DE865394C

DE865394C - Mindestens eine Membran aufweisende schwingbare Vorrichtung

Info

Publication number: DE865394C
Application number: DEB16235A
Authority: DE
Inventors: Carl Von Dr Habil Basel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-08-25
Filing date: 1951-08-10
Publication date: 1953-02-02

Description

Mindestens eine Membran aufweisende schwingbare Vorrichtung Die Verwendung schwingbarer Membranen ist in der Technik vielfach bekannt. Allgemein wird die Membran zwischen zwei Klemmringe gelegt, welche nachher plan verschraubt werden.
Eine derartige Membrananordnung hat den Nachteil, daß keine dünnen Membranen verwendet werden können,-und infolgedessen keine stabile Nullage und nur eine geringe Empfindlichkeit erzielt werden kann. Auch wenn man eine Masse auf der Membran befestigt, weist eine solche Anordnung keine definierte Eigenfrequenz auf.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, die obigen Nachteile zu beheben und betrifft eine mindestens eine Membran aufweisende schwingbare Vorrichtung, welche durch mindestens einen eine Membran tragenden und mit ihr fest verbundenen Träger mit kreisförmiger Öffnung und wenigstens. einer mit der Membran innerhalb der Trägeröffnung in Berührung stehenden ringförmigen Stütze gekennzeichnet ist, welche beide in bezug aufeinander axial beweglich sind, so daß durch eine Relativbewegung beider Teile eine Veränderung der Membranspannung erfolgt.
Die Zeichnung stellt schematisch und beispielsweise drei Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dar.
Fig. z zeigt die Befestigungsart einer Membran; Fig. 2 stellt schematisch eine zwei Membranen aufweisende schwingbare Vorrichtung dar; Fig. 3 zeigt eine sehr empfindliche schwingbare Vorrichtung.
Die in Fig. a dargestellte schwingbare Vorrichtung weist eine auf einen Ring 2 gelötete dünne Membran z auf. Das Auflöten der Membran hat so zu erfolgen, daß die federharten Membranen keine Ausglühungen erfahren. Der Ring 2 ist mit einem äußeren Gewinde versehen, welches mit dem inneren Gewinde 3 eines ringförmigen Trägers 5 im Eingriff steht. Der ringförmige Träger 5 weist auf einer Seite eine Rinne 4 auf, durch welche eine das Gewinde 3 tragende zylindrische Wand gebildet wird. Dieser Wand gegenüber entsteht ein Stützring 6, auf dessen Ringfläche 7 die Membran aufruht.
Die Längsachse dieses Trägers 5 steht senkrecht zur Membranebene, und das Einschrauben des Ringesin das Gewinde 3 bewirkt eine axiale Relativbewegung zwischen dem Ring und dem Träger 5. Durch diese Bewegung wird die Membranspannung in radialer Richtung geregelt, das heißt durch das Ein- oder Ausschrauben des Ringes 2 kann die Resonanzfrequenz "der Membran auf verschiedene Werte eingestellt werden.
Eine derartig befestigte dünne Membran kann auf verschiedene Frequenzen schwingen, und für jede dieser Frequenzen entspricht die Stelle der Knotenlinien derjenigen, welche sich nach den physikalischen Gesetzen bestimmen läßt.
Die in Fig.2 dargestellte Vorrichtung weist zwei Membranen i auf, wobei jede auf einem Ring 2 aufgelötet ist. Beide Membranen sind in ihrem Mittelteil durch einen eine Masse 8 tragenden Stab g miteinander verbunden. Jeder Ring 2 ist auf einem ringförmigen Träger- 5 gemäß Fig. i eingeschraubt.
Nur weisen die äußeren zylindrischen Seiten der Träger 5 ein Gewinde io auf, um deren Befestigung in einem Gehäuse zu ermöglichen. Dieses Gehäuse besteht aus einem Rohr 12, welches an jedem seiner Enden ein inneres Gewinde iz aufweist.
Eine solche Vorrichtung kann z. B. für Beschleunigungsmessungen verwendet werden, wobei die relative Bewegung der Masse eine Funktion der Beschleunigung ist. Diese Bewegung kann durch mechanische oder elektrische Mittel übertragen werden.
Wie früher beschrieben, kann die radiale Spannung jeder Membran durch das Ein- oder Ausschrauben der Ringe 2 eingestellt werden. Das Ein- und Ausschrauben der ringförmigen Träger 5 im Rohr i2 ermöglicht noch eine zusätzliche Vorspannung zu erhalten, welche für eine außerordentliche Stabilität der Nullage.bürgt.
Da die Membranen sehr dünn gewählt werden können, sind ihre Massen in bezug auf die Masse 8 vernachlässigbar, so daß die Eigenfrequenz f o des schwingbaren Teils durch gegeben ist, wobei D die Spannung der Membranen und m die Masse- 8 ist. Da die Empfindlichkeit a auf Beschleunigungen durch dargestellt werden kann, ergibt sich Durch zweckentsprechende Einstellung der auf die Membran wirkenden 'adialen und axialen Kräfte können große Eigenfrequenz oder Empfindlichkeiten bei definierter 'Nullage je nach Wünsch erhalten werden.
Fig. 3 stellt eine zwei Membranen aufweisende schwingbare Vorrichtung dar, welche bei extrem guter Nullage des Membränsystems eine hohe Empfindlichkeit besitzt. Die Membranen i sind wie früher auf die Ringe 2 aufgelötet; aber letztere weisen keine äußeren Gewinde auf. Die Membranen i werden durch ein Distanzstück 14 und die Ringe 2 durch einen Zusatzring 15 auseinandergehalten. Zwei Ringstützen 16 weisen ein äußeres Gewinde und einen inneren zylinderförmigen Teil 17 auf. Diese Ringstützen 16 sind in einem zylindrischen Gehäuse 18 eingeschraubt,. und ihre relativen Lagen können daher durch Ein- oder Ausschrauben geändert werden.
jede Membran steht also durch eine Ringfläche mit einem der zylinderförmigen Teile 17 in Berührung. Die Membranen werden durch diese Teile 17 zusammengepreßt, während sie durch den Zusatzring 15 und das Distanzstück 14 auseinandergehalten werden. Die Eigenfrequenz, die Empfindlichkeit und die Stabilität der Nullage dieser schwingbaren Vorrichtung können durch Dimensionierung des Distanzstückes 14 und der Dicke des Zusatzringes sowie durch die relative Lage der Ringstützen 16 eingestellt werden.
Selbstverständlich könnte der Zusatzring wegfallen, vorausgesetzt daß die Dicke der Ringe 2 entsprechend gewählt wird.
In den beschriebenen Ausführungsformen ist stets vorgesehen, daß Membranen i auf die Ringe 2 aufgelötet sind. Es können jedoch andere Befestigungsarten vorgesehen werden. Die Membranen könnten z. B. genietet oder in einer Rille der Ringe 2 eingepreßt werden.
Die Membran könnte auch auf einen beliebig geformten Teil mit einer kreisförmigen Öffnung befestigt werden. Aber ringförmige Membranträger eignen sich stets am besten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Schwingbare Membranvorrichtung, gekennzeichnet durch mindestens einen eine Membran (i) tragenden und mit ihr fest verbundenen Träger (2) mit kreisförmiger Öffnung und wenigstens einer mit der Membran (i) innerhalb der Trägeröffnung in Berührung stehenden ringförmigen Stütze (6 bzw. 16), welche beide in bezug aufeinander axial beweglich sind, so daß durch eine Relativbewegung beider Teile (2 bis 6 bzw. 16) eine Veränderung der Membranspannung erfolgt.
2. Schwingbare Membranvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Membranträger durch einen Ring (2) gebildet ist, auf welchen die Membran (i) aufgelötet ist.
3. Schwingbare Membranvorrichtung nach Ansprüchen i und --, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Stütze (6) einen zylindrischen, mit Innengewinde (3) versehenen Teil (5) von größerem Durchmesser aufweist, in welchen der mit Außengewinde versehene Membranträgerring (2) eingeschraubt ist.
4. Schwingbare Membranvorrichtung nach Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Teil (5) der ringförmigen Stütze (6) mit einem Außengewinde (io) versehen ist.
5. Schwingbare Membranvorrichtung nach Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Stütze (6) vom zylindrischen, mit Innengewinde (3) versehenen Teil (5) durch eine Rinne (q.) getrennt ist.
6. Schwingbare Membranvorrichtung nach Ansprüchen i bis q., gekennzeichnet durch zwei einander gegenüberliegende Membranen (i), deren Mittelteile durch einen Stab (9) verbunden sind, wobei die ringförmigen Stützen (6) in einem zylindrischen Gehäuse (i2) eingeschraubt sind.
7. Schwingbare Membranvorrichtung nach Ansprüchen i bis q. und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der die Membranen (i) verbindende Stab (9) eine Masse (8) trägt. B. Schwingbare Membranvorrichtung nach Ansprüchen x und 2, gekennzeichnet durch zwei einander gegenüberliegende Membranen (i), deren Mittelteile durch ein Distanzstück (i.¢) auseinandergehalten werden, wobei jede Membran (i) mit einer mit Außengewinde versehenen und in einem zylindrischen Gehäuse (i8) eingeschraubten ringförmigen Stütze (i6) in Berührung steht. g. Schwingbare Membranvorriclitung nach Ansprüchen i, 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragringe (2) der Membranen (i) durch einen Distanzring (i5) voneinander getrennt sind.