DE2742600A1

DE2742600A1 - Schallabstrahlungssystem

Info

Publication number: DE2742600A1
Application number: DE19772742600
Authority: DE
Inventors: Timothy Peter Isaac
Original assignee: ISAAC TIMOTHY PETER
Current assignee: Turbosound Group Ltd
Priority date: 1976-09-23
Filing date: 1977-09-22
Publication date: 1978-03-30
Also published as: US4181193A; AU2902377A; JPS6057759B2; JPS5339734A; GB1592246A; CA1076033A; DE2742600C2; AU515535B2

Description

DR.-ING. OIPL.-ING. M. SC UiPL.-r>H YS. Dn. DIPL-PHYS. HÖGER - STELLRECHT - GRIEiSSBACH - HAECKER

A 42 526 b Anmelder: TIMOTHY PETER ISAAC,

k - 163 2 Priory Road, Needingworth,

16.September 1977 Huntingdon, Cambridgeshire,

England

Beschreibung: Schallabstrahlungssystem

Die Erfindung betrifft ein Schallabstrahlungssystem mit einem Lautsprecher mit konischer Membran. Insbesondere befasst sich die Erfindung mit einem Schallabstrahlungssystem, welches speziell für den Gebrauch im Freien und in solchen Innenräumen geeignet ist, in denen der Schall eine grosse Entfernung überbrücken muss und zu einem verhältnismässig schmalen Strahl gebündelt sein soll.

Es wurde bereits eine grosse Anzahl von Wandlertypen und zugehörigen Gehäuseanordnungen entwickelt, um auf verschiedene Weise eine verbesserte Richtcharakteristik, einen verbesserten Wirkungsgrad und/oder eine verbesserte Bandbreite von Schallabstrahlungssystemen zu erreichen, wobei sich Systeme mit Hornstrahlern als relativ vorteilhafte Schallabstrahlungssysterne erwiesen haben. Bei diesem Typ eines Schallabstrahlungssystems wird die Schallenergie von einem Wandler in das hintere Ende eines sich erweiternden Horns eingespeist, dessen Charakteristik so gewählt ist, dass im Vergleich zu LautSprechersystemen ohne ein solches Horn die elektrische Energie mit sehr hohem Wirkungsgrad in akustische Energie umgewandelt werden kann.

Derartige Hornstrahler haben nun aber in der Praxis eine Reihe von Nachteilen, da sie in den meisten Fällen ziemlich gross und von spezieller Form sein müssen, so dass sie schwierig her-

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zustellen sind. Ausserdem lassen sich Schallabstrahlungssysteme mit Hornstrahler nicht ohne weiteres an unterschiedliche Umgebungen anpassen, da die Idealform des Hornstrahlers von der Umgebung abhängig ist, beispielsweise von der Grosse des Raums, in dem das Schallabstrahlungssystem eingesetzt wird. Schliesslich besitzen Hornstrahler auch nicht die in einigen Fällen erwünschte hohe Richtwirkung.

Ausgehend vom Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Schallabstrahlungssystem anzugeben, welches mit hoher Richtwirkung und weitgehend verzerrungsfrei arbeitet und v/elches verhältnismässig leicht herzustellen und gut an verschiedene Betriebsbedingungen anpassbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Schallabstrahlungssystem der eingangs beschriebenen Art gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass ein länglicher akustischer Kanal vorgesehen ist, der an seinem vorderen Ende akustisch offen und seitlich sowie an seinem hinteren Ende akustisch geschlossen ist, dass von dem Lautsprecher Schallwellen in das hintere Ende des akustischen Kanals abstrahlbar sind und dass in dem Kanal unmittelbar vor dem Lautsprecher und mit diesem fluchtend ein länglicher Körper vorgesehen ist, welcher dan freien Raum im Inneren des Kanals beschränkt und dessen Querschnittsfläche sich in seiner Längsrichtung ändert.

Bei einem Schallabstrahlungssystem gemäss der Erfindung ist der Lautsprecher vorzugsweise in einer Öffnung einer Schallwand montiert, von deren Vorderseite der längliche akustische Kanal bzw. der Schallkanal ausgeht, wobei es günstig ist, wenn die

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Schallwand die Vorderwand eines vorzugsweise geschlossenen Lautsprechergehäuses bildet.

Vorzugsweise wird erfindungsgemäss ferner der akustische Kanal durch ein Schallkanalgehäuse definiert, wobei es besonders günstig ist, wenn das Lautsprechergehäuse und das Schallkanalgehäuse eine einzige einheitliche Gehäuseanordnung bilden.

Günstig ist es auch, wenn das Schallkanalgehäuse auf seiner Aussenseite parallele Seitenwände bzw. Seitenwandbereiche aufweist.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn sich der längliche Körper in Richtung auf das vordere Ende des Schallkanals konisch verjüngt, insbesondere wenn es sich gleichzeitig auch in Richtung auf den Lautsprecher konisch verjüngt, wobei die konische Verjüngung in Richtung auf den Lautsprecher vorzugsweise steiler bzw. stärker ist als in Richtung auf das vordere Ende des Schallkanals.

Es ist günstig, wenn das dem Lautsprecher zugewandte Ende des länglichen Körpers abgerundet ist. Noch günstiger ist es jedoch, wenn der längliche Körper ein flaches, dom Lautsprecher gegenüberliegendes hinteres Ende auf v/eist.

Vorteilhaft ist es, wenn für den länglichen Körper eine Halterung vorgesehen ist, welche geeignet ist, längliche Körper unterschiedlicher Länge, unterschiedlichen Querschnitts und unterschiedlichen Profils aufzunehmen, so dass das Schallabstrahlsystcm durch Verwendung von verschiedenen länglichen

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Körpern für die verschiedenen Arbeitsbedingungen unterschiedliche Schallabstrahlungseigenschaften erhalten kann.

Vorteilhaft ist es ferner, wenn der längliche Körper in Längsrichtung in zwei oder mehrere voneinander lösbare Teilstücke unterteilt ist, so dass ein länglicher Körper vorgegebener Länge, vorgegebenen Querschnitts und vorgegebenen Profils sowie vorgegebener Form am vorderen und hinteren Ende aus einem entsprechend ausgewählten Satz von Teilstücken zusammengesetzt werden kann.

Der entscheidende Vorteil des Schallabstrahlungssystems gemäss der Erfindung besteht darin, dass eine hornstrahlerartige Anordnung verhältnismässig leicht erhalten werden kann, indem man die wirksame innere Querschnittsflächo durch Wahl einer geeigneten Form des länglichen Körpers an jedem Punkt in Längsrichtung des akustischen Kanals einwandfrei beherrscht. Die länglichen Körper mit unterschiedlichen Querschnittsabmessungen und Profilen können nämlich einfach aus Holz gedreht oder aus anderen geeigneten Materialien gefertigt werden, um praktisch jede gewünschte Änderung der wirksamen Querschnittsfläche des "Horns" in Längsrichtung desselben zu erhalten. Es liegt auf der Hand, dass die Fertigung eines entsprechenden Gehäuses mit komplizierten Querschnittsänderungen in Längsrichtung desselben wesentlich komplizierter wäre.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand einer Zeichnung noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand der Schutzansprüche. Es zeigen:

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Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Schallabstrahlungssystems gemäss der Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf das offene Ende des akustischen Kanals des Systems gemäss Fig. 1;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemässen Schallabstrahlungssystems und

Fig. 4 eine perspektivische Toilansicht des Systems gemäss Fig. 3.

Das System gemäss Fig. 1 und 2 besitzt eine einheitliche Gehäuseanordnung in Form eines Kastens 2 mit quadratischem Querschnitt, welcher aus einem akustisch im wesentlichen "toten" Material, wie z.B. massivem Holz, so starr wie möglich aufgebaut ist. Ein Lautsprechergehäuse 4 am hinteren Ende des Kastens 2 besitzt eine Schallwand 6, während das andere vordere Ende 8 des Kastens 2 offen ist. In der Schallwand 6 ist eine öffnung 10 vorgesehen, in der ein Lautsprecher mit konischer Membran montiert ist. Die Verbindungsstellen des Lautsprechergehäuses 4 und die Verbindung zwischen dem Lautsprecher und der Schallwand sind luftdicht, so dass sich hinter dem Lautsprecher ein vollständig geschlossenes Lautsprechergehäuse mit festem und relativ kleinem Volumen ergibt. Das Innere des Lautsprechergehäuses 4 ist dabei vorzugsweise in an sich bekannter Weise mit einem Schallabsorptionsmaterial gefüllt.

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Der vor dem Lautsprechergahäuse 4 bzw. der Schallwand 6 liegende Teil des Kastens 2 ist ein Schallkanalgehäuse 12 mit parallelen ebenen Aussenflachen, in welchem längs der Innenkanten dreieckige Eckverstärkungen 14 vorgesehen sind. Die Eckverstärkungen 14 haben die Form gleichschenkliger Dreiecke, wobei die Basis 16 jeder Eckverstärkung in Kontakt mit der Schallwand 6 steht und sich über eine Ecke derselben erstreckt. Die Eckverstärkungen 14 besitzen ferner angrenzend an die entsprechende Ecke am offenen Ende 8 des Schallkanalgehäuses 12 einen Scheitel 18. Das Schallkanalgehäuse 12 begrenzt folglich einen länglichen akustischen Kanal, welcher an seinem vorderen Ende 8 offen ist, d.h. an seinem rechten Ende in Fig. 1, welcher jedoch im übrigen akustisch geschlossen ist, nämlich am hinteren Ende und auf den Seiten, wobei der Lautsprecher am hinteren Ende des Schallkanals wirksam ist bzw. Schallenergie in diesen abstrahlen kann. Die Eckverstärkungen 14 führen zu einer inneren Querschnittsflächo des Schallkanalgehäuses 12, welcha sich in Richtung dar Längsachse desselben ändert. In dem Schallkanalgehäuse 12 ist ein länglicher, der Querschnittsbegrenzung dienender Körper 20 vorgesehen, der mit seinem hinteren Ende 22 in die Öffnung 10 der Schallwand 6 hineinragt und bis dicht an die Magnetanordnung 24 des Lautsprechers reicht. Das vordere Ende 26 des Körpers 20 reicht bis in den Bereich dar vorderen Öffnung 8 des Schallkanalgehäuses 12.

Der längliche Körper 20 ist im wesentlichen geschossförmig bzw. stromlinienförmig und besitzt seine maximale Querschnittsfläche in seinem mittleren Teil, während er sich nach beiden Enden hin konisch verjüngt, und zwar stärker in Richtung auf sein hinteres Ende 22, als in Richtung auf sein vorderes Ende

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26. Für verschiedene Einsatzzwecke kann es wünschenswert sein, Körper 20 zu verwenden, daren Mittelteil odsr deren Endbereiche unterschiedliche Profile aufweisen. Daher ist es günstig,
wenn der Körper 20, wie beim Ausführungsbeispiel, beispielsweise aus vier Teilstücken 28 bis 34 besteht. In diesem Fall ist dann nur eines der Teilstücke, nämlich das Teilstück 30, an dem Kasten 2 mit Hilfe radialer Flügel 36 befestigt,
während die anderen Teilstücke mit Hilfe von Schraubverbindungen lösbar miteinander und mit dem fest montierten Teilstück 30 verbunden sind.

Damit die Schallwellen den Schallkanal in Längsrichtung möglichst glatt durchlaufen können, sind die Flügel 36 vorzugsweise im Querschnitt stromlinienförmig ausgebildet, wobei ihr Querschnitt dem Längsquerschnitt des länglichen Körpers entspricht, jedoch maßstäblich verkleinert ist.

Es wurde ein Versuchssystem gebaut, welches im Vergleich zu
einem üblichen Hornstrahlersystem hervorragende akustische
Eigenschaften besass, wobei besonders auffiel, dass Intermodulationsverzerrungen,wie sie bei Hornstrahlern normalerweise entstehen, und speziell bei Sprachübertragungen zu einer gewissen "Kehligkeit" führen, weitgehend fehlten. Das Versuchssystem besass folgende Abmessungen:

Gesamtlänge des Kastens: 76 cm

Querschnittsfläche der Öffnung am offenen Ende 8:

Länge des Lautsprechergehäuses 4: Länge des Körpers 20:

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Durchmesser des Körpers 20 an der

dicksten Stelle: 12,7 cm

Durchmesser des Körpers 20 auf halber Strecke zwischen der dicksten

Stelle und dem vorderen Ende: 10,2 cm

Länge der Flügel 36 in Längsrichtung

des Gehäuses: 14 cm

Abstand zwischen dem hinteren Ende 22 des Körpers 20 und der Staubkappe

des Lautsprechersystems: 1,3 cm

Der bei dem Versuch verwendete Lautsprecher besass einen Gesamtdurchmesser von etwa 30 cm. Das System war aus etwa 1,3 cm dickem Sperrholz gebaut. Es wird angenommen, dass zumindest einige der verbesserten Eigenschaften des Versuchssystems im Vergleich zu einem üblichen Hornstrahlersystem darauf beruhen, dass der Wandler und das Gehäuse wegen des Vorhandenseins des länglichen Körpers 20 besser miteinander gekoppelt sind.

Das in den Fig. 3 und 4 gezeigte Schallabstrahlsystem gemäss der Erfindung entspricht in vielen Punkten dem System gemäss Fig. 1 und 2, weshalb für die entsprechenden Teile die gleichen Bezugszeichen, jedoch mit dem Zusatz "a" verwendet werden.

Im einzelnen ist das Schallkanalgehäuse 12a innen und aussen parallelseitig, wobei keine Eckverstärkungen 14 vorgesehen sind, wie bei dem System gemäss Fig. 1 und 2.

Der längliche Körper 20a besitzt eine andere Form als der Körper 20 und verjüngt sich an seinem hinteren Ende 40, ausgehend von seinem grössten Durchmesser, noch abrupter, wobei anstelle

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eines abgerundeten hinteren Endbereichs eine flache Endfläche vorgesehen ist, so dass der sich konisch nach vorn verjüngende Teil des Körpers 20a dichter an den Lautsprecher herangebracht werden kann, als bei dem Körper 20 gemäss Fig. 1 und 2. Das flache hintere Ende 40 des Körpers 20a führt deshalb nicht zu stehenden Wellen, da das Lautsprechersystem 42 mit einer gewölbten Abdeckung versehen ist. Das Schallkanalgehäuse 12a ist auf seiner Aussenseite mit einem akustisch dämpfenden Material 44 umkleidet, wobei diese Ummantelung in Fig. 4 der Einfachheit halber nicht dargestellt ist.

Das Vorhandensein der Schallwand 6a ist nicht wesentlich, unter der Voraussetzung, dass der Rand des Lautsprechers akustisch dicht mit dem hinteren Ende des Schallkanalgehäuses 12a verbunden ist. Am vorderen Ende des Schallkanals 12a kann eine akustisch durchlässige Abdeckung (nicht dargestellt) vorgesehen sein, wenn dies erwünscht ist.

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eerseite

Claims

OR.-ING. DIPL.-ING. M. SC. OIF L PH 'S. DR. DIPL-PHYS.

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PATENTANWÄLTE IN STUTTSART f\ ^i I O C" ft f\

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Patentansprüche :

(\) Schallabstrahlungssystem mit einem Lautsprecher mit konischer Membran, dadurch gekennzeichnet, dass ein länglicher akustischer Kanal vorgesehen ist, der an seinem vorderen Ende akustisch offen und seitlich sowie an seinem hinteren Ende akustisch geschlossen ist, dass von dem Lautsprecher Schallwollen in das hintere Ende des akustischen Kanals abstrahlbar sind und dass in dem Kanal unmittelbar vor dem Lautsprecher und mit diesem fluchtend ein länglicher Körper (20, 20a) vorgesehen ist, welcher den freien Raum im Inneren des Kanals beschränkt und dessen Querschnittsfläche sich in seiner Längsrichtung ändert.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

der Lautsprecher in einer Öffnung (10, 10a) einer Schallwand (6, 6a) montiert ist und dass der akustische Kanal vor der Schallwand (6, 6a) liegt.
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallwand (6, 6a) an der Vorderseite eines Gehäuses

(4) vorgesehen ist.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass

das Gehäuse (4) als geschlossenes Gehäuse ausgebildet ist.
5. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal durch ein Gehäuse (12, 12a) definiert ist.

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6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Lautsprechergehäuse (4) und das Schallkanalgehäuse (12, 12a) als einheitliche Gehäuseanordnung ausgebildet sind.
7. System nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schallkanalgehäuse (12, 12a) auf seiner Aussenseite über seine gesamte Länge zueinander parallele Seitenwände bzw. Seitenwandbereiche aufweist.
8. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Körper (20, 20a) sich in Richtung auf das vordere Ende des akustischen Kanals konisch verjüngt.
9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Körper (20, 20a) sich in Richtung auf den Lautsprecher konisch verjüngt.
10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Körper (20, 20a) sich in Richtung auf den Lautsprecher schneller verjüngt als in Richtung auf das vordere Ende des akustischen Kanals.
11. System nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Körper (20) an seinem, dem Lautsprecher zugewandten Ende eine abgerundete Endfläche (22) aufweist.
12. System nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Körper (20a) an seinem, dem Lautsprecher zugewandten Ende eins flache Endfläche (40) besitzt.

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13. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den länglichen Körper (20, 20a) eine Halterung vorgesehen ist, welche für die Befestigung von länglichen Körpern (20, 20a) unterschiedlicher Länge, unterschiedlichen Querschnitts und unterschiedlichen Profils geeignet ist.
14. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Körper (20) in Längsrichtung in mindestens zwei lösbar miteinander verbundene Teilstücke (28 bis 34) unterteilt ist.

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