DE525500C - Anordnung zur Erhoehung der Empfindlichkeit einer Membran, insbesondere fuer akustische Zwecke - Google Patents

Description

An anderer Stelle ist ein Verfahren zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften einer Membran beschrieben worden. Das Verfahren bestand im wesentlichen darin, daß die Membran in eine gewölbte Form geprägt und die Wölbung durch Rückbiegung teilweise oder völlig wieder beseitigt wurde (Streckung).

Mit dieser Erfindung wird ein ähnliches Ziel angestrebt durch ähnliche Mittel, die

ίο aber eine gewisse Selbständigkeit beanspruchen können.

Das Wesen der Erfindung möge nicht an einer Membran entwickelt werden, sondern an einem an den Enden gelagerten Balken, weil sich daran der Grundgedanke sehr einfach darlegen und dann leicht auf die Membran übertragen läßt. In Abb. 1 sei M ein bei N, N zwischen den Widerlagern B, B gelagerter Balken von beispielsweise rechteckigem Querschnitt. Wenn man den Balken in der Mitte belastet, so ist seine Durchbiegung s der Belastungskraft K proportional (I in Abb. 2). Verringert man nun den Abstand der Widerlager N, N so, daß er kleiner wird als die ungespannte Länge des Balkens M, so wird der Balken der Länge nach mit einer Kraft Q zusammengedrückt. Steigt die Zusammenzwängung über einen bestimmten Wert, so kann sich die gerade Mittellinie 1 nicht halten, und es tritt Knickung ein. Der Balken weicht dann nach oben oder unten aus in die gebogenen Linien 2 oder 3. Die Durchbiegungskurve (Kennlinie) wird dann etwa durch die Linie II in der Abb. 2 dargestellt. Wenn der Zwang etwas kleiner ist als der Knickwert, so befindet sich der Balken in nahezu indifferentem Gleichgewicht und kann weiter durch entsprechende Wahl der Einzwängung so beeinflußt werden, daß sich innerhalb gewisser Grenzen die Kennlinie ganz nach Wunsch gestaltet, z. B. nach der Kurve III in Abb. 2.

Beim eingespannten Balken (Abb. 3) ändern sich die Verhältnisse nicht wesentlich.

Ist nun in Abb. 3 der Balken senkrecht zur Papierebene sehr breit, so entsteht eine Blattfeder M₁ die man, wenn sie dünn genug ist, bereits als eine an zwei gegenüberliegenden Seiten eingespannte Membran ansehen kann. Eine grundsätzliche Änderung tritt auch nicht ein, wenn die z. B. kreisförmige Membran am ganzen Umfang in einen verhältnismäßig engen Rahmen B eingespannt wird. Die Spannungsverteilung wird jetzt natürlich anders, weil die vom Rande ausgehenden Drücke Q nicht bloß radiale, sondern auch Querspannungen in der Membran hervorrufen, die in konzentrischen Kreislinien um den Mittelpunkt verlaufen, ähnlich wie bei der gewölbten und wieder in "die Ebene gedrückten Membran. Bei dieser aber verteilen sich infolge der Vorwölbung die Spannungen meistens über die ganze Membran, während sie bei der ungeprägten Membran mehr von der Randzone aufgenommen werden. Ferner schafft die Vorwölbung eine bevorzugte

Druckrichtung K, während bei der Membran in der vorgeschlagenen Ausführung die Elastizitätskennlinie nach beiden Richtungen gleich ist.

S Wenn die Einzwängungsspannungen einen bestimmten Wert überschreiten, so tritt bei der Membran ebenso wie beim Balken Knikkung, also Durchspringen nach oben oder unten ein (Lagen ι und 2 in Abb. 1 und Kennlinie II in Abb. 2). Durch entsprechenden Zwang kann man auch bei der Membran, innerhalb der vom Material und von den Abmessungen bestimmten Grenzen, jede gewünschte Kennlinie schaffen, jede Elastizität und jede Krümmung. Diese Krümmung sollte beim elektromagnetischen Telephon der Kennlinie des Magneten angeglichen werden, um möglichst hohe Empfindlichkeit zu erzielen.
Die Erzeugung des Zwanges erfolgt entweder dadurch, daß man eine Membran in einen verhältnismäßig engen Rahmen einbaut, indem man sie z. B. beim Einspannen leicht ausbuchtet und sie nachher flachdrückt, oder dadurch, daß man die Fassung B auf mechanischem Wege oder durch Wärmewirkung (Schrumpfen) verengt. Dies Schrumpfen geschieht, indem man z.B. den Rahmen B vor der Einspannung der Membran anwärmt und die Membran selbst durch Anfeuchten kühl hält. Am einfachsten dürfte jedoch das folgende Verfahren sein. Man gibt der Membran M (Abb. 4) einen schrägen Rand F, F (Facette) und drückt mit einem Stempel von oben auf diesen Rand. Dadurch verengert er sich und übt auf die Membran die gewünschten Zwangskräfte Q aus. Gleichzeitig bleiben aber auch im Rande F Federkräfte zurück, die dauernd auf die Membran drücken und ihre Spannungen aufrechterhalten.

Dem hier beschriebenen Verfahren ist durch die gewöhnlich sehr geringe Dicke (h in Abb. 3) der Membranen insofern ein Ziel gesetzt, als schon bei geringem Zwang die Knickgrenze erreicht wird. Will man sehr weiche Membranen herstellen, die gar keinen oder nur schwachen Vorspannkräften K (Abb. 3) ausgesetzt sind, so ist das Verfahren nach dieser Erfindung das gegebene. Handelt es sich aber um elektromagnetische Telephone mit starken Magneten, so reicht die Widerstandsfähigkeit der ungeprägten Membran oft nicht aus. Vor allem ist es aber schwer, eine der Kennlinie eines kräftigeren Magneten angepaßte Krümmung der Membrankennlinie herbeizuführen. Dann wendet man besser die vorgewölbte Membran an.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   ι . Anordnung zur Erhöhung der Empfindlichkeit einer Membran, insbesondere für akustische Zwecke, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran von dem eingespannten Rande aus radial in Richtung ihrer Fläche so in sich zusammengedrückt wird (Einzwängung), daß sie in der Nähe oder oberhalb ihrer Knickgrenze arbeitet.
2. 2. Anordnung zur Erzeugung der radialen Drücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran in einer Fassung sitzt, die enger ist als der Durchmesser der spannungslosen Membran.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran mit einem schrägen Rand (Facette) versehen und der Fassungsraum des ebenen mittleren Teiles der Membran durch die Facette verengt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen