DE2709593C3 - In einem Mikrofon oder Funksprechgerät angeordneter Schallwandler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen in einem Mikrofon oder Funksprechgerät angeordneten Schallwandler, bestehend aus einer Mikrofonkapsel oder einer Mikrofon-Lautsprechsrkapsel.

Bei diesen bekannten Mikrofon- bzw. Funksprechgeräten steht die Außenseite der in der Wandlerkapsel aufgenommenen Membran mit der freien Umgebung in Veibindung und unterliegt deren Einflüssen, während die Rückseite der Membran unter Wirkung des Druckes des in der Kapsel eingeschlossenen Luftvolumens steht, der in der Regel ca. 1 bar bei einer Einbautemperatur von ca. 20°C beträgt.

Bei normalen Umweltgegebenheiten ist eine einwandfreie Funktionsweise gewährleistet, die jedoch dann nicht mehr vorhanden ist, wenn der Schaüwandler in Wasser getaucht wird und an den beiden Oberflächen der Membran sich stark unterschiedliche Drücke ergeben, die zu einer Deformierung führen und die Funktion des Schallwandlers störenu beeinflussen oder gar verhindern können.

So werden beispielsweise Funksprechgeräte im Seenotdienst verwendet, wo sie mit einer Rettungsboje in das Wasser abgeworfen werden. Hierbei taucht das

Funksprechgerät mit der Boje zunächst mehrere Meter in das Wasser ein, bevor sie aufschwimmt. Um die Funktionsfähigkeit des Schallwandlers zu erhalten, muß mit Sicherheit ausgeschlossen werden, daß Wasser in das Gehäuse des Schallwandlers eindringen kann, das ■-, zur Funktionsunfähigkeit führen würde, da die Einbauteile des Gehäuses, nämlich die Tauchspule und das Magnetsystem, durch das eindringende Wasser beschädigt werden können.

Außerdem führt der auf der Außenseite der Membran bei größerer Tauchtiefe anliegende Wasserdruck zu einer Deiormierung oder Zerstörung der Membran. Es muß daher Vorsorge getroffen werden, daß dieser erhöhte Wasserdruck sich nicht auf die Membran des Schallwandlers auswirken kann.

Der Schallwandler muß somit einmal wasserdicht sein und zum anderen muß seine Membran gegen Druckschwankungen gesichert sein. Ein bei extremen Bedingungen eingesetzter Schallwandler muß diesen beiden Forderungen gleichzeitig genügen.

Diese Forderungen sind auch gegeben, wenn der Schallwandler in einer aggressiven Atmosphäre verwendet wird, da auch hier die Möglichkeit besteht, daß die aggressive Atmosphäre in das Gehäuse der Wandlerkapsel gelangen und hier zu Beschädigungen führen kann, die ein Unbrauchbarwerden· zur Folge haben.

Solche extremen Bedingungen sind auch gegeben, wenn der Wandler bei Temperaturen eingesetzt werden muß, die gegenüber der Einbautemperatur stark unterschiedlich sind.

Wenn das in dem Schallwandler eingeschlossene Luftvolumen bei einer Einbautemperatur von 20⁰C unter einem Druck von I bar steht, und wenn der Schallwandler absolut dicht ist, um den Eintritt von Wasser oder einer aggressiven Atmosphäre zu verhindern, entsteht bei einer Umgebungstemperatur von — 10°C zufolge der Abkühlung ein Unterdruck von ca. 0,1 bar und bei einer Temperatur von +50°C ein Überdruck vn ca. 0,1 bar in dem Schwallwandler. Derartige extreme Umweltbedingungen können sich ohne weiteres beim Betrieb von Funksprechgeräten im Freien ergeben, wobei der in dem Wandler sich zufolge der Abkühlung oder Erwärmung einstellende Unterdruck bzw. Überdruck die Wandlermembran soweit deformiert, daß die Funktionsfähigkeit Jes Schallwandlers nicht mehr gegeben ist. Bei den durchaus üblichen schon relativ kleinen Flächen der Wandlermtmbran von 10 cm² bei den vorbekannten Systemen ergibt sich bereits bei einem Druckunterschied zwischen dem Luftvolumen des Wandlergehäuses und der Außenluft von ±0,1 bar eine Kraft von ± 10 N.

Es ist bereits versucht worden, durch verschiedene Maßnahmen die bekannten Schallwandler an derartige extreme Bedingungen anzupassen, wobei jedoch eine gleichzeitige Dichtigkeit des Gehäuses des Schallwandlers gegenüber dem Eindringen von Wasser und eine Druckunempfindlichkeit der Membran nicht erreicht werden konnten.

So hat man Membranen aus nichthygroskopischem μ Material verwendet. Dabei konnte jedoch lediglich nur eine Spritz- bzw. Schaliwasserdichtigkeit erreicht werden, bei auftretenden Druckunterschieden und auch schon bei einer relativ geringen Tauchtiefe im Wasser werden die auf die Membran wirkenden Kräfte so groß, daß die Membran deformiert oder zerstört wird.

Man hat auch zur Vermeidung derartiger Deformationen sehr steife Membranen verwendet oder die Membran des Schaüwandlers durch ein kleines rückwärtiges Luftpolster versteift. Eine derartige Versteifung hat jedoch eine erhebliche Verschlechterung des Wirkungsgrades des Schallwandlers, insbesondere im Bereich der tiefen Frequenzen zur Folge, so daß der Betrieb dieses Schallwandlers als Lautsprecher stark benachteiligt ist.

Andere bekannte Ausführungsformen arbeiten mit einem statischen Druckausgleich. Hierbei ist bei einer Ausführungsform die Wandlermembran mit einer oder mehreren kleinen Durchbohrungen versehen, die unterhalb des allgemeinen Sprachfrequenz-Übertragungsfrequenzbereiches einen statischen Druckausgleich ermöglichen, und der nicht in dem Sprachübertragungsbereich oberhalb ca. 300 Hz zur Wirkung kommt, da die Luftmasse in den für den statischen Druckausgleich vorgesehenen Öffnungen zu träge für einen dynamischen Druckausgleich im tonfrequenten Übertragungsbereich ist.

Außerdem kann bei dieser Ausführung auch Wasser auf die Rückseite der Membran gelangen, welches die mechanischen und elektrischen Bauteile beschädigt. Um hier Abhilfe zu schaffen, hat man die innerhalb des Wandlergehäuses unter der Membran befindlichen mechanischen und elektrischen Bauteile mit einem Schutzüberzug, beispielsweise Lack, gegen Korrosion zu schützen versucht. Wegen des Lacküberzuges muß hierbei aber bei dynamischen Schallwandlern entweder der Luftspalt vergrößert werden, wodurch bei einem vorgegebenen Magnetsystem die Spaltinduktion sich verringert, oder es muß zur Erzielung der erforderlichen höheren Induktion ein wesentlich größeres Magnetsystem verwendet werden. Außerdem besteht die Gefahr, daß Staub oder Fremdkörper in den Luftspalt gelangen und daß bei Eindringen von Salzwasser sich nach dessen Verdunstung Salze im Spalt absetzen, wodurch die Bewegung der Schwingspule gehemmt und damit die Funktionsfähigkeit nachteilig beeinflußt wird.

Man hat den statischen Druckausgleich hinter der Wandlermembran auch dadurch herzustellen versucht, daß man anstelle der Öffnungen in der Membran an einer beliebigen Stelle des Wandlerge'näuses einen Druckausgleich über ein ins Freie führendes Labyrinth oder ein ebenfalls ins Freie führendes Rohr hergestellt, hat.

Hierbei ist zwar unter normalen Bedingungen die Wandlermembran gegen Luftdruckschwankungen statisch entlastet. Wenn jedoch beim Eintauchen des Wandlers eine Abkühlung auftritt, sinkt der Luftdruck im Wandlergehäuse, so daß Wasser über die Druckausgleichsöffnungen angesaugt wird. Bei Verwendung des Wandlers in einer aggressiven Atmosphäre besteht die Gefahr, daß beispielsweise säurehaltige Luft in das Gehäuse des Wandlers gelangt und die Einbauteile beschädigt.

Man hat auch schon für wasserdichte Wandlergehäuse als Membran feinporige Polytetrafluoräthylenfolien verwendet. Diese Folien besitzen eine hohe Luftdurchlässigkeit, die einen «tatischen Druckausgleich vor und hinter der Wandlermembran ermöglicht. Auch bei einem geringen im Wändlergehäuse sieh ergebenden Unterdruck dringt hierbei noch kein Wasser iii das Gehäuse, wenn von dem Wasser nicht alle Poren verschlossen sind und damit die Möglichkeit des Druckausgleichs übe- die restlichen freien Poren erhalten bleibt.

Wenn jedoch das Gehäuse völlig von Wasser überflutet wird, was auch bei sehr starkem Regenfall

eintreten kann, werden alle Poren geschlossen und das Wasser kann, wenn beispielsweise bei gleichzeitigen Tcmperatiiränderungen ein Unterdruck im Gehäuse entsteht, in das Gehäuse nachströnien. so daß auch dieser bekannte Wandler nicht zuverlässig gegen Wassereintritt gesichert ist.

Bei einer anderen bekannten Ausfiihrungsforni wird die Membran mit einer Hubbegrenzung versehen, die aus zwei jeweils vor und hinter der Membran in einem die Schwingfreiheit nicht beeinträchtigenden Abstand angeordneten perforierten, also schalldurchlässigen Teilen besteht, deren Formgebung derjenigen der Membran angepaßt ist.

Hierbei ist der Raum hinter der Membran gegen die Umgebung abgeschlossen. Aufgrund der Hubbegrenzung kann bei Unter- bzw. Überdruck im Gehäuse des Wandlers oder bei einem erhöhten Außendruck die Membran keinen unzulässig großen Hub ausführen, der »n /*tr»·»»- /nrpt/ii-nrt,· r\r\e\T· Unc<>lia/liniirliT rlfir ΚΛ iiniKl-iin

führt, da die Membran entweder an der vorderen oder an der hinteren Hubbegrenzung in Anlage gelangt.

Das Gehäuse des Wandlers kann zwar hermetisch abgedichtet werden, die Funktionsfähigkeit, d. h. das Freischwingen der Membran ist jedoch nur bis /u einem geringen Unterdruck bzw. Überdruck möglich, andernfalls liegt bei an den beiden Seiten der Wandlermembran auftretenden unterschiedlichen größeren Drücken die Membran an der einen oder anderen Hubbegrenzung an und wird nn dieser Anlage festgehalten, so daß der Wandler dann nicht mehr funktionsfähig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese den bekannten Ausführungsformen anhaftende Nachteile zu vermeiden und den in einem Mikrofon oder einem Funksprechgerät eingebauten Schallwandler so auszubilden, daß er sowohl wasserdicht als auch druckunempfindlich ist und somit zuverlässig seine Funktionsfähigkeit auch bei den vorgenannten extremen Bedingungen beibehält.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Schallwandler in einem ihn einschließenden und gegenüber der äußeren Umgebung abdichtenden Gehäuse aufgenommen ist, daß außerhalb des Gehäuses eine mit statischem Druckausgleich versehene, der Aufnahme bzw. der Abgabe der Schallschwingungen dienende Außenmembran vorgesehen ist. die mit der Innenmembran des Wandlers über ein mittig zur Außenmembran liegendes mechanisches, beispielsweise als Stift ausgebildetes Organ verbunden ist und daß dieses Organ dichtend vorzugsweise in der Mitte einer in der die Innenmembran des Wandlers übergreifende Wand des Gehäuses eingespannten Zwischenmembran befestigt ist, deren wirksame Fläche einen Bruchteil der wirksamen Fläche der Außenmembran beträgt.

Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Anordnung des Schallwandlers erfüllt in optimaler Weise die beiden eingangs gestellten Forderungen nach einem wasserdichten Abschluß des Wandlers gegenüber der Umgebung und nach einer Unempfindlichkeit gegenüber Druckänderungen im Wandler zufolge sich ändernder Temperaturen der Umgebung und gegenüber wechselnden Außendrücken. Der Wandler selbst ist in einem ihn dichtend umschließenden Gehäuse aufgenommen, so daß ein Eindringen von Wasser oder einer aggressiven Atmosphäre zuverlässig verhindert ist. Die erfindungsgemäß außerhalb des den Wandler dichtend aufnehmenden Gehäuses angeordnete Außenmembran ist

keinen statischen Kräften ausgesetzt.

Die Zwischenmembran, die den die Außenmembran mit der Innenmembran des Wandlers verbindenden Kopplungssiift trägt, ist mittels eines Ringflansches dichtend in dem den Wandler aufnehmenden Gehäuse eingespannt.

Die Zwischenmembran unterliegt zwar ebenfalls dem Unter- bzw. Überdruck im Wandlcrgehäusc und den wechselnden Außendrücken, zufolge ihrer erfindungsgemäß sehr kleinen wirksamen Fläche sind aber die durch solche Dr.ickschwankungen ausgelösten Kräfte so gering, dall sie die Funklionsfähigkeil nicht schädigend beeinflussen können.

Bei einer Zwischenmembran, deren wirksame Fläche einen Durchmesser von ca. b mm besitzt, ergibt sich bei einem Druckunterschied von ±0,5 bar. der bei einem Betrieb in größere Höhen oder bei einer Wassertiefe von 5 m entsteht, eine auf die wirksame fläche der yvuicijhijnni^niKrnn wjrkCfidC Kfüf¹. ^νΟΠ \A ^. ^rJ10 VfWl der Zwischenmembran ohne Gefahr einer Deformierung oder Beschädigung aufgenommen werden kann.

