DE2921362A1 - Vorrichtung zur erzeugung eines schallimpulses grosser energie - Google Patents
Vorrichtung zur erzeugung eines schallimpulses grosser energieInfo
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Description
- Vorrichtung zur Erzeugung eines Schallimpulses
- großer Energie Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzielung eines Schallimpulses großer Energie durch plötzliche Freigabe einer Öffnung eines Druckbehälters mit überkritischem Druckverhältnis.
- Solche Vorrichtungen zur Erzeugung eines Schallimpulses, bei dem in einer sehr kurzen Zeit eine große Schallenergie abgestrahlt wird, werden beispielsweise benötigt, um Schallausbreitungsmessungen über größere Entfernungen oder um raumakustische Messungen bei gleichzeitig wirkenden hohen Störschallpegeln durchführen zu können.
- Es ist bekannt, daß bei akustischen Modellversuchen Schallimpulse verwendet werden, die durch Funkenentladungen erzeugt werden. Ebenso ist es bekannt, daß beim plötzlichen Öffnen eines Ventils oder beim Platzen von Berstscheiben bei Druckbehältern mit überkritischem Druckverhältnis für Gase ein sehr lauter Knall entstehen kann. Die dabei auftretenden Schalldruckspitzenwerte hängen jedoch stark von dem Zeitverlauf der Ventilöffnung ab, wobei zu der-Steigerung des Schalldruckwertes die Öffnungszeiten nur schwer genügend kurz gemacht werden können. Funkenentladungen benötigen für hohe Schalldruckwerte entsprechend hohe elektrische Leistungen und die Reproduzierbarkeit ist nicht immer gegeben. Berstscheiben, die beispielsweise aus mit kreuzweiser Einfräsung versehenen Metallplättchen bestehen, sind zu schwer oder teuer, wenn sie genügend genau für eine gute Reproduzierbarkeit hergestellt sind, und im übrigen sehr gefährlich wegen wegfliegender Metallteilchen beim Bersten.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Schallimpulses großer Energie zu schaffen, bei der die Schallenergie in möglichst kurzer Zeit abgestrahlt wird, die Fourierzerlegung der Impulsform ein möglichst breitbandiges Spektrum liefert, bei einfacher Bedienung eine gute Reproduzierbarkeit gegeben ist, und die, nicht ortsgebunden, leicht transportierbar sowie auch in explosionsgefährdeten Bereichen benutzbar ist.
- Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß die Öffnung des Druckbehälters durch eine Membran aus Kunststoff verschlossen ist und der überkritische Druck durch den Berstdruck der Membran bestimmt ist.
- Es wurde gefunden, daß die aufgabengemäßen Anforderungen in einfachster Weise durch eine Membran aus Kunststoff erfüllt werden. Membranen aus Kunststoff haben sehr geringe Öffnungszeiten und bersten reproduzierbar bei dem gleichen Druck, wenn sie aus der gleichen Charge stammen und ihre Abmessungen gleich sind.
- Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Es wurde festgestellt, daß die oben genannten Anforderungen in einfachster Weise erfüllt werden können, wenn als Druckbehälter ein zylindrisches Rohr verwendet wird, an dessen Enden Flansche angeschweißt sind. Eine Seite wird durch einen Deckel verschlossen, auf der anderen Seite wird eine Kunststoffmembran aufgelegt und durch einen zweiten Flansch eingespannt. Die Abdichtung zwischen den Flanschen und der Membran erfolgt durch Rundschnurringe. Etwa in Rohrmitte ist eine Anschlußleitung eingeschweißt, ein hieran befestigter Druckschlauch verbindet das Rohr mit einer Preßluftflasche.
- Zum Auslösen des Schallimpulses wird die Preßluftflasche geöffnet und es strömt in das senkrecht stehende Rohr Preßluft ein.
- Dabei wölbt sich die Membran nahezu halbkugelförmig nach oben, bis sie birst. Normalerweise reißt die Membran beim Bersten über Kreuz ein und es klappen vier ungefähr gleich große Teile nach oben. Ein Aufreißen und Wegfliegen von kleinen Membranteilen ist sehr selten und wegen deren geringer Masse ungefährlich. Der eigentliche Öffnungsvorgang spielt sich innerhalb sehr kurzer Zeit ab. Für Membranen aus der gleichen Charge ist der Berstdruck und damit auch die abgestrahlte Schallenergie praktisch konstant.
- Der zeitliche Verlauf des Schalldrucksignales und die Richtwirkung der Schallquelle können beeinflußt werden, indem man ein offenes Rohr oder einen Trichter als Verlängerung an dem Flansch befestigt, mit dem die Membran eingespannt wird Die Größe der abgestrahlten Schallenergie und die spektrale Zusammensetzung des Schallimpulses hängen von den Abmessungen der Schallquelle, von dem Berstdruck und der Öffnungszeit der Membran und von dem verwendeten Gas ab. Um eine möglichst große Schallenergie zu erzielen, sollten folgende Bedingungen erfüllt sein und müssen in ihrer Verwirklichbarkeit gegeneinander abgewogen werden: Schallquelle möglichst groß, Berstdruck der Membran möglichst groß, Öffnungszeit der Membran möglichst klein, Hochdruckgas möglichst leicht.
- In der beigefügten Zeichnung sind Ausführungsbeispiele dargestellt.
- Fig. 1 zeigt schematisch im Schnitt eine Schallimpulsquelle bestehend aus einem zylindrischen Rohr 1, welches unten durch eine an Flanschen 2 befestigte Platte 3 verschlossen ist und dessen obere Öffnung durch eine Membran 4 verschlossen ist, welche zwischen Flanschen 5 und einem Ring 6 eingespannt ist.
