DE217295C

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Publication number: DE217295C
Application number: DENDAT217295D
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Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 217295 KLASSE 74 tf. GRUPPE

JOHANNES GORGES in DRESDEN-PLAUEN und ALARD du BOIS-REYMOND in BERLIN.

Vorrichtung zur Erzeugung von Schallschwingungen im Wasser. Patentiert im Deutschen Reiche vom 23. Juli 1908 ab.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Schallschwingungen im Wasser derjenigen Art, bei welcher der federnd aufgehängte Anker eines Elektromagneten dadurch zum Schwingen gebracht wird, daß der Elektromagnet mit Wechselstrom oder mit intermittierendem Gleichstrom erregt wird. Bei dem Bau von Schallgebern dieser Art ergibt sich die Aufgabe, die Anordnung

ίο des wirksamen Eisens und Kupfers und die Erregung so zu gestalten, daß das Material und der Raum auf das äußerste ausgenutzt werden, weil es nötig ist, möglichst gi'oße Leistungen auf einen Punkt der Schallplatte zu übertragen, wenn man genügende Fernwirkungen erzielen will. Da die zulässige magnetische Sättigung des wirksamen Eisens eng begrenzt ist, so ist die erreichbare Zugkraft zwischen dem feststehenden und dem schwingenden Teil des Elektromagneten im wesentlichen proportional der von den Kraftlinien durchsetzten Polfläche. Die Tiefenabmessung des schwingenden Ankers, in der Richtung der Zugkraft gemessen, fällt andererseits um so größer aus, je größer die wirksame Polfläche angenommen wird, weil sonst der Anker nicht genügend steif wäre, um die auf seine ganze Fläche . ausgeübte magnetische Zugkraft auf denjenigen Punkt zu übertragen, an dem er mit der Schallplatte verbunden ist. Daraus ergibt sich für die Masse des schwingenden Teiles für eine gegebene Leistung ein fest bestimmtes Mindestmaß. Aus der so gegebenen größten Zugkraft und kleinsten Masse berechnet sich eine bestimmte Größe der Federkraft, welche- vorgesehen werden muß, um den Anker in seine Ruhelage zurückzuziehen, wenn man für irgendeine Tonhöhe Resonanz erhalten will.

Die Erfindung besteht nun darin, den Elektromagneten derart anzuordnen und zu erregen, daß die Zugkraft nicht einseitig auf den Anker wirkt, sondern abwechselnd von entgegengesetzten Seiten. Während nämlich bei einseitig wirkender Zugkraft der schwingende Anker dauernd aus seiner natürlichen Ruhelage abgelenkt wird, so daß seine Nullstellung von der natürlichen Ruhelage abweicht, fallen Nullstellung und natürliche Ruhelage zusammen, wenn die Zugkraft abwechselnd von entgegengesetzten Seiten wirkt. Dadurch wird für eine gegebene Zugkraft die Amplitude der erhaltenen Schwingung verdoppelt.

Fig. ι der Zeichnung ist eine Seitenansicht eines Schallgebers nach der . Erfindung in schematischer Darstellung und Fig. 2 ein Schnitt nach 2-2 in Fig. 1.

Die Fig. 3 und 4 sind entsprechende Darstellungen einer abgeänderten Ausführungsform und die Fig. S und 6 diagrammatische Darstellungen verschiedener Erregungsverfahren.

In den Fig. ι und 2 ist P die Schallplatte, die mit dem umgebenden Wasser in Berührung steht. A₁ und A₂ sind zwei Anker, die durch Seitenplatten V, V miteinander und durch eine Stange O' mit der Schallplatte P starr verbunden sind. E₁ und E₂ sind die feststehenden Eisenmassen des Elektromagneten und W₁, W₂ die erregenden Wicklungen. Die Anker hängen zwischen starken U - förmigen Fedem F₁ und F₂.

Nach der Erfindung wird nun beispielsweise die Wicklung W₁ mit einem Wechselstrom erregt und die Wicklung W₂ mit einem zweiten Wechselstrom, der gegen den ersten der Phase nach um 90⁰ verschoben ist. Die Zugkraftimpulse der Eisenmasse E₁ treffen also immer in die Zwischenzeiten zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Zugkraftimpulsen der Eisenmasse E₂, und die Anker werden daher abwechselnd nach oben und nach unten gezogen. Die beiden Erregungsströme können auf . verschiedene Weise erhalten werden. Die einr fachste Art besteht darin, daß man zur Erregung eine Zweiphasenmaschine benutzt und jeden der beiden Elektromagnete auf eine Phase schaltet. Statt dessen können auch die beiden Wicklungen in zwei Zweige eines Wechselstromkreises gelegt werden, in denen durch geeignete Verteilung von. wahrem Widerstand, Selbstinduktion und Kapazität eine Phasenverschiebung von 90⁰ zwischen den Strömen hergestellt wird.

Endlich kann auch jeder Wicklung noch eine mit Gleichstrom dauernd erregte zweite Wicklung hinzugefügt werden, die so abgemessen ist und erregt wird, daß die durch den Gleichstrom erhaltene Magnetisierung halb so groß ist wie die Amplitude der größten zulässigen Wechselerregung, und es können alsdann beide Hauptwicklungen W₁ und W₂ mit Wechselströmen erregt werden, die gegeneinander um i8o° verschoben und deren Amplituden halb so groß sind wie die der größten zulässigen einfachen Wechselerregung. So entsteht dieselbe Wirkung wie bei der Verwendung eines gewöhnlichen Zweiphasenstromes mit dem Unterschied, daß die Zeitdauer einer .Periode verdoppelt ist. Diese Wirkung läßt sich bekanntlich auch erreichen, indem man den Wechselstrom dem Gleichstrom in derselben Wicklung superponiert, d. h. sogenannten Wellenstrom anwendet.

In den Fig. 5 und 6 sind diese beiden Verfahren durch Kurven dargestellt. Fig. 5 betrifft den Fall, daß die beiden Wicklungen mit Wechselströmen erregt werden, die um 90⁰ gegeneinander verschoben sind. Die Zugkraft, welche die Eisenmasse E₁ ausübt, ist über und die Zugkraft, welche die Eisenmasse E₂ ausübt, unter der Abszissenachse gezeichnet. Die Zugkräfte der beiden Wicklungen stellen sich als Sinuskurven dar, welche die Abszissenachse von oben und von unten berühren, und die resultierende Zugkraft ist durch die punktierte Linie ausgedrückt. .

Die Anordnung der Fig. 6 ist entsprechend. Die durch die Superponierung der Gleichstrom- und Wechselstromwicklungen erzeugten Zugkräfte sind wellenförmige Kurven, welche die Abszissenachse von oben und von unten berühren, und die resultierende Zugkraft ist wieder ein Sinus, dessen Periode aber doppelt so groß ist wie diejenige der resultierenden Zugkraft, die nach der in Fig. 5 dargestellten Anordnung" erhalten wird.

Der Fall, daß zur Erregung der beiden feststehenden Eisenmassen intermittierender Gleichstrom benutzt wird, ist nicht besonders dargestellt, weil solche intermittierende Stromkurven meist unregelmäßige Formen haben.

Anstatt sowohl die- feststehenden wie die schwingenden Eisenmassen zu verdoppeln, können auch die beiden schwingenden Teile A₁ und A₂ nach den Fig. 3 und 4 zu einem Stückt zusammengezogen werden. Die Masse dieses einen Stückes A braucht in diesem Falle aber nicht zweimal, sondern nur yTmal so groß gewählt zu werden wie die Masse des einen Ankers der in Fig. 1 und 2 dargestellten Anordnung. Die Summe der Zugkräfte wird nämlich dadurch gegenüber der Anordnung nach den Fig. 1 und 2 nicht verändert, aber die magnetische Belastung der schwingenden Eisenmasse A wird vergrößert. Ist aber die magnetische Belastung der Anker A₁ und A₂ in den Anordnungen nach den Fig. 1 und 2 gleich Eins, so verdoppelt sie sich bei der Anordnung nach den Fig. 3 und 4 nicht, sondern nimmt den Wert ]/T an.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Schallschwingungen im Wasser, bei welcher der Anker eines Elektromagneten dadurch in Schwingungen versetzt wird, daß der Elektromagnet mit Wechselstrom oder mit intermittierendem Gleichstrom erregt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwei feststehende Eisenmassen (E₁₁ E₂) derart angeordnet sind, daß ihre magnetischen n₀ Zugkräfte in entgegengesetztem Sinne auf ihre Anker (A₁₁A₂) wirken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide feststehenden Eisenmassen auf dasselbe Ankereisen (A in Fig. 3 und 4) wirken, wobei die magnetische Belastung des Ankereisens vergrößert wird und den Wert ]/ä~ an-^! nimmt, so daß die-Masse des Ankereisens im Verhältnis von 2: ]/ä~ verkleinert wird.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die

Wicklungen der beiden feststehenden Eisenmassen an je eine Phase einer Zweiphasenstromquelle angeschlossen werden, so daß die magnetischen Zugkräfte abwechselnd auf die oder den Anker wirken.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen ϊ bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Eisenmassen durch Wechselströme erregt werden, welche um eine halbe Periode gegeneinander verschoben sind und gleichzeitig durch Gleichströme, deren Stärke, auf gleiche Windungszahlen bezogen, gleich der halben Amplitude der Wechselströme ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.