DE1110451B

DE1110451B - Electromagnetic transmitter for high-frequency pressure waves in flow media

Info

Publication number: DE1110451B
Application number: DEB42835A
Authority: DE
Inventors: James Pat O'neill
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1954-05-05
Filing date: 1956-12-15
Publication date: 1961-07-06
Also published as: US2955052A; DE1105210B; US2946981A; GB774043A; FR1130039A; FR71382E; GB788990A

Description

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

kl. 42 s —kl. 42 s -

INTERNATIONALE KL. INTERNATIONAL KL.

H03h; F 06hH03h; F 06h

B 42835 Vma/42 sB 42835 Vma / 42 s

ANMELDETAG: 15. DEZEMBER 1956REGISTRATION DATE: DECEMBER 15, 1956

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER .
AUSLEGESCHRIFT: 6. JULI 1961 NOTICE
THE REGISTRATION
AND ISSUE OF THE.
EDITORIAL: JULY 6, 1961

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Übertrager zur Erzeugung von hochfrequenten Druckwellen in Strömungsmitteln nach Patentanmeldung B 35623 Villa/42 s.The invention relates to an electromagnetic transmitter for generating high-frequency Pressure waves in fluids according to patent application B 35623 Villa / 42 s.

Die Erfindung befaßt sich also mit Schallübertragern gemäß der obengenannten Hauptpatentanmeldung, bei denen ein elektromechanisch ansprechender Körper mit seiner schwingenden Arbeitsfläche über ein mechanisches Übertragungsglied an eine Membran angekoppelt ist, die das Arbeitsströmungsmittel berührt. Sie bezieht sich nicht auf Übertrager, bei denen die Arbeitsfläche selbst das Strömungsmittel berührt. Durch die Hinzufügung eines Bewegungsübertragungsgliedes und die Anordnung gesonderter Membranen, lassen sich zahlreiche Vorteile erzielen, von denen einer in einer besseren Impedanzanpassung an das Strömungsmittel besteht. Das Bewegungsglied besteht gemäß der Hauptpatentanmeldung aus einer Mehrzahl sich nebeneinander erstreckender Arme, die in der Nähe ihrer vorderen Enden ineinander übergehen und von denen jeder sich von einem größten Querschnitt an jedem Ende aus zu einem Halsteil mit kleinstem Querschnitt verjüngt, wobei jeder dieser Halsteile zwischen den Enden im wesentlichen näher an dem vorderen als an dem hinteren Ende liegt.The invention is thus concerned with sound transmitters according to the above-mentioned main patent application, where an electromechanically appealing body with its oscillating work surface is coupled via a mechanical transmission member to a membrane, which is the working fluid touched. It does not apply to transmitters where the work surface itself is the fluid touched. By adding a motion transmission link and arranging it separately Diaphragms, numerous advantages can be achieved, one of which is better impedance matching to the fluid. The moving member exists according to the main patent application of a plurality of side-by-side extending arms near their front Ends merge and each of which has a largest cross section at each end from tapers to a neck part with the smallest cross-section, each of these neck parts between the Ends is substantially closer to the front than to the rear end.

Ein solches Bewegungsübertragungsglied, welches durchaus brauchbar ist, kann jedoch den Nachteil haben, daß es zusätzlich zu den gewünschten Längsschwingungen in der Hauptrichtung unerwünschte sekundäre seitliche Schwingungen ausführt. Solche sekundären Schwingungen sind nachteilig, da durch sie Energie verlorengeht und die Frequenz und/oder Amplitude der primären Schwingungen verändert werden.However, such a motion transmission member, which is quite useful, can have the disadvantage have that it is undesirable in addition to the desired longitudinal vibrations in the main direction secondary side oscillations. Such secondary vibrations are disadvantageous because of it loses energy and changes the frequency and / or amplitude of the primary vibrations will.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Bewegungsübertragungsglied der oben beschriebenen Art zu schaffen, bei dem dieser Nachteil nicht auftritt, d.h. die störenden seitlichen Schwingungen unterdrückt oder in einen Frequenzbereich verlagert werden, der weiter von der gewünschten Resonanzfrequenz der Längsschwingungen entfernt ist.The invention is now based on the object of providing a motion transmission member of the type described above To create a way in which this disadvantage does not occur, i.e. the annoying lateral vibrations suppressed or shifted to a frequency range that is further from the desired resonance frequency the longitudinal vibrations is removed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den Armen des Übertragungsgliedes seitlich Verbindungsstreben angeordnet sind, die die Resonanzfrequenz der Arme bezüglich seitlicher Schwingungsformen abwandeln.This object is achieved according to the invention in that connecting struts are arranged laterally between the arms of the transmission member, which modify the resonance frequency of the arms with respect to lateral waveforms.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist jede der Verbindungsschrägen des Übertragungsgliedes als durchgehende Wandung ausgebildet, die sich von einem Ende der Schenkel zum anderen erstrecken und mit den Schenkeln und der Membran eine ge-Elektromagnetischer ÜbertragerAccording to a further development of the invention, each of the connecting bevels is the transmission link designed as a continuous wall that extend from one end of the legs to the other and with the legs and the membrane a ge-electromagnetic transmitter

für hochfrequente Druckwellenfor high frequency pressure waves

in Strömungsmittelnin fluids

Zusatz zur Patentanmeldung B 35623 VITIa/42 s
(Auslegeschrift 1105 210)Addition to patent application B 35623 VITIa / 42 s
(Interpretation document 1105 210)

Anmelder:Applicant:

The Bendix Corporation,
New.York, N. Y. (V. St. A.)The Bendix Corporation,
New.York, NY (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,
Hamburg 36, Neuer Wall 41Representative: Dr.-Ing. H. Negendank, patent attorney,
Hamburg 36, Neuer Wall 41

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 3. Januar 1956Claimed priority:
V. St. v. America January 3, 1956

James Pat O'Neill, Sunjand, Calif. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt wordenJames Pat O'Neill, Sunjand, Calif. (V. St. Α.),
has been named as the inventor

schlossene Kammer umschließen, die an die rückwärtige Membranfläche angrenzt. Bei einer solchen Anordnung wird, wenn die Membran in ein flüssiges Strömungsmittel eingetaucht wird, die Membranrückseite gegenüber der Flüssigkeit isoliert. Hierdurch werden vor allem die Kavitationskorrosion und die akustische Belastung an der Rückfläche der Membran beseitigt.enclose closed chamber that adjoins the rear membrane surface. With such a Arrangement, when the membrane is immersed in a liquid fluid, becomes the membrane back isolated from the liquid. This is especially the cavitation corrosion and the acoustic stress on the rear surface of the membrane eliminated.

Zusätzlich zu den bereits genannten Vorteilen, die das geschlossene rohrförmige Übertragungsglied unmittelbar bewirkt, läßt sich eine wirkungsvolle Bewegungsverstärkung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung durch eine keilförmige Ausbildung der Wandstärke in Längsrichtung erzielen. Vorzugsweise wird die Wandstärke auch in Umf angsrichtung so verändert, daß die verdickten Teile praktisch den Schenkeln und die dünneren Zwischenteile den seitlichen Verbindungsstreben zwischen den Schenkeln entsprechen.In addition to the advantages already mentioned, the closed tubular transmission link directly causes an effective amplification of movement according to a further embodiment achieve the invention by a wedge-shaped design of the wall thickness in the longitudinal direction. Preferably the wall thickness is changed in the circumferential direction so that the thickened parts practically the legs and the thinner intermediate parts the lateral connecting struts between the Thighs match.

Die Erfindung wird im folgenden in einigen Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below in some exemplary embodiments with reference to the drawings explained. It shows

109 620/137109 620/137

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Übertragers mit erfindungsgemäß ausgebildetem verstärkendem Bewegungsübertragungsglied, Fig. 1 is a side view of a transformer according to the invention designed reinforcing motion transmission link,

Fig. 2 eine gegenüber der Fig, I um 90° versetzte Teilseitenansicht, welche im unteren Teil entsprechend der Linie H-II der Fig. 1 geschnitten dargestellt ist,Fig. 2 is a comparison with FIG, I 90 ° offset partial side view of which is shown in section in the lower part corresponding to the line H-II of FIG. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer abgewandelten Ausführungsform eines vierschenkligen Übertragungsgliedes zur Bewegungsverstärkung, 3 shows a side view of a modified embodiment of a four-legged transmission element for amplifying movement,

Fig. 4 eine gegenüber der Fig. 3 um 90° versetzte Seitenansicht des gleichen Übertragungsgliedes,FIG. 4 shows a side view of the same transmission member offset by 90 ° with respect to FIG. 3, FIG.

Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Ebene V-V der Fig, 1,Fig. 5 shows a cross section along the plane V-V of Fig. 1,

Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Ebene VI-VT der Fig. 3,FIG. 6 shows a cross section along the plane VI-VT of FIG. 3,

Fig. 7 eine auseinandergezogene Darstellung der zwei Hälften eines Bewegungsübertragungsgliedes, welches an der Rückseite der Membran einen geschlossenen Hohlraum bildet,7 is an exploded view of the two halves of a motion transmission link; which forms a closed cavity on the back of the membrane,

Fig. 8 eine Seitenansicht des Bewegungsübertragungsgliedes der Fig. 7 in zusammengebautem Zustand, FIG. 8 shows a side view of the movement transmission element of FIG. 7 in the assembled state.

Fig. 9 eine auseinandergezogene Darstellung der zwei Hälften einer abgewandelten Ausführungsform,9 shows an exploded view of the two halves of a modified embodiment,

Fig. 10 eine Seitenansicht des in Fig. 9 dargestellten Ubertragungsgliedes in zusammengebautem Zustand, 10 shows a side view of the transmission link shown in FIG. 9 in the assembled state,

Fig. 11 einen Querschnitt entlang der Ebene XI-XI der Fig. 8,11 shows a cross section along the plane XI-XI of FIG. 8,

Fig. 12 einen Querschnitt entlang der Ebene XII-XII der Fig. 8,FIG. 12 shows a cross section along the plane XII-XII of FIG. 8,

Fig. 13 eine Seitenansicht einer abgewandelten Ausführungsform eines Übertragungsgliedes mit geschlossenem Hohlraum,13 shows a side view of a modified embodiment of a transmission member with a closed Cavity,

Fig. 14 eine gegenüber der Fig. 13 um 90° versetzte Seitenansicht des gleichen Übertragungsgliedes und14 shows a side view of the same transmission member offset by 90 ° with respect to FIG. 13 and

Fig. 15 und 16 Querschnitte entlang der Ebenen XV-XV bzw. XVI-XVI der Fig. 13 und 14.FIGS. 15 and 16 are cross-sections along the planes XV-XV and XVI-XVI of FIGS. 13 and 14.

Der in den Fig. 1 und 2*dargestellte Übertrager 10 besteht aus einem elektromechanisch ansprechenden Körperll mit einer vorderen Flächella, die mit dem hinteren Ende eines Bewegungsübertragungsgliedes 12 verbunden ist. Das Vorderende 13 des Übertragungsgliedes 12 bildet eine Schall aufnehmende oder Schall abstrahlende Membran.The transformer 10 shown in FIGS. 1 and 2 * consists of an electromechanically responsive one Body ll with an anterior Flächella, which is connected to the rear end of a motion transmission link 12 is connected. The front end 13 of the transmission member 12 forms a sound-absorbing or sound radiating membrane.

Der dargestellte elektromagnetisch ansprechbare Körper 11 ist ein Magnetostriktionsschwinger, welcher aus Nickellamellen life und einer Wicklung 14 besteht. Bei den bisher üblichen Verwendungen wurde die vordere Fläche 11a dieses Schwingers unmittelbar mit dem Schallübertragungsmittel gekuppelt.The illustrated electromagnetically responsive body 11 is a magnetostriction oscillator, which consists of nickel lamellas and a winding 14. In the usual uses up to now, the front surface 11a of this oscillator was coupled directly to the sound transmission means.

Das Bewegungsübertragungsglied 12 besteht vorzugsweise aus Metall und kann unmittelbar auf die Fläche 11a aufgelötet oder aufgeschweißt sein, so daß eine feste Verbindung besteht. In Längsrichtung ist das Übertragungsglied 12 in zwei Schenkel oder Hörner 12 a von rechteckigem Querschnitt (Fig. 5) unterteilt. Die Unterteilung erstreckt sich über die gesamte Länge, jedoch geht die Querschnittsfläche der Schenkel stetig von einem maximalen Querschnitt an den hinteren Enden zu einem minimalen Querschnitt an einem Halsabschnitt in der Nähe des vorderen Endes über. Vor diesem Halsabschnitt geht jeder der Schenkel schnell aber stetig in die Membran 13 über, welche, wie dargestellt, etwa den gleichen Querschnitt aufweist wie die Vorderfiächella des Übertragers.The movement transmission member 12 is preferably made of metal and can be soldered or welded directly onto the surface 11a , so that there is a firm connection. In the longitudinal direction, the transmission member 12 is divided into two legs or horns 12 a of rectangular cross-section (FIG. 5). The subdivision extends over the entire length, but the cross-sectional area of the legs gradually changes from a maximum cross-section at the rear ends to a minimum cross-section at a neck portion in the vicinity of the front end. Before this neck section, each of the legs merges rapidly but steadily into the membrane 13, which, as shown, has approximately the same cross section as the anterior surface of the transducer.

Aus der sanften und im wesentlichen gleichförmigen Verminderung der Querschnittsfläche jedes der beiden Schenkel 12 a bis zum Halsabschnitt ergibt sich eine Hornwirkung, die zur Folge hat, daß die Amplitude der Partikellängsbewegungen im Bereich des Halsabschnittes im wesentlichen umgekehrt proportional zur Quadratwurzel des Querschnittsverhältnisses zwischen dem hinteren Schenkelende und dem Schenkelhals zunimmt. Wegen des kurzen AbstandesFrom the gentle and substantially uniform reduction in the cross-sectional area of each of the two legs 12 a up to the neck portion results in a horn effect, which has the consequence that the The amplitude of the longitudinal particle movements in the area of the neck section is essentially inversely proportional to the square root of the aspect ratio between the rear leg end and the Femoral neck increases. Because of the short distance

ίο zwischen dem Halsabschnitt der Hörner und der Membranfläche 13 und der schnellen Flächenvergrößerung zwischen diesen Punkten ist in diesem Abschnitt jedoch die Hornwirkung (welche, falls sie vorhanden wäre, die Amplitude in der Fläche 13 gegenüber der Amplitude im Halsabschnitt stark vermindern würde) relativ gering, und die Bewegungsamplitude der Membranfläche ist fast so groß wie die in den Halsabschnitten der Schenkel oder Hörner,ίο between the neck portion of the horns and the Membrane area 13 and the rapid increase in area between these points is in this However, section the horn effect (which, if it were present, the amplitude in area 13 compared to the amplitude in the neck section) is relatively small, and the movement amplitude of the membrane surface is almost as large as those in the necks of the thighs or horns,

Zur Erzielung einer wirksamen Längsschwingung haben der Schwinger oder Übertrager 11 und das Übertragungsglied 12 im Maß der in ihnen auftretenden Schallwellenlängen gemessen die gleichen Längsmessungen. Jedes der beiden Teile kann eine halbe Wellenlänge lang sein, so daß sich eine Gesamtlänge von einer Wellenlänge ergibt. Es kann aber auch in jeder der beiden Teile eine Viertelwellenlänge lang gemacht werden, so daß die Gesamtlänge der Anordnung gleich einer halben Wellenlänge wird.In order to achieve an effective longitudinal oscillation, the oscillator or transducer 11 and the transmission element 12 have the same longitudinal measurements as measured by the sound wavelengths occurring in them. Each of the two parts can be half a wavelength long, so that a total length of one wavelength results. However, it can also be made a quarter wavelength long in each of the two parts, so that the total length of the arrangement becomes equal to half a wavelength.

Wie bereits zuvor erwähnt, ist die hauptsächliche und erwünschte Schwingungsart der Anordnung die Längsschwingung. Die Schenkel oder Hörner 12 a sind jedoch auch in der Lage, sekundäre seitliche Schwingungen zu erzeugen. Es konnte festgestellt werden, daß diese Neigung zu seitlichen Schwingungen bei langen dünnen Hörnern relativ stark sein kann und daß die Hörner häufig eine Eigenfrequenz für die seitlichen Schwingungen aufweisen, die der Frequenz der hauptsächlichen Längsschwingung sehr nahe benachbart ist. Diese seitlichen Schwingungen der einzelnen Hörner können phasenverschieden sein oder aber, falls sie in Phase liegen, ungleiche Größen aufweisen und in unerwünschter Weise die hauptsächliche Längsschwingung beeinträchtigen. Solche unerwünschten Querschwingungen werden erfindungsgemäß dadurch beherrscht, daß man zwischen den zwei Hörnern oder Schenkeln 12 a eine Verbindungsstrebe 16 anordnet. Diese Strebe kann ein geschlos-. senes Wandungsstück sein oder aber auch, wie die Fig, I zeigt, aus mehreren Abschnitten, beispielsweise den drei Abschnitten 16 a, 16 b und 16 c, bestehen.As already mentioned before, the main and desired mode of vibration of the arrangement is the longitudinal vibration. However, the legs or horns 12 a are also able to generate secondary lateral vibrations. It has been found that this tendency to lateral vibrations can be relatively strong in long, thin horns and that the horns often have a natural frequency for the lateral vibrations which is very close to the frequency of the main longitudinal vibration. These lateral vibrations of the individual horns can have different phases or, if they are in phase, have unequal sizes and undesirably affect the main longitudinal vibration. Such undesired transverse vibrations are controlled according to the invention in that a connecting strut 16 is arranged between the two horns or legs 12 a. This strut can be a closed. be senes wall piece or, as shown in FIG. I, consist of several sections, for example the three sections 16 a, 16 b and 16 c.

Zur Erläuterung der Wirkung der Verbindungsstrebenanordnung sei nachfolgend ein Beispiel gegeben: An example is given below to explain the effect of the connecting strut arrangement:

Eine erste der Fig. 1 entsprechende Anordnung ohne seitliche Streben 16 hatte in der hauptsächlichen Längsschwingungsrichtung eine Eigenfrequenz von 9713 Hz und lieferte für eine erste sekundäre seitliche Schwingungsform eine Resonanz bei 4722 Hz und für eine zweite sekundäre seitliche Schwingungsform eine Resonanz bei einer Frequenz von 10 804 Hz. Die zweitgenannte Resonanzfrequenz war störend, da sie der hauptsächlichen Längsschwingungsform zu sehr benachbart war.A first arrangement corresponding to FIG. 1 without lateral struts 16 had in the main Longitudinal oscillation direction has a natural frequency of 9713 Hz and provided for a first secondary lateral Waveform one resonance at 4722 Hz and one for a second secondary lateral waveform Resonance at a frequency of 10 804 Hz. The second-mentioned resonance frequency was disturbing because it was too close to the main longitudinal waveform.

Bei einer zweiten Anordnung, die sich von der ersten nur durch die Hinzufügung der Querstreben 16 a und 16 c unterschied, wurden die seitlichen Schwingungen der zweiten Schwingungsform imIn a second arrangement that differs from the first only by the addition of the cross braces 16 a and 16 c, the lateral vibrations of the second waveform were in

wesentlichen beseitigt, doch erhöhte sich die Frequenz der seitlichen Schwingungen bei der ersten Teilschwingungsform auf 10 879 Hz.substantially eliminated, but the frequency of the side vibrations increased in the first Partial waveform to 10 879 Hz.

Bei einer dritten Anordnung, die sich von der ersten Anordnung durch die dreiteilige Strebenanordnung 16 der Fig. 1 unterschied, wurde die Frequenz der ersten seitlichen Teilschwingungsform auf 13 194 Hz erhöht und deren Auswirkung ganz erheblich vermindert, so daß der Einfluß auf die Frequenz der hauptsächlichen Längsschwingung im wesentlichen ausgeschaltet werden konnte.In a third arrangement, which differs from the first arrangement by the three-part strut arrangement 16 of FIG. 1 differed, the frequency of the first lateral partial waveform was on 13 194 Hz increased and its effect reduced quite considerably, so that the influence on the frequency the main longitudinal oscillation could essentially be eliminated.

Die Strebenanordnung kann als ein einziger geschlossener Steg (beispielsweise durch Fortlassen der Fenster 17, 18, 19 der Fig. 1 und 2) ausgebildet oder aber auch mit einer beliebigen Anzahl von Fenstern versehen werden, deren Größen je nach der Art der zu beherrschenden seitlichen Schwingungen verändert werden können. Im allgemeinen hat eine unterbrochene Steganordnung gegenüber einem kontinuierlichen Steg den Vorteil, daß sie keine Pfade für die Längsschwingungen schafft, welche nicht parallel zu den hauptsächlichen Längsschwingungspfaden in den Schenkeln verlaufen. Dieser Vorteil kann jedoch in einigen Fällen relativ klein sein und auch gering erscheinen gegenüber den Vorteilen der nicht unterbrochenen Stege.The strut arrangement can be used as a single closed web (for example by omitting the Windows 17, 18, 19 of FIGS. 1 and 2) or with any number of windows are provided, the sizes of which changed depending on the type of lateral vibrations to be controlled can be. In general, an interrupted web arrangement has an intermittent relationship to a continuous one Steg has the advantage that it does not create any paths for the longitudinal vibrations that are not parallel to the main longitudinal oscillation paths run in the legs. However, this benefit can be used in some cases can be relatively small and also appear small compared to the benefits of uninterrupted Bridges.

Die Fig. 3, 4 und 6 zeigen die Anwendung der Erfindung bei einem vierschenkligen Horn. Jeder der vier Schenkel ist mit dem benachbarten über Stegabschnitte 24, 25 und 26 verbunden, welche den Stegabschnitten 16 a, 16 & und 16 c der Fig. 1 entsprechen. Figures 3, 4 and 6 show the application of the invention to a four-legged horn. Everyone who four legs is connected to the adjacent via web sections 24, 25 and 26, which the Web sections 16 a, 16 & and 16 c of FIG. 1 correspond.

Eine Erhöhung der Schenkelzahl bewirkt eine bessere Verteilung der Antriebskraft auf die Membran und erleichtert das gleichphasige Schwingen aller Teile der Membran. Die Anzahl der Unterteilungen für die Schenkel hängt in jedem Einzelfall von der verwendeten Wellenlänge oder Frequenz und von der Fläche der Membran ab. Im allgemeinen führt eine steigende Unterteilung zu dünneren Schenkeln, die leichter dazu neigen, in unerwünschter Weise in seitlichen Richtungen zu schwingen.An increase in the number of legs results in a better distribution of the driving force on the membrane and facilitates the in-phase oscillation of all parts of the membrane. The number of subdivisions for the legs depends in each individual case on the wavelength or frequency used and on the surface of the membrane. In general, an increasing subdivision leads to thinner thighs, which are more prone to undesirably swinging in lateral directions.

Bei den Ausfuhrungsformen der Fig. 1, 2, 3 und 4 ist die Rückseite der Membranfläche 13 der Flüssigkeit ausgesetzt, in welche der Übertrager eingetaucht wird. Dies hat den Nachteil, daß die rückseitige Fläche der Membran einer Kavitationskorrosion ausgesetzt wird, welche die energiestarken Schwingungen in der Flüssigkeit hervorrufen. Ferner wird die rückwärtige Membranfläche, wenn sie der Flüssigkeit ausgesetzt wird, durch die Flüssigkeit belastet, so daß ein Energieverlust auftritt.In the embodiments of FIGS. 1, 2, 3 and 4, the rear side of the membrane surface 13 is the liquid exposed into which the transformer is immersed. This has the disadvantage that the rear The surface of the membrane is exposed to cavitation corrosion, which causes the high-energy vibrations in the liquid. Furthermore, the rear membrane surface becomes when exposed to the liquid is loaded by the liquid, so that an energy loss occurs.

Die Erfindung offenbart weitere Ausführungsformen, welche nicht nur die Möglichkeit geben, unerwünschte seitliche Schwingungen zu unterdrücken oder zu vermindern, sondern auch die Rückseite der Membran gegenüber der umgebenden Flüssigkeit abschirmen, um eine Kavitationskorrosion und akustische Belastungen auszuschalten. Das letztgenannte Ergebnis wird, wie die Fig. 7 bis 12 zeigen, dadurch erzielt, daß man das Bewegungsübertragungsglied als geschlossenen Hohlkörper ausbildet, welcher gegenüber der Membran einen geschlossenen, gasenthaltenden Hohlraum umschließt.The invention discloses further embodiments which not only give the possibility of undesired suppress or reduce lateral vibrations, but also the back of the Shield the membrane from the surrounding liquid to prevent cavitation corrosion and acoustic Eliminate burdens. The latter result, as shown in FIGS. 7 to 12, is thereby achieved achieved that the movement transmission member is designed as a closed hollow body, which opposite the membrane encloses a closed, gas-containing cavity.

In der Fig. 8 ist ein Bewegungsübertragungsglied 30 von im wesentlichen rohrförmiger Gestalt dargestellt, dessen verschlossenes Basisende mit der Außenfläche31 an der Arbeitsflächella des elektromechanisch ansprechenden Körpers 11 beispielsweise durch Verlöten oder Verschweißen befestigt ist. Das andere Ende des Gliedes 30 ist mit einer Membran 32 verbunden oder bildet selbst eine Membran, deren Außenfläche von der Arbeitsflüssigkeit beaufschlagt wird.In Fig. 8, a movement transmission member 30 is shown of a substantially tubular shape, its closed base end with the outer surface 31 on the work surface of the electromechanical appealing body 11 is attached for example by soldering or welding. The other end of the link 30 is connected to a membrane 32 or forms a membrane itself, the outer surface of which is acted upon by the working fluid.

Wie die Fig. 8, 11 und 12 zeigen, besteht der größte Teil des Übertragungsgliedes 30 aus einem in Umfangsrichtung geschlossenen Hohlkörper, dessen ίο Wände von maximaler Wandstärke in Nähe des Basisendes 31 in Längsrichtung auf maximale Dicke in Nähe der Membran 32 abnehmen, um dann wieder schnell dicker zu werden und in die Membran einzumünden. Hieraus ergibt sich eine Bewegungsverstärkung. As FIGS. 8, 11 and 12 show, the majority of the transmission member 30 consists of an in Circumferentially closed hollow body, whose ίο walls of maximum wall thickness in the vicinity of the Decrease base end 31 in the longitudinal direction to maximum thickness in the vicinity of membrane 32, and then again to get thicker quickly and flow into the membrane. This results in an increase in movement.

Der Hohlkörper 30 ist vorzugsweise auch in Umfangsrichtung konisch ausgestaltet, wie die Fig. 11 und 12 zeigen, um dicke Abschnitte 33 zu bilden, welche den einzelnen Schenkeln des in Fig. 6 dargestellten vierschenkligen Bewegungsübertragungsgliedes entsprechen und in dünne Abschnitte 34 übergehen, welche den einzelnen seitlichen Versteifungsstreben der Fig. 6 entsprechen. Wenn die Membran 32, wie dargestellt, rechteckig ausgebildet ist, sind vier verdickte Abschnitte 33 vorgesehen, die sich bequemerweise dadurch herstellen lassenj daß man die Innenfläche des Hohlkörpers 30 mit rundem Querschnitt und die Außenfläche etwa mit quadratischem Querschnitt ausbildet.The hollow body 30 is preferably also configured conically in the circumferential direction, as in FIG. 11 12 and 12 to form thick portions 33 corresponding to the individual legs of the one shown in FIG four-legged motion transmission link and merge into thin sections 34, which correspond to the individual lateral stiffening struts of FIG. When the membrane 32, as shown, rectangular, four thickened portions 33 are provided, which conveniently by producing the inner surface of the hollow body 30 with a round cross-section and the outer surface has an approximately square cross-section.

Um die der Umgebungsflüssigkeit ausgesetzte Fläche an der Rückseite der Membran 32 zu vermindern, ist es erwünscht, die gesamte Außenfläche des Körpers 30 glatt in die Randkanten der Membran einmünden zu lassen. Andererseits soll aber die Membran als starrer Kolben schwingen und eine möglichst geringe Masse aufweisen. Eine Kolbenwirkung mit minimaler Masse läßt sich am leichtesten dadurch erzielen, daß man die äußeren Querabmessungen des Hohlkörpers 30 geringer macht als die Querabmessungen der Membran und daß man die Außenfläche des Körpers auf kurzem Wege nach außen in die Randzonen der Membran einmünden läßt. Die beste Konstruktion ist unter gewissen Umständen ein Kompromiß, wie er in den Fig. 8, 11 und 12 dargestellt ist, bei dem der Halsteil (der dünnste Abschnitt) des Hohlkörpers 30 um ein ge-. ringes Maß kleinere Außenquerabmessungen aufweist als die Membran.
Die Membran kann an ihrer Innenfläche beispielsweise durch radiale Rippen 37 versteift werden.In order to reduce the area on the rear side of the membrane 32 exposed to the ambient liquid, it is desirable to have the entire outer surface of the body 30 open smoothly into the peripheral edges of the membrane. On the other hand, however, the membrane should vibrate as a rigid piston and have the lowest possible mass. The easiest way to achieve a piston effect with minimal mass is to make the outer transverse dimensions of the hollow body 30 smaller than the transverse dimensions of the diaphragm and to let the outer surface of the body open into the edge zones of the diaphragm in a short outward path. The best construction is, under certain circumstances, a compromise, as shown in FIGS. 8, 11 and 12, in which the neck portion (the thinnest portion) of the hollow body 30 is reduced by one. ring dimension has smaller external transverse dimensions than the membrane.
The membrane can be stiffened on its inner surface, for example by radial ribs 37.

