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Halterungsanordnung für mechanische Filter Das Hauptpatent betrifft
ein mechanisches Filter, das der Gattung der Siebanordnungen angehört, bei welchen
das Schwingsystem mehrere zu Torsionsschwingungen erregbare achsparallel zueinander
angeordnete Resonanzkörper aufweist, die durch zu Longitudinalschwingungen anregbare
Koppelelemente miteinander gekoppelt sind. Das Filter nach dem Hauptpatent ist dadurch
gekennzeichnet, daß Resonanzkörper vorgesehen sind, für welche sich auf Grund ihrer
Struktur Leitungsstücke mit gleichzeitigem Induktivitäts- und Kapazitätsbelag als
elektrisches Ersatzschaltbild ergeben und bei welchem der Abstand ihrer beiden Stirnflächen
von der Resonatorknotenebene bzw. von den ihnen jeweils nächstliegenden Knotenebenen
einem Viertel der Wellenlänge der erregten Torsionsschwingungen entspricht, und
daß zumindest eine Koppelleitung Anwendung findet, die aufeinanderfolgende Koppelelemente
verwirklicht und die jeweils auf einem Oberflächenpunkt der einzelnen Resonatoren
einwirkt. Als Befestigungsstellen der Koppelleitung bzw. der Koppelleitungen an
den Resonatoroberflächen kommen Punkte an deren einen Stirnfläche bzw. an deren
Stirnflächen sowie Stellen auf den Mantelflächen der Schwingkörper nahe den Stirnflächen
in Betracht. Derartige Filter, die hinsichtlich ihrer übertragungseigenschaften
gegenüber anderen bekannten Filterformen bemerkenswerte Vorteile zeigen, weisen
bei Verwendung einer geringen Zahl von Koppelleitungen ein Schwingsystem auf, das
zwischen seinen Enden einer mehrfachen Abstützung bedarf. Dahingehende bauliche
Maßnahmen werden auch unabhängig von der Zahl der Koppelleitungen erforderlich,
wenn eine größere Anzahl von Resonanzelementen zu einem Filter vereinigt werden
sollen. Beispielsweise hat sich gezeigt, daß sich die bei bestimmten Anwendungsgebieten
gestellten hohen Anforderungen an die Übertragungseigenschaften solcher Filter mit
etwa siebzehn Resonatoren erfüllen lassen. Jedoch auch bei einer kleineren Anzahl
von Resonatoren empfiehlt es sich, den Koppelleitungen vor allem dann nicht die
Halterung der Resonanzkörper ganz zu überlassen, wenn vorauszusehen ist, daß auf
das Schwingsystem im Betrieb stärkere Erschütterungen einwirken.
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In Weiterbildung des mechanischen Filters nach dem Hauptpatent wird
daher eine Halterungsanordnung für dessen Schwingsystem angegeben, für welche erfindungsgemäß
ein kammförmiger Halterungskörper charakteristisch ist, der in den durch die Kammzinken
gebildeten Zwischenräumen die Resonatoren mit senkrecht zur Kammebene gerichteten
Achsen unter Verwendung zumindest eines zwischen den einzelnen Kammzinken ausgespannten
Haltedrahtes aufnimmt, der senkrecht zu den Resonatorachsen entlang den Resonanzkörpern
verläuft und mit diesen an Punkten ihrer Mantelflächen verbunden ist, die den dort
in Erscheinung tretenden Resonatorknotenlinien zugehören.
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Halterungsanordnungen, die dieser Lehre entsprechend aufgebaut sind,
haben sich besonders bewährt. Sie ermöglichen beispielsweise den Einbau des Schwingsystems
von Filtern nach dem Hauptpatent in ein Gehäuse, für dessen Inneres sich weitere
elastische Bauteile erübrigen. Ferner ist bei derartigen Halterungsanordnungen mit
einer ungünstigen Beeinflussung der Filter-Übertragungseigenschaften selbst dann
nicht zu rechnen, wenn das Filter in die verschiedensten Lagen gebracht wird oder
stärkeren Erschütterungen ausgesetzt ist.
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Bekanntlich besitzt ein Torsionsschwingungen ausführender zylindrischer
Resonanzkörper in dem Fall, daß an seinen beiden Enden die maximalen Schwingamplituden
auftreten, eine oder mehrere senkrecht zur Zylinderachse verlaufende Knotenebenen,
je nachdem, ob der Schwingkörper in seiner Grundfrequenz oder in einer Oberwelle
erregt ist. Diese Knotenebenen schneiden die Zylindermantelfläche in Kreisen. Punkte
der Zylindermantelfläche, die solchen, als Knotenlinien bezeichenbaren Kreisen angehören,
bleiben
bei der Erregung des Resonators zu seiner Eigenfrequenz völlig in Ruhe, so daß die
Befestigung eines Halterungsdrahtes an einem solchen Punkt keine Bedämpfung _des
Resonanzkörpers zur Folge hat. Die Anbringung von Hälterungsdrähten an solchen Stellen
der Resonatoroberflächen hat den weiteren Vorteil, daß. Störschwingungen gedämpft
werden, da die als Befestigungspunkt ausgesuchte Stelle der Knotenlinie im allgemeinen
im Takt solcher Störschwingungen Bewegungen ausführt, durch den Halterungsdraht
aber in Ruhe versetzt wird.
