DE2000659C3

DE2000659C3 -

Info

Publication number: DE2000659C3
Application number: DE19702000659
Authority: DE
Priority date: 1969-01-09
Filing date: 1970-01-08
Publication date: 1977-03-10

Description

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.The invention relates to operated with a gaseous pressure medium membrane sounder with a Membrane that, when emitting a signal, vibrates in relation to a seat and thereby the connection between an inlet channel and an outlet channel for the pressure medium which opens into a resonance horn opens and closes, but in the time when no signal is to be generated, under the action of the Pressure medium is blocked against the seat in a counter-pressure chamber located behind the membrane, and which membrane is protected against excessive deflection by a support member.

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 6Π 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 übermäßigenThe method aimed at here for actuating the sounder through the pressure of the propellant in the Back pressure chamber is known per se and is often referred to as a back pressure actuator. The USA patent 22 81 6Π shows a type of a sounder of the type specified, which after the mentioned method can be operated. In this known sounder, the support member is in the Back pressure chamber attached to excessive

Ausschlag der Membran in die Gegendruckkammer bei normalem Betrieb auf einen gewissen Höchstwert zu begrenzen.The deflection of the membrane in the counter-pressure chamber increases to a certain maximum value during normal operation limit.

Eine Folge der als Gegendruckbetätigung bezeichneten Methode zur Betätigung von bekannten Membran-Schallgebern der genannten Gattung ist, daß der Blockierdruck, 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 bei 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 12 bis 16 kp/cm² sein, und da es außerdem vorkommt, daß alle das System eingeschalteten Geräte mit demOne consequence of the method for actuating known diaphragm sounders of the type mentioned, which is known as counterpressure actuation, is that the blocking pressure, ie the pressure prevailing in the counterpressure chamber when a signal is not generated, causes the diaphragm to flex against the outlet channel, in which the ambient pressure It can happen that the static forces are so great that the membrane is deformed and thereby endangers the proper functioning of the sounder.This problem is particularly noticeable with sounders with large membrane areas and / or high pressures of the pressure medium used, which is the case with the membrane -Sound generators for ships is often the case where steam or compressed air is used as a propellant from the steam or compressed air system located there. Thus, for example, the pressure of the steam system can be of the order of 12 to 16 kgf / cm ² , and since it also happens that all the devices that are switched on are connected to the

doppelten Arbeitsdruck geprüft werden, leuchtet es ein, daß die Gefahr einer Beschädigung der Membran des Schallgebers sehr groß sein kann.double working pressure, it is evident that there is a risk of damaging the diaphragm of the Sounder can be very large.

Zur Beseitigung dieses Nachteils der Membran-Schallgeber von der eingangs beschriebenen Gattung 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.To eliminate this disadvantage, the membrane sounder of the type described above a device is provided according to the invention, which is characterized in that the support member in the Outlet channel is provided near the membrane, and that the membrane facing support surface of the Support member is provided at a distance from the membrane, which during the vibrations occurring bending of the membrane against the support member exceeds, but with consideration the stresses below the maximum permissible bending of the membrane.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung im folgenden näher erläutert In der Zeichnung stellt darThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen gemäß der 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 pil/förmigen Sitz 4 ausgebildet, dessen Inneres in einen 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.F i g. 1 shows a longitudinal section through a membrane sound generator designed according to the invention, and
F i g. 2 shows a modified embodiment.
The diaphragm sounder shown in the figures comprises a diaphragm housing 1, which consists of a main part 2 and a cover 3 attached thereto. The main part 2 is designed in a known manner with a hollow pil / shaped seat 4, the interior of which merges into an outlet channel 5 which extends through a resonance horn 6 fastened to the main part. A membrane 7 is clamped into the membrane housing by means of the cover 3 and is thereby held in a resilient manner against the seat. In the housing there is an inlet channel in the form of an inlet chamber 8 surrounding the seat 4, with members for connecting a pipeline for the supply of propellant to the inlet chamber. The inside of the cover 3, together with the membrane 7, delimits a space 9, which is usually referred to as a counter-pressure chamber. The counter-pressure chamber 9 is partly in connection with the inlet chamber 8 through a small hole 10 arranged in the membrane 7 and partly in connection with an actuating valve 11 through a channel 19 arranged in the membrane housing.

