DE569923C - Elektrostatisches Schwingungsgebilde - Google Patents

Description

Es sind bereits verschiedene elektrostatische Geräte zur Schallaufnahme und -wiedergabe bekanntgeworden, bei denen eine Membran aus Metallfolie oder eine andere schallabstrahlende Belegung über einen Nicht- oder Halbleiter auf einer festen, durchlochten Gegenelektrode aufliegt. Da man aber, um ein einigermaßen brauchbares Gerät zu erhalten nicht umhinkommt, die schwingende, als Membran dienende Belegung mehr oder weniger zu spannen, und zwar je nach dem verwendeten Material und dessen Stärke sowie seiner Größe und auch in Abhängigkeit von den elektrischen Verhältnissen, so ist es erklärlich, daß sowohl Temperatur- wie hygroskopische Einwirkungen nicht ohne Einfluß auf die mechanische Spannung der schwingenden Bestandteile eines solchen Systems sind. Zufällige Änderungen des Spannungszustandes wirken sich aber auch auf die Funktion des ganzen Systems aus und beeinflussen die Konstanz seiner elektroakustischen Qualität. Aus dieser Erkenntnis heraus sind bereits die verschiedensten Vorschläge zum Nachspannen der Membran bekanntgeworden.

Diese haben aber mehr oder weniger den Nachteil, daß sie ohne besonderen Eingriff ein Nachspannen der Schwingflächen nicht zulassen.

Die vorliegende Erfindung geht nun davon aus, die zwischen den Leiterflächen bzw. zwischen der festen Elektrode und den schwingenden Flächen eines Kondensatorschallgerätes auftretende Spannungs- und Lageveränderung auszugleichen, so daß stets der gleiche Abstand zwischen den Belegungen gesichert ist.

Erreicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß zunächst sowohl die schwingfähige Belegung (Membran) wie auch die oder das zusätzliche isolierende Mittel zwischen den Belegungen über die vorteilhaft in eine verrundete Kante auslaufende, feststehende Leiterfläche herübergezogen und nach Bedarf gespannt gehalten wird. Die beliebig begrenzte Leiterfläche selbst kann dabei eben, gewölbt oder aber auch linsenförmigodersonstzweckmäßiggestaltetsein. Die Beschaffenheit ihrer Oberfläche ist dabei ohne Belang. Sie kann lediglich beliebig gelocht sein. Sie kann aber auch zusätzlich aufgerauht oder mit Mulden beliebiger Form und Größe versehen sein, so daß die schwingenden Flächen auf den erhabenen Stellen oder den Metallrändern aufliegen. Ist beispielsweise eine solche feste Leiterfläche verzogen, was verschiedene Ursachen haben kann, so überträgt sich die Deformation auch auf die Außenkanten. Die über die Außenkanten gezogenen Schwingflächen schmiegen sich aber an die Kanten an, und so können verhältnismäßig erhebliche Veränderungen der Flächen unschädlich gemacht werden.

Da die Membran eines Kondensatorschallgerätes, sowohl wenn sie aus einem Metallblatt besteht als auch bei Verwendung eines leitend gemachten Trägers geeigneten Materials, sehr dünn und daher auch sehr empfindlich ist, so

wird sie zweckmäßig am Rande an einem stabileren Mittel befestigt. Die spannende Kraft läßt man dann auf das einfassende Mittel wirken. Was von der Membran gesagt ist, kann auch für ein in Anwendung gebrachtes Zwischendielektrikum gelten. Als solches werden bekanntlich sehr dünne Voll- und Halbleiter, wie z.B. Häute aus Cellulose, in Form von Celluloid usw., aber auch Gummi sowie Papier, ίο Seide, die letzteren auch mit Isoliermittel getränkt oder gedichtet, verwendet. Auch bei diesen kann es unter gewissen Umständen angebracht sein, sie zu spannen. In diesem Falle ist es auch zweckdienlich, sie wie die Membran am Rande einzufassen.

Die feste Leiterfläche braucht nicht unbe-. dingt massiv zu sein. Es lassen sich Metallgewebe oder -geflechte als feste Gegenelektrode verwenden. Diese wenig stabilen Materialien so müssen aber sehr straff in einem Rahmen gespannt werden oder über eine feste Unterlage gezogen werden. Der Rahmen oder die Unterlage wird zweckmäßig mit einer abgerundeten Spannkante versehen, über welche das die Gegenelektrode bildende Material gespannt wird. Wenn dann die Schwingfiächen gleichfalls über diese Spannkante als Widerlager gezogen werden, so müssen notwendigerweise alle Flächen parallel zueinander verlaufen. Um stets die gleiche Lage der Belegungen zueinander einzuhalten, wird den schwingenden Flächen die Spannung über ein elastisches Mittel, z. B, über Federn oder ähnlich wirkende andere Mittel, erteilt. Das oder die Spannorgane können auch regelbar ausgebildet sein. In den Abbildungen sind zur Erläuterung des Erfindungsgedankens beispielsweise Darstellungen wiedergegeben, die aber keinen Anspruch auf Vollständigkeit und Maßhaltigkeit φ₀ haben sollen.

Die Abb. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Ausführungsform im Schnitt. In derselben ist α ein Rahmen oder Tragring mit der Spannkante b. Mit g ist ein leitendes Gewebe, das durch einen Ring c gespannt wird, bezeichnet. Das Dielektrikum d ist auf dem Spannring e befestigt. Der schwingfähige Belag m oder dessen Träger ist auf den Ring f gespannt. Durch eine zweckmäßige Anzahl einstellbarer Federn h ..., die auf den Ring f wirken, wird der schwingfähige Belag m samt dem darunter befindlichen Dielektrikum d gegen den festen Belag g, und zwar über die Kante b gespannt. Es ist verständlich, daß es bei dieser Anordnung auf eine besonders genaue Ausführung der drei Halteringe a, e, f nicht ankommt. Es braucht bei der Bearbeitung der als Widerlager dienenden Kante b keine Präzision angewendet werden. Da sich alle drei Flächen auf die gleiche Kante b stützen, so müssen sie auch parallel zueinander verlaufen.

Dieser Vorteil tritt ganz besonders in Erscheinung, wenn größere Flächen für einen Lautsprecher in Anwendung kommen sollen. Es lassen sich auf diese Weise Flächen bis zu einem Durchmesser von 1 m oder ähnlich große, anders begrenzte Schwingungsgebilde herstellen. In der Abb. ia ist anstatt des Gewebes eine massive gelochte Platte f angegeben, bei welcher der Rand b als Stützkante für das Dielektrikum und für den schwingfähigen Belag, ausgebildet ist.

Will man größere Lautstärken erzielen, so genügt es nicht, nur die schwingfähige Fläche zu vergrößern. Es muß selbstverständlich auch die auf die Belege wirkende elektrische Energie gesteigert werden. Bei größeren festen Leiterflächen kann es dann, wenn dieselben nicht aus genügend starkem Material bestehen, vorkommen, daß dieselben bei bestimmten Tonfrequenzen in Resonanzschwingungen geraten. Dies wird verhindert durch eine besondere Vertiefung des festen Belages.

Bei der Verwendung genügend starken Materials, sei es für das leitende Gewebe oder für eine feste Platte aus Blech bzw. einem anderen Material mit leitend gemachter Oberfläche, wird die Stabilität durch Formgebung des Materials selbst erreicht. Geeignet ist beispielsweise die an sich bekannte Kegel- oder die Linsenform als Anzugsfläche. Zur weiteren Versteifung des Außendurchmessers erhalten derart geformte Platten einen in der Richtung nach der Basis zu im wesentlichen zylindrisch verlaufenden Rand, der in nicht schärfer Kante in die Kegel- bzw. Linsenform übergeht. Dieser Rand dient dann dem Dielektrikum bzw. dem schwingfähigen Belag als Spannstütze.

Die Abb. 2 und 2 a zeigen drei geschnittene Ausführungsformen. In Abb. 2 a ist der feste Belag g bei c linsenförmig ausgebildet mit der Auflage bzw. Spannkante b. Aus der Abb. 2 geht die schematisch dargestellte Gesamtanordnung hervor. Auf einem Ring α als Basis ist der feste Belag g aus Gewebe mit seiner linsenförmigen Fläche c und der abgerundeten Stützkante b befestigt. Über den Belag g ist sowohl das in einer Fassung e gehaltene Dielektrikum d als auch der in einem Winkelring f befestigte schwingfähige Belag m vermittels nächstsllbarer no Federn Ji ... gespannt.

Bei Verwendung eines dünnen_; wenig widerstandsfähigen, ganz oder teilweise leitenden Gewebes als festen Belag genügt die im Material selbst begründete Stabilität nicht zur versteifenden Formgebung. Erfindungsgemäß wird für diesen FaE die Versteifung dadurch erreicht, daß das Gewebe über eine genügend feste Form gespannt wird. Auch hierfür eignen sich wieder die bereits genannten Kegel- oder Linsenformen. Diese Stützform muß so gestaltet sein, daß die vom schwingenden Belag oder der Membran

ausgehenden Luftschwingungen über das gespannte Gewebe durch sie in hinreichendem Maße, d. h. ohne sonderliche Dämpfung, austreten können.

Bei elektrostatischen Großflächenmembranen bestand bisher die Schwierigkeit im Nachspannen der Membranen.

Diese Aufgabe wird im Zusammenhang mit dem über eine feststehende Kante der Unterlage

to gespannten schwingfähigen Belag auf folgende Weise gelöst. Gemäß Abb. 3 ist in einem Rahmen oder Ring α der feste Belag g, der irgendeine der vorbeschriebenen Merkmale haben kann, befestigt. Auf diesen ist das Dielektrikum d aufgelegt, das seinerseits zweckmäßig ir einem Ring e nachspannbar befestigt ist. Der schwingfähige Belag m ist um den Wulst i des Winkelringes f gelegt und dadurch gespannt. Auf diesen Winkelring wirkt nun ein symmetrisch am Umfang auf den Profilschenkel k angreifendes Druckelement. Dieses besteh f beispielsweise aus radial angeordneten Blattfedern h ..., die an einem Ende in einem Futter I gefaßt sind. Das Futter führt sich auf einem Zapfen der Schraube n. Diese wiederum läßt sich in der Brücke 0, welche mit dem Rahmen α verbunden ist, axial verstellen.

Wird nun die Schraube η angezogen, so werden die Federn A ... angespannt und drücken mit ihren freien Enden bei k auf den Ring f. Der schwingfähige Belag m, der je nach der Gestalt des festen Belages mehr oder weniger vorgespannt ist, wird nun durch Anspannen der Federn h ... über die Kanten b der festen Leiterfläche g herabgezogen, und zwar so weit, wie es zur Vermeidung der schädlichen Eigenschwingungen des gespannten Mittels erforderlich ist. Die Spannvorrichtung hat den weiteren Zweck, Veränderungen der Membran auszugleichen.

Im allgemeinen wird man damit auskommen, die als Membran wirkende Schwingfläche einstellbar zu gestalten. Im Sinne der Erfindung liegt es aber auch, jede beliebige Schwingfläche oder auch beide durch konzentrische Regulierorgane nachspannbar zu gestalten. Anwendung kann diese Spannvorrichtung finden bei beliebig gestalteten und begrenzten festen Belegsplatten. Wesentlich ist auch, daß bei allen genannten Ausführungsformen der schwingende Belag praktisch gleiche Größe mit dem festen Belag hat. Dadurch wird eine erheblich kleinere Baugröße gegenüber solchen Ausführungsformen erreicht, bei denen die Membran aus funktioneilen Gründen kleiner als der feste Belag ausgeführt wird.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Elektrostatisches Schwingungsgebilde mit auf der festen Belegung aufgelagerter Membran oder schwingfähiger Belegung, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (schwingfähige Belegung) über den Rand der festen Belegung als Widerlager abgestützt und gespannt gehalten wird.

2. Elektrostatisches Schwingungsgebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch das Zwischendielektrikum über den Rand der festen Belegung gespannt wird.

3. Elektrostatisches Schwingungsgebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als feste Elektrode eine aus einem nachgiebigen Werkstoff (leitendes Gewebe) bestehende Belegung dient, die über ein allen schwingenden Flächen gemeinsames Widerlager gespannt ist.

4. Elektrostatisches Schwingungsgebilde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auch die feste Belegung über die Kanten eines Stützringes gespannt ist.

5. Elektrostatisches Schwingungsgebilde . nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Widerlager verrundete Stützkanten besitzt.

6. Elektrostatisches Schwingungsgebilde nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der festen Belegung aufgelagerten Flächen an ihren Spannrändern gefaßt sind.

7. Elektrostatisches Schwingungsgebilde nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (schwingfähige Belegung) durch eine am Rand angreifende Spannvorrichtung regelbar gespannt wird.

8. Elektrostatisches Schwingungsgebilde nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliches Zwischendielektrikum Seidenfaden oder Gewebe verwendet werden.

9. Elektrostatisches Schwingungsgebilde nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der über die Kante der festen Belegung gezogenen Flächen über ein oder mehrere elastische Mittel erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen