschnitt 424 einen ersten Oberflächenbereich auf, der in den ersten ringförmigen Bereich 404 fällt und acht konvexe keilförmige Teile (z. B. Teil 444) umfasst, die regelmäßig um eine mäandernde Grenze 446 beabstandet sind, wobei Abschnitte der mäandernden Grenze zwischen benachbarten Paaren der Abschnitte angeordnet sind. Spitzen (z. B. Spitze 448) der Teile 444 definieren Bereiche des zweitinnersten Abschnitts 424, die von der Mittelachse 408 am weitesten außen angeordnet sind. Die Teile 444 können durch jeweilige erste Oberflächennormalen definiert sein, etwa eine erste Oberflächennormale 450 mit beispielsweise einem Winkel von +30° relativ zur Mittelachse 408. Umgekehrt definiert die mäandernde Grenze 446 in ihrem Inneren auch einen zweiten Oberflächenbereich, der in den zweiten ringförmigen Bereich 406 fällt und einen teilweise ringförmigen Teil 452 umfasst, dessen Innenumfang vom Innenumfang des zweitinnersten Abschnitts 424 definiert ist. Da der teilweise ringförmige Teil 452 eine variierende Krümmung entlang der radialen Achse 420 aufweist, kann er durch eine Mehrzahl von zweiten Oberflächennormalen definiert sein, die verschiedene Winkel relativ zur Mittelachse 408 aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann beispielsweise in einem Bereich unmittelbar benachbart zu einem Teil 444 ein teilweise ringförmiger Teil 452 durch eine zweite Oberflächennormale 454 mit einem Winkel definiert sein, der additiv umgekehrt zum Winkel der ersten Oberflächennormalen 450 ist (z. B. -30°). Die mäandernde Grenze 446 trennt somit zwei Bereiche mit unterschiedlicher Krümmung.
4B zeigt eine Draufsicht des Phase-Plugs 400, die unter anderem einige der genannten Aspekte darstellt (z. B. radiale Symmetrie, Verteilung der Abschnitte 410 und Öffnungen 432 entlang der vorderen Oberfläche 416). Wie in dieser Draufsicht zu erkennen, können die Abschnitte 410 gemessen entlang der radialen Achse 420 etwa dieselbe radiale Länge einnehmen. Alternativ können die Abschnitte 410 etwa dieselbe geodätische Länge gemessen entlang der geodätischen Linie 430 einnehmen.
4B zeigt auch, wie ein Abschnitt von Öffnungen 432 von der Eintrittsseite 412 zur Austrittsseite 414 durch die gesamte vertikale Länge des Phase-Plugs 400 von oben betrachtet sichtbar sein kann. Aus dieser Perspektive können acht Öffnungen (z. B. Öffnung 456) erkennbar sein, die eine Keilform annehmen. Die Öffnungen 456 können auch von unten betrachtet keilförmig erscheinen, wie weiter unten beschrieben wird.
Bezug nehmend auf 4C zeigt diese eine Seitenansicht des Phase-Plugs 400. Wie in dieser Ansicht zu sehen, erreicht der zweitäußerste Abschnitt 424 den höchsten Punkt des Phase-Plugs 400 an einem Scheitelpunkt 458 entlang der Mittelachse 408. In dieser Konfiguration stimmt der Scheitelpunkt 458 mit demjenigen des zweitinnersten Abschnitts 426 überein und bildet eine virtuelle Ebene, die die Scheitelpunkte sowohl des zweitäußersten Abschnitts 424 und des zweitinnersten Abschnitts aufweist, wobei die Scheitelpunkte entlang einer horizontal Achse (nicht dargestellt), die sich über den Durchmesser des Phase-Plugs 400 und senkrecht zur Mittelachse 408 erstreckt, voneinander getrennt sind. In anderen Ausführungsformen allerdings können die Scheitelpunkte des zweitäußersten Abschnitts 424 und des zweitinnersten Abschnitts 426 entlang der Mittelachse 408 horizontal voneinander getrennt sein, wie bei den Scheitelpunkten des zweitäußersten und innersten Abschnitts des Phase-Plugs 300 in 3.
Der obere Teil 402 weist eine erste Anfasung 460 entlang dem kreisförmigen Abschnitt seines Außenumfangs und eine zweite Anfasung 462 entlang dem geraden abgeschrägten Abschnitt seines Außenumfangs auf, der horizontal vom ersten Grat getrennt ist. Der abgeschrägte Abschnitt erreicht eine geringfügig geringere Höhe entlang der Mittelachse 408 als der kreisförmige Abschnitt. An seiner unteren Oberfläche ist der obere Teil 402 an einen mittleren Teil 464 gekoppelt, dessen Außenumfang wenigstens teilweise von dem äußersten Abschnitt 428 definiert sein kann und in einer linearen, konischen Weise abnimmt, während die Mittelachse 408 nach unten gequert wird, derart, dass sein Durchmesser auf einer ersten Höhe entlang der Mittelachse einen größeren Wert als auf einer zweiten, niedrigeren Höhe entlang der Mittelachse annimmt. Der oberste Abschnitt des mittleren Teils 464 ist in einem Abstand radial vom Außenumfang des oberen Teils nach innen mit der unteren Seite des oberen Teils 402 verbunden, derart, dass der obere Teil teilweise über dem mittleren Teil überhängt. Der mittlere Teil 464 kann jedoch nicht-konische Geometrien annehmen, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen.
An einer Grenze des mittleren Teils ist der mittlere Teil 464 an einen unteren Teil 466 gekoppelt, dessen Querschnitt entlang der Mittelachse 408 in Bezug auf Scheibenschnittebenen senkrecht zur Mittelachse mit einer geringeren Rate als derjenige des mittleren Teils abnimmt. Es versteht sich, dass die Höhe des unteren Teils 466 gemessen entlang der Mittelachse 408 variiert werden kann, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen. In anderen Ausführungsformen kann der untere Teil 466 wegfallen, wobei in diesem Fall der Phase-Plug 400 und die Öffnungen 432 an der Grenze des mittleren Teils enden können. Eine Halterung 468, die separat oder einstückig mit dem unteren Teil 466 gebildet ist, umgibt den unteren Teil in einer annähernd konzentrischen Weise. Die Halterung 468 ist teilweise ringförmig und weist in diesem Beispiel vier Vorsprünge (z. B. Vorsprung 470) auf, die jeweils zylindrische Bohrungen aufweisen, durch die verschiedene Typen von Befestigungsmitteln (z. B. Schrauben) eingeführt werden können, um den Phase-Plug 400 in einer Umgebung sicher zu befestigen.
4D zeigt eine Ansicht des Phase-Plugs 400 und seiner unteren Oberfläche 418 an einer Austrittsseite 414 von unten. Die untere Oberfläche 418 weist massive ringförmige Abschnitte auf (mit Ausnahme des innersten Abschnitts 422, der eine kreisförmige untere Oberfläche aufweist), die durch hohle ringförmige Öffnungen 432 getrennt sind und der Klarheit halber in der Figur durch Schraffierung betont sind. Der radiale Abstand entlang der radialen Achse 420, der den innersten Abschnitt 422 vom zweitinnersten Abschnitt 424 trennt, kann etwa gleich dem radialen Abstand sein, der den zweitinnersten Abschnitt vom zweitäußersten Abschnitt 426 trennt. Umgekehrt ist in der dargestellten Ausführungsform der radiale Abstand, der den zweitäußersten Abschnitt 426 vom äußersten Abschnitt 428 trennt, verhältnismäßig kleiner als die genannten radialen Abstände. Darüber hinaus kann die radiale Länge entlang der radialen Achse 420 des innersten Abschnitts 422, des zweitinnersten Abschnitts 424 und des zweitäußersten Abschnitts 426 etwa gleich sein, während die radiale Länge des äußersten Abschnitts 428 in dieser Ausführungsform wesentlich (z. B. fünf Mal) größer als die radialen Längen ist, was dem Phase-Plug 400 drei Abschnitte verleiht, die eine relativ dünne radiale Abmessung an der Austrittsseite 414 im Verhältnis zum relativ dicken äußersten Abschnitt aufweisen.
An der unteren Oberfläche 418 können die Nadire (z. B. unteren Oberflächen) der Abschnitte 410 entlang der Mittelachse 304 gemessen bündig sein, derart, dass eine virtuelle Ebene, die diese Nadire aufweist, an der unteren Oberfläche gebildet wird. In anderen Ausführungsformen können diese Nadire jedoch auch ungleich sein. Darüber hinaus sind die oben beschriebenen keilförmigen Öffnungen 354 in der Ansicht von unten aus 4D zu erkennen.
Bezug nehmend auf 4E zeigt diese eine perspektivische Ansicht von oben vorne eines Querschnitts des Phase-Plugs 400 entlang einer Linie C-C aus 4C. Wie dargestellt, nimmt der Querschnitt der Abschnitte 410 allgemein in einer konischen Weise ab, während die Mittelachse 408 nach unten gequert wird. Die jeweiligen Querschnittabnahmeraten für den innersten Abschnitt 422, zweitinnersten Abschnitt 424 und zweitäußersten Abschnitt 426 können über die gesamte Höhe des Phase-Plugs 400 hinweg annähernd konstant sein. Relativ zu den Querschnitten seiner benachbarten Abschnitte 410 nimmt der Querschnitt des innersten Abschnitts 422 schneller ab, während die Abnahme der Querschnitte des zweitinnersten Abschnitts 424 und des zweitäußersten Abschnitts 426 ähnlich ist. Der äußerste Abschnitt 428 zeigt eine variierende Querschnittänderungsrate, wobei die Abnahme jedoch in annähernd konischer Weise erfolgt, woraufhin der Querschnitt aufgrund der Verbindung mit der Halterung 468 wieder zunimmt. Obwohl der äußerste Abschnitt 428 in 4E als kontinuierlich mit der Halterung 468 gezeigt ist, versteht es sich, dass hohle Abschnitte diese zwei Elemente an einigen Positionen im Phase-Plug 400 trennen können, wie in 4C zu sehen ist. 4F zeigt eine perspektivische Ansicht von unten vorne des Querschnitts des Phase-Plugs 400 entlang der Linie C-C aus 4C und stellt ferner die oben erwähnten Aspekte dar. Wie bei dem Phase-Plug 200 können die Weglängen der Öffnungen 432 (wobei eine Weglänge für eine jeweilige Öffnung beispielsweise die Strecke ist, die Schallwellen in dieser Öffnung zurücklegen) im Wesentlichen gleich sein (z. B. innerhalb von einigen Millimetern).
5A-C verschiedene Ansichten eines weiteren Phase-Plugs 500 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Wie in der perspektivischen Ansicht von vorne oben aus 5A zu erkennen, weist der Phase-Plug 500 einen oberen Teil 502 auf, der allgemein derart geformt ist, dass er mit der Form einer Membran übereinstimmt, zu der benachbart er angeordnet werden soll; in diesem Beispiel ist der obere Teil allgemein konvex und etwa halbkugelförmig und weist eine vordere Oberfläche 503 auf, die an einer allgemein konkaven Membran konturiert ist, der eine Kuppel oder Staubkappe fehlt, wie etwa die Membran 112 aus 1. Der Grad der konvexen Krümmung des oberen Teils 502 kann jedoch derart modifiziert werden, dass er mit der benachbarten Membran übereinstimmt.
Der Phase-Plug 500 weist vier massive Abschnitte 505 auf, die in Bezug auf eine Mittelachse 506, die sich von einer Eintrittsseite 508 zu einer Austrittsseite 510 des Phase-Plugs und entlang seiner Mitte erstreckt, wenigstens ungefähr konzentrisch zueinander angeordnet sind. Gemeinsam bilden die Abschnitte 505 die vordere Oberfläche 503, die sich von diesen erstreckt und eine untere Oberfläche 512 bildet. Von einer radialen Achse 514, die sich von der Mittelachse 506 erstreckt, nach außen verlaufend umfassen die Abschnitte 505 einen innersten Abschnitt 516, einen zweitinnersten Abschnitt 518, einen zweitäußersten Abschnitt 520 und einen äußersten Abschnitt 522, deren Höhe gemeinsam in Bezug auf die Mittelachse 506 gleichmäßig und allmählich abnimmt. Mit Ausnahme des innersten Abschnitts 516 sind die Abschnitte 505 teilweise ringförmig. In diesem Beispiel sind die Abschnitte 505 in Scheibenschnitten durch den gesamten Durchmesser des Phase-Plugs 500 entlang der radialen Achse 514 (oder jeder anderen radialen Achse, die senkrecht zur Mittelachse 506 ist und diese schneidet) annähernd konvex und symmetrisch. In einigen Ausführungsformen können die Abschnitte 505 ungefähr gleiche geodätische Längserstreckungen der vorderen Oberfläche 503 überspannen - z. B. entlang einer geodätischen Linie 524 gemessen. Alternativ können die Abschnitte 505 ungefähr gleiche radiale Längserstreckungen gemessen entlang der radialen Achse 514 überspannen. Die Abschnitte 516, 518, 520 und 522 können von einer oder mehreren Strukturen (nicht dargestellt) in ihrer Position gehalten werden, z. B. durch mechanische Brücken, die sich wenigstens teilweise radial über die Abschnitte erstrecken.