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Die Erfindung soll an Hand einiger durch Zeichnungen veranschaulichte
Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
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Fig. l zeigt einen Teil eines gemäß demHauptpatent ausgebildeten Filters,
welches aus zylindrischen Resonanzkörpern 1 besteht, die achsparallel aneinandergereiht
und durch drahtförmige Koppelleitungen 2, 3, 4 und 5 miteinander verbunden sind.
Die Resonanzkörper schwingen torsional, wie dies durch Pfeile auf einer der Mantelflächen
angedeutet ist, während die Koppelleitungen zu Longitudinalschwingungen erregt werden
und hierdurch die Schwingenergie zwischen den einzelnen Resonanzkörpern austauschen.
Bei Erregung in der Grundwelle schwingen die beiden Hälften jedes Resonators 1 gegeneinander,
so daß die zur Zylinderachse senkrechte Mittelebene in Ruhe bleibt. In dieser Mittelebene
kann daher am Zylinderumfang ein Halterungsdraht 6 z. B. durch Sehweißen oder Löten
an den Punkten 7 befestigt werden, ohne daß dadurch im ausgenutzten Resonanzbereich
des Schwingkörpers dessen Impedanzverlauf als mechanischer Zweipol geändert wird.
Während der dargestellte Halterungsdraht 6 in der Mitte zwischen den Koppeldrähten
2 und 4 parallel zu diesen in der gleichen Ebene liegt, kann ein gleichartiger Halterungsdraht,
der in der Zeichnung nicht .dargestellt ist, auch in der Ebene der Koppeldrähte
3 und 5 parallel zu diesen in der Mitte zwischen ihnen vorgesehen sein.
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Fig. 2 läßt erkennen, wie das in Fig. 1 gezeigte Schwingsystem, das
zusätzlich zum Halterungsdraht 6 den zweiten Halterungsdraht 8 aufweist, entsprechend
den Lehren nach der Erfindung in einen kammartig ausgebildeten Halterungskörper
eingebracht ist, der aus einer Metallschiene 9 besteht, die rechtswinklig nach oben
:abgebogene Kammzinken 10 trägt. Die kammartigen Zinken 10 lassen so viel
Raum zwischen sich frei, daß für die Resonanzelemente 1 ausreichend Platz vorhanden
ist. Am vorteilhaftesten ist es, darauf Bedacht zu nehmen, daß sich die Kammzinken
und die Resonatoren nicht berühren. Die Halterungsdrähte 6 und 8 sind an den Punkten
11 mit den Kammzinken verschweißt, verlötet oder verklebt. Das Gehäuse 12, welches
mit der linken endständigen Kammzinke 10 fest verbunden ist, enthält gegebenenfalls
einen elektromechanischen Wandler, der, wenn er auf magnetostriktiver Grundlage
arbeitet, als schwingfähigenBestandteil beispielsweise einenFerritstab aufweist.
Wird dieser Wandler als Eingangswandler betrieben, so überträgt ein Verlängerungsstück
des Koppeldrahtes 5, das durch die öffnung 13 in das Gehäuse 12 hineinragt und mit
dem beweglichen Wandlerelement verbunden ist, die Schwingungen dieses Elementes
auf das Filter. In gleicher Weise kann an dem nicht gezeichneten anderen Ende des
mechanischen Filters ein elektromechanischer Ausgangswandler in Einem Gehäuse vorgesehen
sein. Das ganze Gebilde, das sich vorzüglich zur Unterbringung in einem quaderförmigen
Gehäuse eignet, gewährleistet eine völlig dämpfungsfreie und dennoch stoß- und berührungssichere
Halterung des Fig. 3 zeigt eine :andere Ausführungsform einer Halterungsanordnung
gemäß der Erfindung in zwei Schnittansichten a) und b) sowie in der Seitenansicht
c). Bei .dieser Haltevorrichtung besteht das kammartige Gebilde nicht aus Metall,
sondern aus mehreren geeignet geformten Kunststoffolien. Die Vorrichtung weist gegenüber
einer metallischen Halterung den Vorteil auf, daß durch die Weichheit des verwendeten
Kunststoffmaterials zum einen eine bessere Dämpfung der gegebenenfalls in den Halterungsdrähten
auftretenden unerwünscchten Störschwingungen bewirkt wird und zum anderen eine Deformation
und das Auftreten von mechanischen Spannungen im Filterkörper, z. B. bei ungleichmäßiger