Der crfindiingsgcmäB ausgebildete Wandler kann ebenso auch bei stark unterschiedlichen Umgebungstemperaturen funktionssicher betrieben werden: wenn die Zwischenmembran bei einem Luftdruck von I bar und einer Temperatur von 20"C eingebaut wird, ergibi sich bei einer Außentemperatur von —40"C" bzw. + 80"C ein Unter- bzw. Überdruck von 0.2 bar im Gehäuse. Bei einem Durchmesser von ca. 6 mm der wirksamen Fläche der Zwischenmembran ergibt sich dann eine auf diese Zwischenmembran wirkende ΚπιΠ von nur 0.56 N. durch die die Funktionsfähigkeil des Wandlers in keiner Weise beeinträchtigt wird.

Auf Hubbegrenzungen kann daher normalerweise verzichtet werden. Lediglich dann, wenn der erfindungsgemäße Schallwandler kurzzeitig sehr starken Druckwellen ausgesetzt ist, beispielsweise beim Finsatz in Schießständen und dergleichen, kann die Zwischenmembran mit einer Hubbegrenzung ausgestattet sein. Ein Eindringen von Wasser oder einer schädigenden Atmosphäre in den Wandler ist ausgeschlossen, wodurch besondere, der Korrosionssicherheit dienende Maßnahmen überflüssig sind, da ausscniieuiich die Außenmembran und der außerhalb des Gehäuses liegende Teil des Stiftes mit der Umgebung des Wandlers in Berührung stehen, wobei Wasser aus den dem statischen Druckausgleich dienende öffnungen wieder abfließen kann.

Zur Reduzierung der schwingenden Masse des Wandlers kann die in dem druckfesten Gehäuse befindliche Innenmembran entfallen, und die Tauch-pule des Wandlers kann direkt, z. B. durch einen Quersteg, mit dem zur Außenmembran führenden Stift verbunden werden, da der Kopplungsstift die Außenmembran zentriert hält und durch die Aufnahme in der Zwischenmembran und an der Außenmembran keine radialen Auslenkungen der Tauchspule zuläßt. Hierbei besteht die gesamte schwingende Masse des Wandlers im wesentlichen nur aus der Summe der Spulenmasse und der Masse der schallaufnehmenden bzw. schallabstrahlenden Außenmembran, ebenso wie bei einer üblicherweise in dem bekannten dynamischen Wandler eingebauten Membran, so daß der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Wandlers praktisch der gleiche ist, wie derjenige des bekannten Wandlers. Die Masse des zusätzlich zu bewegenden Kopplungsstiftes und die Masse der Zwischenmembran kann hierbei praktisch vernachlässigt werden.

Die Aiißenmembran kann oberhalb der Wandung des den Wandler einschließenden Gehäuses angeordnet sein und zwischen einer mit Sehalldurchtrittsöffnungen versehenen Abdeckplatte und einem mit dem Gehäuse verbindbaren Haltering eingespannt sein, wobei in der Wandung des Zwischenringes die dem statischen Druckausgleich dienenden Öffnungen vorgesehen sind. Die Außenmembran kann auch in das den Wandler aufnehmende Gehäuse inkorperiert sein, wobei die die Zwischenmembran aufnehmende Wand im Gehäuse zurückspringend angeordnet ist und die Außenmembran mit einer mit dem Gehäuse fluchtenden Abdeckplatte ausgestattet ist. wobei in dem Gehäuse von außen nach innen, el. h. in den Raum zwischen der Unterseite der Außenmembran und der die Zwischenmembran tr.igendc Wand führende, den statischen Druckausgleich dienende Kanäle vorgesehen sind.

Schließlich kann die Außenmembran auch außerhalb des Gehäuses vollkommen frei liegen, wobei sie lediglich durch den Koppiungsstifl und die im Gehäuse des Wandlers angeordnete Innenmembran zentriert gehalten wird.

Ein wesentlicher weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Richtcharakteristik der den Schall aufnehmenden und abstrahlenden Außenmembran in wesentlich einfacherer Weise beeinflußt werden kann, als bei einem bekannten Schallwandlcr, insbesondere bei Verwendung als Mikrofon mit einer achtförmigen Richtcharakteristik.

Hierbei ist wesentlich, daß die akustischen Verhältnisse. d. h. die Luftmassen, die l.uftstcifigkeit und der Reibungswiderstand vor und hinter der Membran möglichst gleich sind. Bei den bekannten dynamischen .Schallwandlern ist die Vorderseite der Membran unmittelbar dem Schalleinfall von vorn ausgesetzt, während bei dem auf die Rückseite einwirkenden Schall die Luftsteifigkeit zwischen dem kartenförmigen Mittelstück der Membran und dem Magnetsystem sowie die Luftmasse im Spalt zusätzlich wirksam sind, so daß eine Unsymmetrie entsteht, die die Richtwirkung verschlechtert oder die Richtwirkung in unerwünschter Weise frequenzabhängig macht.

AiiRprdom wird üblicherweise vor und hinter der Membran des bekannten Schallwandlers je ein Dämpfungskörper eingebaut, um den Frequenzgang im Bereich der Eigenresonanz der Membran zu glätten. Hierbei treten wegen der relativ großen Toleranz des zur Dämpfung verwendeten Materials zusätzliche unerwünschte Unsymmetricn auf. Bei dem erfindungsgemäßen Wandler kann dagegen bei Verwendung als Mikrofon die angestrebte achtförmige Richtcharakteristik der Außenmembran in idealer Weise dadurch erreicht werden, daß die Druckausgleichsöffnungen hinter der Außenmembran so groß bemessen werden, daß der Schall im sprachfrequenten Übertragungsbereich nahezu ungehindert auf die Rückseite der Außenmembran einwirken kann.

Da bei dem erfindungsgemäßen Schallwandler zusätzliche Luftmassen und Luftsteifigkeiten im Bereich der Außenmembran fehlen, können keine Unsymmetrien auftreten. Eine Dämpfung der Außenmembran mit Dämpfungselementen außerhalb des Gehäuses ist z. B. wegen negativer Feuchtigkeitseinflüsse nicht erwünscht Die erforderliche Dämpfung erfolgt daher dadurch, daß die über das mechanische Kopplungselement mit der Zusatzmembran verbundene an der Tauchspuie befestigte Membran innerhalb des Gehäuses gedämpft wird. Dies erfolgt in an und für sich

bekannter Weise dadurch, daß die im Gehäuse befindliche Innenmembran über ein kleines Luftpolster und einen Reibungswiderstand an das Gehäiisevoluinen angekoppelt ist. Da hierbei nur eine einzige Dämpfung erforderlich ist. können keine Unsymmetricn auftreten, da über den Kopplungsstift die Schwingungen der Außenmembran unabhängig davon gedämpft werden, ob der Schall von der Vorderseite oder von der Rückseite auf die Zusatzmembran einwirkt.

Die Öffnungen hinter der Außenmembran können auch so bemessen werden, daß praktisch nur ein statischer Druckausgleich besteht. In diesem TaIIe sind kleinere Öffnungen vorgesehen, die oberhalb der unleren Übertragungsgrenzfrequenz vorzugsweise von ca. JOO 1 Iz akustisch verschlossen sind.

Hierdurch ergibt sich für den Wandler eine kugelförmige Richtcharakteristik oberhalb des unteren IJbertragungsfrequenzberciches. Diese Dimensionicrung ist dann zweckmäßig, wenn der Wandler auch als Lautsprecher verwendet werden soii. weil hierdurch ein akustischer Kurzschluß verhindert wird. Dabei ist erforderlich, daß das Luftvolumen hinter der Außcnmcmbran ausreichend groß ist. damit keine zusätzliche Versteifung des schwingenden Systems durch das Luftpolster entsteht.

Die Zeichnungen zeigen beispielsweise Ausführungsformcn der Erfindung mit einem dynamischen .Schallwandler, und es bedeutet

F i g. I .Schnittdarstellung durch eine Ausführungsform;

F ig. 2 Teildarstcllung gemäß Fig. 1 mit einer I lubbcgrenzung für die Zwischcnmcmbran;

Fig. 3 Darstellung einer abgewandelten Ausfiilirungsform;

F i g. 4 Darstellung einer weiteren Abwandlung.

Wie F-" i g. 1 zeigt, ist ein aus dem Magnetsystem 3, der Tauchspule 5 und der Innenmembran 4 bestehender Wandler in einem Gehäuse eingeschlossen, das von einem topfförmigcn Unterteile 2 und einem Deckel 1 gebildet wird, die über einen O-Ring 22 dichtend in an sich beliebiger Weise miteinander verbunden sind.