Wie dargestellt, sind benachbarte Paare von Abschnitten 505 durch Öffnungen oder Schlitze 526 getrennt, die hohle Abschnitte bereitstellen, durch die sich Schallwellen bewegen können, und die weiterhin die vordere Oberfläche 503 bilden. Gleiche Abschnitte 505 und Öffnungen 526 überspannen die vertikale Längenerstreckung des Phase-Plugs 500 (z. B. entlang der Mittelachse 506 gemessen) von der vorderen Oberfläche 503 und Eintrittsseite 508 zur unteren Oberfläche 512 und Austrittsseite 510. In der dargestellten Ausführungsform umfassen die Öffnungen 526 drei Öffnungen, die gleichmäßig an der vorderen Oberfläche 503 verteilt sein können (z. B. entlang einer geodätischen Linie gemessen, die sich von der Mittelachse 506 zum Außenumfang 507 des oberen Teils 502 erstreckt), obwohl ihre räumliche Verteilung in anderen Ausführungsformen auch asymmetrisch sein kann. Die gezeigte Anzahl von Abschnitten und Öffnungen sind jedoch als nicht einschränkende Beispiele bereitgestellt und in keiner Weise als einschränkend aufzufassen.
Jede Öffnung 526 weist ein allgemein mäanderndes, gekrümmtes und/oder gewundenes Muster auf, das sich in Umfangsrichtung entlang der vorderen Oberfläche 503 regelmäßig wiederholt. Wie die Öffnungs- und Abschnittsumfangsmuster des Phase-Plugs 400 variieren die Öffnungsmuster des Phase-Plugs 500 allgemein in einem gewellten, annähernd kurvigen Muster, das einer Sinuskurve gleicht (z. B. einem sinusförmigen Muster), das verhältnismäßig flacher gekrümmt ist und keine scharfen, gewinkelten Biegungen aufweist. In diesem Beispiel weisen die Muster acht Spitzen (z. B. Spitze 528) und acht Vertiefungen (z. B. Vertiefung 530) auf, die durch zwischengeordnete gekrümmte Segmente (z. B. Segment 532) getrennt sind. In einigen Ausführungsformen können sich die Muster von einer typischen Sinuskurve beispielsweise um einen Differenzanteil unterscheiden - z. B. 10-20 %. In anderen Ausführungsformen allerdings können die Muster genau sinusförmig sein. Ferner sind andere Anzahlen von Spitzen 528 und Vertiefungen 530 möglich, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen. In einigen Ausführungsformen können die Segmente 532 zwei Bereiche mit unterschiedlicher Krümmung aufweisen, die ungefähr an ihrem Mittelpunkt durch einen Wendepunkt (z. B. Wendepunkt 533) getrennt sind. In einigen Ausführungsformen kann die Anzahl von Spitzen 528 und/oder Vertiefungen 530 für unterschiedliche Öffnungen 526 unterschiedlich sein. Aufgrund der zwischengeordneten Anordnung definieren die Öffnungen 526 allgemein mäandernde, gekrümmte und/oder gewundene Umfänge für jeden der Abschnitte 505; mit Ausnahme des äußersten Abschnitts 522, der einen kreisförmigen Außenumfang aufweist, und des innersten Abschnitts 516, der keinen Innenumfang aufweist, weisen die übrigen Abschnitte mit einem Innen- und einem Außenumfang ein solches Muster auf. In einigen Ausführungsformen kann die geodätische Länge jeder Öffnung 526 konstant sein, während sie den oberen Teil 502 in Umfangsrichtung quert, obwohl diese Länge in anderen Ausführungsformen ungleich sein kann - beispielsweise kann zwischen benachbarten Spitzen 528 eine größere geodätische Länge als zwischen benachbarten Vertiefungen 530 vorliegen. Diese geodätischen Längen können ferner für jeweilige Öffnungen 526 variieren.
In dieser Ausführungsform sind die Öffnungen 526 und ihre Muster in Scheibenschnitten durch den gesamten Durchmesser des Phase-Plugs 500 entlang der radialen Achse 514 symmetrisch, derart, dass der Abschnitt 505 den gleichen allgemein mäandernden Innen- und/oder Außenumfang aufweist, obwohl sich die Umfangsmuster beim Queren des oberen Teils 502 radial nach innen hin zum innersten Abschnitt 516 verkleinern (z. B. sind die Längen der Segmente 532 bei einer Öffnung 526, die näher an der Mittelachse 506 ist, geringer als bei einer Öffnung, die weiter von der Mittelachse entfernt ist). Ferner können die Öffnungen 526 und die Innen- und/oder Außenumfangsmuster der Abschnitte 505 geodätisch fluchten - beispielsweise schneiden sich die Spitzen 528 von benachbarten (zwei oder mehr) Öffnungen entlang der geodätischen Linie 524.
5B zeigt eine Seitenansicht des Phase-Plugs 500. Die Außenfläche des Phase-Plugs 500 sowie die Oberflächen der Abschnitte 505, die von den Öffnungen 526 definiert werden, sind in 5 schattiert dargestellt, um die physische Konfiguration des Phase-Plugs weiter zu verdeutlichen. Wie dargestellt, ist der obere Teil 502 an seiner unteren Oberfläche an einen Mittelabschnitt 534 mit einem Außenumfang 535 gekoppelt, der durch den äußersten Abschnitt 522 definiert ist und in einer linearen, konischen Weise abnimmt, während die Mittelachse 506 nach unten gequert wird, derart, dass sein Durchmesser einen größeren Wert auf einer ersten Höhe entlang der Mittelachse als auf einer zweiten, niedrigeren Höhe entlang der Mittelachse annimmt. Der oberste Abschnitt des mittleren Teils 534 ist in einem Abstand radial vom Außenumfang des oberen Teils nach innen mit der unteren Seite des oberen Teils 502 verbunden, derart, dass der obere Teil teilweise über dem mittleren Teil überhängt. Aus der Perspektive von 5B verleiht diese Konfiguration dem Phase-Plug 500 allgemein eine Form, die hier als eine „Pilzform“ bezeichnet wird. Der mittlere Teil 534 kann jedoch nicht-konische Geometrien annehmen, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen.
An einer Grenze des mittleren Teils 536 ist der mittlere Teil 534 an einen zylindrischen unteren Teil 538 gekoppelt, dessen Querschnitt entlang der Mittelachse 506 in Bezug auf Schnittebenen senkrecht zur Mittelachse annähernd konstant ist. Gemeinsam nehmen der obere Teil 502, der mittlere Teil 534 und der untere Teil 538 jeweils Untergruppen von Abschnitten 505 auf. Da sich insbesondere der äußerste Abschnitt 522 von der vorderen Oberfläche 503 zur untere Oberfläche 512 erstreckt, kann der äußerste Abschnitt als den Gesamtaußenumfang und die Oberfläche des Phase-Plugs 500 definierend betrachtet werden, und als ein so genannter „Rahmen“ betrachtet werden, wobei der Rahmen den Abschnitt des Phase-Plugs umfasst, der sich von seiner Außenfläche radial nach innen zu der radial am weitesten außen liegenden Öffnung 526 erstreckt - z. B. der massive Abschnitt des Phase-Plugs, der von dieser Öffnung nach außen begrenzt wird. Es versteht sich, dass die Höhe des unteren Teils 538 gemessen entlang der Mittelachse 506 variiert werden kann, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. In anderen Ausführungsformen kann der untere Teil 538 wegfallen, wobei in diesem Fall der Phase-Plug 500 und die Öffnungen 526 an der Grenze des mittleren Teils 536 des mittleren Teils 534 enden können.
Obwohl nicht dargestellt, können die Abschnitte 505 die untere Oberfläche 512 definieren, die massive ringförmige Abschnitte aufweist (mit Ausnahme des innersten Abschnitts 516, der eine kreisförmige untere Oberfläche aufweist), die durch hohle ringförmige Öffnungen 526 getrennt sind. Wie bei der vorderen Oberfläche 503 können die Abschnitte 505 in Bezug auf die radiale Achse 514 gleichmäßig voneinander beabstandet sein. Darüber hinaus können in einigen Ausführungsformen die unteren Oberflächen der einzelnen Abschnitte 505 entlang einer Ebene senkrecht zur Mittelachse 506 im Wesentlichen bündig sein (z. B. innerhalb von 10 mm). Ferner können die radialen Längen des zweitinnersten Abschnitts 518 und des zweitäußersten Abschnitts 520 etwa gleich sein, wobei die radiale Länge des äußersten Abschnitts 522 verhältnismäßig größer ist.
5C zeigt eine perspektivische Ansicht von oben vorne eines Querschnitts des Phase-Plugs 500 entlang der Linie D-D aus 5B. Insbesondere ist die Variation des Querschnitts der Abschnitte 505 entlang der Mittelachse 506 dargestellt. Wie dargestellt, nimmt der Querschnitt der Abschnitte 505 allgemein in einer konischen Weise ab, während die Mittelachse 506 nach unten gequert wird. Die jeweiligen Querschnittabnahmeraten für den innersten Abschnitt 516, zweitinnersten Abschnitt 518 und zweitäußersten Abschnitt 520 können über die gesamte Höhe des Phase-Plugs 500 hinweg annähernd konstant sein. Im Verhältnis zu den Querschnitten seiner benachbarten Abschnitte 505 nimmt der Querschnitt des zweitäußersten Abschnitts 520 schneller ab. Der äußerste Abschnitt 522 zeigt eine eher konstante Querschnittänderungsrate, trotz eines kleinen Bereichs mit relativ unregelmäßiger Querschnittvariation benachbart zur Unterkante des oberen Teils 502. Wie bei dem Phase-Plug 200 können die Weglängen der Öffnungen 526 (wobei eine Weglänge für eine jeweilige Öffnung beispielsweise die Strecke ist, die Schallwellen in dieser Öffnung zurücklegen) im Wesentlichen gleich sein (z. B. innerhalb von einigen Millimetern).
6A-B zeigen verschiedene Ansichten eines Phase-Plugs 600 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Wie in der perspektivischen Ansicht von vorne oben aus 6A zu erkennen, weist der Phase-Plug 600 einen oberen Teil 602 auf, der allgemein derart geformt ist, dass er mit der Form einer Membran übereinstimmt, zu der benachbart er angeordnet werden soll; in diesem Beispiel ist der obere Teil allgemein konvex und etwa halbkugelförmig und weist eine vordere Oberfläche 603 auf, die an einer allgemein konkaven Membran konturiert ist, der eine Kuppel oder Staubkappe fehlt, wie etwa die Membran 112 aus 1. Der Grad der konvexen Krümmung des oberen Teils 602 kann derart modifiziert werden, dass er mit der benachbarten Membran übereinstimmt.
Der Phase-Plug 600 weist vier massive Abschnitte 605 auf, die in Bezug auf eine Mittelachse 606 angeordnet sind, die sich von einer Eintrittsseite 608 zu einer Austrittsseite 610 des Phase-Plugs und entlang seiner Mitte erstreckt. Gemeinsam bilden die Abschnitte 605 die vordere Oberfläche 603, die sich von diesen erstreckt und eine untere Oberfläche 612 bildet. Von einer radialen Achse 614, die sich von der Mittelachse 606 erstreckt, nach außen verlaufend umfassen die Abschnitte 605 einen innersten Abschnitt 616, einen zweitinnersten Abschnitt 618, einen zweitäußersten Abschnitt 620 und einen äußersten Abschnitt 622, deren Höhe gemeinsam in Bezug auf die Mittelachse 606 gleichmäßig und allmählich abnimmt. Mit Ausnahme des innersten Abschnitts 616 sind die Abschnitte 605 teilweise ringförmig. In diesem Beispiel sind die Abschnitte 605 in Scheibenschnitten durch den gesamten Durchmesser des Phase-Plugs 600 entlang der radialen Achse 614 (oder jeder anderen radialen Achse, die senkrecht zur Mittelachse 606 ist und diese schneidet) annähernd konvex. Die Abschnitte 616, 618, 620 und 622 können von einer oder mehreren Strukturen (nicht dargestellt) in ihrer Position gehalten werden, z. B. durch mechanische Brücken, die sich wenigstens teilweise radial über die Abschnitte erstrecken.
Benachbarte Paare von Abschnitten 605 sind durch Öffnungen oder Schlitze 626 getrennt, die hohle Abschnitte bereitstellen, durch die sich Schallwellen bewegen können, und die weiterhin die vordere Oberfläche 603 bilden. Gleiche Abschnitte 605 und Öffnungen 626 überspannen die vertikale Längenerstreckung des Phase-Plugs 600 (z. B. entlang der Mittelachse 606 gemessen) von der vorderen Oberfläche 603 und Eintrittsseite 608 zur unteren Oberfläche 612 und Austrittsseite 610. Die gezeigte Anzahl von Abschnitten und Öffnungen ist jedoch als ein nicht einschränkendes Beispiel bereitgestellt und ist in keiner Weise als einschränkend aufzufassen.
Wie dargestellt, variieren die geodätischen Längen, die von jedem Abschnitt 605 überspannt werden - z. B. gemessen entlang einer geodätischen Linie 624, und ebenso variiert die radiale Länge, die von jedem Abschnitt überspannt wird, während die vordere Oberfläche 603 gequert wird (z. B. in Umfangsrichtung). Darüber hinaus weist jede Öffnung 626 ein allgemein mäanderndes, gekrümmtes und/oder gewundenes Muster auf, das sich entlang der vorderen Oberfläche 603 in Umfangsrichtung nicht regelmäßig wiederholt, sondern stattdessen unregelmäßig variiert, während die vordere Oberfläche in Umfangsrichtung gequert wird, im Gegensatz zu den Phase-Plugs 200, 300, 400 und 500. Die Öffnungsmuster des Phase-Plugs 600 variieren allgemein auf unregelmäßige Weise nach Art von Sägezähnen und weisen scharfe, gewinkelte Biegungen auf, die durchweg unregelmäßig verteilt sind. In diesem Beispiel weisen die Muster acht Spitzen (z. B. Spitze 628) und acht Vertiefungen (z. B. Vertiefung 630) auf, die durch zwischengeordnete gekrümmte Segmente (z. B. Segment 632) getrennt sind. Andere Anzahlen von Spitzen 628 und Vertiefungen 630 sind jedoch ebenfalls möglich, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen. Aufgrund der unregelmäßigen Öffnungsmuster weisen die Segmente 632 unregelmäßige Längen auf, während die vordere Oberfläche 603 in Umfangsrichtung gequert wird. In einigen Ausführungsformen können ein oder mehrere Segmente 632 dieselbe Länge aufweisen, während in anderen Ausführungsformen jedes Segment eine eigene Länge aufweist. Als weitere Folge der unregelmäßigen Öffnungsmuster stimmen benachbarte Spitzen 628 und Vertiefungen 630 entlang jeweiligen geodätischen Linien (z. B. der geodätischen Linie 624) nicht überein.
In einigen Ausführungsformen kann jedes Segment 632 zwei Bereiche mit unterschiedlicher Krümmung aufweisen, die ungefähr an ihrem Mittelpunkt durch einen Wendepunkt (z. B. Wendepunkt 633) getrennt sind. In einigen Ausführungsformen kann die Anzahl von Spitzen 628 und/oder Vertiefungen 630 für unterschiedliche Öffnungen 626 unterschiedlich sein. Aufgrund der zwischengeordneten Anordnung definieren die Öffnungen 626 allgemein mäandernde, gekrümmte und/oder gewundene unregelmäßige Umfänge für jeden der Abschnitte 605; mit Ausnahme des äußersten Abschnitts 622, der einen kreisförmigen Außenumfang aufweist, und des innersten Abschnitts 616, der keinen Innenumfang aufweist, weisen die übrigen Abschnitte mit einem Innen- und einem Außenumfang ein solches Muster auf
Die geodätische und/oder radiale Verteilung der Abschnitte 605 und Öffnungen 626, die Längen der Segmente 632, die Positionierung benachbarter Spitzen 628 und/oder Vertiefungen 630 und die allgemeine Unregelmäßigkeit des Phase-Plugs 600 können wenigstens teilweise randomisiert sein. Beispielsweise kann der Phase-Plug 600 eine teilweise randomisierte Modifikation des annähernd sägezahnförmigen Öffnungsmusters des Phase-Plugs 200 aus 2 darstellen.
6B zeigt eine perspektivische Ansicht von oben vorne eines Querschnitts des Phase-Plugs 600 entlang der Linie E-E aus 6A. Insbesondere ist die Variation des Querschnitts der Abschnitte 605 entlang der Mittelachse 606 dargestellt. Wie dargestellt, nimmt der Querschnitt der Abschnitte 605 allgemein in einer konischen Weise ab, während die Mittelachse 606 nach unten gequert wird. Die jeweiligen Querschnittabnahmeraten für den innersten Abschnitt 616, zweitinnersten Abschnitt 618 und zweitäußersten Abschnitt 620 können über die gesamte Höhe des Phase-Plugs 600 hinweg annähernd konstant sein. Im Verhältnis zu den Querschnitten seiner benachbarten Abschnitte 605 nimmt der Querschnitt des innersten Abschnitts 616 schneller ab. Der äußerste Abschnitt 622 zeigt eine eher konstante Querschnittänderungsrate, trotz eines kleinen Bereichs mit relativ unregelmäßiger Querschnittvariation benachbart zur Unterkante des oberen Teils 602. Die Weglängen der Öffnungen 626 (wobei eine Weglänge für eine jeweilige Öffnung beispielsweise die Strecke ist, die Schallwellen in dieser Öffnung zurücklegen) können im Wesentlichen gleich sein (z. B. innerhalb von einigen Millimetern).
Ähnlich wie oben in Bezug auf den Phase-Plug 500 aus 5 beschrieben, kann der Phase-Plug 600 weitere Komponenten wie etwa einen mittleren Teil, der an den oberen Teil 502 gekoppelt ist, und einen unteren Teil aufweisen, der an den mittleren Teil gekoppelt ist, wobei der obere Teil, mittlere Teil und untere Teil gemeinsam jeweilige Untergruppen von Abschnitten 605 aufnehmen. Ferner können die Abschnitte 605 die untere Oberfläche 612 definieren, die massive ringförmige Abschnitte aufweist (mit Ausnahme des innersten Abschnitts 616), die durch hohle ringförmige Öffnungen 626 getrennt sind. Wie ausführlicher unten beschrieben, können die Abschnitte 605 und Öffnungen 626 ringförmig (mit Ausnahme des innersten Abschnitts 616) und regelmäßig entlang der unteren Oberfläche 612 beabstandet werden, während sich in anderen Ausführungsformen die unregelmäßigen Muster der Abschnitte und Öffnungen auf der Eintrittsseite 608 entlang Mittelachse 606 fortsetzen und zur unteren Oberfläche erstrecken können.
7-9 zeigen Ansichten verschiedener Phase-Plugs gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung von unten. Insbesondere zeigen 7-9, wie die Öffnungs-/Abschnittsgeometrie eines Phase-Plugs entlang seiner unteren Oberfläche aussehen kann und wie diese Geometrie an der unteren Oberfläche einen Übergang von einer anderen Geometrie auf einer Eintrittsseite des Phase-Plugs vollziehen oder die Geometrie sich auf der Eintrittsseite fortsetzen kann.