Erwärmung, vermieden wird. Die einzelnen Teile der durch Fig. 3 dargestellten Halterungsanordnung
zeigen Fig. 4 a bis 4 d in Schrägansicht. Aus Fig. 4 a und 4 b geht hervor, daß
die Halterung nach Fig. 3 aus vier Kunststoffstreifen 20, 21, 22 und 23 L-förmigen
Querschnitts besteht, die, einzeln für sich betrachtet, ähnlich geformt sind wie
der Metallkörper 9, 10 der Halterungsanordnung nach Fig. 2. Die mit den Filterresonatoren
1 verbundenen Halterungsdrähte 6 und 8, von denen in Fig. 4 a nur der Haltedraht
6 gezeigt ist, werden zwischen die mit ihren Kammzinken gegeneinander gelegten Flächen
der Winkelstreifen 20 und 21 eingelegt, so d;aß die Resonanzkörper 1 in die Zwischenräume
zwischen den Kammzinken zu liegen kommen. Es ist unter Umständen vorteilhaft, daß
dabei die Kaminzinken die Resonanzkörper nicht berühren. Dann werden die gleichartig
geformten Kunststoffwinkel 22, 23 so angebracht, daß nunmehr in jedem Zwischenraum
zwischen zwei Resonanzkörpern 1 vier Kammzinken aufeinanderliegen, die zu den verschiedenen
Kunststoffwinkeln gehören. Die sich deckenden einzelnen Kammzinken werden dann thermoplastisch
miteinander verschweißt, so daß nunmehr die Halterungsdrähte zwischen den beiden
mittleren Kammzinken völlig festgelegt sind und sich ein Kunststoffkörper mit Doppel-T-
Profil ergeben hat, wie dies aus den Schnittzeichnungen a) und
b) der Fig. 3 zu erkennen ist. Auch eine Verklebung der Kunststoffolien ist
möglich. Der weiteren Versteifung des Halterungskörpers mit Doppel-T-Profil dienen
gegebenenfalls die in Fig. 4 c und 4 d wiedergegebenen geschlitzten Blechhülsen
24 und 25, welche die in Fig. 4 a und 4 b waagerecht verlaufenden Abschnitte der
Kunststoffstreifen 20 bis 24 dicht umschließen. Die Innenseite der ungeschützten
Längswand der Hülse 24 liegt der Grundfläche des Halterungskörpers mit Doppel-T-Profil
an, während die Innenseite der ungeschlitzten Längswand der Hülse 25 auf der Deckfläche
dieses Halterungskörpers aufliegt. Durch die in der zweiten Längswand der Hülsen
24 und 25 vorhandenen Schlitze treten die mit den Kanmizinken versehenen Abschnitte
der Kunststreifen 20 bis 24. Ein Halterungskörper dieser Ausgestaltung entzieht
das hierin eingebrachte Filterschwingsystem bereits allen Erschütterungseinflüssen,
die beim Zusammenbau dieser Einheit mit anderen Teilen eines Gerätes auftreten könnten.
Die durch Fig.3 und 4 veranschaulichte Anordnung eignet sich ohne weiteres für die
Unterbringung
in einem quaderförmigen Gehäuse. Ein solches Gehäuse,
das beispielsweise aus einem Unterteil 26 und einem Oberteil 27 besteht, ist in
Fig. 3 b gestrichelt angedeutet.
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Lm allgemeinen genügt es, an Stelle der vier Kunststoffstreifen 20,
21, 22, 23 nur die Streifen 20, 21 vorzusehen und die Streifen 22, 23 durch die
in Fig. 5 gezeigten einfachen Kunststoffstreifen 22 a, 23 a mit L-förmigem Querschnitt
zu ersetzen, die mit ihrer einen Fläche an die Enden der Kammzinken der Streifen
20, 21 geklebt oder geschweißt sind. über die anderen dazu senkrechten Flächen der
Streifen 22 a, 23 a wird die Blechhülse 25 geschoben.
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Die Lehre nach der Erfindung ermöglicht auch den Entwurf von Halterungen
für Filter nach dem Hauptpatent, bei welchen die Resonanzkörper zu einer Harmonischen
ihrer Grundfrequenz erregt werden. Für solche Resonanzkörper ist eine durch die
Ordnungszahl der Harmonischen festgelegte Zahl von Knotenebenen charakteristisch,
welche jeweils die Resonator-Torsionsachse in senkrechter Richtung durchdringen.
Auf diese Knotenebenen lassen sich die senkrecht zu den Resonatorachsen gerichteten
Haltedrähte aufteilen. Den Haltedrähten sind kammförmige Halterungskörper in der
Weise zugeordnet, daß jede Knotenebene, längs der ein oder mehrere Haltedrähte verlaufen,
einen Halterungskörper aufweist, dessen Kammzinkenebene sich mit der Knotenebene
deckt.