DE2004690A1

DE2004690A1 - Housing for an electromechanical filter

Info

Publication number: DE2004690A1
Application number: DE19702004690
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Ing Dürre Ewald 7900 Ulm Gugetzer Fritz 3000 Hannover Schußler
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1970-02-03
Filing date: 1970-02-03
Publication date: 1971-08-12

Description

"Gehäuse für ein ee0ctromeehanisohes Filter" Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine elektromechanische Filteranordnung, das aus Grundkörper und Abieclwlatte besteht und Halterungsvorrichtungen für das Schwingsystem der Filteranordnung aufweist. "Housing for an Electromechanical Filter" The invention relates to a housing for an electromechanical filter arrangement, which consists of a base body and Abieclwlatte and mounting devices for the oscillating system of the filter assembly having.

Beim Einbau eines mechanisch schwingfähigen Systems in ein Gehäuse sind in den meisten Fällen besondere Maßnahmen erforderlich, um die Kopplung der Schwingkörper mit der Halterung und dem Gehäuse sowie den damit verbundenen Rüakwirkungen auf die Eigenfrequenz des Schwingsystems zu unterdrücken oder wenigstens zu reduzieren, Eine möglichst freischwingende Aufhängung des Schwingsystems erscheint zunächst durch die Verwendung dünner Halterungsstäbe erreichbar zu sein Jedoch ist eine untere Grenze des Durchmessers vorgegeben, die sich aus den Anforderungen an die mechanische Festig-Beit ergibt. Mehr erfolgversprechend ist eine Methode welche durch eine entsprechende Dimensionierung der Stäbe eine Abstimmung der Stabeigenschwingung auf die Solifrequens des Filters vorsieht. Die Verbindung der Stäbe mit dem Gehäuse kann dann an solchen Stellen erfolgen, die in der Nähe eines ßchwingungsknotens der Stabeigenfrequenz liegt, wodurch die unerwünschte Kopplung auf ein Minimum redusiert wird.When installing a mechanically oscillating system in a housing In most cases, special measures are required to ensure the coupling of the Oscillating body with the bracket and the housing and the associated repercussions to suppress or at least reduce to the natural frequency of the oscillating system, A suspension of the oscillating system that is as freely oscillating as possible appears at first to be attainable through the use of thin support rods However a lower limit of the diameter is specified, which results from the requirements to the mechanical Festig-Beit results. One method is more promising which by appropriate dimensioning of the rods a coordination of the rod natural oscillation on the solifrequens of the filter. The connection of the rods to the housing can then take place at those points that are in the vicinity of a vibration node the rod natural frequency, which reduces the unwanted coupling to a minimum will.

Es ist aus der Patentanmeldung P 15 66 001.2 bekannt, zur Halterung eines Schwingsystems dünne Stäbe zu verwenden, die an ihrem oberen Ende das Schwingsystem tragen, und mit ihrem unteren Ende in eine Grundplatte eingepastsind. Die Länge des schwingenden Teils eines solchen Halterungsstabes beträgt für die Longitudinal- und Biegeschwingung etwa eine w Wellenlänge der Wellenlänge des Filters oder ein ungerades Vielfaches davon. Diese Lösung hat sich im Hinblick auf die mechanische Festigkeit jedoch als nicht besonders stabil erwiesen, abgesehen davon, daß zur Ein-.und Auskopplung der elektrischen Energie besondere Litzen notwendig sind, die wiederum als Störfaktor bei der Ausbreitung der gewünschten Schwingung in Erscheinung treten.It is known from the patent application P 15 66 001.2 for mounting of an oscillating system to use thin rods, the upper end of which is the oscillating system and are pasted into a base plate with their lower end. The length of the vibrating part of such a support rod is for the longitudinal and flexural vibration about a wavelength of the wavelength of the filter or a odd multiple of it. This solution has proven itself in terms of mechanical However, strength proved to be not particularly stable, apart from the fact that the In and out of the electrical energy special strands are necessary, which again as a disruptive factor in the propagation of the desired oscillation step.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Gehäuse für ein elektromechanisches Filter anzugeben, welches eine zu starke Verkopplung des Schwingsystess mit dem Gehäuse sowohl über die Halterungsstäbe als auch über besondere elektrische Zuführungsleitungen vermeidet und zudem noch billig in der Massenfertigung ist.The invention was therefore based on the object of a housing for a indicate electromechanical filter, which is too strong a coupling of the Schwingsystess with the housing both via the support rods and via special electrical Avoids supply lines and is also cheap in mass production.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelöst, daß die Halterungsvorrichtungen als metallische Stäbe ausgebildet sind, die im wesentlichen mittig das Schwingsystem tragen, und daß sie beidseitig im Gehäuse so befestigt sind, daß die Stablänge zwischen den beiden Befestigungen sowohl für die Biegeschwingung als auch für die I£ongitudinalschwingiing etwa eine halbe Wellenlänge der Bandmittenfrequenz des Filters oder ein ungerades Vielfaches davon beträgt.This object is achieved according to the invention in that the holding devices are designed as metallic rods which essentially center the oscillating system wear, and that they are fixed on both sides in the housing so that the rod length between the two attachments for both the bending vibration and the longitudinal vibration about half a wavelength of the filter's center band frequency, or an odd one A multiple of this.