7 zeigt eine Ansicht eines Phase-Plugs 700 mit einer allgemein ringförmigen Geometrie an einer unteren Oberfläche 702 von unten. Insbesondere weist der Phase-Plug 700 vier Abschnitte 704 auf (innerster Abschnitt 706, zweitinnerster Abschnitt 708, zweitäußerster Abschnitt 710 und äußerster Abschnitt 712). Mit Ausnahme des innersten Abschnitts 706, der eine kreisförmige Geometrie aufweist, weisen die Abschnitte 704 ringförmige Geometrien entlang der unteren Oberfläche 702 auf. Die ringförmigen und kreisförmigen Geometrien der Abschnitte 704 entlang der unteren Oberfläche 702 können sich jedoch von deren Geometrien auf einer Eintrittsseite gegenüber der unteren Oberfläche unterscheiden. Daher können die Geometrien der Abschnitte 704 einen Übergang von einer ersten Geometrie zu einer zweiten Geometrie vollziehen, während der Phase-Plug 700 entlang einer Mittelachse 714 gequert wird. Beispielsweise kann der Phase-Plug 700 auf seiner Eintrittsseite gegenüber der unteren Oberfläche 702 ein Abschnitt/Öffnungsmuster annehmen, das dem annähernd sägezahnförmigen Abschnitt/Öffnungsmuster des Phase-Plugs 200 aus 2A entspricht. In diesem Beispiel kann dieser Abschnitt/dieses Öffnungsmuster des Phase-Plugs 700 einen gleichmäßigen Übergang in der oben beschriebenen und in 2D dargestellten Weise vollziehen, bis die untere Oberfläche 702 erreicht wird, wo die Abschnitte 704 mit Ausnahme des innersten Abschnitts 706 die ringförmigen Geometrien annehmen, die in 7 gezeigt sind. Ebenso kann ein derartiger gleichmäßiger Übergang auch für andere Abschnitts-/Öffnungsmuster wie etwa das sinusförmige Muster des Phase-Plugs 400 oder das unregelmäßige Muster des Phase-Plugs 600 gelten.
8 zeigt eine Ansicht eines Phase-Plugs 800 mit einer allgemein sägezahnförmigen Geometrie an einer unteren Oberfläche 802 von unten. Im Gegensatz zum Phase-Plug 700 veranschaulicht der Phase-Plug 800, wie ein Abschnitts-/Öffnungsmuster, das auf einer Eintrittsseite verwendet wird, über den gesamten Phase-Plug hinweg fortgesetzt werden kann, derart, dass das Abschnitts-/Öffnungsmuster wenigstens teilweise auch an der unteren Oberfläche 702 verwendet wird. In diesem Beispiel weist der Phase-Plug 700 das annähernd sägezahnförmige Abschnitts-/Öffnungsmuster auf, das der Phase-Plug 200 aufweist. Anders als der Phase-Plug 200 setzt sich das sägezahnförmige Abschnitts-/Öffnungsmuster allerdings über den gesamten Phase-Plug 800 hinweg fort, während der Phase-Plug entlang einer Mittelachse 804 gequert wird, bis die untere Oberfläche 802 erreicht wird, wo Abschnitte 806 und Öffnungen 808 weiterhin das Abschnitts-/Öffnungsmuster aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann die relative Positionierung der Abschnitte und Öffnungen 806 und 808 auf der Eintrittsseite des Phase-Plugs 800 an der unteren Oberfläche 802 beibehalten werden - beispielsweise kann das Verhältnis zweier geodätischer Längen jeweiliger Öffnungen auf der Eintrittsseite etwa das gleiche (z. B. innerhalb von 5 %) wie das entsprechende Verhältnis radialer Längen entlang der unteren Oberfläche 802 sein. Die geodätische Ausrichtung benachbarter Spitzen und Vertiefungen auf der Eintrittsseite kann beispielsweise auch mittels radialer Ausrichtung benachbarter Spitzen und Vertiefungen an der unteren Oberfläche 802 beibehalten werden.
9 zeigt eine Ansicht eines Phase-Plugs 900 von unten, die darstellt, wie die Beibehaltung eines Abschnitts-/Öffnungsmusters über einen Phase-Plug hinweg, die oben beschrieben wurde, auf ein allgemein sinusförmiges Abschnitts-/Öffnungsmuster angewandt werden kann. Das sinusförmige Abschnitts-/Öffnungsmuster kann beispielsweise das Muster des Phase-Plugs 400 sein und kann in den oben beschriebenen Weisen über den Phase-Plug 900 hinweg beibehalten werden, während dieser entlang einer Mittelachse 902 gequert wird. Die Beibehaltung eines Abschnitts-/Öffnungsmuster kann auch auf andere Muster angewandt werden, beispielsweise das unregelmäßige Muster des Phase-Plugs 600.
Wie dargestellt und beschrieben, können die Phase-Plugs 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 und 900, die jeweils in 2A-E, 3A-G, 4A-F, 5A-C, 6A-B, 7, 8 und 9 gezeigt sind, in einem Lautsprecher (z. B. Kompressionstreiber) benutzt werden, um Probleme zu mildern, die anderen Phase-Plug-Konstruktionen innewohnen. Beispielsweise können unerwünschte Resonanz und/oder Dämpfung in einer Kompressionskammer (z. B. der Kompressionskammer 122) und andere sich daraus ergebende Wirkungen (z. B. unregelmäßige Frequenzantwort, Hochfrequenzdämpfung, Überhöhung usw.) über die hier offenbarten Phase-Plug-Konfigurationen reduziert werden. Ein Lautsprecher mit einer solchen Konfiguration kann eine verbesserte Frequenzantwort insbesondere in einem mittleren Frequenzband und eine erweiterte Antwort in einem oberen Frequenzband aufweisen.
Die Phase-Plugs 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 und 900 können auf unterschiedliche geeignete Weise gebildet sein, einschließlich der Bildung als eine Einheit, ein kontinuierliches Element und der Bildung derart, dass zwei oder mehr Abschnitte der Phase-Plugs separat gebildet und später miteinander verbunden werden. Darüber hinaus können die Phase-Plugs aus verschiedenen geeigneten Materialien gebildet sein, darunter zahlreiche Kunststoffe wie etwa Bakelite.
Es können verschiedene Modifikationen an den hier offenbarten Phase-Plug-Konfigurationen vorgenommen werden. Beispielsweise können verschiedene Eigenschaften der Phase-Plugs modifiziert werden, darunter, ohne darauf beschränkt zu sein, Abmessungen (z. B. Breite, Höhe, Länge), relative Anordnung, radiale und/oder geodätische Verteilung sowie Krümmung der Phase-Plugs und ihrer Elemente (z. B. Abschnitte, Öffnungen usw.). Variationen der hier offenbarten Öffnungs- und Abschnittsmuster können modifiziert werden, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen, wobei bestimmte Aspekte den Grad, in dem ein Öffnungs- und/oder Abschnittsmuster einem sägezahn- oder sinusförmigen Muster ähnelt, sowie die Anzahl von Spitzen und/oder Vertiefungen in einem jeweiligen Muster und die Anzahl von Abschnitten und Öffnungen, die einen Phase-Plug bilden, einschließen, ohne darauf beschränkt zu sein. Die Phase-Plugs und ihre Elemente können außerdem entsprechend einem Lautsprecher, an den sie akustisch gekoppelt werden sollen, skaliert werden, und auch die Anzahl der Abschnitte und Öffnungen kann modifiziert werden. Es versteht sich ferner, dass die Geometrien und Querschnitte der mittlere Teile, unteren Teile, Rahmen und Halterungen als Beispiele dienen und nicht einschränkend sein sollen.
Die Geometrie der Phase-Plugs 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 und 900 kann auf praktisch jede Membran zugeschnitten werden, an die die Phase-Plugs akustisch gekoppelt werden können. Beispielsweise kann die Geometrie der Phase-Plugs 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 und 900 auf Membranen mit konvexen, konkaven, parabelförmigen, kugelförmigen (z. B. halbkugelförmigen), konischen, flachen, polygonalen und anderen Geometrien zugeschnitten werden, einschließlich solcher, die Abschnitte und/oder Kombinationen der genannten Geometrien verwenden - z. B. können die Phase-Plugs an eine Membran mit einer Geometrie konturiert sein, die derjenigen eines abgeschnittenen Kegelstumpfs entspricht (z. B. eine teilweise konische Geometrie). Darüber hinaus können die Phase-Plugs 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 und 900 auf Membranen zugeschnitten werden, die eine Kuppel verwenden, und auf praktisch jede beliebige Geometrie der Kuppel, einschließlich, aber ohne Beschränkung auf konvexe, konkav, parabelförmige, kugelförmige (z. B. halbkugelförmige), konische, flache, polygonale und andere Geometrien einschließlich solcher, die Abschnitte und/oder Kombinationen der genannten Geometrien verwenden.
Die Beschreibung der Ausführungsformen diente den Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung. Geeignete Modifikationen und Abwandlungen der Ausführungsformen können in Anbetracht der vorstehenden Beschreibung ausgeführt oder durch das Ausüben der Verfahren erlangt werden. Soweit nicht anders angegeben, können etwa ein oder mehrere der beschriebenen Verfahren von einer geeigneten Vorrichtung und/oder eine Kombination von Vorrichtungen ausgeführt werden. Die beschriebenen Verfahren und zugehörigen Vorgänge können außerdem in einer anderen Reihenfolge als der in dieser Anmeldung beschriebenen Reihenfolge, parallel und/oder simultan ausgeführt werden. Die beschriebenen Systeme sind beispielhafter Natur und können zusätzliche Elemente aufweisen und/oder auf Elemente verzichten. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuartigen und nicht auf der Hand liegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein, die offenbart wurden.
Im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist ein Element oder Schritt, das bzw. der im Singular genannt wird und dem das Wort „ein“ vorangeht, nicht als eine Mehrzahl der Elemente oder Schritte ausschließend zu verstehen, soweit ein solcher Ausschluss nicht angegeben ist. Ferner sind Verweise auf „eine Ausführungsform“ oder „ein Beispiel“ der vorliegenden Offenbarung nicht als die Existenz weiterer Ausführungsformen ausschließend zu verstehen, die ebenfalls die genannten Merkmale aufweisen. Die Begriffe „erste,“ „zweite“ und „dritte“ usw. werden nur kennzeichnend verwendet und sollen keine numerischen Anforderungen oder eine bestimmte Anordnungsreihenfolge für ihre Objekte angeben. Die folgenden Ansprüche zeigen insbesondere den Gegenstand der vorstehenden Offenbarung auf, der als neuartig und nicht auf der Hand liegend betrachtet wird.

Claims

Phase-Plug (200) für einen elektroakustischen Messwandler, umfassend: eine Eintrittsseite (208); eine Austrittsseite (210); eine vordere Oberfläche (203) an einer Außenfläche der Eintrittsseite (208); und eine Mehrzahl von Abschnitten (205) mit einem gewundenen Umfang entlang der vorderen Oberfläche (203), die Öffnungen (226) dazwischen bilden, wobei die Mehrzahl von Abschnitten (205) und Öffnungen (226) entlang einer Mittelachse (206) angeordnet ist und sich von der Eintrittsseite (208) zur Austrittsseite (210) erstreckt.
Phase-Plug (200) nach Anspruch 1, wobei der gewundene Umfang ein annähernd sägezahnförmiges Muster ist.
Phase-Plug (200) nach Anspruch 1, wobei der gewundene Umfang ein annähernd sinusförmiges Muster ist.
Phase-Plug (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mehrzahl von Abschnitten (205) vier Abschnitte (216, 218, 220, 222) umfasst und drei Öffnungen (226) dazwischen bildet, und wobei der gewundene Umfang auf der vorderen Oberfläche (203) einen sich ändernden Radius gemessen von der Mittelachse (206) aufweist.
Phase-Plug (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei wenigstens einer von der Mehrzahl von Abschnitten (205) eine Mehrzahl von Teilen aufweist, die regelmäßig um eine mäandernde Grenze beabstandet sind, wobei die mäandernde Grenze zwei unterschiedliche Krümmungsbereiche trennt.
Phase-Plug (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die vordere Oberfläche (203) durch die Mehrzahl von Abschnitten (205) und die Öffnungen (226) gebildet ist, und wobei der gewundene Umfang in einer ersten Entfernung in einer radialen Richtung von der Mittelachse (206) angeordnet ist, wobei die erste Entfernung sich ändert während der gewundene Umfang die Mittelachse (206) entlang der vorderen Oberfläche (203) läuft.
Phase-Plug (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Eintrittsseite (208) des Phase-Plugs (200) einer Membran (112) eines Treibers (104) zugewandt ist, und wobei der gewundene Umfang zumindest teilweise unregelmäßig variiert.
Phase-Plug (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei einer oder mehrere der Mehrzahl von Abschnitten (205) Querschnitte aufweisen, die unter jeweiligen Bögen annähernd konisch abnehmen, während die Mittelachse (206) nach unten gequert wird, und wobei jeder Abschnitt der Mehrzahl von Abschnitten (205) wenigstens einen gewundenen Umfang aufweist.
Phase-Plug (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Öffnungen (226) Querschnitte aufweisen, die zunehmen, während die Mittelachse (206) nach unten gequert wird, und wobei die Positionierung der Mehrzahl von Abschnitten (205) zumindest teilweise randomisiert ist.
Phase-Plug (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei einer oder mehrere der Mehrzahl von Abschnitten (205) an einer unteren Oberfläche (212) auf der Austrittsseite (210) ringförmig sind; der gewundene Umfang ein annähernd sägezahnförmiges Muster aufweist; die Mehrzahl von Abschnitten (205) acht Spitzen (628) und acht Vertiefungen (630) aufweist, die durch zwischengeordnete gekrümmte Segmente (632) mit unregelmäßiger Länge getrennt sind; die unregelmäßigen Längen wenigstens teilweise randomisiert sind; und die Spitzen (628) und Vertiefungen (620) benachbarter Abschnitte (205) nicht mit jeweiligen geodätischen Linien übereinstimmen.
Phase-Plug (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine geodätische Länge der Öffnungen (226) zwischen benachbarten Spitzen (228) größer als an benachbarten Vertiefungen (230) auf einer vorderen Oberfläche (203) des Phase-Plugs (200) ist, und wobei der gewundene Umfang einen durchgehenden Umfang bildet, wobei die Mittelachse (206) durch ein Inneres des Umfangs verläuft, und wobei der durchgehende Umfang die Mittelachse (206) umgibt und an der vorderen Oberfläche (203) angeordnet ist, welche mit einem Horn verbunden ist.
Phase-Plug (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei benachbarte Spitzen (228) und benachbarte Vertiefungen (230) entlang jeweiliger geodätischer Linien entlang der vorderen Oberfläche (203) des Phase-Plugs (200) ausgerichtet sind.
Phase-Plug (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Mehrzahl von Abschnitten (205) und die Öffnungen (226) an einem Durchmesser des Phase-Plugs (200) in Bezug auf eine radiale Achse (214) symmetrisch sind, die die Mittelachse (206) des Phase-Plugs (200) schneidet.
Phase-Plug (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Öffnungen (226) auf der vorderen Oberfläche (203) des Phase-Plugs (200) in Bezug auf eine geodätische Linie, die sich von der Mittelachse (206) des Phase-Plugs (200) zu einem Außenumfang eines oberen Teils des Phase-Plugs (200) erstreckt, gleichmäßig verteilt sind.
Elektroakustischer Messwandler, umfassend: einen Wellenleiter (116); einen Treiber (104) mit einer Membran (112); und einen Phase-Plug (200), der zwischen dem Wellenleiter (116) und der Membran (112) angeordnet ist, wobei der Phase-Plug (200) Folgendes umfasst: eine Eintrittsseite (208), die der Membran (112) zugewandt ist und eine Fläche aufweist, die an der Membran (112) konturiert ist; eine Austrittsseite (210), die dem Wellenleiter (116) zugewandt ist; eine Mittelachse (206) welche sowohl durch die Eintrittsseite (208) als auch durch die Austrittsseite (210) verläuft, und welche derart angeordnet ist, dass der Phase-Plug (200) radialsymmetrisch um die Mittelachse (206) ist; und eine Mehrzahl von Abschnitten (205) mit einem gekrümmten Umfang in einer Richtung die radial zu der Mittelachse (206) liegt, die Schlitze (226) dazwischen bilden, wobei die Mehrzahl von Abschnitten (205) und Schlitzen (226) konzentrisch entlang der Mittelachse (206) angeordnet ist und sich von der Eintrittsseite (208) zur Austrittsseite (210) erstreckt, wobei die Mehrzahl von Abschnitten (205) entlang einer virtuellen Ebene senkrecht zur Mittelachse (206) an der Austrittsseite (210) im Wesentlichen bündig ist; wobei eine Entfernung von der Mittelachse (206) zu dem gekrümmten Umfang variiert, während sich der gekrümmte Umfang entlang der Mittelachse (206) erstreckt.
Elektroakustischer Messwandler nach Anspruch 15, wobei der gekrümmte Umfang einer von einem annähernd muldenförmigen Muster und einem annähernd sinusförmigen Muster ist, und wobei der gekrümmte Umfang an der Oberfläche angeordnet ist, welcher der Membran (112) nachgeformt ist.
Elektroakustischer Messwandler nach Anspruch 15 oder 16, wobei der Phase-Plug (200) ferner einen oberen Teil mit einer vorderen Oberfläche (203) umfasst, die durch die Mehrzahl von Abschnitten (205) und die Öffnungen (226) gebildet ist, wobei die Mehrzahl von Abschnitten (205) und die Öffnungen (226) entlang der vorderen Oberfläche (203) in Bezug auf eine geodätische Linie, die sich von einer Mittelachse (206) des Phase-Plugs (200) zu einem Außenumfang des Phase-Plugs (200) erstreckt, regelmäßig verteilt sind, und wobei der Phase-Plug (200) ferner einen ersten ringförmigen Bereich (318) und einen zweiten ringförmigen Bereich (320) umfasst, wobei der zweite ringförmige Bereich (320) eine andere Krümmung als der erste ringförmige Bereich (318) aufweist, und wobei der gekrümmte Umfang in einer Ebene liegt, welche senkrecht zu der Mittelachse (206) steht.
Horntreiber (100), umfassend: ein Horn; einen Treiber (104) mit einer Membran (112); und einen Phase-Plug (200), der zwischen dem Horn und der Membran (112) angeordnet ist, wobei der Phase-Plug (200) Folgendes umfasst: eine Eintrittsseite (208), die der Membran (112) zugewandt ist und eine Fläche aufweist, die an der Membran (112) konturiert ist; eine Austrittsseite (210), die einem Wellenleiter (116) zugewandt ist; eine Mittelachse (206), welche sich durch die Eintrittsseite (208) und die Austrittsseite (210) erstreckt, und welche sich senkrecht durch die Membran (112) erstreckt; und eine Mehrzahl von Abschnitten (205) mit einem mäandernden Umfang auf der Fläche, die Schlitze (226) dazwischen bilden, wobei die Mehrzahl von Abschnitten (205) und Schlitzen (226) konzentrisch entlang einer Mittelachse (206) angeordnet ist und sich von der Eintrittsseite (208) zur Austrittsseite (210) erstreckt, wobei die Mehrzahl von Abschnitten (205) entlang einer virtuellen Ebene senkrecht zur Mittelachse (206) an der Austrittsseite (210) im Wesentlichen bündig ist, wobei der mäandernde Umfang eine sich ändernde radiale Entfernung von der Mittelachse (206) auf der Fläche aufweist, während der mäandernde Umfang entlang der Mittelachse (206) verläuft, und wobei der mäandernde Umfang einer von einem annähernd muldenförmigen Muster und einem annähernd sinusförmigen Muster ist.
Horntreiber (100) nach Anspruch 18, wobei der mäandernde Umfang das annähernd muldenförmige Muster ist; wobei jeder der Mehrzahl von Schlitzen (226) eine Mehrzahl von Spitzen (228) und Vertiefungen (230) aufweist, wobei die Spitzen (228) und Vertiefungen (230) durch zwischengeordnete Segmente mit unregelmäßigen Längen getrennt sind; und wobei die unregelmäßigen Längen der zwischengeordneten Segmente zumindest teilweise randomisiert sind.
Horntreiber (100) nach Anspruch 18 oder 19, wobei der mäandernde Umfang das annähernd sinusförmige Muster ist; und wobei jeder der Mehrzahl von Schlitzen (226) acht Spitzen (228) und acht Vertiefungen (230) aufweist, wobei die Spitzen (228) und Vertiefungen (230) durch zwischengeordnete Segmente mit unregelmäßigen Längen getrennt sind.