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 coil, hält das Ventil 11 die Gegendruckkammer 9 in Verbindung mit der Eintrittskammer 8 durch die 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 "ter Atmosphäre, so daß das Druckmittel in der Eintrittskammer in bekannter Weise die Membran zwecks Abgabe eines Signals auf den Sitz 4 zu und von ihm weg schwingen läßtwhich the back pressure chamber either with the Atmosphere or through a channel 20 in the membrane housing with the inlet chamber 8 in connection. If no signal is generated coil, the valve 11 stops the back pressure chamber 9 in communication with the inlet chamber 8 through the channels 19, 20, so that the Pressure in the counter-pressure chamber blocks the membrane 7 against the seat 4. If a signal is to be generated, it sets the valve 11, the back pressure chamber 9 in connection with "ter atmosphere, so that the pressure medium in the Entry chamber in a known manner, the membrane for the purpose of emitting a signal to the seat 4 and from let him swing away

Gemäß der Erfindung ist im Austrittskanal 5 nahe der Membran 7 ein Stützglied 12 für die Membran vorgesehen.According to the invention, a support member 12 for the membrane is in the outlet channel 5 near the membrane 7 intended.

In der in F i g. 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 Flächen 15 Stützflächen für die Membran bilden. Damit der Strömungsverlauf im Austrittskanal 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 einem 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.In the in F i g. 1, the support member 12 consists of a ring 13 with an external thread, which is screwed into a threaded recess in the outlet channel 5, where it is inserted into the mushroom-shaped seat 4 transforms. The ring 13 has a number of combs 14 directed against the membrane, the ones of the membrane facing surfaces 15 form support surfaces for the membrane. So that the flow course in the outlet channel is disturbed as little as possible, the inner surface of the ring 13 is designed with a curvature that extends close to the curvature of the inlet channel in the area where the ring is screwed in For the same reason, the combs 14 are as far as possible in a direction transverse to the direction of flow running thin. To prevent the ring 13 from being shaken loose by vibrations, it is against rotation by means of a pin 16 pressed into a hole through the ring and the seat locked. The support surfaces 15 of the support member are arranged at a distance from the membrane that the during the vibrations occurring bending of the membrane against the support member exceeds, however which is below the maximum permissible deflection of the membrane, taking into account the loads. According to A preferred embodiment, the support surfaces 15 are formed with a curvature that the Curvature of the membrane at the moment when the membrane is under the action of the blocking pressure is guided in the back pressure chamber to rest against the support member, corresponds essentially.

Bei der in F i g. 2 gezeigten Abänderung umfaßt das Stützglied — 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.In the case of the in FIG. The modification shown in FIG. 2 comprises the support member - as in the exemplary embodiment according to FIG F i g. 1 - a ring 13 with an external thread which is screwed into a threaded recess in the outlet channel 5 and is locked against rotation by means of a locking pin 16. Support elements in the form of Support legs 17 of preferably circular cross-section extend from the ring 13 against the membrane 7. The support legs 17 carry a support ring 18 concentric with the membrane 7, which is also of is preferably circular in cross section. The surface of the support ring 18 facing the membrane 7 is at a distance from the membrane, which prevents the bending that occurs during the vibrations exceeds the membrane against the support member.

jedoch das mit Rücksicht auf die Beanspruchungen höchstzulässige Ausbiegen der Membran unterschreitet Die Querschnittsabmessungen der Stützbeine 17 und 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.however, it falls below the maximum permissible bending of the membrane, taking into account the stresses involved The cross-sectional dimensions of the support legs 17 and the support ring 18 as well as the shape of the inner surface of the ring 13 are chosen so that the flow course is disturbed as little as possible in the outlet channel 5.

Wenn das Betätigungsventi» 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 gedrückt, 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 erreicht werden, ist die Membran somit zur Anlage gegen die Stützflächen 15 bzw. den Stützring 18 geführt worden. Da die Stützflächen, wie beim Ausführungsbeispiel 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.When the actuation valve is set to blocking is, i.e. if no signal is to be generated, there is the same pressure in the back pressure chamber 9 as in the inlet chamber 8. The membrane 7 is pressed against the seat 4, in the area within of the sealing edge of the seat 4 bending of the membrane takes place due to the attachment of the Support member according to the invention, this flexing is not so great that that by the flexing caused tensions in the material exceed the permitted values. Before these values reached the membrane has thus been guided to rest against the support surfaces 15 or the support ring 18. Since the support surfaces, as in the embodiment in FIG. 1 mentioned, are designed with a curvature, which corresponds essentially to the curvature of the membrane at the moment of application, the load becomes proportionate evenly distributed, which helps reduce the risk of local stress concentrations in the membrane to reduce.

Soll ein Signal erzeugt werden, wird das Betätigungsventil in die Signallage umgestellt wodurch der Gegendruck in der Gegendruckkammer entlastet wird. Durch den Druck in der Eintrittskammer 8 hebt sich dabei die Membran vom Sitz 4 ab, so daß Druckmittel durch den Spalt zwischen der Membran und dem Sitzrand zum 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 Betätigungsventils 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.If a signal is to be generated, the actuating valve is switched to the signal position, whereby the Back pressure is relieved in the back pressure chamber. The pressure in the entry chamber 8 rises while the membrane from the seat 4, so that pressure medium through the gap between the membrane and the Seat edge can flow to the outlet channel 5. As a result of the rapidly changing pressure conditions caused by the flow the membrane swings back elastically against the seat and rises under the action of the pressure in the entry chamber 8 and the pressure wave thrown back by the resonance horn 6 again from the seat. the The membrane thus vibrates in relation to the seat 4. The result is in the outlet channel and thus in the resonance horn generated, periodic pressure surges lead to the fact that the sounder emits a signal The signal is through Changeover of the actuating valve in a position interrupted in which the connection of the back pressure chamber is interrupted with the atmosphere, at the same time as the pressure in the inlet channel 8 also can act in the back pressure chamber 9 whereby the membrane 7 in continuous contact against the Sealing edge of the seat 4 and, depending on the size of the pressure, also against the support surfaces 15 of the Support member 12 is held.

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 des Hauptteils des Membrangehäuses.The invention can also be used with those membrane sounders in which the inlet channel central, d. H. opens in the middle of the membrane, the support member consisting of a number of thin walls can that connect the outer surface of the inlet channel to the inner surface of the housing. The support member can also be formed in one piece with the seat, for example by injection molding the main part of the diaphragm housing.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device on diaphragm sounders operated with gaseous pressure medium with a diaphragm, which when emitting a signal oscillates in relation to a seat and thereby the connection between an inlet channel and an outlet channel opening into a resonance horn for the Pressure medium opens and closes periodically, but in the time when no signal is to be generated, below against the action of the pressure medium in a counter-pressure chamber arranged behind the membrane the SiU: is blocked, and which membrane by a support member against excessive deflection is protected, characterized in that the support member (12) in the outlet channel (5) near the Membrane (7) is provided, and that the membrane facing support surface of the support member in a distance is provided from the membrane, which occurs during the oscillations Bending of the membrane against the support member exceeds, however, with consideration for the Stresses below the maximum permissible bending of the membrane.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the support member (12) is a plurality of support elements (14, 17) extending against the membrane along the walls of the outlet channel has a small extent transversely to the direction of flow of the pressure medium in the outlet channel (5).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the membrane (7) facing Contact surfaces of the support elements (14) are designed with a curvature that corresponds to the curvature of the Membrane at the moment when the membrane rests against the support surfaces, essentially is equivalent to.

4. Device according to one of the previous four Claims, characterized in that the support member (12)! from one in an annular recess there is a ring (13) fixedly attached in the outer canal, which is provided with support elements (14) in the Is provided in the form of combs directed against the membrane in radial planes.

5. Apparatus according to claim 2, characterized in that the support elements (17) one with the Carry the diaphragm concentric support ring (18).