Die Innenmembran 4 ist mittels eines mit tig an ihr hefestisten Stiftes 6 über eine Zwischenmembran 7. vorzugsweise aus Silikonkautschuk mechanisch mit einer außerhalb des Gehäuses 1, 2 liegenden Außenmembrar. 9 verbunden. Die Zwischenmembran 7 besitzt einen ihre wirksame Fläche umfassenden Ringflansch 8. In dem Deckel 1 des Gehäuses ist eine der Größe der wirksamen Fläche der Zwischenmembran 7 entsprechende Durchbohrung 28 angeordnet. Auf der Oberseite des Deckels 1 liegt ein Spannring 16 auf. der eine mit der Durchbohrung 28 fluchtende Durchbohrung 29 besitzt. Der Ringflansch 8 ist zwischen der Oberseite des Deckels I und der Unterseite des Spannringes 16 aufgenommen.

Der Spannring 16 besitzt an seinem Umfang einen aufwärts gerichteten zylindrischen Teil 15. auf dessen Stirnfläche die Außenmembran 9 aufliegt. Die Außenmembran 9 ist durch eine Abdeckplatte 10 übergriffen, die mit Schalleintrittsöffnungen 11 ausgestattet ist. In der Wandung des zylindrischen Ringsteges 15 sind Öffnungen 12 angeordnet, die dem statischen Druckausgleich der Außenmembran 9 dienen. Die Abdeckplatte 10 ist durch Schrauben 30 in nach oben gerichteten Augen 34 des Deckels 1 befestigt, wobei einmal die Außenmembran 9 eingespannt wird und zum anderen über den Druck auf den Ringsteg 15 des Spannringes 16 der Ringflansch 8 der Zwischenmembran 7 gegenüber

dem Deckel 1 des Gehäuses abgedichtet ist.

Die Zahl und die Größe der Öffnungen 12 ist der jeweils gewünschien Richtcharakteristik angepaßt.

Der Schallwandler 3, 4, 5 wird durch eine ihn umgreifende bügelartige Klemmfeder 27 gehalten, die mittels der Schrauben 32 in nach unten vorspringende Augen 31 des Deckels 1 befestigt ist. Der Abstand zwischen der Innrnmcmbran 4 und der Unterseite des Deckels 1 ist gering, um die Abmessungen der gesamten Anordnung klein zu halten. Damit das zwischen diesen beiden Teile befindliche Luftvolumen nicht versteifend auf die Innenmembran einwirkt, sind Luftdurchlaßschlitze 17 vorgesehen, durch die das Luftvolumen vor der Innenmembran 4 akustisch an das Luftvolumen des Gehäuses I, 2 angekoppelt ist. Das Volumen des Gehäuses t, 2 ist seinerseits über die Schlitze 14. hinter denen sich ein Dämpfungsmaterial 13 befindet, akustisch an die Rückseite der Inneninembran 4 angekoppelt. Das Volumen des Gehäuses i, 2 kann sehr klein gehalten werden, ohne daß es versteifend wirkt, da die Innenmembran 4 beiderseits akustisch mit diesem Volumen gekoppelt ist, so daß in dem zu übertragenden Tonfrequenzbereich ein Druckausgleich erfolgt. Die Anschlußdrähte 18 für die Tauchspulc 5 werden über eine druckfeste Durchführung 19 nach außen geführt. Die Innenenmembran 4 kann fortgelassen werden, wenn der Kopplungsstift 6 z. B. an einem in F i g. I nicht dargestellten Quersteg der Tauchspule 5 befestigt wird.

Gemäß Fig. 2 sind der Deckel 1 und der Spannring 16 mit von ihren Durchbrechungen 28, 29 nach innen vorspringenden Ringstegcn 26, 25 versehen, die eine Hubbegrenzung für die Zwischenmembran 7 bilden, um eine unerwünschte und schädliche Deformation der Zwischen-Membran 7 bei plötzlich auftretenden kurzen und starken Druckwellen zu verhindern.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. J befinden sich die Außenmembran 9 und die Abdeckplatte IO nicht oberhalb des Gerätesgehäuses.

Der Deckel 1 und das Gehäuse 2 gemäß Fi g. I wird in Fig. 3 als Aufnahme 20 für den Wandler 3, 4, 5 ausgebildet.

Vnn firm Wandler 1. 4. 5 is; in F i e. Λ nur «"nematisch die Innenmembran 4 dargestellt. Die Aufnahme 20 ist derart gestaltet, daß sie von innen in dem Funksprechgerätegehäuse 33 befestigt ist. Die die Zwischenmembran 7 aufnehmende Wand 35 ist in der Aufnahme 20 zurückspringend angeordnet und die Außenmembran 9 wird mil einer mit dem Funksprechgehäuse fluchtenden Abdeckplatte 10 ausgestattet, die mit Schalldurchtrittsöffnungen 11 versehen ist. In der Aufnahme 20 sind von außen nach innen in den Raum zwischen der Außenmembran u.id der Innenmembran führende, dem statischen Druckausgleich dienende Kanäle 12 vorgesehen.

Die Aufnahme 20 besitzt einen ringförmig nⁿch außen vorspringenden Ringflansch 21, der einen O-Ring 22 trägt, und auf beliebige Weise von unten mit dem Gehäuse des Funksprechgerätes verbunden ist. Wie bei Fig. 1 ist die akustisch wirksame Außenmembran 9 über den Kopplungsstift 6 der Zwischenmembran 7 mit der Innenmembran 4 des Schallwandlers 3, 4, 5 verbunden. Eine rückwärtige Abdichtung der Aufnahme 20 ist hier nicht erforderlich, da die Abdichtung gegenüber der Umgebung durch das Gehäuse des Funksprechgerätes erfolgt, das den Wandler 3, 4, 5 in der Aufnahme 20 vollkommen umschließt. Die Schalleintritts- bzw. Schallaustrittsöffnungen 11 sind vorzugsweise so angeordnet, daß sich ein großer Teil in der Nähe des Außendurchmessers der Außenmembran 9 befindet, so daß bei üblichem senkrechten Betrieb eines Handfunksprechgerätes das oben eintretende Regenoder Spritzwasser durch die unteren Öffnungen abfließen kann, so daß sich kein Wasser zwischen der Deckplatte 10 und der Außenmefnbran 9 sammeln kann.

Bei der abgewandelten Ausführungsform eemäß F i g. 4 ist die Auüenmembran 9 nicht wie bei M g. 1 und J am Rande eingespannt, sondern sie wird nur von dem Kopplungsstift 6 gehalten, wobei eine unerwünschte radiale Auslenkung oder ein Taumeln drr Au3cnmembran 9 dadurch verhindert wird, daß der Stift 6 einerseits durch die Zwischenmembran 7 und andererseits durch die Innenmembran 4 des Mikrofons bzw. der Mikrofon· lautsprechcrkapscl 24 im Gehäuse zentriert gehalten ist. Dadurch, daß die Luft unter der Rückseite der Außenmembran 9 ungehindert entweichen kann, ist ein idealer Druckausgleich zwischen der Vorder- und der Rückseite der Außenmembran 9 gegeben. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß durch die nach allen Seiten offene Außenmembran 9 eine ideale achtförmige Richtcharakteristik erreichbar ist.

Auch bei Schmulzablagerungen kann die Außenmembran 9 sehr leicht ausgespült werden, da sie von beiden Seiten dem Spülmittel zugänglich ist.

Wenn der erfindungsgemäße Schallwanüler in einer aggressiven Atmosphäre verwendet wird, kann eine Außenmembran aus einem gegenüber chemischen Einflüssen unempfindlichen Material, beispielsweise aus NIROSTA oder Polytetrafluoräthyler.iolie „enutzt

den Kopplungsstifte 6 gehaltene Außenmembran 9 zu verwenden, so daß keine weiteren Teile wie Membranau'lage und Membranabdeckung vorhanden sii.d. die dann ebenfalls gegen chemische Einflüsse geschützt werden müssen. Diese letzteren Teile sind auch dann nicht erforderlich, wenn sich der Wandler in einem Behälter befindet, z. B. bei Verwendung als Mikrofon oder Lautsprecher in einem Flüssigkeitstank zur Füllhöhenmessung nach dem Echolotverfahren.

Hierbei ist der bei tieferen Frequenzen auftretende akustische Kurzschluß ohne Bedeutung, da nur mit Frequenzen bzw. mit Impulsen über ca. 10 kHz gearbeitet wird und dabei der Membrandurchmesser bereits größer ist als die Wellenlänge der auftretenden Schallwellen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. In einem Mikrofon oder Funksprechgerät angeordneter Schallwandler, bestehend aus einer druckfesten und wasserdichten Mikrofonkapsel oder einer Mikrofonlautsprecherkapsel, insbesondere dynamischer Bauart, dadurch gekennzeichnet,

daß der Schailwandler (3, 4, 5) in einem ihn einschließenden und gegenüber der äußeren Umgebung abdichtenden Gehäuse (1, 2 bzw. 20, 24) aufgenommen ist,

daß außerhalb des Gehäuses eine unter statischem Druckausgleich stehende, der Aufnahme bzw. der Abgabe der Schallschwingungen dienende Außenmembran (9) vorgesehen ist, die mit der Innenmembran (4) des Wandlers (3, 4, 5) über ein mittig zur Zusatzmembran (9) liegendes mechanisches, beispielsweise als Stift ausgebildetes Organ (6) verbunden ist,

und daß dieses Organ (6) dichtend vorzugsweise in der Mitte in einer in der die Innenmembran (4) des Wandlers (3, 4, 5) übergreifenden Wand (1) des Gehäuses (1, 2) eingespannten Zwischenmembran befestigt ist, deren wirksame Fläche einen Bruchteil der wirksamen Fläche der Außenmembran (9) beträgt.

2. Schallwandler nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die die Innenmembran (4) des Wandlers (3, 4, 5) übergreifende Wand (I) des Gehäuses (I, 2) eine mittig zu diesem angeordnete, dem Durchmesser des wirksamen Teiles der Zusatzmembran (7) entsprechvide Durchbohrung (28) aufweist, daß die Zvischenmembran (7) einen ihre wirksame Fläche umgreifep/'ΐπ Ringflansch (8) besitzt, und daß ein der Durchbohrung (28) der Gehäusewand (1) entsprechende Durchbohrung (29) aufweisender, den Ringflansch (8) der Zwischenmembran (7) übergreifender, mit der Wand (I) des Gehäuses (1,2) beispielsweise durch Verschraubung (34,30) verbindbarer Spannring (16) vorgesehen ist.

3. Wandler nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Fläche der Zwischenmembran (7) einen Durchmesser von ca. 6 mm aufweist.

4. Wandler nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zwischenmembran (7) tragende Gehäusewand (1) und c':r auf dieser angeordnete Spannring (16) mit von den Durchbohrungen (28, 29) vorspringenden, als Hubbegrenzungen für die Zwischenmembran (7) dienenden Ringstegen (25,26} versenen sind.

5. Wandler nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring (16) der Zwischenmembran (7) an ihrem Umfang einen zylindrischen Vorsprung (15) aufweist, auf dessen Stirnfläche die Zusatzmembran (9) mit ihrem Rand aufliegt, daß eine mit Schalldurchtrittsöffnungen (11) versehene mit der die Innenmembran (4) des Wandlers (3, 4, 5) übergreifenden Wand (I) des Gehäuses (1,2) beispielsweise durch Verschraubung (34, 30) verbindbare sich auf der Stirnfläche des zylindrischen Vorsprungs (15) des Spannringes (16) abstützende Abdeckplatte (10) vorgesehen ist, und daß in der zylindrischen Wand des Vorsprungs (15) dem statischen Druckausgleich der Außenmembran (9) dienende Durchbohrungen (12) angeordnet sind.

6. Wandler nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch

gekennzeichnet, daß die die Innenmembran (4) des Wandlers (3, 4, 5) übergreifende Wand (35) gegenüber der Stirnseite des Gehäuses (20) zurückspringend angeordnet ist, daß die Außenmembran (9) im vorderen Teil des Gehäuses (20) angeordnet ist, daß die Abdeckplatte (10) der Außenmembran (9) mit der Stirnseite des Gehäuses (20) bzw. des Funksprechgerätgehäuses (33) fluchtend befestigt ist und die Außenmembran (9) zwischen sich (13) und dem Gehäuse (20) einspannt, und daß im Gehäuse (20) in den zwischen der Außenmembran (9) und der die Innenmembran (4) des Wandlers übergreifenden Wand (35) liegenden Raum mündende nach außen führende, dem statischen Druckausgleich der Zusatzmembran (9) dienende öffnungen (12) angeordnet sind.

7. Wandler nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenmembran (9) frei im Raum durch den Stift (6) der Zwischenmembran (7) und der Wandlermembran (4) gehalten ist.

8. Wandler nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenmembran (4) in an und für sich bekannter Weise dadurch gedämpft ist, daß sie über ein kleines Luftpolster und einen Reibungswiderstand (13) an das Volumen des Gehäuses gekoppelt ist.

9. Wandler nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung des Wandlers als Mikrofon zur Erreichung einer achtförmigen Richtcharakteristik die hinter der Außenmembran (9) liegenden Druckausgleichsöffnungen (12) so groß bemessen sind, daß der Schall im sprachfrequenten Übertragungsbereich ungehindert auf die Rückseite der Außenmembran einwirkt.

10. Wandler nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung des Wandlers als Lautsprecher zur Erzielung einer kugelförmigen Richtcharakteristik die hinter der Zusatzmembran (9) liegenden Druckausgleichsöffnungen (12) so klein sind, daß sie oberhalb der unteren Sprachübertragungsfrequenz akustisch unwirksam sind.