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines Ausfuhrungbeispiels unter Zuhilfenahme der Figuren 1 - 3 näher erläutert werden.The invention is intended below using an exemplary embodiment With the aid of FIGS. 1 - 3 are explained in more detail.

In Figur 1 ist die Seitenansicht eines Filtergehäuses mit dem Grundkörper 23 und der Abdeckplatte 22 eingezeichnet.In Figure 1 is the side view of a filter housing with the base body 23 and the cover plate 22 are shown.

Die Abdeckplatte ist an ihrer Innenseite der Form des Schwingsystems in der Weise angepaßt, daß zu starke Auslenkungen des Systems, welche etwa nach einem Stoß auftreten können, aufgefangen werden, die Ausbildung der gewünschten Eigenschwingung dagegen nicht verhindert wird. In vorteilhafter Weiterbildung ist auch der Grundkörper mit einer Profilierung ähnlich der Abdeckplatte versehen, Dadurch wird dann das geßamte Schwingsystem allseitig wnschlossen (Figur 3), Als Materialien für das Gehäuse kommen vorzugsweise Kunststoffe, insbesondere Duroplaste oder Thermoplaste in Frage.The inside of the cover plate has the shape of the oscillating system adapted in such a way that excessive deflections of the Systems, which after a shock can occur around, be caught, the training of the desired Natural oscillation, however, is not prevented. Is in advantageous development the base body is also provided with a profile similar to the cover plate, thereby the entire oscillation system is then closed on all sides (Figure 3), as materials plastics, in particular thermosets or thermoplastics, are preferably used for the housing in question.

Das Schwingsystem setzt sich im einzelnen aus den beiden elektromechanischen Wandlern (1 und 5), den Schwingkörpern (2, 3, 4) sowie den T Koppelstegen (&, 7, 8 und 9) zusammen. Die metallischen Formteile des Schwingsystems sind zweckmäßig au einer Nickel-Eisen-Legierung hergestellt, welche sich unter anderem durch einen kleinen Temperaturkoeffizienten auszeichnet. Für die aktiven Teile des Wandlers wird eine plezoeleR-trisch anregbare Keramik, beispielsweise Bleititanat-Zirkonat-Keramik verwendet. Die A4 Koppel stege dienen zur phasenrich-4 tigen Verkopplung der Schwingkörper und Wandler und sind mit diesen an den jeweiligen Stirnseiten verschwtißt, z. B. durch ein Stumpfschwe iß-Verfahren.The oscillation system is made up of the two electromechanical ones Transducers (1 and 5), the vibrating bodies (2, 3, 4) and the T coupling webs (&, 7, 8 and 9) together. The metallic molded parts of the oscillating system are useful made of a nickel-iron alloy, which is characterized by, among other things, a small temperature coefficient. For the active parts of the converter a plezoeletrically stimulable ceramic, for example lead titanate-zirconate ceramic used. The A4 coupling bars are used for the phase-correct 4-term coupling of the oscillating bodies and transducers and are welded to these at the respective end faces, e.g. B. by a butt welding process.

Wie aus Figur 2 ersichtlich, sind die Haiterungsstäbe (10, 11o 11 12, 13) in ihrer Mitte mit dem Schwingsystem und an den Enden mit den metallischen Belägen (14, 15, 16, 17) sole (18, 19, 20, 21) verschweißt. In den Grundkörper sind zu diesem Zweck Löcher eingearbeitet, durch welche die Schweißelektroden von oben nach unten her an die Beläge bzw. Stabenden herangeführt werden können. Auch von oben her allein läßt sich eine solche Schweißverbindung herstellen, z. B. mit Hilfe von Spaltalektroden einer Doppelkopfschweißmaschine. Allerdings kann sich dann die flächenmäßig größere Schweißverbindung nachteilig auf die Resonanzeigenschaften der Halterungsstäbe auswirken.As can be seen from Figure 2, the retaining rods (10, 11o 11 12, 13) in the middle with the oscillating system and at the ends with the metallic coverings (14, 15, 16, 17) sole (18, 19, 20, 21) welded. In For this purpose, holes are incorporated into the base body through which the welding electrodes can be brought up to the decks or rod ends from top to bottom. Such a welded joint can also be produced from above alone, e.g. B. with the help of gap electrodes of a double head welding machine. However, it can The larger area of the welded joint then has a detrimental effect on the resonance properties of the support rods.

Die Länge der Halterungsstäbe wird so gewählt, daß die Verbindung mit dem Gehäuse an einem der Schwingungsknoten der Stabeigenschwingungen erfolgt. Bei kreisförmigem Stabquerschnitt sind die folgenden Bedingungen für die Länge L und die Schlankheit L/RB der Halterungsstäbe in Betracht zu ziehen A1 L = T (2n - 1) (für die Longitudinalschwingung) (für die Biegeschwingung) L = 2 # 1,78 #-artig RB 2 L = 2 # 9,6 3# -artig RB 2 L = 2 # 17,8 5# -artig RB 2 #1 ist die Longitudinalwellenlänge bei der Bandmittenfrequenz des Filters und n = 1, 2, 3 .... die Ordnung der Longitudinal-Schwingung. Günstig wäre eine niedrige Ordnung sowohl für die Longitudinal- als auch für die Biegeschwingung, da eine möglichst geringe Baulänge erreicht werden soll. Die erste Ordnung für die Biege schwingung würde jedoch gemäß der oben angegebenen Formel für L/RB einen zu großen Querschnitt erfordern und damit eine zu starke Kopplung hervorrufen. Da die Kopplung für die Longitudinalschwingung mit dem Quadrat des Radius RB wächst, ist die zweite oder.dritte Ordnung mit der Schlankheit L/RB = 2 9,6 oder 2 # 17,8 vorzuziehen. Die Torsionsschwingung braucht in diesem Zusammenhang nicht weiter beachtet werden, da die Kopplung hier mit der vierten Potenz des Radius zunimmt.The length of the support rods is chosen so that the connection with the housing takes place at one of the vibration nodes of the rod's natural vibrations. In the case of a circular rod cross-section, the following conditions must be taken into account for the length L and the slenderness L / RB of the support rods A1 L = T (2n - 1) (for the longitudinal oscillation) (for the flexural vibration) L = 2 # 1.78 # -like RB 2 L = 2 # 9.6 3 # -like RB 2 L = 2 # 17.8 5 # -like RB 2 # 1 is the longitudinal wavelength at the Band center frequency of the filter and n = 1, 2, 3 .... the order of the longitudinal oscillation. A low order would be beneficial for both the longitudinal and the bending vibration, since the shortest possible overall length should be achieved. The first order for the bending oscillation would, however, require a cross-section that is too large according to the formula given above for L / RB and thus cause a coupling that is too strong. Since the coupling for the longitudinal oscillation increases with the square of the radius RB, the second or third order with the slenderness L / RB = 2 9.6 or 2 # 17.8 is preferable. The torsional vibration does not need to be taken into account in this context, since the coupling here increases with the fourth power of the radius.

In vorteilhafter Weiterfürhung der Erfindung können die Halterungsstäbe (10 und 11) zusammen mit den Belägen (18 und 19) zur Einkopplung von elektrischer Energie auf den Eingangswand ler (z. B. Wandler 1) verwendet werden. Auf der anderen Seite des Filters wird die elektrische Energie dann in entsprechender Weise mit dem Ausgangswandler (z. B. Wandler 2) über die Halterungsstäbe (12 und 13) und die Beläge (20 und 21) ausgekoppelt. Die beiden Anschlüsse 19 und 20 können zudem noch an Masse gelegt werden, wodurch eine elektrische Entkopplwig innerhalb des Filters zwischen Ein- und Ausgangswandler erreicht wird.In an advantageous development of the invention, the holding rods (10 and 11) together with the pads (18 and 19) for coupling electrical Energy on the entrance wall ler (e.g. converter 1) can be used. On the other side of the filter, the electrical energy is then in corresponding Way with the output transducer (e.g. transducer 2) via the mounting rods (12 and 13) and the pads (20 and 21) decoupled. The two connections 19 and 20 can can also be put to earth, creating an electrical decoupling within of the filter between the input and output converter is achieved.

Claims

1. Housing for an electromechanical filter arrangement, which consists of a base body and cover plate and 6 mounting devices for the Schwiagsystem der Has filter arrangement, characterized in that the holding devices are designed as metallic rods which essentially center the oscillating system wear, and that they are fixed on both sides in the housing so that the rod length between the two attachments for both the bending vibration and the longitudinal vibration about half a wavelength of the filter's center band frequency, or an odd one A multiple of this.

2. Housing according to claim 1, characterized in that holding rods are provided with a circular cross-section.

3. Housing according to claim 1 or 2, characterized by the use of support rods whose slenderness is L / RB D 2 # 9.6

4th Housing according to claim 1 or 2, characterized by the use of retaining rods, whose slenderness L / RB = 2 17.8.

5. Housing according to one of claims 1-4, characterized in that that the Halturgsst rods are connected to metallic coverings that are used for input and Serve decoupling of electrical energy.

6. Housing according to one of claims 1 - 5, characterized in that that the inside of the base body and / or the cover plate conforms to the shape of the oscillating system is adapted contact-free.

7. Housing according to one of claims 1 - 6, characterized in that that the housing is made of plastic, preferably thermoset or thermoplastic is L e r s e i t e