- In der Mitte des Rohres 1 befindet sich eine Anschlußleitung 7 für eine Druckquelle. Zwischen den Flanschen 2 und 5 und der Platte 3 bzw. dem Ring 6 befinden sich Rundschnurringe 8. Diese Ausführung der Schallimpulsquelle liefert einen ersten Druckimpuls hoher Energie, an welchen sich eine Reihe abklingender Schwingungen anschließen, die durch dem Ausströmgeräusch über lagerte Reflexionen im Rohr 1 zustandekommen.
- Fig. 2 zeigt in Ansicht schematisch im verkleinerten Maßstab ein Rohr 1 einer Schallimpulsquelle nach Fig. 1, wobei sich außen an die Membran ein offenes zylindrisches Rohr 9 anschließt.
- Dieses ist mit einem Flansch 10 an den Flansch 5 angeschlossen, wobei die Membran 4 zwischen den Flanschen 5 und 10 eingespannt ist. Die derart ausgebildete Schallimpulsquelle liefert einen schärfer ausgeprägten Schallimpuls, die nachfolgenden Schwingungen sind schwächer als bei der Ausführung nach Fig. 1.
- Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform mit einem Trichter 11, welcher die Membran einspannend über einen Flansch 12 mit dem Flansch 5 verbunden ist. Diese Ausführung erlaubt eine Richtwirkung des Schalles, die jeweils durch die Trichterform beeinflußbar ist.
- Ausführungsbeispiel: Druckbehälter: Edelstahlrohr, Innendurchmesser 100 mm, Länge 800 mm Membran: Kunststoff (Hostaphan), 0,2 mm dick, beim Bersten wird der volle Rohrquerschnitt freigegeben, Berstdruck ca. 10 bar Druckgas: Preßluft Schallimpuls: In 3,5 m Entfernung von der Schallquelle unter Freifeldbedingungen steigt der Schalldruck in etwa 0,2 msec auf seinen N Maximalwert von knapp 1000 Pa = N2 -2 (10 2bar) an und fällt dann in etwa 0,7 msec wieder ab. Hieran schließt sich eine Reihe von abklingenden Schwingungen an, die durch dem Ausströmgeräusch überlagerte Reflexionen im Rohr zustandekommen. Die gesamte Energie des Druckimpulses ist in einem Zeitraum von etwa 6 bis 7 msec enthalten.
- Spitzenschalldruckpegel in 3,5 m Entfernung L = 154 dB Schalleistungspegel für eine Bezugs zeit von 7 msec: LW = 156 dB Gesamte Schallenergie: E = 28 Joule.
- Leerseite
Claims (6)
- Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Erzeugung eines Schallimpulses großer Energie durch plötzliche Freigabe einer Öffnung eines Druckbehälters mit überkritischem Druckverhältnis, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die öffnung durch eine Membran aus Kunststoff verschlossen ist und der überkritische Druck durch den Berstdruck der Membran bestimmt ist.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckbehälter ein einseitig verschlossenes Rohr verwendet wird, bei dem das offene Ende durch die zwischen zwei Flanschen eingespannte Membran aus Kunststoff verschlossen ist.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr mit konstantem Querschnitt zylindrisch ist.
- 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die durch die Membran verschlossene Öffnung nach außen ein offenes zylindrisches Rohr oder ein Trichter anschließt.
- 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran aus Polyäthylenglykolterephtalat besteht.
- 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter eine Anschlußleitung für eine Druckmittelquelle aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19792921362 DE2921362A1 (de) | 1979-05-25 | 1979-05-25 | Vorrichtung zur erzeugung eines schallimpulses grosser energie |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19792921362 DE2921362A1 (de) | 1979-05-25 | 1979-05-25 | Vorrichtung zur erzeugung eines schallimpulses grosser energie |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2921362A1 true DE2921362A1 (de) | 1980-12-04 |
Family
ID=6071739
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19792921362 Withdrawn DE2921362A1 (de) | 1979-05-25 | 1979-05-25 | Vorrichtung zur erzeugung eines schallimpulses grosser energie |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2921362A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1987000296A1 (en) * | 1985-06-29 | 1987-01-15 | Max-Planck-Gesellschaft Zur Förderung Der Wissensc | Method and device for the hydrodynamic generation of acoustic pulses in a liquid volume |
EP0238736A1 (de) * | 1986-03-20 | 1987-09-30 | British Gas Corporation | Seismische Pulsgeneration |
FR2672964A1 (fr) * | 1991-02-18 | 1992-08-21 | Puntous Rene | Dispositif de fermeture a rupture d'un volume comportant un fluide a tres haute pression. |
-
1979
- 1979-05-25 DE DE19792921362 patent/DE2921362A1/de not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1987000296A1 (en) * | 1985-06-29 | 1987-01-15 | Max-Planck-Gesellschaft Zur Förderung Der Wissensc | Method and device for the hydrodynamic generation of acoustic pulses in a liquid volume |
US4811815A (en) * | 1985-06-29 | 1989-03-14 | 501 Max-Planck-Gesellschaft Zur Forderung der Wissenchaften E.V. | Process and a device for hydrodynamic sound pulse generation in a liquid |
EP0238736A1 (de) * | 1986-03-20 | 1987-09-30 | British Gas Corporation | Seismische Pulsgeneration |
FR2672964A1 (fr) * | 1991-02-18 | 1992-08-21 | Puntous Rene | Dispositif de fermeture a rupture d'un volume comportant un fluide a tres haute pression. |
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