DE1153801B - Einrichtung zur Halterung eines longitudinal schwingenden, magnetostriktiv erregten Stabes - Google Patents

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PATENTAMTES

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER

Auslegeschrift.· 5. SEPTEMBER 1963

Eine bekannte Bauart magnetostriktiver Schwinger besteht aus einem magnetostriktiv erregten, longitudinal schwingenden Stab, der in seiner Mitte gelagert ist, zwei Spulen, in die der Stab eintaucht, Mitteln zur Vormagnetisierung des Stabes und einer Armatur, welche die genannten Teile in ihrer richtigen gegenseitigen Lage festhält. Würden die Schwingungen des Stabes verlustfrei erfolgen und würde keine Energie von einer Stabhälfte auf die andere übertragen, so wäre die Stabmitte bewegungslos. In Wirklichkeit wird jedoch erstens eine Energieübertragung längs des Stabes gewünscht und treten zweitens Verluste im Stab selbst auf. Daher bleibt die Stabmitte nicht in Ruhe. Die Lagerung des Stabes muß nun einerseits der Stabmitte die notwendige Bewegungsfreiheit gewähren, anderseits aber den Stab quer zu seiner Achse unverrückbar festhalten, damit er den durch die Vormagnetisierung ausgeübten Kräfte nicht folgen und beispielsweise die Spulen oder Teile der Armatur berühren kann.

Es sind bereits Einrichtungen bekannt, welche diese Anforderungen erfüllen. Es kann beispielsweise der Stab in der Mitte einer kreisrunden Scheibe befestigt werden, welche ihrerseits an ihrem Rande starr eingespannt ist, wobei die Eigenfrequenz der schwingungsfähigen Scheibe mit der Arbeitsfrequenz des Stabes zusammenfällt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Angleichung der Eigenfrequenz der Scheibe an die Arbeitsfrequenz des Stabes zeitraubende Arbeiten benötigt. Außerdem kann die Eigenfrequenz noch nachträglich durch das Einspannen des Scheibenrandes beeinflußt werden.

Es ist außerdem bekannt, longitudinal schwingende Quarzstäbe in ihren Knotenpunkten durch Drähte zu lagern, wobei diese Trägerdrähte so abgestimmt sind, daß ihre Eigenfrequenz gleich der Stabfrequenz ist oder in einer harmonischen Beziehung zu dieser steht. Es ist ferner bekannt, in mechanischen Bandfiltern die Kopplungskörper frei beweglich zwischen Filz oder an Federn so aufzuhängen, daß die Resonanzfrequenzen, welche durch die Federkonstanten der Aufhängevorrichtung und die Masse bzw. das Trägheitsmoment des Kopplungskörpers gegeben sind, möglichst weit unterhalb der Betriebsfrequenz des Bandfilters liegen.

Diese bekannten Einrichtungen sind jedoch nicht geeignet, magnetostriktiv erregte, longitudinal schwingende Stäbe so zu lagern, daß sich einerseits der Stab um seine Lagerstelle in einem Schwingungsknoten in der Längsrichtung möglichst ungehindert bewegen kann, daß der Stab aber andererseits quer zur Längsachse möglichst unverrückbar gehaltert ist, so

Einrichtung zur Halterung eines longitudinal schwingenden, magnetostriktiv erregten Stabes

Anmelder:
»PATELHOLD«

Patentverwertungs- & Elektro-Holding A. G., Glarus (Schweiz)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 15. Juni 1953 (Nr. 93 260)

Heinz Bloch, Nussbaumen, Aargau (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

daß er durch die infolge des Vormagnetisierungsfeldes wirkenden Auslenkungskräfte nicht verschoben wird. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Halterung eines longitudinal schwingenden, magnetostriktiv erregten Stabes, welches die beiden genannten Forderungen erfüllt und von den Nachteilen der bekannten Einrichtungen frei ist. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Stabmitte mit dem Stab starr verbundenes Zwischenelement durch einen aus einer Mehrzahl von ringförmigen konzentrischen Federn bestehenden Träger gehalten wird, deren Grundfrequenz klein ist gegenüber der Arbeitsfrequenz des Stabes.

Das Prinzip, nach dem die erfindungsgemäße Einrichtung arbeitet, sei an Hand der Fig. 1 erläutert.

Diese zeigt als dünn ausgezogene Linie den Verlauf der mechanischen Impedanz Z_e des Trägers in Abhängigkeit von der Frequenz /. Wird eine Dämpfung passender Größe vorgesehen, so deformiert sich der gezeigte Verlauf in denjenigen, der durch die dick

ausgezogene Linie dargestellt ist. Es ist aus der Figur entnehmbar, daß im Bereich der höheren Harmonischen die Schwankungen der mechanischen Impedanz, d. h. die Unterschiede zwischen ihren Maxima und Minima, immer kleiner werden. Die genaue Lage der Arbeitsfrequenz/_s ist daher nicht kritisch; Bedingung ist lediglich, daß sie im Bereich der höheren Harmonischen der Eigenfrequenz des Trägers liegt

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oder mit anderen Worten, daß die Grundeigenfrequenz fo klein ist gegenüber der Arbeitsfrequenz f_s. Der Grenzwert der mechanischen Impedanz lim | Z_e \ muß zur Erfüllung der ersten weiter obengenannten Bedingungen (Gewährung der Bewegungsfreiheiten der Stabmitte in Längsrichtung) klein sein gegenüber dem mechanischen Wellenwiderstand des Stabes.

Die Fig. 2 und 3 zeigen zwei Beispiele für die konstruktive Ausführung erfindungsgemäßer Einrichtungen. In Fig. 2 ist der Stab S starr mit dem beispielsweise scheibenartigen Zwischenelement Z verbunden. Als Träger dienen die ringförmigen Federn E₁ und E₂, auf welchen das Zwischenelement aufliegt und deren äußerer Rand starr eingespannt ist. Durch die Verwendung des Zwischenelementes wird erreicht, daß der empfindliche Stab durch den Träger nicht nachteilig beeinflußt wird, wie dies der Fall ist, wenn der Stab zur Verbindung mit dem Träger einem Preßoder Lötvorgang unterzogen werden muß. Das Zwischenelement in Verbindung mit den ringförmigen Federn als Träger verhindert zudem, daß der Stab unter dem Einfluß des Vormagnetisierungsfeldes quer zu seiner Längsachse verschoben wird.

Eine elastische Bewegung der Stabmitte in Längsrichtung um die Mittellage ist trotzdem möglich. Da die ringförmigen Federn sehr dünn sein können, ist es leicht, ihre Grundfrequenz klein gegenüber der Arbeitsfrequenz zu wählen. Als Material für die Federn ist beispielsweise federharte Berylliumbronze geeignet, welche bei günstigen mechanischen Eigenschaften die notwendige Dämpfung bewirkt.

Fig. 3 zeigt eine ähnliche Lagerung, wobei aber die Federn E₁ und E₂ konisch ausgebildet sind. Diese Konstruktion ergibt definiertere Auflagepunkte als diejenige nach Fig. 2.

Die Befestigung des Stabes im Zwischenelement Z der Fig. 2 und 3 geschieht vorteilhaft durch mindestens drei radial zum Stab liegende Spitzschrauben.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zur Halterung eines longitudinal schwingenden, magnetostriktiv erregten Stabes, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Stabmitte

L5 mit dem Stab starr verbundenes Zwischenelement durch einen aus einer Mehrzahl von ringförmigen konzentrischen Federn bestehenden Träger gehalten wird, deren Grundeigenfrequenz klein ist gegenüber der Arbeitsfrequenz des Stabes.

so 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn konisch sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 664 983, 666 769,
814529;

USA.-Patentschriften Nr.

2 371 613, 2 571 019;
»Schweizer Archiv für angewandte Wissenschaft und Technik«, Bd. 13, Nr. 5 (Mai 1947), S. 129 bis 135.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen