DE482132C

DE482132C - membrane

Info

Publication number: DE482132C
Application number: DES78780D
Authority: DE
Inventors: Erwin Gerlach
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1927-03-12
Filing date: 1927-03-13
Publication date: 1930-07-18

Description

Membran Die Erfindung betrifft eine ,neue Form von Membranen, insbesondere für akustische Zwecke, z. B. für Lautsprecher, Mikrophone, Sprechmaschinen. Das Hauptmerkmal der Erfindung besteht darin, . daß die Membran durch mehrere, z. B. zwei. in sich starre Teilflächen von zweckmäßig rechteckiger Form gebildet wird, welche mit je einer Kante nachgiebig miteinander und mit ihren äußeren Kanten nachgiebig mit feststeilenden Teilen des Gerätes verbunden sind, derart, daß die scharnierartig wirkenden Verbindungsstellen die Membran befähigen, um die äußeren Kanten Schwingungen auszuführen, wenn sie in der Mitte, vorwiegend an der Verbindung zwischen den starren Teilen, erregt wird.Membrane The invention relates to a new form of membrane, in particular for acoustic purposes, e.g. B. for loudspeakers, microphones, speaking machines. That The main feature of the invention is. that the membrane by several, z. B. two. rigid sub-surfaces of an expediently rectangular shape are formed, which are flexible with one another with one edge and flexible with their outer edges are connected to fixed parts of the device, such that the hinge-like Acting junctions enable the membrane to vibrate around the outer edges execute when they are in the middle, mainly at the junction between the rigid Share, get excited.

Die Vorteile einer solchen Membranform gegenüber den bisher üblichen bestehen einerseits darin, daß die Membran infolge der Scharniere als Ganzes sehr nachgiebig ist und nur minimale Reste von Steifigkeit besitzt, so daß auch die großen Amplituden der tiefen Frequenzen voll ausschwingen können, ohne durch die Membransteifigkeit gehindert zu werden. Andererseits sind die beiden ebenen oder gekrümmten Teilflächen der Membran jede für sich genommen starr, so daß sie über den größten Teil des Tonbereiches als starres Ganzes schwingen. Für die höchsten Töne ist die gleichphasige Bewegung aller Punkte zwar nicht mehr möglich, jedoch kann eine nachteilige Wirkung dieser Eigenschaften dadurch vermieden werden, daß die Membran so stark versteift wird, daß die Wellenausbreitung über die Membran (von der erregten Mittelkante nach den Rändern zu) mit großer Geschwindigkeit, z. B. mit der Schallgeschwindigkeit in der Luft oder noch rascher, erfolgt.The advantages of such a membrane shape over the previously common ones are on the one hand that the membrane as a result of the hinges as a whole is resilient and has only minimal remains of stiffness, so that even the large ones Amplitudes of the low frequencies can swing out fully without being affected by the membrane stiffness to be prevented. On the other hand, the two planar or curved partial surfaces the diaphragm each individually rigid, so that it covers most of the tone range vibrate as a rigid whole. For the highest notes there is in-phase movement of all points is no longer possible, but this can have a negative effect Properties are avoided by stiffening the membrane so much that that the wave propagation across the membrane (from the excited central edge to the Edges closed) at high speed, e.g. B. with the speed of sound in the Air or even faster.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Membran. an ihrem mittleren Scharnier in ihrer ganzen Länge angeregt werden kann, was besonders für den elektrodynamischen Antrieb von Wichtigkeit ist. Aber auch ein punktförmiger Antrieb durch Elektromagnetsysteme besitzt eine gute Wirkung, sofern man nur dem Mittelscharnier eine große Längssteifigkeit gibt, damit bei der punktförmigen Anregung die Kraft auf eine möglichst große Länge des Scharniers wirkt und die ganze Membran gleichzeitig in Bewegung setzt.Another advantage of the invention is that the membrane. at its middle hinge in its entire length can be stimulated, which is special is of importance for the electrodynamic drive. But also a punctiform one Propulsion by electromagnetic systems has a good effect, provided that one only uses the Central hinge gives great longitudinal rigidity, so with point-like excitation the force acts on the greatest possible length of the hinge and the entire membrane sets in motion at the same time.

Die scharnierartig wirkenden Teile der Membran können auf verschiedene Weise gebildet werden. Man kann z. B. die beiden starren Teilflächen miteinander und an ihren äußeren Rändern mit dem festen Rahmen oder Gehäuse des Gerätes durch einen nachgiebigen Stoff wie Pertinax oder auch dünnes Blech verbinden. Einfacher und besser ist es, diese Verbindungsstellen aus dem gleichen Material, vorzugsweise dem gleichen Stück wie die starren Flächen, zu bilden, z. B. durch eine U- oder V-förmige Wellung oder Faltung der aus einem Stück bestehenden Membran entlang der Geraden, die als Scharniere wirken sollen. Um in diesem Falle den verbleibenden ebenen Teilen der Membran eine genügende Starrheit zu verleihen, kann man diese zweckmäßig mit winklig, vorzugsweise rechtwinklig, zu den Scharnieren verlaufenden Versteifungen, z. B. in Form von Rippen, versehen oder auch die Flächen mit einer zusätzlichen Materialschicht bedecken. Auch das Bestreichen mit einer Lackschicht ist vorteilhaft. Statt mit Rippen können die starren Teilflächen auch mit einer Riefelung, vorzugsweise mit rechteckigem Prof 1, versehen werden.The hinge-like acting parts of the membrane can be different Way to be formed. You can z. B. the two rigid surfaces with each other and at their outer edges with the fixed frame or housing of the device connect a flexible material such as Pertinax or thin sheet metal. Easier and it is better to get these junctions off the same material, preferably the same piece as the rigid surfaces to form, e.g. B. by a U- or V-shaped corrugation or fold of the one-piece membrane along the straight lines that are supposed to act as hinges. To in this case the remaining This can be used to give flat parts of the membrane sufficient rigidity expediently with angled, preferably perpendicular, to the hinges Stiffeners, e.g. B. in the form of ribs, or the surfaces with a cover an additional layer of material. Also coating with a layer of varnish is beneficial. Instead of ribs, the rigid surfaces can also be equipped with a Corrugations, preferably with a rectangular profile 1, are provided.

Für den Fall des elektrodynamischen Antriebes wird der mittlere Scharnierteil der Membran als elektrischer Leiter ausgebildet, was, wenn die Membran aus einem Nichtleiter besteht, durch Anbringen (Annieten, Anschrauben o. d-1.) einer Stromschiene erfolgt. Besteht die :Membran aus einem Stück, und ist das mittlere Scharnier durch eine Längswellung hergestellt, so wird die Stromschiene in dem gewellten Teil eingeklemmt oder an ihn angenietet o. ä. Bei metallischen Membranen muß dies isoliert geschehen, z.' B. durch Zwischenlegen einer dünnen Papierschicht oder dadurch, daß der Leiter, evtl. auch die Membran, in an sich bekannter Weise an der Oberfläche oxydiert wird.In the case of the electrodynamic drive, the middle hinge part the membrane designed as an electrical conductor, what if the membrane from a Non-conductors are made by attaching (riveting, screwing, etc.) a busbar he follows. If the: membrane consists of one piece, and the middle hinge is through If a longitudinal corrugation is produced, the busbar is clamped in the corrugated part or riveted to it or the like. In the case of metallic membranes, this must be done in isolation, z. ' B. by interposing a thin layer of paper or by the fact that the conductor, possibly also the membrane, is oxidized on the surface in a manner known per se.

In diesem letzten Falle können bei Stromdurchgang durch den Leiter durch Induktion in den dem Leiter benachbarten Teilen der Membran, in erster Linie also in der Mittelfalte, entgegengesetzt gerichtete Ströme entstehen, die, soweit sie ebenfalls im Magnetfeld verlaufen, die Bewegung hemmen. Um dies zu vermeiden, wird der mittlere Membranteil senkrecht zur Stromrichtung des Leiters mit Schlitzen versehen, so daß die Induktionsströme nicht fließen können. Wenn die ganze Membran aus einem Stück aus leitendem Material besteht, kann auch der mittlere gewellte Teil selbst als Stromleiter wirken; ein Ausbreiten des Stromes über die ganze Fläche wird dann zweckmäßig durch winklig, vorzugsweise rechtwinklig, zu diesem Scharnier verlaufende Schnitte in den starren Flächenteilen verhindert.In this latter case, when current passes through the conductor by induction in the parts of the membrane adjacent to the conductor, primarily thus in the middle fold, oppositely directed currents arise, which, so far they also run in the magnetic field, inhibit movement. To avoid this, the middle part of the membrane becomes perpendicular to the current direction of the conductor with slots provided so that the induction currents cannot flow. When the whole membrane consists of one piece of conductive material, the middle one can also be corrugated Part itself act as a conductor; a spreading of the current over the whole area is then expedient by angled, preferably at right angles, to this hinge prevents running cuts in the rigid surface parts.

Um eine genaue Parallelführung des mittleren scharnierartigen Teiles der Membran zu bekommen, kann dieser durch elastische Fäden oder Bänder, deren Enden an einem Rahmen oder Gehäuse des Gerätes befestigt sind, gehalten werden.To ensure exact parallel guidance of the central hinge-like part To get the membrane, this can be done by elastic threads or tapes, the ends of which are attached to a frame or housing of the device.

Um eine Schallausbreitung nach mehreren Richtungen zu erzielen, können mehrere aneinanderger eihte, nach verschiedenen Richtungen schallausstrahlende Membranen der beschriebenen Bauart zu einem einzigen Gerät zusammengefügt werden, zweckmäßig so, daß, im Schnitt betrachtet, ein geschlossenes Polygon gebildet wird.To achieve sound propagation in several directions, you can several membranes lined up next to each other, emitting sound in different directions of the type described are combined into a single device, expedient so that, viewed in section, a closed polygon is formed.

Zur Vermeidung von störenden Eigenschwingungen wird die Eigenfrequenz der Membran zweckmäßig unter die untere Hörbarkeitsgrenze gelegt. Dies hat naturgemäß zur Folge, daß die praktisch unhörbar tiefen Tonfrequenzen, die mit großer Amplitude in dem wiederzugebenden Tongemisch oft enthalten sind, die Membran unnötig mit großen Amplituden belasten. Um dies zu vermeiden, wird das Gerät zweckmäßig mit einer selektiven Dämpfung versehen. Diese besteht beispielsweise in einem durch die Membran abgeschlossenen Hohlraum, der bis auf eine oder mehrere kleine Öffnungen völlig luftdicht ist. Diese öffnung ist nun so bemessen, daß für die meisten Frequenzen die eingeschlossene Luftmenge sich nicht durch die Löcher in ihrem Druck ausgleicht, sondern wie ein elastisches Kissen wirkt. Bei den tiefsten Frequenzen hört diese elastische Wirkung auf; die eingeschlossene Luft, die sich durch die Löcher im Druck langsam unter starker Reibung ausgleicht, verursacht also eine Dämpfung.To avoid disruptive natural vibrations, the natural frequency the membrane expediently placed below the lower audibility limit. This naturally has The result is that the practically inaudible low sound frequencies that have a large amplitude are often contained in the sound mixture to be reproduced, the membrane unnecessarily with large Load amplitudes. To avoid this, the device is expediently equipped with a selective Provide cushioning. This consists for example in a closed by the membrane A cavity that is completely airtight except for one or more small openings. These opening is now dimensioned so that for most frequencies the enclosed The amount of air does not equalize itself in its pressure through the holes, but like a elastic pillow works. This elastic effect is heard at the lowest frequencies on; the trapped air, which is slowly submerged in the pressure through the holes compensates for strong friction, so it causes damping.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der.Erfindung dargestellt Nach Abb. i, die die erfindungsgemäß ausgeführte Membran im Querschnitt zeigt, bedeuten s1 und s, zwei starre Membranflächen, die durch das Verbindungsstück v. miteinander und durch die Stücke v1 und v3 mit feststehenden Teilen f des Gerätes scharnierartig verbunden sind. Der Antrieb der Membran erfolgt in der Mitte, zweckmäßig an mehreren Punkten entlang der A7ittelverbindung, beispielsweise durch einen von einem Magnetsystem m bewegten Anker a. In the drawing, several exemplary embodiments of the invention are shown. According to Fig. are connected to each other and by the pieces v1 and v3 with fixed parts f of the device in a hinge-like manner. The drive of the membrane takes place in the center, suitably at several points along the A7ittelverbindung, for example by a magnet system of a moving armature m a.

Abb. z zeigt eine aus einem Stück Hergestellte Membran, bei der die scharnierartigen Teile durch Längswellungen wi, tv2, w3 hergestellt sind, während die starren Flächenteile s1 und s2 eine Querriefelung besitzen.Fig. Z shows a membrane made from one piece, in which the hinge-like parts are made by longitudinal corrugations wi, tv2, w3, while the rigid surface parts s1 and s2 have a transverse corrugation.

Abb. g zeigt im Querschnitt eine elektrodynamisch arbeitende Membran; die zwischen den starren Flächenteilen s1 und s2 liegende Einknickung w. hält einen elektrischen Leiter L eingeklemmt, der zwischen den sich zweckmäßig über die ganze Membranlänge erstreckenden Polen eines Magneten nt verläuft.Fig. G shows in cross section an electrodynamically operating membrane; the buckling w lying between the rigid surface parts s1 and s2 holds you electrical conductor L pinched, which is useful between the whole Membrane length extending poles of a magnet runs nt.

Abb. 4. zeigt eine andere Art der Befestigung des Stromleiters an der Membran, die insbesondere bei Blechmembranen vorteilhaft ist; die nicht aus einem Stück bestehenden starren Flächenteile si und s2 laufen an ihren umgebogenen zu verbindenden Kanten in Streifen ei und e; aus und werden zunächst, wie dargestellt, kammartig ineinandergefügt, worauf der Leiter L derartig -zwischen die Enden ei . . . und e, . . . geschoben wird, daß alle Enden (ei...) des einen Flächenteils (s1) auf der einen Seite, alle Enden (e= . . .) des anderen Flächenteils (s.) auf der anderen Seite des Leiters liegen. Darauf erfolgt die Umbiegung der Enden um den Leiter, wie im rechten Teil der Abb. 4. dargestellt.Fig. 4. shows another way of securing the conductor the membrane, which is particularly advantageous in the case of sheet metal membranes; which do not look one piece of existing rigid surface parts si and s2 start up their bent edges to be connected in strips ei and e; and are initially, as shown, fitted into one another like a comb, whereupon the conductor L such -between the ends egg. . . and e,. . . is pushed that all ends (ei ...) of the one Area part (s1) on one side, all ends (e =...) Of the other area part (see) lie on the other side of the ladder. This is followed by the bending of the Ends around the conductor as shown in the right part of Fig. 4.

Abb. 5 zeigt eine weitere Befestigungsart Die mittlere Wellung w. der aus einem Stück bestehenden Membran umschließt den Leiter L und ist mit Querschlitzen g versehen, die noch etwas über den oberen Rand des Leiters hinausragen. Durch diese oberen Schlitzteile werden dann zwei sich kreuzende Fäden n oder Drähte nahtartig gezogen.Fig. 5 shows another type of fastening. The middle corrugation w. Of the one-piece membrane surrounds the conductor L and is provided with transverse slots g, which protrude somewhat beyond the upper edge of the conductor. Two intersecting threads or wires are then drawn like a seam through these upper slit parts.

Schließlich kann nach Abb. 6 der Leiter L auch V-förmig gestaltet und um die Kante der mittleren Wellung iv. gelegt werden, wobei diese Kante zweckmäßig etwas verstärkt wird, z. B. durch Umbiegung oder durch Einlegen eines Drahtes z, um dem umgelegten Leiter mehr Halt zu geben.Finally, according to Fig. 6, the conductor L can also be designed in a V-shape and around the edge of the central corrugation iv. be laid, this edge being expedient something is reinforced, e.g. B. by bending or by inserting a wire z, to give the folded ladder more support.

Besteht bei einer der beschriebenen Leiterbefestigungsarten die Membran aus einem leitenden Material, so muß zwischen dem Leiter L und der Membran eine Isolierschicht, z. B. aus Papier oder Guttapercha, vorhanden sein oder der Leiter, gegebenenfalls auch die Membran, muß mit einer Oxydschicht bedeckt sein.If there is a membrane in one of the conductor attachment types described made of a conductive material, between the conductor L and the membrane there must be a Insulating layer, e.g. B. made of paper or gutta-percha, or the conductor, possibly also the membrane, must be covered with an oxide layer.

Nach Abb.7 ist die Membran s1, smit einer Halterung versehen,- die aus Fäden oder Bändern besteht und zweckmäßig an mehreren Punkten längs der bewegten .Kante angebracht ist.According to Fig.7 the membrane s1, s is provided with a holder - the consists of threads or ribbons and expediently at several points along the moving Edge is attached.

Abb.8 zeigt eine polygonartige Ausführung des Gerätes, insbesondere zur Verwendung als Großlautsprecher im Freien. Es sind vier Membranen d1 bis d1 im ,Quadrat angeordnet. Die Erregung erfolgt beispielsweise mittels der Magnetsysteme nzi bis in,. Fig.8 shows a polygonal design of the device, especially for use as a large loudspeaker outdoors. There are four membranes d1 to d1 arranged in a square. The excitation takes place, for example, by means of the magnet systems nzi to in.

Claims

PATENTANsi'ri; clic: i. Membrane, especially for acoustic purposes, e.g. B. for speakers, microphones, speaking machines, characterized by several, z. B. two inherently rigid, rectangular sub-surfaces, which are hinge-like with each other or with a fixed frame o. The like. Connected at their straight and parallel edges. a. Membrane according to claim 1, characterized in that the abutting edges of the surfaces are connected to one another and the outer edges are connected to fixed parts of the device by means of flexible materials, e.g. strips of Pertinax, thin sheet metal or the like: 3 . Membrane according to claim i or a, characterized in that it consists of one piece and the hinge-like parts are made in the middle between the rigid parts and on the bands by longitudinal corrugation. Membrane according to claims 1 and 3, characterized in that the The rigidity of the surface pieces lying between the hinges is produced by attached stiffening ribs at an angle to the hinge-like edges or by covering the entire surface with a layer of material Edges lying surface pieces by an angled, preferably at right angles to the hinge-like edges ve rlaufende corrugation is made with an appropriate right-angled profile. 6. Membrane according to claim q. or 5, characterized in that the rigidity of the partial surfaces is so far that the speed of wave propagation in the membrane is approximately equal to the speed of sound in air. 7. Membrane according to one of the preceding claims, characterized in that with electrodynamic drive the middle hinge-like edge contains the conductor or is designed as a conductor. B. membrane according to claim 7, characterized in that the one piece of conductive material, existing. : Membrane is provided with angled, preferably perpendicular to the central hinge-like edge cuts. 9. Membrane according to claim 7, characterized in that the membrane is made of two parts, the abutting edges of which end in strips that engage in a comb-like manner in one another and around the clamped conductor. i ß. Membrane according to Claim 7, characterized in that the conductor inserted into the corrugation is held by means of two intersecting threads or wires guided in the shape of a seam through the ends of slots which are made perpendicular to the direction of the conductor in the corrugated part. i i. Membrane according to Claim 7, characterized in that the conductor, which is U or V-shaped in profile, is laid around the appropriately somewhat thickened edge of the corrugation. 12. Membrane according to claim 7, 8 or 9, io or ii, characterized in that the conductor and membrane in the event that the latter consists of a conductive material, by a thin layer of paper o. The like. Or by -an oxide layer are isolated from each other. 1 3. Membrane according to claim 12, characterized in that the central part of the membrane surrounding the conductor is penetrated by cuts, for the purpose of preventing induction currents in the membrane. 14. Membrane according to one of the preceding claims, characterized in that the central hinge-like edge of the membrane is attached for the purpose of parallel guidance by resilient threads or bands suitably attached at several points.