DE2020897A1

DE2020897A1 - Verfahren zur Herstellung ungedaempfter Metallfolien

Info

Publication number: DE2020897A1
Application number: DE19702020897
Authority: DE
Inventors: Walter Dr-Ing Kuhl; Jens Wieking
Original assignee: Institut fuer Rundfunktechnik GmbH
Current assignee: Wieking Jens 2000 Hamburg De
Priority date: 1970-04-29
Filing date: 1970-04-29
Publication date: 1972-01-13
Also published as: DE2020897B2; GB1327654A; US3719905A; AT314221B; DE2020897C3

Description

Verfahren zur Herstellung ungedämpfter Metallfolien

Für spezielle akustische Anwendungen, z. B. zur Erzeugung von künstlichem Nachhall benötigt man dünne, völlig ebene Metallplatten, deren Länge bzw. Breite größenordnungsmäßig das 10.000-fache ihrer Dicke sein sollte. Bleche mit einer

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Fläche von z. B. 2m oder mehr und einer entsprechenden Dicke, die durch Walzen hergestellt werden,können auch beim Schwingen in Luft eine ausreichend kleine Dämpfung haben. Die ganze Apparatur, in der eine solche Platte enthalten ist, hat so große Abmessungen und ein solches Gewicht, daß sie schwer zu transportieren ist und kaum an verschiedenen Orten benutzt werden kann. Deshalb ist es erwünscht, wesentlich kleinere und damit dünnere Platten zu verwenden, die man besser als Folien bezeichnet. Wenn diese zu Biegeschwingungen erregt werden, klingen sie nach dem Aufhören der Erregung sehr schnell ab, besonders bei hohen Frequenzen und vor allem dann, wenn sie sich in Luft befinden. Eine Anbringung in einem evakuierten Gefäß soll aber aus praktischen und akustischen Gründen wenn möglich vermieden werden.

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Bisher schien es unmöglich, ebene Metallbleche oder -folien mit einer Dicke von weniger als etwa 0,3 mm mit der ange-

gebenen Fläche herzustellen, deren Nachhallzeit (Zeit in Sekunden, in welcher die anfängliche Schwingungsamplitude auf den tausendsten Teil abgeklungen ist) im Vakuum und auch in Luft bei einer Frequenz von 10 kHz mindestens 0,4 s, möglichst aber 0,8 s und mehr beträgt.

Bei gewalzten Blechen wird die Fläche aus technischen Gründen bei einer Verringerung der Dicke immer stärker verkleinert als die Dicke und reicht dann bei weitem nicht aus. Außerdem ist die relative Tiefe der Unebenheiten (Beulen), d. h. ihre Tiefe verglichen mit der Blechdicke, um so größer, je dünner die Bleche bzw. Folien sind. Deshalb sind solche Folien nicht verwendbar.

Ein Anteil der gesamten Schwingungsdämpfung, nämlich die kristalline Dämpfung ist in vielen Fällen von der Foliendicke unabhängig. Es ist bekannt, daß sie z. B. für Stahl, Messing, Bronze und Aluminium klein ist.. Die ersten drei Legierungen lassen sich aber nur in der Schmelze herstellen und walzen. Sie scheiden also aus den oben angegebenen Gründen aus. Aluminium hat wegen anderer Ursachen eine viel zu hohe Dämpfung.

Zwei Dämpfungsanteile nehmen zu, wenn man die Dicke, ausgehend von einigen Millimetern oder einigen Zehntelmilli-

metern, verringert. Einer von ihnen ist durch die Zähigkeit des umgebenden Mediums bedingt. Er nimmt mit abnehmender Foliendicke zu. Man kann ihn nur durch das Anbringen der schwingenden Folie in einem evakuierten Raum ausschalten, was aber nach Möglichkeit vermieden " werden soll. Eine theoretische Behandlung dieser Dämpfungsursache ist nicht bekannt geworden.

Der dritte Dämpfungsanteil ist verursacht durch die Wärmediffusion von der bei Biegeschwingungen gestauchten zu der gedehnten Seite einer Platte und umgekehrt. Bei gewalzten, aus der Schmelze gewonnenen Blechen kann man diesen Dämpfungsanteil durch eine echte Legierung mit einem sehr kleinen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (Nickeleisen mit etwa 36 % Nickel) und - bei großer Blechdicke - durch eine möglichst kleine Wärmeleitfähigkeit verkleinern. Da aber gewalzte sehr dünne Nickeleisenbleche mit der erforderlichen Fläche und in sehr ebener Form nicht hergestellt werden ( können, scheidet dieser Weg aus. Andere Verfahren zur Herstellung einer echten Legierung mit sehr kleinen Ausdehnungskoeffizienten sind nicht bekannt.

Die geschilderten Nachteile werden vermieden und die Schwierigkeiten überwunden, indem die Metallfolien erfindungsgemäß In der Weise hergestellt werden, daß ein reines oder fast reines Metall oder mehrere solche Metalle mit großer Wärmeleitzahl ( A = 69 W/mgrd), geringem thermischen Aus-

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dehnungskoeffizienten ( c< = 19 . 10 /grd) und mittlerer

bzw. kleiner Schallgeschwindigkeit (c = Vp = 5700 m/s) in einer homogenen Schicht oder mehreren Schichten aus unterschiedlichem Material oder aus gemischten Materialien elektrolytisch, chemisch, durch Aufdampfen oder auf eine andere, nicht auf einem Walzverfahren beruhende Weise auf eine glatte, ebene Unterlage aufgebracht und danach mechanisch oder chemisch von ihr abgelöst werden. Die große Wärmeleitzahl und die möglichst kleine Schallgeschwindigkeit stehen im Gegensatz'zu dem bisher bekannten Stand der Technik von Blechen oder Metallfolien, die zur Erzeugung künstlichen Nachhalls benutzt werden und stellen das Hauptkennzeichen der Erfindung dar'. Die erfindungsgemäß hergestellten Folien können eine beliebige Dicke und Fläche haben, genügen im Vakuum und auch in Luft ohne zusätzliche Maßnahmen oder mit der in weiterer Ausgestaltung der Erfindung unten genannten zusätzlichen Maßnahme den Dämpfungsforderungen und sind so eben, daß sie ohne Spannen oder mit Spannen den gestellten Forderungen nach geringen Verzerrungen genügen.

Die genannten Materialeigenschaften sind eine notwendige aber noch keine hinreichende Bedingung, um bei dünnen Folien die angegebene Nachhallzeit von etwa 0,4 s oder mehr bei 10 kHz zu erreichen. Eine besser hinreichende Bedingung, mit der ungeeignete Metalle ausgeschlossen werden, ist folgende: Das Quadrat des thermischen Ausdehnungs-

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koeffizienten o< , multipliziert mit dem Quadrat der Schallgeschwindigkeit (Stabwellengeschwindigkeit) c = V E/p , dividiert durch die Wärmeleitzahl X soll kleiner sein als 1,3 ■ 10 ar/grd s W. Die Metalle» welche dieser zweiten Bedingung genügen, sind Chrom, Gold, Kupfer, Molybdän, Platin, Silber und Wolfram.

Die Foliendicke, bei welcher die Gesamtdämpfung ein Minimum hat, ist je nach Material verschieden. Sie beträgt größenordnungsmäßig 0,02 mm. Es ist also günstig, wenn die Folien etwa 0,008 bis 0,035 mm dick sind.

Es ist bekannt, künstlichen Nachhall dadurch zu erzeugen, daß eine dünne, in einen Rahmen gespannte Metallplatte oder -folie durch mindestens einen elektroakustisehen Wandler zu Biegeschwingungen angeregt wird und mit mindestens einem weiteren elektroakustisehen Wandler zur Schwingungsabtastung versehen ist. Eine solche Einrichtung wird im folgenden abgekürzt als Nachhallplatte bezeichnet. Sie hat die erwünschte große Nachhallzeit auch bei hohen Frequenzen und ist in erwünschtem Maß ziemlich eben, wenn sie in erfindungsgemäßer Weise aus den angegebenen Metallen hergestellt ist und ihre Dicke etwa 0,008 bis 0,035 mm beträgt.

Die Dichte der Eigenfrequenzen von Nachhallplatten, d. h. ihre Zahl je 1 Hz Bandbreite, die man berechnen aber nicht messen kann, muß eine bestimmte Größe haben, um eine gewisse Klangfärbung des Originalschalls zu vermeiden, die man am

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besten als metallisch bezeichnet. Sie ist am stärksten zu hören bei der Verhallung von Geräuschen mit kontinuierlichem Spektrum, weniger bei Sprache, am wenigsten bei Musik. Die bekannteste und zumindest in dieser Hinsicht akustisch beste Nachhallplatte hat bei mittleren und hohen Frequenzen eine konstante Eigenfrequenzdichte von 1,3/Hz. Wenn man die Dichte bei mittleren Frequenzen auf etwa 3,0/Hz steigert, verschwindet die durch Nachhallplatten verursachte Klangfärbung in allen Fällen. Bei tiefen und hohen Frequenzen darf die Dichte erheblich kleiner sein. Die Eigenfrequenzdichte ist proportional dem Verhältnis von Fläche S und Dicke d der Platte und umgekehrt proportional der Schallgeschwindigkeit des Plattenmaterials. Um eine Dichte von 1,3/Hz zu erzielen, muß der Quotient S/d ungefähr gleich 0,7 C₁ = 0,7 V E/c· sein. Der genaue Wert hängt etwas von der Querkontraktionszahl ab, ist also bei den verschiedenen Metallen etwas unterschiedlich. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Metallfolie kann die je nach der Dicke erforderliche Mindestfläche oder eine größere Fläche haben. Wenn die Folie klein sein soll, ist es jedoch günstig, von den Metallen, die in den Ansprüchen 3 und 5 genannt sind, diejenigen mit einer möglichst kleinen Schallgeschwindigkeit zu verwenden, d. h. Gold, Silber, Platin oder Kupfer.

Wenn die im Vakuum aus drei, in Luft aus vier Dämpfungsanteilen bestehende gesamte Schwingungsdämpfung der sehr dünnen Folie einer erflndungsgemäß hergestellten Nachhall-

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platte noch zu groß ist, vergrößert man gemäß einer Weiterführung des Erfindungsgedankens die Rückstellkraft, die bei einer ungespannten Folie allein durch die - infolge der Materialdämpfungen verlustbehaftete - Biegesteifigkeit gegeben ist, durch eine mechanische Spannung, die entschieden über den Wert hinausgeht, der zur sicheren Halterung der Folie in einem Rahmen notwendig ist. Diese zusätzliche Rückstellkraft ist bei der Verwendung sehr wenig gedämpfter Federn praktisch dämpfungsfrei. Dadurch wird die relative Dämpfung der gesamten Rückstellkraft z. B. um 20 % oder mehr kleiner als die infolge der Biegesteifigkeit allein vorhandene Dämpfung. Das Spannen geschieht durch Federn, die zwischen Platte und Rahmen mindestens an den vier Ecken angebracht sind, und kann durch weitere Federn an den vier Seiten verstärkt werden. Das Spannen der Folie verringert außerdem die Tiefe ihrer restlichen Unebenheiten und damit die durch sie bedingten nichtlinearen Verzerrungen bei Biegeschwingungen. Das Spannen ist also in zweifacher Hinsicht akustisch günstig. Ein Nachteil dieser Maßnahme ist die Vergrößerung der Biegeschallgeschwindigkeit und die damit verbundene Verkleinerung der Eigenfrequenzdichte, die sich allerdings mit wachsender Frequenz immer weniger auswirkt. Wenn die notwendige Dichte der Eigenfrequenzen bei mittleren Frequenzen, bei denen sie ein Maximum haben soll, zu klein ist, kann das durch eine Vergrößerung der Folienfläche leicht wieder ausgeglichen werden.

Ein Nachteil der bisher bekannten Ausführungen der Nachhall-

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platten ist der, daß die Platten wegen ihrer begrenzten Schalldämmung in einem einigermaßen ruhigen Raum stehen müssen. Äußere Störgeräusche mit einem Schallpegel über etwa 50 dB wären bei der Verhallung hörbar. Die Aufstellung der Nachhallplatte im gleichen Raum (z. B. Regieraum oder Übertragungswagen) wie der an sie angeschlossene Lautsprecher ist nicht möglich, da bei größerer Lautstärke infolge akustischer Rückkopplung die Nachhallzeit vergrößert ist oder sogar eine selbsterregte Schwingung einsetzt. Bei der erfindungägemäßen Ausführung der Nachhallplatte mit einem Flächengewicht, das gegenüber den bekannten Ausführungen etwa um den Faktor 20 geringer ist, muß die Schalldämmung der ganzen Apparatur entsprechend vergrößert werden. Venn die Nachhallplatte in einem Regieraum oder Übertragungswagen aufgestellt werden soll, muß das Schalldämmaß bei 50 Hz ungefähr 50 dB betragen." Mit steigender Frequenz kann die Dämmung langsam kleiner werden. Erstens ist die erforderliche Dämmung bei tiefen Frequenzen um 20 dB größer als die Dämmung, die nach der Norm für eine Wohnungstrennwand erforderlich ist. Zweitens ist die - zugelassene - Abnahme der Dämmung mit steigender Frequenz das genaue Gegenteil des Dämmungsfrequenzgangs aller bekannten Wände und anderen ebenen Platten. Nach dem bekannten Stand der Technik wäre es also nicht möglich, die erforderliche Dämmung in einem breiten Frequenzbereich zu erreichen, besonders nicht bei einer leicht transportablen Einrichtung. Diese Schwierigkeit wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Platte sich in einem allseitig geschlossenen Kasten befindet, der aus einem Material mit großem Elastizitäts-

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modul, vorzugsweise aus Metall, gefertigt ist und aus mindestens zwei Teilschalen besteht, die mit gleichen oder unterschiedlichen Krümmungsradien dreidimensional gekrümmt sind. Die Schalldämmung dieser Schalen hat bei geringer Dicke und damit geringem Gewicht von tiefen bis zu mittleren Frequenzen frequenzunabhängig den erforderlichen großen Wert. Bei der Annäherung der Frequenzen an die Eigenfrequenz der tiefsten Schalenresonanz sinkt die Dämmung praktisch auf Null und steigt darüber wieder steil an. In diesem Frequenzgebiet ist Jedoch der Sollwert der Dämmung, wie bereits angegeben, viel -geringer und kann leicht durch einen zweiten, innen oder außen angebrachten geschlossenen Kasten erreicht werden, der aus ebenen Platten besteht oder aus solchen, die weniger als bei dem ersten Kasten gekrümmt sind. Es ist nur erforderlich, daß die Hauptresonanzfrequenz des zweiten Kastens viel tiefer als die des ersten liegt.

Die Ansprüche an die Körperschalldämmung sind ebenfalls bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Nachhallplatte viel ( höher als bei den bisher bekannten Ausführungen. Einmal ist der Biegewellenwiderstand der Folie gegenüber den bisherigen, dicken Blechen sehr stark verringert. Zum zweiten soll die Platte in einem Raum, z. B. einem Übertragungswagen, aufgestellt werden können, der Erschütterungen ausgesetzt ist und in dem sie von den anwesenden Personen während des Betriebs berührt werden kann. Die Federn, mittels deren die Platte: in einem Rahmen gehalten wird, dienen deshalb auch zur Dämmung gegen Körperschallstörungen von außen und dazu,

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den Abfluß von Schallenergie von der Folie zum Rahmen zu vermeiden, wodurch die Dämpfung der Folie in ungewüschter Weise vergrößert würde. Die dämmende Wirkung der Federn wird dadurch erhöht, daß die Folie an den Spannstellen durch Massen beschwert ist, die von den Federn gehalten werden. Die Massen sind zweiteilig und dienen gleichzeitig zum dämpfungsfreien Einklemmen der Folie..Die zweite federnde Haltung befindet sich zwischen Rahmen und innerem Kasten, die dritte zwischen innerem und äußerem Kasten, die vierte zwischen äußerem Kasten und tragendem Bauteil (Boden, Wand oder Decke des äußeren Raumes). Je nach der im Einzelfall erforderlichen Körperschalldämmung kann eine oder können mehrere Federungen weggelassen werden. Alle Federn, u. U. mit Ausnahme der innersten, sind je nach Notwendigkeit in bekannter Weise zur Verbesserung der Dämmung gedämpft.

Der innere und äußere Kasten sind zur Verbesserung der Luftschalldämmung in bekannter Weise zu einem Teil ihres Luftvolumens mit schallabsorbierendem Material mit offenen Poren, vorzugsweise mit Mineralfaserplatten, Schaumgummi oder Schaumplastik gefüllt. Dieses poröse Material darf im inneren Kasten nicht nahe an der Platte selbst angebracht werden, um deren Dämpfung nicht unnötig zu vergrößern. Teile des porösen Materials können gleichzeitig zur federnden Halterung des Rahmens und des inneren Kastens dienen.

Es ist bekannt, die Dämpfung von Nachhallplatten und damit ihre Nachhallzeit von Hand oder mittels Fernbedienung dadurch

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zu ändern, daß eine homogene poröse Platte ihr genähert oder von ihr entfernt wird. Es ist auch bekannt, die Dämpfung bei hohen Frequenzen durch Anbringen von perforierten Platten oder dünnen Folien vor der porösen Platte zu verringern oder sie durch resonanzartig wirkende Absorber zu ergänzen. Weiterhin ist bekannt, daß die Dämpfung durch eine nahe poröse Platte zu tiefen Frequenzen hin ansteigt, was bei den bekannten Ausführungen der Nachhallplatte mit großer Dicke und sehr geringer Dämpfung bei tiefen Frequenzen erwünscht ist. Bei den sehr dünnen erfindungsgemäßen Folien ist aber eine zu tiefen Frequenzen ansteigende Dämpfung und dadurch abfallende Nachhallzeit unerwünscht. Erfindungsgemäß wird ein Anstieg der Dämpfung zu tiefen Frequenzen hin dadurch vermieden, daß die poröse Platte aus etlichen kleinen Teilen in einer Ebene besteht, deren Größe und deren gegenseitige Abstände gleich oder unterschiedlich sind. Die poröse Platte kann auch durch zahlreiche Löcher gleicher oder unterschiedlicher Größe in etliche, mechanisch zusammenhängende Teilflächen unterteilt sein. |

Die große Wärmeleitfähigkeit der erfindungsgemäßen Folien bewirkt eine u. U. unerwünschte, vor allem bei tiefen Frequenzen wirksame Wirbelstromdämpfung, wenn die Platte sich in einem magnetischen Feld befindet, dessen Kraftlinien zum Teil in der Folienebene verlaufen. Diese Dämpfung kann dadurch, wenn notwendig, vermieden werden, daß alle nahen Bauteile (außer den Magneten der elektroakustischen Wandler),

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also ζ. B. der haltende - Rahmen und der Kasten bzw. die Kästen aus einem unmagnetischen Material oder aus einem entmagnetisierten magnetischen Material gefertigt sind.

Die Wirbelstromdämpfung kann aber erfindungsgemäß auch im positiven Sinne dazu benutzt werden, um die Nachhallzeit in einem breiten Frequenzgebiet und mit dem gewünschten Frequenzgang herabzusetzen. Dazu wird ein Dauermagnet oder ein Elektromagnet oder werden viele solche Magnete der Platte genähert, die sich auf einer oder beiden Plattenseiten befinden. Ihr Streufluß muß zu einem wesentlichen Anteil in der Plattenebene verlaufen. Elektromagnete haben den Vorteil, daß man den erregenden Gleichstrom ein- und ausschalten bzw. seine Stromstärke verändern kann, wodurch alle bewegten Bauteile zur Veränderung entfallen.

Die mit der Nachhallplatte fest verbundenen Teile der elektromagnetischen Wandler, bei elektrodynamischen Wandlern also die Schwingspulen, dürfen keine große Masse haben, damit die schwingende dünne Folie, deren Biegewellenwiderstand sehr klein ist, mit zunehmender Frequenz nicht durch den ansteigenden Massenwiderstand unzulässig abgebremst wird. Die Schwingspulen der Anregungs- und Abtastsysteme und mit ihnen u. U. verbundene andere Bauelemente haben daher zweckmäßig ein Gewicht von größenordnungsmäßig einigen Millipond.

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Die Figuren zeigen schematisch ein Ausführungsbeispiel und Einzelheiten der erfindungsgemäßen Nachhallplatte.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht der Nachhallplatte ohne pasten, Fig. 2 einen Schnitt durch die Platte und ein doppelwandiges Gehäuse. Die Folie (Platte) 1 ist mit dem Metallrahmen 2 über Massen 3» ineinandergesteckte Stahldrahtfederringe 4 und 5 und angeschraubte Spannteile 6 verbunden. Statt der beiden Ringe 4 und 5 kann man auch nur einen Ring oder eine, ™ an beiden Enden starr mit den übrigen Bauelementen verbundene U- oder S-förmig geformte Drahtfeder verwenden. Die Zahl der Spannstellen hängt davon ab, wie eben die Folie hergestellt ist, wie eben sie zur Vermeidung hörbarer Schwingungsverzerrungen sein muß und wie stark die Spannung zur Verringerung der Foliendämpfung sein soll. Statt der Spannung in Richtung der Folienränder durch je zwei Federn in der Nähe jeder Ecke kann die Folie an den Ecken auch durch jeweils nur eine Feder in diagonaler Richtung gespannt werden. |

Die Schwingungsanregung und -abtastung geschieht in dem gezeichneten Beispiel elektrodynamisch an je zwei Punkten mit Hilfe von sehr leichten, mit der Folie festverbundenen Schwingspulen 7. Die zugehörigen Permanentmagnete, in deren Luftspalten die Spulen sich befinden, sind zur Vereinfachung nicht gezeichnet. Zum monophonen Betrieb würde je eine Schwingspule zur Anregung und zur Abtastung ausreichen. Beim zweikanaligen

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stereophonen Betrieb müssen mindestens zwei Abtastschwingspul en vorhanden sein. Zwei Anregungsschwingspulen statt nur einer sind in diesem Fall akustisch vorteilhafter. Bei mehr als zwei Stereokanälen erhöht sich die Zahl der Schwingspulen zur Abtastung, möglichst aber auch zur Anregung, entsprechend. Die Spulen sollten weit voneinander und von den Rändern entfernt sein. Ihre Orte sind im übrigen beliebig.

Die Nachhallzeit wird dadurch verändert, daß der Abstand der hier mit Schlitzen oder Löchern versehenen porösen Platte 8 von der schwingenden Folie (Platte) von Hand oder mittels Fernbedienung geändert wird.

Der innere Kasten 9 besteht aus zwei gewölbten Metall schalen, der äußere Kasten 10 in dem gezeichneten Beispiel aus ebenen Platten, die aus beliebigem Material hergestellt sind. Die teilweise Füllung der Lufträume der beiden Kästen mit porösem, schallabsorbierendem Material ist, um die Übersichtlichkeit nicht zu stören, weggelassen. Der Rahmen 2 ist mit dem inneren Kasten 9 durch Federn 11 verbunden, der Kasten 9 mit dem äußeren Kasten 10 durch Federn 12. Zwischen dem äußeren Kasten 10 und dem tragenden Untergrund befinden sich Federn 13«

Fig. 3 und 4 zeigen in der Ansicht zwei Ausführungsbeispiele der Massen 3. Diese bestehen aus zwei kreisförmigen Scheiben 14 und 15, die mittels einer Schraube 16 zusammengepreßt werden. Jede Scheibe hat zwei Stifte 17, zwischen denen die Folie 1 eingeklemmt wird. Eine zusätzliche Verbindung durch

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möglichst dämpfungsfreien Kitt kann günstig sein. Der Federring 4 in Fig. 3 ist um die Stifte 17 und durch den zweiten Federring 5 geschlungen. Eine zusätzliche, punktweise, starre Festlegung der Federringe an allen Berührungspunkten kann auch hier günstig sein. In Fig. 4 ist die U-förmige Drahtfeder 18 starr mit einem der Stifte 17 und mit dem Spannteil 6 verbunden. Durch eine Verschiebung des Spannteiles 6, vor dessen Anschrauben wird die gewünschte Spannung eingestellt.

Die Dämpfungsplatte in Fig. 5 besteht - als Beispiel - aus einer größeren Zahl von parallelen Streifen 19 aus porösem Material mit offenen Poren. Die Breite der Streifen ist unterschiedlich, ebenso die der Zwischenräume 20.

Fig. 6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel. Die poröse Platte 21 hat regelmäßig oder unregelmäßig angeordnete große öffnungen 22 und kleine öffnungen 23·

Die Fig. 7 bis 9 zeigen Ausführungsbeispiele der Variationen der Nachhallzeit mit Hilfe von Wirbelstromdämpfung. Fig. 7 zeigt einige Permanentmagnete 24 mit rechteckigem oder kreisförmigem Querschnitt zu beiden Seiten der Folie 1. Die Polarität der sich gegenüberstehenden Magnete ist gleich, die der benachbarten Magnete verschieden. Also wird ein starker magnetischer Fluß in der Ebene der Folie erreicht. Die Wirbelstromdämpfung der Folie wird durch die Verschiebung des Abstandes aller Magnete von der Folie erreicht.

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Fig. 8 zeigt einen Topf magneten 25, dessen Streufluß zum Teil durch die Folie 1 verläuft. Mehrere Magnete auf der gleichen Seite der Folie und entgegengesetzte gepolte Magnete auf der anderen Seite können die Dämpfung vergrößern.

In Fig. 9 sind mehrere Elektromagnete 26 mit Erregerspulen 27 auf einer Seite der Folie 1 angeordnet. Das magnetische Feld und damit die Dämpfung wird durch die Variation des Abstandes und/oder des erregenden Gleichstroms variiert.

- Patentansprüche -

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Claims

INSTITUT FÜR RUNDFUNKTECHNIK München, den 28. April 1970 GMBH Pat/Lg/Gr. - Reg. 499 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Metallfolien, die nach

der Anregung zu Biegeschwingungen im Vakuum und auch M einem gasförmigen Medium möglichst lange ausschwingen, dadurch gekennzeichnet, daß ein reines oder fast reines Metall oder mehrere solche Metalle mit großer Wärmeleitzahl ( X -^ 69 W/mgrd), geringem thermischen Ausdehnungskoeffizienten (<* = 19,3 · 10 /grd) und mittlerer bzw. kleiner Schallgeschwindigkeit (c = V ^= 5700 m/s) In einer homogenen Schicht oder mehreren Schichten aus unterschiedlichem Material oder aus gemischten Materialien elektrolytisch, chemisch, durch Aufdampfen oder auf eine andere, nicht auf einem Walzverfahren beruhende Weise auf eine ebene, glatte Unterlage aufgebracht und danach mechanisch oder chemisch von ihr abgelöst werden.

2. Verfahren zur Herstellung von Metallfolien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialeigenschaften folgender Bedingung genügen: Quadrat des thermischen Ausdehnungskoeffizienten multipliziert mit dem Quadrat der Schallgeschwindigkeit, dividiert durch die Wärmeleitzahl kleiner als 1,3 · 10~⁵ m³/grd s² W.

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3. Verfahren zur Herstellung von Metallfolien nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Metalle zu mehr als 80 % Chrom, Gold, Kupfer, Molybdän, Platin, Silber oder Wolfram gewählt werden.

4. Verfahren zur Herstellung von Metallfolien nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Folien etwa 0,008 bis 0,035 mm beträgt.

5. Nachhallplatte, hergestellt' nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie zu mehr als 80% aus Chrom, Gold, Kupfer, Molybdän, Platin, Silber, Wolfram oder Kombinationen dieser Metalle besteht und daß ihre Dicke etwa 0,01 bis 0,03 mm beträgt.

6. Nachhallplatte nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der Eigenfrequenzen im Frequenzgebiet um 1.000 Hz mindestens 1,3/Hz, möglichst aber 3,0/Hz ist, wozu das Verhältnis der Fläche der Platte zu ihrer Dicke mindestens etwa 0,7 c^ sein muß (c,j = Stabwellengeschwindigkeit = VE/o ).

7. Nachhallplatte nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie zu mehr als 80 % aus einem Metall oder aus Metallen mit einer kleinen Schallgeschwindigkeit besteht, vorzugsweise aus Gold, Silber, Platin oder Kupfer.

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8* Nachhallplatte nach den Ansprüchen 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsdämpfung, die sie im ungespannten Zustand hat, durch vier oder mehr, an verschiedenen Stellen des Umfangs befestigte, in Richtung der Plattenebene wirksame, zwischen Platte und haltendem Rahmen angebrachte Federn, deren Federkraft entschieden über den zur sicheren mechanischen Halterung notwendigen Wert hinausgeht, bei 1.000 Hz um mindestens 20 % herabgesetzt wird.

9. Nachhallplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie sich in einem allseitig geschlossenen Kasten befindet, der aus einem Material mit großem Elastizitätsmodul, vorzugsweise aus Metall, gefertigt ist und aus mindestens zwei Teilschalen besteht, die mit gleichen oder unterschiedlichen Krümmungsradien dreidimensional gekrümmt sind.

10. Nachhallplatte nach den Ansprüchen 5 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalldämmung durch einen zweiten, innen oder außen angebrachten, geschlossenen Kasten vergrößert wird, der aus ebenen Platten besteht oder aus solchen, die weniger als bei dem ersten Kasten gekrümmt sind.

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11. Nachhallplatte nach den Ansprüchen 5, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte selbst und/oder der sie haltende Rahmen und/oder der innere Kasten und/oder äußere Kasten und/oder der Untergrund durch gedämpfte Federn schwingungstechnisch voneinander getrennt sind.

12. Nachhallplatte nach den Ansprüchen 5 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der innere und äußere Kasten zu einem Teil ihres Volumens mit schallabsorbierendem Material mit offenen Poren, vorzugsweise Mineralfaserplatten, Schaumgummi oder Schaumplastik gefüllt sind.

13. Nachhallplatte nach den Ansprüchen 5, 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß das schallabsorbierende Material im inneren und äußeren Kasten oder Teile davon gleichzeitig als federnde Halterung des Rahmens und des inneren Kastens dienen.

14. Nachhallplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine zur wahlweisen Herabsetzung der Nachhallzeit der schwingenden Platte genäherte poröse Platte aus etlichen kleinen Teilen in einer Ebene besteht, deren Größe und deren gegenseitige Abstände gleich oder unterschiedlich sind, oder daß sie durch zahlreiche größere Löcher gleicher oder unterschiedlicher Größe in etliche mechanisch zusammenhängende Teilflächen unterteilt ist.

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15. Nachhallplatte nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung einer unerwünschten Wirbelstromdämpfung der ungedämpften schwingenden Platte nahe Bauteile, z. B. der haltende Rahmen und der Kasten bzw. die Kästen, aus einem unmagnetischen Material oder aus einem entmagnetisierten magnetischen Material gefertigt sind.

16. Nachhallplatte nach den Ansprüchen 5 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die. Dämpfung der Platte zur gewollten Herabsetzung der Nachhallzeit in einem breiten Frequenzbereich durch Wirbelstromdämpfung erhöht wird, indem ein Dauermagnet oder viele auf einer oder beiden Plattenseiten der Platte genähert werden, deren Streufluß zu einem wesentlichen Anteil in der Plattenebene verläuft.

17. Nachhallplatte nach den Ansprüchen 5 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfung der Platte zur gewollten Herabsetzung der Nachhallzeit in einem breiten Frequenzbereich durch Wirbelstromdämpfung erhöht wird, indem ein Elektromagnet oder viele Elektromagnete auf einer oder beiden Plattenseiten der Platte genähert werden, deren Streufluß zu einem wesentlichen Anteil in der Plattenebene verläuft, oder indem der erregende Oleichstrom eingeschaltet bzw. seine Stromstärke vergrößert wird. ·

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L e e r s e i t e