DE585320C

DE585320C - Membran

Info

Publication number: DE585320C
Application number: DEG76761D
Authority: DE
Original assignee: Dr-Ing Rudolf Goldschmidt
Current assignee: Dr-Ing Rudolf Goldschmidt
Priority date: 1927-09-02
Filing date: 1929-06-22
Publication date: 1933-10-02

Description

Im Patent 503 827 ist eine Membran für ■ akustische Zwecke beschrieben, deren ungezwungene, flach gewölbte Form durch dauernd in ihr wirkende, elastische Verbiegungsspannungen teilweise oder ganz beseitigt wird. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Weiterbildung solcher Membranen und enthält Methoden, nach denen bei elektromagnetisch betätigten Membranen ihre elastischen Eigenschaften und die Anziehungskräfte des Magneten in gewisse Beziehungen zueinander gebracht werden, die auf die Schallstärke und auf die Gestalt der Resonanzkurve besonders günstig einwirken.

DieErfindung besteht im wesentlichen darin, daß die Membran mit einer oder mehreren Ausprägungen von kleineren Abmessungen als der freie Membrandurchmesser versehen ist zur Erzielung zonenweiser Vorspannungen.

Es werden hierdurch in bestimmten Zonen dauernde Spannungen erzeugt, welche die Membran befähigen, Teilschwingungen auszuführen in der Art ihrer natürlichen Oberschwingungen, aber mit viel-größerer Amplitude und mit willkürlich wählbaren Resonanzlagen. Die Ausprägungen dienen hierbei als Speicher und Erhalter der Vorspannungen. Abb. i, 2 und 3 geben ein Ausführungsbeispiel wieder. In die Membran ist hier eine kreisringförmige, kraterartige Ausbuchtung A eingedrückt worden. Die Erhabenheit der Ausbuchtung sei h_x. Drückt man nun mit den Stempeln C (Abb. 3) den Prägering A so in sich zusammen, daß seine Höhe von Ji₁ auf A₂ vermindert, also gleichzeitig seine Basis breiter wird und er sich, in Richtung der Pfeile (Abb. 3) ausdehnt, so federt er nach Abheben der Stempel C etwas zurück. Er möge endgültig die Höhe h einnehmen, die durch Kombination der permanenten Formänderung und der Federung zustande kommt. Durch diesen Vorgang wird auch die Verbreiterung an seiner Basis wieder verringert, geht jedoch nicht ganz zurück, so daß in den benachbarten Teilen entsprechende Biegungs- und Druck-Spannungen bestehen bleiben. Abb. 4 zeigt ungefähr die neue Form, die die ursprünglich ebene Membran infolge der inneren Vorspannungen nach dem zweiten Arbeitsgang annimmt, wobei aber der Deutlichkeit wegen die Deformationen sehr stark übertrieben sind.

Die so geschaffene Vorspannzone befähigt die Membran auch auf Schwingungen, die eine höhere Frequenz als die Resonanzgrundfrequenz haben, stark anzusprechen, weit mehr als dies bei der bekannten Bildung der natürlichen ersten Oberschwingung in einer gewöhnlichen Membran der Fall ist.

Durch dieAbmessungen (Verhältnis d zuD), durch die Anzahl der Vorspannzonen (Abb. 6) sowie durch ihre Form (Abb. 7 bis 10) läßt sich eine größere Zahl höherer Resonanzen in

beliebiger Lage schaffen. Ist I (Abb. 5) die Resonanzkurve der gewöhnlichen Membran, so nimmt durch den Einfluß einer Vorspannzone die Kurve beispielsweise die Form II an. Um die Rückwirkung der örtlichen Vorspannungen auf die Grundfrequenz der Gesamtmembran beherrschen zu können, tut man gut daran, die Membran als Ganzes von Hause aus zu wölben (Abb. ir) und sie nach einem

ίο an anderer Stelle beschriebenen Verfahren mit solchen Rückwölbungsspannungen zu versehen, daß eine unerwünschte Verschiebung der Grundfrequenz korrigiert wird. Eine ringförmige Vorspannzone nahe der Peripherie einer an sich ebenen Membran hat unter Umständen dieselbe Wirkung, wenn hier auch die Regulierung nicht immer mit derselben Sicherheit durchzuführen ist.

Diese Verfahren eignen sich aber nicht bloß zur Korrektur, sondern können auch dazu dienen, die Spannungen in den Vorspannzonen ganz und gar zu erzeugen. Wenn man (Abb. 11) eine gewölbte Membran zurückbiegt (Pfeile G), so entstehen gleichzeitig Spannungen H, die die ringförmige Ausprägung A in sich zusammendrücken und sie infolgedessen in einen ähnlichen Vorspannzustand versetzen wie bei unmittelbarer Formänderung. Auch auf andere Art können derartige Pressungen erzeugt werden, wie z. B. durch Einengen der ■ mit den Ausprägungen versehenen Membran beim Einspannen in einen festen Rahmen. Sind mehrere Ausprägungen· vorhanden, z. B. A₁ und A₂ in Abb. 6, so genügt es, eine zusammenzuquetschen, um auch die anderen in •Spannung zu versetzen.

Es ist nun keineswegs gleichgültig, mit welcher Erhabenheit die Ausprägung A erfolgt. Diese hat auf die Dauerhaftigkeit und die Stärke der verbleibenden Vorspannungen einen großen Einfluß. Vor allem kommt es auf das Verhältnis der Prägungshöhe h zur Membrandicke t an. Bei den üblichen dünnen Membranen sollte die Prägungshöhe h den Betrag 2 · t nicht übersteigen. Natürlich hat auch die Schwingungsweite der Membran Einfluß auf die Wahl der Prägungshöhe h, da beim Schwingen die Membran ihre inneren Spannungen ändert und somit auch die Vorspannungen. Bei Membranen unter Magnetzug ist dessen Größe und Charakter mitbestimmend für Vorspannung und Prägehöhe. Auf dem Einfluß des Magneten auf das Verhalten der Membran beruht eine besondere Methode zur Verbesserung und nachträglichen Regulierung ihres akustischen Verhaltens. Das Verfahren umfaßt· auch Membranen, die an und für sich gar nicht magnetisch betätigt werden (Sprechmaschinen, Großflächenlautsprecher), aber besonders mit einem Magneten ausgerüstet werden, der weiter keinen Zweck hat als die akustische Beeinflussung. Die Ausprägung^ möge beispielsweise eine ovale, dreieckige oder länglich-rechteckige Form haben (Abb. 10) oder aus zwei kreisförmigen Erhabenheiten A₁ und A₂ bestehen (Abb. 12). Eine dieser Erhabenheiten, A₁, A₂, kann auch fortfallen oder kleiner sein als die andere. In Abb. 12 ist P der Grundriß der Magnetpole. Dreht man nun Magnet und Membran relativ zueinander, so hängt nicht nur die Lage der Extraresonanzen, sondern die gesamte Form der Resonanzkurve in hohem Maße von dem Winkel α ab, den die Mittellinie X der Magnetpole mit der großen Symmetrieachse Y der Ausprägung bildet, d. h. von der Fläche der Vorspannzone, die von den Magnetpolen bedeckt wird. Auf diese Weise gewinnt man also ein bequemes Mittel zum Einstellen sowie zum Regulieren am fertigen Apparat.

Claims

Patentansprüche:

1. Membran nach Patent 503 827, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer oder mehreren Ausprägungen von kleineren Abmessungen als der Membrandurchmesser versehen ist zur Erzielung zonenweiser Vorspannungen.

2. Ausführungsform der Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungen der einzelnen Zonen durch die Ausprägungen erzeugt und im Spannungszustand erhalten werden.

3. Ausführungsform der Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungen durch Zusammenpressen der Ausprägungen erzeugt werden.

4. Ausführungsform der Membran nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ίσο die Tiefe der Ausprägungen vermindert oder ganz beseitigt wird.

S- Ausführungsform der Membran nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Ausprägungen kleiner ist als die doppelte Membrandicke.

6. Ausführungsform einer Membran, die unter dem Einfluß eines Magneten steht, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannzonen eine solche Form und Lage haben, daß beim Verdrehen oder Verschieben von Magnet und Membran relativ zueinander sich die Größe der von den Magnetpolen bedeckten Fläche der Vorspannzonen ändert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen