DE394012C - Vorrichtung, die in Luft oder Wasser als Schallsender oder -empfaenger benutzbar ist - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 11. APRIL 1924

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

-JKi 394012 -KLASSE 21 a GRUPPE 32

(S59483

Societe des Etablissements Gaumont in Paris.

Vorrichtung, die in Luft oder Wasser als Schallsender oder -empfänger benutzbar ist. Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. April 1922 ab.

Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni 1911 die Priorität auf Grund der Anmeldung in Frankreich vom 17. Februar 1922 beansprucht.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist | mit einer stromleitenden Wicklung ein Ganzes

eine Vorrichtung, die als Schallsender oder als ; bildet, wobei die Anordnung der Wicklung auf

Schallempfänger in der Luft oder im Wasser der Membran so getroffen ist, daß bei ihrer

Verwendung finden kann. Die Vorrichtung be- ■ Schwingung die Bewegungsrichtung zur Rich-

steht im wesentlichen aus einer Membran, die tung des Magnetfeldes, in dem die Membran to

liegt, geneigt ist. Insbesondere kann dabei die Membran als kegeliger Drehkörper ausgebildet werden und mit kreisförmigen Windungen versehen sein. Die Polstücke sind dabei ebenfalls kegelig ausgeführt und stehen einander bis auf einen engen zur Aufnahme der Membran dienenden kegelförmigen Zwischenraum gegenüber. Auf diese Weise können sehr leichte Membranen hergestellt werden, an denen trotz ihrer ίο kleinen Maße große Kräfte angreifen können. Außerdem wird, was für die Güte des abgegebenen Tones von wesentlicher Bedeutung ist, die Antriebskraft für die Schwingung der Membran unmittelbar und gleichmäßig an allen Stellen der Membran erzeugt. Es lassen sich daher klangvolle Membranen von größerem Durchmesser als bei den bisher bekannten Einrichtungen erzielen, denn die Antriebskraft wird genau jeweils an derjenigen Stelle verbraucht, an der sie hervorgerufen wird, so daß nicht erst eine Übertragung von einem Punkt der Membran auf den andern erforderlich ist.

Aus der Beschreibung und der Zeichnung ergibt sich, in welcher Weise die Erfindung beispielsweise ausgeführt werden kann.

Abb. ι ist ein zur Erläuterung dienendes Schema; Abb. 2 veranschaulicht eine Ausführungsform für den elektromagnetischen Empfänger ; Abb. 3 ist das Schaubild der Membran, Abb. 4 und 5 stellen abgeänderte Ausführungsformen elektromagnetischer Empfänger oder Sender dar.

Die Tonerzeugung gemäß der Erfindung kann nur infolge besonderer Anordnung der Membran und des Magnetfeldes zustande kommen. Diese wesentliche Sonderform sei deshalb im allgemeinen betrachtet, ehe die Apparate beschrieben werden, die jene Form benutzen.

In Abb. ι sind zwei Segmente A und B dargestellt, die zu den Polstücken eines Magneten gehören. Der Luftzwischenraum zwischen A und B ist schmal, so daß in Luft die magnetische Kraft H deutlich senkrecht zu den beiden Parallelflächen ist, die den Spalt begrenzen.

Um ein Membranelement C zwischen A und B in den schmalen Luftspalt bringen zu können, muß es parallel zu den benachbarten Polflächen ■ verlaufen. Ein leitender Windungsteil M N wird von dem Flächenelement C der Membran getragen, wie schon erläutert.

Sobald ein Strom von der Stärke i den Leiter durchfließt, wird der Teil M N von der Länge I ; einer Kraft F ausgesetzt, deren Größe in dem Felde H sich nach der Formel ergibt:

F = IHi.

Diese Kraft ist zugleich senkrecht zu MiV und H.

Wenn die Spule unter Mitnahme des ihr anhängenden Flächenelementes dieser Kraft nachgeben und sich in ihrem Sinn verschieben würde, was einer äußersten Ausnutzung dieser Kraft entspräche, würde sich C in seiner eigenen Ebene weiterbewegen, also auf sich selbst gleiten. ; Unter diesen Umständen würde kein Druck auf die Luft ausgeübt und kein Klangeffekt erzielt werden.

Der erzeugte Ton wird seine Maximalstärke haben, wenn die Verschiebung des Membranelements senkrecht zu seiner Ebene stattfindet. In diesem Falle müßte aber die Verschiebung senkrecht zur Antriebskraft F erfolgen. Für diese Verschiebung würde die Bewegungskraft jede Wirksamkeit verlieren. Diese Bewegungsart ist also nicht vorteilhafter als die erste.

Es muß deshalb die Anordnung so getroffen werden, daß die Verschiebung des Membranelementes schräg zu den beiden vorerwähnten Richtungen erfolgt. Erstreckt sich diese Bewegung in der Zwischenrichtung X, die mit der Kraftrichtung den Winkel α bildet, so ist die Komponente F' = HH cos α. Diese erzeugt eine Verschiebung des Elementes C, das eine FlächeS von der Größe Δ χ hat, in der Richtung X. Der Klangeffekt, der durch das Volumen der verdrängten Luft gemessen wird, ist in diesem Falle:

W = s A χ sin u.

Der Betrieb der Einrichtung bedingt ersiehtlicherweise, daß weder die nutzbare Kraftkomponente noch das verdrängte Luftvolumen gleich Null sein dürfen. Man darf also α nicht gleich ο ° und 90 ° machen, vielmehr wird man Größen um 45° herum wählen, ohne sich jedoch darauf zu beschränken.

Eine Beispielsform für eine Membran nach diesem Prinzip ist ein Kegel von 45'', der in dem Zwischenraum von zwei konachsialen Kegelflächen von gleichem Winkel liegt. Die leitenden Windungen verlaufen spiralig von der Kegelbasis aus, und die Membran wird sich in der Achsrichtung verschieben, wenn man einen Strom in den Leiter schickt.

Die Kegelform ist für die Erfindung nicht unbedingt erforderlich, wie aus Vorstehendem ersichtlich, aber unter den Prinziplösungen die am leichtesten ausführbare. Membranen in Form von Drehflächen, die etwas von der Kegelform abweichen, sind gleichfalls vorteilhaft, no doch ist offenbar eine Drehfläche zur Erzielung des gewünschten Effektes nicht notwendig.

Abb. 2 ist ein achsialer Schnitt durch einen Mantelelektromagneten. Zwischen den beiden Polstücken A und B befindet sich ein schmaler Spalt DEG, der nach dem obigem Prinzip verläuft. Er wird durch zwei parallele Drehflächen begrenzt, die wenig von der Kegelform abweichen. Die Membran hat dieselbe Form wie die den Spalt DEG begrenzenden Flächen, in dem sie liegt, wie aus dem Schaubild nach Abb. 3 hervorgeht. Sie trägt eine spiralige

Spule aus einem Drahtleiter mit den Enden K und L. Die Spiralwindungen weichen sehr wenig von den Kreisen ab, die man auf der Drehfläche der Membran ziehen kann. Eine in Abb. 2 im Schnitt dargestellte Erregerspule P erzeugt ein starkes Magnetfeld in dem Polspalt. Durchfließt nun den von der Membran getragenen Draht einTelephonstrom, so schwingt j die Membran parallel zu ihrer Drehachse. In dem Raum zwischen der Membran und den j Polstücken entsteht der Ton oder Laut. In _; das Polstück A gebohrte Kanäle leiten den auf der konkaven Seite der Membran erzeugten Schall in einen Rohransatz u, an den ein Schalltrichter υ zur Weiterleitung und Verteilung anschließt. ; Abb. 4 zeigt eine andere Ausführungsform . der Erfindung. Hier ist der Schalltrichter weggelassen, die Membran kommt mit ihrer konvexen Seite zur Geltung und der Schall breitet ■ sich, durch Löcher im Polstück A hindurch, ! unmittelbar in der Luft, ohne Trichter, aus.

Bei der Einrichtung nach Abb. 5 liegt der -wirksame Spalt in der Außenwand des Mantel- ' elektromagneten und die Membran ist in diesem | Falle ringförmig; die Wirkungsweise ist die- j selbe wie vorher.

Statt mittels eines Elektromagneten kann das _: Magnetfeld natürlich auch durch einen oder mehrere permanente Magnete hervorgerufen j werden. Statt einer Membran ,können auch i mehrere Membranen in einem Polspalt oder in verschiedenen Spalten vorgesehen sein. i

Die Membranspule kann die ganze Membranfläche oder nur einen Teil davon einnehmen. ■ Die Membran kann auf den Bereich des Pol- | Zwischenraumes beschränkt sein, braucht sich also nicht darüber hinaus zu erstrecken. Für gewöhnlich wird eine Windungslage für die Membran genügen, doch kann man auch ^[ mehrere Lagen übereinander anbringen. Ferner können die Windungen in einem einzigen Strom- ; kreis oder in mehreren verschiedenen Strom- . kreisen liegen. Die Spule kann aus einem Leiter ^:

irgendwelcher Art, z. B. aus Kupfer, Aluminium I oder Magnesium bestehen. Der Leiter oder Draht kann zylindrischen oder sonst einen Querschnitt haben oder bandförmig sein. Die Isolation zwischen den Windungen wird durch

5a irgendeine Art erzielt.

Das Material für die Membran ist beliebig, starr, elastisch oder schlaff. Z. B. kann sie aus Stoff, Papier o. dgl. bestehen, auf das der Leitungsdraht aufgeklebt ist. Man kann auch den Leiter mit einem Textilfaden umflechten und so eine Art Gewebe bilden. Ferner lassen sich die Windungen dadurch abdecken und vereinigen, daß man auf ihnen eine Gummi-Kollodiumlösung oder sonst einen geeigneten Stoff aufträgt. Alle diese Herstellungsverfahren der Membran erschöpfen natürlich nicht alle Möglichkeiten.

Die Membran kann auf ihrem Umfange von einem starren oder schlaffen Mantel umgeben oder an soviel Punkten als nötig getragen sein. Wenn von Nutzen, wird man das Gewicht der Membran durch einen in ihre Wicklung geschickten elektrischen Strom ausgleichen.

Die Membran läßt sich zum Senden von Schallwellen nicht nur in der Luft, sondern auch unter bzw. im Wasser benutzen. In diesem Fall kann das Wasser beide Flächen oder nur eine Fläche der Membran bespülen.

Vorrichtungen nach der Erfindung können mit Telephonstrom irgendwelcher Herkunft betrieben werden und allen Zwecken nutzbar gemacht werden, wo es auf die Wiedergabe von Schallwellen ankommt.

Solche Vorrichtungen sind auch umkehrbar. Wenn eine Schallwelle die Membran trifft, so schwingt sie und induziert durch ihre Bewegung einen Strom in dem von ihr getragenen Leiter. Dieser Strom kann wie ein Mikrophonstrom ausgenutzt werden, sowohl bei Luft- wie bei Wasserapparaten. .

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   x. Vorrichtung, die in Luft oder Wasser als Schallsender oder -empfänger benutzbar ist, je nachdem sie einen elektrischen Strom in Schall oder umgekehrt Schall in Strom umwandelt, dadurch gekennzeichnet, daß eine stromleitende Wicklung ein Ganzes mit einer sehr leichten schwingenden Membran bildet, von der sie den größeren Teil darstellt und deren Bewegungsrichtung bei der Schwingung geneigt zur Richtung eines Magnetfeldes ist, in welchem die Membran liegt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran als kegeliger Drehkörper ausgebildet ist und kreisförmige Windungen trägt, unter Einlagerung in dem sehr engen und zur Membran parallelen Zwischenraum zwischen zwei ebenfalls kegeligen Polstücken.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.