DE4027949A1

DE4027949A1 - Elektroakustischer wandler

Info

Publication number: DE4027949A1
Application number: DE19904027949
Authority: DE
Inventors: Horst Hilmers
Original assignee: Honeywell Elac Nautik GmbH
Current assignee: Wartsila Elac Nautik GmbH
Priority date: 1990-09-04
Filing date: 1990-09-04
Publication date: 1992-03-05
Also published as: DK153991D0; DK153991A; DK173978B1; DE4027949C2

Description

Die Erfindung betrifft einen elektroakustischen Wandler gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Wandler dieser Art sind beispielsweise aus DE-GM 76 25 904, DE-OS 25 50 124 und DE-PS 28 39 091 bekannt. Üblicherweise bedeckt der Schallkopf weitgehend die Stirnseite des Gehäuses, da die Stirnfläche des Schallkopfes die aktive Fläche des Wandlers bildet und somit die Stirnfläche des Gehäuses möglichst weitgehend durch die aktive Wandlerstirnfläche ausgenutzt werden soll. Dies gilt insbesondere bei Anordnungen mit einer Vielzahl von nebeneinander oder in einer Matrix angeordneten Wandler.

Die Größe der Stirnfläche des Schallkopfes bestimmt zugleich die Bündelung des Wandlers. In manchen Anwendungsfällen sollen Wandler starker Bündelung später durch Wandler geringerer Bündelung ersetzt werden. Die Tragvorrichtung für diese Wandler einer solchen Sonarbasis sieht Aufnahmen vorgegebener Abmessungen für die einzelnen Wandlergehäuse vor. Will man die Bündelung verringern, indem man die Stirnfläche des Schallkopfes verkleinert, so bleibt zwischen dem Außenrand der Schallkopfstirnfläche und dem Rand des Gehäuses ein größerer Zwischenraum, weil der Außendurchmesser des Gehäuses durch die Form der Wandleraufnahme in der Sonarbasis vorgegeben ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, hier eine Möglichkeit zu schaffen, Wandler mit gleichen Außenabmessungen des Gehäuses, aber unterschiedlichem Durchmesser des Schallkopfes, in eine solche Sonarbasis einbauen zu können, ohne an der Halterung Änderungen vornehmen zu müssen und ohne die Abstrahl eigenschaften der Wandler bzw. der Sonarbasis zu beeinträchtigen. Diese Aufgabe wird gelöst durch die in den unabhängigen Ansprüchen gekennzeichnete Erfindung. Würde man anstelle des dort beschriebenen Füllrings einen Ring aus dem gleichen Material wie das Gehäuse einsetzen, so würde dieser Ring zu Schwingungen angeregt und folglich ebenfalls Schall nach vorn abstrahlen und damit die Charakteristik des Wandlers beeinträchtigen. Die erfindungsgemäße Lösung hat darüber hinaus den Vorteil, daß wegen der Verwendung gleicher Gehäuseabmessungen für Wandler mit unterschiedlichem Durchmesser des Schallkopfes die zum Ummanteln des Gehäuses dienende Vulkanisierform für alle Wandlertypen die gleiche ist. Dies bedeutet eine wesentliche Vereinfachung der Produktionsmittel. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei in den Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsbeispielen erläutert.

Dabei zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform, bei der Schallkopf und Wandlergehäuse einstückig ausgebildet sind und der Füllring den Schallkopf umgebend den Zwischenraum zwischen Außendurchmesser des Schallkopfes und Außendurchmesser des Gehäuses ausfüllt;

Fig. 2 eine Ausführungsform, bei der der Schallkopf auf der Stirnseite des Schwingers befestigt und außen von einem Gehäuserand umgeben ist. Hier füllt der Füllring den Zwischenraum zwischen dem Außendurch messer des Schallkopfs und dem Innendurchmesser des Gehäuses aus.

