DE2000659B2

DE2000659B2 - Vorrichtung an mit gasfoermigem druckmittel betriebenen membran-schallgebern

Info

Publication number: DE2000659B2
Application number: DE19702000659
Authority: DE
Priority date: 1969-01-09
Filing date: 1970-01-08
Publication date: 1976-07-22
Also published as: SE316401B; DK121351B; GB1254014A; JPS509559B1; US3581705A; DE2000659A1; NO121998B; PL80430B1

Description

welches die Gegendruckkammer entweder mit der Atmosphäre oder durch einen Kanal 20 im Membrangehäuse mit der Eintrittskammer 8 in Verbindung setzt. Wenn kein Signal erzeugt werden soll, hält das Ventil 11 die Gegendruckkammer 9 in Verbindung mit der Eintrittskammer 8 durch di.; Kanäle 19, 20, so daß der Druck in der Gegendruckkammer die Membran 7 gegen den Sitz 4 blockiert. Soll ein Signal erzeugt werden, setzt das Ventil 11 die Gegendruckkammer 9 in Verbindung mit der Atmosphäre, so dad das Druckmittel in der Eintrittskammer in bekannter Weise die Membran zwecks Abgabe eines Signals auf den Sitz 4 zu und von ihm weg schwingen läßt.

Gemäß der Erfindung ist im Austrittska.-.ai 5 nahe der Membran 7 ein Stützglied 12 für die Membran vorgesehen.

In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform besteht das Stützglied 12 aus einem Ring 13 mit Außengewinde, der in eine Gewindeausnehmung im Austrittskanal 5 eingeschraubt ist, wo dieser in den pilzförmigen Sitz 4 übergeht Der Ring 13 besitzt eine Anzahl gegen die Membran gerichteter Kämme 14. deren der Membran zugekehrten Fiächen la Stützflächen für die Membran bilden. Damit der Strömungsverlauf im Austriuskanal so wenig wie möglich gestört wird, ist die innere Fläche des Ringes 13 mit einer Krümmung ausgeführt, die sich nahe an die Krümmung des Eintrittskanals in demjenigen Bereich anschließt, wo der Ring eingeschraubt ist. Aus demselben Grunde sind die Kämme 14 in einer Richtung quer zur Strömungsrichtung mit möglichst geringer Dicke ausgeführt. Um zu verhindern, daß der Ring 13 durch Erschütterungen losgerüttelt wird, ist er mittels eines in ein durch den Ring und den Sitz gehendes Loch eingepreßten Stiftes 16 gegen Drehung verriegelt. Die Stützflächen 15 des Stützgliedes sind in ein:m Abstand von der Membran angeordnet, der das während der Schwingungen auftretende Ausbiegen der Membran gegen das Stützglied überschreitet, jedoch das mit Rücksicht auf die Beanspruchungen höchstzulässige Ausbiegen der Membran unterschreitet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Stützflächen 15 mit einer Krümmung ausgebildet, die der Krümmung der Membran in demjenigen Augenblick, wo die Membran unter der Einwirkung des Blockierdruckes in der Gegendruckkammer zur Anlage gegen das Stützglied geführt wird, im wesentlichen entspricht.

Bei der in F i g. 2 gezeigten Abänderung umfaßt das Stü'zglied — wie beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 — einen Ring 13 mit Außengewinde, der in eine Gewindeausnehmung im Austrittskanal 5 eingeschraubt und mittels ei nes Verriegelungsstiftes 16 gegen Drehung verriegelt ist. Stützelemente in der Form von Stützbeinen 17 von vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt erstrecken sich vom Ring 13 gegen die Membran 7. Die Stützbeine 17 tragen einen mit der Membran 7 konzentrischen Stützring 18, welcher ebenfalls von vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt ist. Die der Membran 7 zugekehrte Fläche des Stützringes 18 befindet sich in einem Abstand von der Membran, der das während der Schwingungen auftretende Ausbiegen der Membran gegen das !stützglied überschreitet, jedoch das mit Rücksicht auf die Beanspruchungen höchstzulässige Ajsbiegen der Membran unterschreitet. Die Querschnittsabmessungen der Stützbeine 17 mnd des Stützringes 18 wie auch die Form der Innenfläche des Ringes 13 sind so gewählt, daß der Strömungsverlauf im Austrittskanal 5 so wenig wie möglich gestört wird.

Wenn das Betätigungsventil auf Blockierung eingestellt ist. d. h. wenn kein Signal erzeugt werden soll, herrscht in der Gegendruckkammer 9 derselbe Druck wie in der Eintrittskammer 8. Dabei wird die Membran 7 gegen den Sitz 4 gedruckt, wobei im Bereich innerhalb des Dichtungsrandes des Sitzes 4 ein Ausbiegen der Membran erfolgt Aufgrund der Anbringung des Stützgliedes gemäß der Erfindung wird dieses Ausbiegen jedoch nicht so groß, daß die durch das Ausbiegen verursachten Spannungen im Material die zugelassenen Werte überschreiten. Bevor diese Werte er-eichi werden, ist die Membran somit zur Anlage gegen die Stützflächen 15 bzw. den Stützring 18 geführt worden. Da die Stützflächen, wie beim Ausführungsheispiel in F i g. 1 erwähnt mit einer Krümmung ausgeführt sind, die der Krümmung der Membran im Anlegeaugenblick im wesentlichen entspricht, wird die Last verhältnismäßig gleichmäßig verteilt, was dazu beiträgt, die Gefahr örtlicher Spannungskonzentrationen in der Membran zu reduzieren.

Soll ein Signal erzeugt werden, wird das Beutigungsventil in die Signallage umgestellt, wodurch der Gegendruck in der Gegendruckkammer entlastet wird. Durch den Druck in der Eintnuskammer 8 hebt sich dabei die Membran vom Sitz 4 ab, so daß Druckmittel durch den Spalt zwischen der Membran und dem Sitzrand /um Austrittskanal 5 strömen kann. Infolge der durch die Strömung rasch geänderten Druckverhältnisse schwingt die Membran elastisch gegen den Sitz zurück und hebt sich unter der Einwirkung des Druckes in der Eintrittskammer 8 und der vom Resonanzhorn 6 zurückgeworfenen Druckwelle erneut vom Sitz ab. Die Membran schwingt somit im Verhältnis zum Sitz 4. Die hierdurch im Austrittskanal und somit im Resonanzhorn erzeugten, periodischen Druckstöße führen dazu, daß der Schallgeber ein Signal abgibt. Das Signal wird durch Umstellung des Beiatigungsventils in eine Lage unterbrochen, in der die Verbindung der Gegendruckkammer mit der Atmosphäre unterbrochen wird, gleichzeitig wie man den Druck im Eintrittskanal 8 auch in der Gegendruckkammer 9 wirken läßt, wodurch die Membran 7 in ununterbrochener Anlage gegen den Dichtungsrand des Sitzes 4 und, in Abhängigkeit von der Größe des Druckes, auch gegen die Stützflächen 15 des Stützgliedes 12 gehalten wird.

Die Erfindung läßt sich auch bei solchen Membranschallgebern gebrauchen, bei denen der Eintrittskanal zentral, d. h. in der Mitte der Membran mündet, wobei das Stützglied aus einer Anzahl dünner Wände bestehen kann, die die Außenfläche des Eintrittskanals mit der Innenfläche des Gehäuses verbinden. Das Stützglied kann auch mit dem Sitz in einem Stück ausgebildet werden, beispielsweise durch Spritzgießen de? Hauplteiis des Membrangehäuses.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung an mit gasförmigem Druckmittel betriebenen Membran-Schallgebern mit einer Membran, die bei Abgabe eines Signals im Verhältnis zu einem Sitz schwingt und dabei die Verbindung zwischen einem Eintrittskanal und einem in ein Resonanzhorn mündenden Austritlskanal für das Druckmittel periodisch öffnet und schließt, jedoch in der Zeit wo kein Signal erzeugt werden soll, unter der Einwirkung des Druckmittels in einer hinter der Membran angeordneten Gegendruckkammer gegen den Sitz blockiert wird, und welche Membran durch ein Stützglied gegen übermäßige Ausbiegung geschützt ist. dadurch gekennzeichnet, daß das Stützglied (12) im Austrittskanal (5) nahe der Membran (7) vorgesehen ist und daß die der Membran zugekehrte Stützfläche des Stützgliedes in einem Abstand von der Membran vorgesehen ist welcher das während der Schwingungen auftretende Ausbiegen der Membran gegen das Stützglied überschreitet, jedoch das mit Rücksicht auf die Beanspruchungen höchstzulässige Ausbiegen der Membran unterschreitet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützglied (12) mehrere sich von den Wänden des Austrittskanals gegen die Membran erstreckende Stützelemente (14, 17) mit geringer Ausdehnung quer zur Strömungsrichtung des Druckmittels im Austrittskanal (5) besitzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die der Memb-an (7) zugekehrten Anliegeflächen der Stützelemer.te (14) mit einer Krümmung ausgeführt sind, die der Krümmung der Membran in demjenigen Augenblick, wo sich die Membran gegen die Stützflächen anlegt, im wesentlichen entspricht.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützglied (12) aus einem in einer ringförmigen Ausnehmung im Austrittskanal fest angebrachten Ring (13) besteht, welcher mit Stützelementen (14) in der Form von in radialen Ebenen gegen die Membran gerichteten Kämmen versehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (17) einen mit der Membran konzentrischen Stützring (18) tragen.

Die Erfindung bezieht sich auf mit gasförmigem Druckmittel betriebene Membran-Schallgeber mit einer Membran, die bei Abgabe eines Signals im Verhältnis zu einem Sitz schwingt und dabei die Verbindung zwischen einem Eintrittskanal und einem in ein Resonanzhorn mündenden Austrittskanal für das Druckmittel periodisch öffnet und schließt, jedoch in der Zeit, wo kein Signal erzeugt werden soll, unter der Einwirkung des Druckmittels in einer hinter der Membran angeordneten Gegendruckkammer gegen den Sitz blockiert wird, und welche Membran durch ein Stützglied gegen übermäßige Ausbiegung geschützt ist.

Die hier bezweckte Methode zur Betätigung des Schallgebers durch den Druck des Treibmittels in der Gegendruckkammer ist an sich bekannt und wird oft als Gegendruckbetätigung bezeichnet. Die USA-Patentschrift 22 81 611 zeigt eine Art von einem Schallgeber

der eingangs angegebenen Gattung, welcher nach der genannten Methode betätigt werden kann. In diesem bekannten Schallgeber ist das Stützglied in der Gegendruckkammer angebracht um übermäßigen Ausschlag der Membran in die Gegendruckkammer bei normalem Betrieb auf einen gewissen Höchstwert zu begrenzen.

Eine Folge der als Gegendruckbetätigung bezeichneten Methode zur Betätigung von bekannten Membran-Schallgebern der genannten Gattung ist, daß der Blockierdruclc d.h. der bei Nicht-Erzeugung eines Signals in der Gegendruckkammer herrschende Druck, ein Ausbiegen der Membran gegen den Austrittskanal verursacht in welchem der Umgebungsdruck herrscht. Es kann hierbei vorkommen, daß die statischen Kräfte derart groß werden, daß die Membran deformiert wird und hierdurch die einwandfreie Funktion des Schallgebers gefährdet. Dieses Problem macht sich besonders bemerkbar be^; Schallgebern mit großen Membranflächen und/oder hohen Drücken des benutzten Druckmittels, was bei Membran-Schallgebern für Schiffe oft der Fall ist wo Dampf oder Druckluft vom befindlichen Dampf- bzw. Druckluftsystem als Treibmittel benutzt wird. Somit kann beispielsweise der Druck des Dampfsystems von der Größenordnung Ί2 bis 16 kp/cm² sein, und da es außerdem vorkommt, daß alle in das System eingeschalteten Geräte mit dem doppelten Arbeitsdruck geprüft werden, leuchtet es ein. daß die Gefahr einer Beschädigung der Membran des Schallgebers sehr groß sein kann.

Zur Beseitigung dieses Nachteils der Membran-Schallgeber von der eingangs beschriebenen Gittung wird nach der Erfindung eine Vorrichtung vorgesehen, die dadurch gekennzeichnet, ist, daß das Stützglied im Austrittskanal nahe der Membran vorgesehen ist. und daß die der Membran zugekehrte Stützfläche des Stützglieds in einem Abstand von der Membran vorgesehen ist, welcher das während der Schwingungen auftretende Ausbiegen der Membran gegen das Stützglied überschreitet, jedoch das mit Rücksicht auf die Beanspruchungen höchstzulässige Ausbiegen der Membran unterschreitet.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung im folgenden näher erläutert. In der Zeichnung stellt dar

F i g. i einen Längsschnitt durch einen gemäß dcr Erfindung ausgeführten Membran-Schallgeber, und

F i g. 2 eine abgeänderte Ausführungsform.

Der in den Figuren gezeigte Membran-Schallgeber umfaßt ein Membrangehäuse 1, das aus einem Hauptteil 2 und einem daran befestigten Deckel 3 besteht. Der Hauptteil 2 ist in bekannter Weise mit einem hohlen pilzförmigen Sitz 4 ausgebildet, dessen Inneres in einer. Austrittskanal 5 übergeht, der sich durch ein am Hauptteil befestigtes Resonanzhorn 6 erstreckt. Mittels des Deckels 3 ist eine Membran 7 in das Membrangehäuse eingespannt und wird hierdurch in federnder Anlage gegen den Sitz gehalten. Im Gehäuse befindet sich ein Eintrittskanal in der Form einer den Sitz 4 umgebenden Eintrittskammer 8, mit Gliedern zum Anschluß einer Rohrleitung für die Zufuhr von Treibmittel zur Eintrittskammer. Die Innenseite des Deckels 3 begrenzt zusammen mit der Membran 7 einen Raum 9, welcher üblicherweise als Gegendruckkammer bezeichnet wird. Die Gegendruckkammer 9 steht teils durch ein in der Membran 7 angeordnetes kleines Loch 10 in Verbindung mit der Eintrittskammer 8 und teils durch einen im Membrangehäuse angeordneten Kanal 19 in Verbindung mit einem Betätigungsventil 11,