Aus der Fig. 11 ist ersichtlich, daß der Hauptteil der rückwärtigen Fläche der Membran an den Hohlraum innerhalb des Körpers 30 angrenzt und einem Gas ausgesetzt ist, welches gegenüber der Flüssigkeit in höchst erwünschter Weise eine relativ niedrige akustische Impedanz aufweist. Dieser Vorteil ergibt sich allein aus der Anordnung des geschlossenen Hohlraumes und läßt sich auch erzielen, ohne in Längsrichtung die Wandstärke des Körpers 30 keilförmig zu verändern. Durch die letztgenannte Maßnahme ergibt sich jedoch der zusätzliche Vorteil einer Bewegungsverstärkung.From Fig. 11 it can be seen that the major part of the rear surface of the membrane is attached to the cavity within the body 30 and is exposed to a gas which is opposite to the liquid most desirably has a relatively low acoustic impedance. This benefit results solely from the arrangement of the closed cavity and can also be achieved without in To change the wall thickness of the body 30 in a wedge shape in the longitudinal direction. By the latter measure however, there is the additional advantage of increased movement.

Bei der Herstellung ist es am vorteilhaftesten, den Hohlkörper 30 aus zwei miteinander verbundenen Abschnitten herzustellen. Der Hohlkörper der Fig. 8 besteht aus den zwei Abschnitten 30 α und 30 b (Fig. 7), welche mit konischen einander entsprechenden Paßflächen 38 bzw. 39 versehen sind, die überDuring manufacture, it is most advantageous to manufacture the hollow body 30 from two interconnected sections. The hollow body of Fig. 8 consists of the two sections 30 α and 30 b (Fig. 7), which are provided with conical mating surfaces 38 and 39 corresponding to one another, which over

eine relativ große Fläche durch Kleben oder Löten starr miteinander verbunden werden können.a relatively large area can be rigidly connected to one another by gluing or soldering.

Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 9 und 10 besteht der Hohlkörper 30 aus zwei Abschnitten 30 c und 3Od, welche mit ebenen Paßflächen 40 bzw. 41 versehen sind, um durch Verkleben oder Löten starr miteinander verbunden zu werden. Um die gegenseitige Ausrichtung der Abschnitte 30c und 30 d beim Zusammensetzen zu erleichtern, kann der Hohlraum in dem Abschnitt 30 d ein klein wenig größer gemacht werden als der in dem Abschnitt 30 c, welcher sich dann mit einem Flansch 42 versehen läßt, der über die Stirnfläche 40 hervorragt und sich straff in den Hohlraum des Abschnittes 30 d einsetzen läßt.In the modified embodiment shown in FIG. 9 and 10, the hollow body 30 consists of two sections 30 c and 3OD, which are provided with planar mating surfaces 40 and 41 to be rigidly connected by gluing or soldering connected to each other. The mutual alignment of the sections 30c and 30 d to facilitate during assembly, the cavity in the portion 30 may be d a are made slightly larger c than that in the portion 30, which can then be provided with a flange 42 on the End face 40 protrudes and can be inserted tightly into the cavity of section 30 d .

Die Anordnung gemäß Fig. 9 hat den Vorteil, daß die Teile sich leicht beim Löten od. dgl. ausrichten lassen, sie hat jedoch den Nachteil, daß, da die Grenzflächen 40 und 41 senkrecht zur Schwingungsrichtung verlaufen, eine sehr starke Verbindung vor- gesehen werden muß. Die Ausführungsform gemäß Fig. 7 hat den Vorteil, daß die Verbindungsflächen großflächig sind und nicht senkrecht zur Schwingungsrichtung verlaufen. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 ist es möglich, die beiden Teile mit geneigtem Klebemittel miteinander zu verbinden, während die Verwendung von Klebemitteln bei der Ausführung gemäß Fig. 9 im allgemeinen nicht durchführbar ist.The arrangement according to FIG. 9 has the advantage that the parts are easily aligned during soldering or the like but it has the disadvantage that, since the interfaces 40 and 41 are perpendicular to the direction of vibration, a very strong connection is present. must be seen. The embodiment according to FIG. 7 has the advantage that the connecting surfaces are large and not perpendicular to the direction of oscillation. In the embodiment according to Fig. 7, it is possible to connect the two parts to one another with an inclined adhesive, while the use of adhesives in the embodiment according to FIG. 9 is generally not feasible is.

Die Fig. 13, 14, 15 und 16 zeigen ein mit geschlossener Kammer versehenes Bewegungsübertragungsglied 40, welches aus zwei Längshälften 40 α und 40 b besteht, die entlang einer geschweißten oder gelöteten Längsnaht 41 miteinander verbunden sind. Die Längsnaht hat gegenüber den Nahtstellen der Übertrager gemäß Fig. 8 und 10 den Vorteil, daß sie von den Längsschwingungen nicht mit Zugkräften beansprucht wird.13, 14, 15 and 16 show a closed chamber movement transmission member 40, which consists of two longitudinal halves 40 α and 40 b , which are connected to one another along a welded or soldered longitudinal seam 41. The longitudinal seam has the advantage over the seams of the transducers according to FIGS. 8 and 10 that it is not subjected to tensile forces by the longitudinal vibrations.

Außer der Verwendung einer Längsnaht unterscheidet sich das Übertragungsglied gemäß Fig. 13 bis 16 von denen der Fig. 8 und 9 dadurch, daß die Außenflächen flach sind und ein rechtwinkliges Parallelepiped bilden. Jeder der beiden Abschnitte 40 α und 40 b weist einen im wesentlichen keilförmigen Teil 42 auf, welcher vom Übertrager 11 ausgeht und sich zwischen der äußeren Seitenfläche 43 und der inneren ebenen Fläche 44 erstreckt. Mit Ausnahme der beiden keilförmigen Teile 42 sind die vier Seitenwände entlang ihrer mittleren Längsabschnitte 45 relativ dünn. Die Eckenabschnitte 46 sind jedoch dick ausgebildet und laufen in Richtung auf die Membran 47 in geringerer Wandstärke aus.In addition to the use of a longitudinal seam, the transmission member according to FIGS. 13 to 16 differs from those of FIGS. 8 and 9 in that the outer surfaces are flat and form a right-angled parallelepiped. Each of the two sections 40 α and 40 b has an essentially wedge-shaped part 42 which starts from the transformer 11 and extends between the outer side surface 43 and the inner flat surface 44. With the exception of the two wedge-shaped parts 42, the four side walls along their central longitudinal sections 45 are relatively thin. The corner sections 46 are, however, made thick and taper towards the membrane 47 with a smaller wall thickness.

Claims

PATENT CLAIMS; 55

1. Electromagnetic transmitter for high-frequency pressure waves in fluids, in which between an electromagnetically sensitive, capable of expansion and contraction in the longitudinal direction, provided with an end face of the appropriate size and a spaced from the end face, a membrane having a correspondingly large working surface, a movement conversion enabling and the body and the membrane connecting transmission member is arranged and this transmission member has a plurality of juxtaposed arms which merge in the vicinity of their front ends and each of which from a largest cross section at each end to a neck part tapered with the smallest cross-section and each of these neck parts between the ends is essentially closer to the front than to the rear end, according to patent application B 35623 VIII ä / 42 s, characterized in that between the arms (12 a) s Eitlich connecting struts (16) are arranged, which migrate the resonance frequencies of the arms with respect to lateral oscillation forms.

2. Transmitter according to claim 1, characterized in that the connecting struts (16) be formed by a web which extends laterally substantially in a longitudinal plane.

3. Transformer according to claim 2, characterized in that that the web (16) is made much thinner than the legs (12 a) which it connects.

4. Transformer according to claim 2, characterized in that the web (16) consists of a plurality of sections (16 a, 16 b, 16 c) separated from one another in the longitudinal direction, which are located in a common plane and are laterally attached to the legs ( 12 a) are connected.

5. Transmitter according to claim 1, characterized in that the motion transmission member is provided with additional legs (20, 21), which the already mentioned legs (22, 23) are similar and together with these with the interposition of lateral connecting struts (25) between all neighboring ones Legs are arranged around a central longitudinal axis in the manner of a polygon.

6. Transmitter according to claim 5, characterized in that each of the connecting struts (25) is designed as a continuous wall, which extends from one end of the legs (20, 21, 22, 23) extend to the other and with the legs and the membrane (13) a closed one Enclose chamber which adjoins the rear membrane surface.

7. Transmitter according to claim 6, characterized in that the legs (33, 46) and connecting struts (34, 45) gradually merge into one another in the circumferential direction.

8. Transmitter according to claim 6, characterized in that the outer surface of the legs (33, 46) and walls (34, 45) run approximately in a straight line in the longitudinal direction.

9. Transmitter according to claim 6, characterized in that the cavity within the Transmission member (30) is filled with a gas which is opposite to the liquid which the Working surface of the membrane (32) applied, has a small acoustic impedance.

10. Transmitter according to claim 6, characterized in that the outer surface of the legs and walls open essentially into the edge of the membrane surface.

11. Transformer according to claim 6, characterized in that that the membrane has the shape of a polygon and the legs (33) and walls (34) also have the same polygonal shape have, while the inner surface of the legs

and walls are continuously curved in the circumferential direction (FIGS. 11 and 12).

12. Transmitter according to claim 5 and 6, characterized in that the movement transmission member (30) consists of two longitudinally subdivided sections (30 a, 30 b) which

1010

with conical mating surfaces (38, 39) are attached to one another.

References considered: U.S. Patent Nos. 2,723,386, 2,748,298.

1 sheet of drawings