Bei beiden Ausführungsformen liegt wie üblich an der Stirn seite des Piezoschwingers 1 der Schallkopf 2 und an seiner Rückseite die Gegenmasse 3 an. Schwinger und Gegenmasse sind von einem zylindrischen Gehäuse 4 umgeben, wobei die Gegen masse einstückig mit einem sie tragenden, den Schwinger 1 um gebenden Tragring 5 ausgebildet ist, der über ein im Quer schnitt verringertes, elastisches Zwischenteil 7 mit der Gegen masse 3 verbunden ist. Der Tragring 5 ist im Gehäuse 4 be festigt, beispielsweise eingepreßt oder verklebt und kann dieses in Schwingungen anregen. Auf die Rückseite des Gehäuses 4 ist ein Deckel 8 aufgesetzt, welcher die Anschlußleitungen 9 sowie die Kabeldurchführung 10 umgibt.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist der Außendurchmesser des Schallkopfes 2 wesentlich geringer als der Außendurch messer des Gehäuses 4. Der Schallkopf 2 ist von einem den Raum zwischen Außendurchmesser des Schallkopfes und Außendurch messer des Gehäuses weitgehend ausfüllenden Ring 11 aus einem gering schallabstrahlenden Material umgeben. Der Ring 11 ist mit Stiften 12 am Gehäuse 4 befestigt und gegenüber dem Schall kopf 2 durch eine elastische Dichtung, beispielsweise in Form eines O-Rings 13, abgedichtet. Der Füllring 11 soll keinen Schall abstrahlen und besteht deshalb aus einem Werkstoff, der sich hinsichtlich des Produkts ρ · c aus Dichte ρ und Schallge schwindigkeit c deutlich vom Gehäusematerial unterscheidet. Hierfür eignen sich beispielsweise glasfaserverstärktes Epoxyd harz, glasfaserverstärktes Polyesterharz, glasfaserverstärktes Polykarbonat oder duroplastische Werkstoffe. Für den Füllring können auch andere nicht schallabstrahlende, aber druck- und temperaturfeste und vorzugsweise auch vulkanisierbare Werk stoffe verwendet werden. Das Gehäuse 4 und der im vorliegenden Fall mit ihm einstückige Schallkopf 2 bestehen beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung. Der Schallkopf 2 ist beim Aus führungsbeispiel nach Fig. 1 einstückig mit dem Gehäuse ausge bildet und von einer die Frontseite des Schwingers 1 bedecken den, membranartigen Stirnwand 14 des Gehäuses 4 getragen. Da der Schallkopf 2 über das elastische Zwischenteil mit dem Ge häuse 4 verbunden ist, kann dieses teilweise zu Schwingungen angeregt werden. Der Schallkopf 2 könnte jedoch auch auf andere Weise, beispielsweise durch Verkleben, an der front seitigen Stirnwand des Schwingers 1 befestigt und nicht ein stückig mit dem Gehäuse ausgebildet sein. Gehäuse 4, Füllring 11, Schallkopf 2, Deckel 8 und Kabeleinführung 10 sind von einer Vulkanisatschicht 15 umgeben, welche in einer ent sprechenden Vulkanisierform aufgebracht wird. Die gleiche Form kann verwendet werden, wenn Wandler mit einem Schallkopf größeren Durchmessers gebaut werden, wobei dann der Füllring 11 entweder schmaler wird oder ganz entfällt.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind diejenigen Bauteile, welche mit denen der Fig. 1 übereinstimmen, mit gleichen Bezugszeichen versehen. Hier erstreckt sich das Gehäuse 4 mit einem ringförmigen Ansatz 30 bis in Höhe der Stirnfläche des Schallkopfes 32 und umschließt mit diesem Ansatz 30 den Füllring 31. Der Füllring ist in nicht dargestellter Weise im Ansatz 30 befestigt.

Der Schallkopf 32 könnte auch hier in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise einstückig mit dem Gehäuse 4 ausgebildet sein. Die Ausführungsform nach Fig. 2 zeigt jedoch einen vom Gehäuse 4 getrennten Schallkopf 32, der in bekannter Weise, beispielsweise durch Aufkleben oder mittels einer den Schwinger 1 durchdringenden Schraube, an dessen Stirnseite, befestigt ist. Die aufvulkanisierte Ummantelung 15 umgibt auch hier das Gehäuse 4, den Schallkopf 32 und den Füllring 31.

Claims

1. Elektroakustischer Wandler, insbesondere Unterwasser-Schallwandler mitß einem piezoelektrischen Schwinger (1), einem auf dessen Abstrahlseite befestigten Schallkopf (2, 32), sowie einem zumindest den Schwinger umgebenden zylindrischen Gehäuse (4, 30) , dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Außendurchmesser des Schallkopfes (2) wesentlich kleiner ist als der Außendurchmesser des Gehäuses (4);
b) der Schallkopf von einem den Raum zwischen Außendurchmesser des Schallkopfs und Außendurchmesser des Gehäuses weitgehend ausfüllenden Ring (11) aus einem nur gering schallabstrahlenden Material umgeben ist; und
c) der Ring (11) am Gehäuse (4) befestigt und gegenüber dem Schallkopf (2) abgedichtet ist (Fig. 1).

2. Elektroakustischer Wandler, insbesondere Unterwasser-Schallwandler mit einem piezoelektrischen Schwinger (1), einem auf dessen Abstrahlseite befestigten Schallkopf (2, 32), sowie einem zumindest den Schwinger umgebenden zylindrischen Gehäuse (4, 30), dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Außendurchmesser des Schallkopfes (32) wesentlich kleiner ist als der Innendurchmesser des Gehäuses (4, 30);
b) der Schallkopf von einem den Raum zwischen Außendurchmesser des Schallkopfes und Innendurchmesser des Gehäuses weitgehend ausfüllenden Ring (31) aus einem nur gering schallabstrahlenden Material umgeben ist; und
c) der Ring (31) am Gehäuse befestigt und gegenüber dem Schallkopf (32) abgedichtet ist (Fig. 2).

3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Schallkopf (2) einstückig mit dem Gehäuse (4) ausgebildet und von einer die Frontseite des Schwingers (1) bedeckenden, membranartigen Stirnwand (14) des Gehäuses getragen ist.

4. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Schallkopf (32) auf der vorderen Stirnfläche des Schwingers (1) befestigt, z. B. aufgeklebt ist.

5. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Schallkopf (2, 32), Füllring (11, 31) und Gehäuse (4, 30) von einer Vulkanisatschicht (15) umgeben sind.

6. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Spalt zwischen Schallkopf (2, 32) und Füllring (11, 31) eine elastische Dichtung, z. B. ein O-Ring (13), eingelegt ist.

7. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) auch eine an der Rückseite des Schwingers (1) befestigte Gegenmasse (3) umgibt.

8. Wandler nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Gegenmasse (3) einstückig mit einem sie tragenden, den Schwinger (1) umgebenden und in das Gehäuse (4) eingesetzten, vorzugsweise eingepreßten oder geklebten Tragring (5) ausgebildet ist, der über ein im Querschnitt verringertes Zwischenteil (7) mit der Gegenmasse (3) verbunden ist.

9. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Gehäuse (4) und Schallkopf (2, 32) aus einer Aluminiumlegierung bestehen.

10. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllring (11, 31) aus einem sich hinsichtlich des Produkts ρ · c aus Dichte ρ und Schallgeschwindigkeit c deutlich vom Gehäusematerial unterscheidenden Werkstoff besteht.

11. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllring (11, 31) aus einem duroplastischen Werkstoff besteht.

12. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllring (11, 31) aus glasfaserverstärktem Epoxydharz, Polyesterharz oder Polykarbonat besteht.