DK201300376A1 - Helstøbt højtalerkabinet med integreret basrefleks produceret ved sandstøbning i en grå støbejerns legering. CSRC - Google Patents

Description

Patentansøgning DS 2013-001CSRC Dato: 19 Juni 2013

Titel:

Helstøbt højtalerkabinet med integreret basrefleks produceret ved sandstøbning i en grå støbejerns legering. CSRC

Beskrivelse:

Normalt fremstilles højtalerkabinetter af træ MDF-plade malet eller beklædt med metalfolie, plastik eller tyndplade i rustfri stål med anvendelse af dæmpende indlægsmateriale for at reducere, og til tider helt at fjerne resonansen.

Lad os tage udgangspunkt i menneskets hørelse, som kan opfatte tone i frekvensområdet ca 20 - 20.000 Hz. Selve lyden er trykbølger med meget små trykvariancer, ca en hundredetusindedel af atmosfæretrykket, se appendiks 4.

Kendetegnende for lyd er, at højfrekvente lyde hovedsageligt opfører sig på samme måde som lysstråler, hvorimod lavfrekvente lyde opføre sig som bølger.

Enhederne, der frembringer lyden, svinger mekanisk og kan i givne situationer skabe resonans og forstyrre lydbilledet kraftigt, såfremt en af egensvingningerne af kabinettet rammes.

Materialevalget til kabinettet spiller ind på bestemmelsen af egenfrekvensen, idet det er alment kendt, at tendensen til resonans kan reduceres signifikant ved at reducere bulkdensiteten af kabinettet ved at polstre indersiden med dæmpende materiale.

Ses der bort for den geometriske indflydelse af kabinettet i relation til kabinettets evne til at komme i selvsving kan materialets indflydelse simplificeres til følgende udtryk.

j hvor E er materialets elasticitetsmodul og p er densiteten.

Heraf fremgår det ved anvendelse af data fra appendix 2 og 3, at det materielle egensvingningsindex for MDF plader * 0,0625.

For metallerne bliver det for Gråjern « 0,0508, SG-jern « 0,0573, Alu-bronze « 0,0430, Aluminium legeringer * 0,0907, stål « 0,0588 og rustfri stål * 0,5884

Af dette materialeindex ses det generelt, at der ikke er den store forskel på, om kabinettet laves i en metallegering eller træ, når der ikke tages hensyn til indvendig polstring. Tages yderligere data fra appendix 4 i betragtning, bliver gråt støbejern et særdeles interessant materiale, idet den naturlige dæmpningskapacitet af dette materiale kan være mere end hundrede gange så stor som for alle de øvrige metaller. Går vi nu tilbage til det faktum, at lavfrekvent lyd opfører sig som trykbølger, hvorimod højfrekvent lyds bevægelsesmønster mere kan sammenlignes med lys, der reflekteres, kommer kabinettets indvendige overfladeudformning til gavn, se appendiks 1 og 6. Lyden fra diskanten bliver, når den reflekteres hele tiden, brudt på en sådan måde, at der ikke kan opstå stående lydbølger, der kan forstyrre lydbilledet fra højtalerenheden.

Dette mønster kan støbes ved at anvende en sandkerne som set i appendiks 6, som placeres direkte i støbeforme og danner den indvendige geometi. Overfladens ujævne geometriske udformning tager i normalplanet udgangspunkt i et hexagonalt mønster, der kan være introvert eller extrovert. Herefter er det de naturlige slipvinkler, for at kernen kan komme ud af kærnekassen efter opskydning og hærdning, der (ændrer) geometrien af den petruberede overflade.

Basenheden, som frembringer de lavfrekvente lyde, flytter relativt meget luft, som kan relatere i stående trykbølger. Dette problem løses ved den indstøbte basrefleks.

For at belyse effekten af den indvendige 3D overflade versus en glat overflade samt materialevalg blev der støbt 3 kabinetter. Et i Sg-jern med glat overflade hvor alle ujævnhederne på kernen var spartiet ud, en i Sg-jern med en kerne med det beskrevne mønster samt en i gråt støbejern med mønster. Ved at sammenligne resonansmålinger direkte på disse tre kabinetter kan effekten af med/uden mønster samt materialevalg belyses. Der er store forskel på SG-jern og gråt støbejern mht. styrke og klang. Det vigtige her er, at når man slår på Sg-jern, så synger det, mens gråt støbejern er helt dødt.

Af appendiks 10 ses det tydeligt ved sammenligning i figur 10.1, at det kabinet med det indvendige mønster har mindre resonanstilbøjelighed end det uden mønster. Ved sammenligning i figur 10.2 ses det, at det kabinet, der er støbt i gråjern med mønster, fungerer klart bedre end det tilsvarende støbt i Sg-jern.

Af disse målinger kan det helt klart ses, at højtalerkabinettet med indvendigt mønster i gråt støbejern fungerer bedst og derfor er den optimale løsning.

Patentkrav: #1: Der gøres krav på fremstillingsmetoden af et helstøbt højtalerkabinet, hvor den indvendige geometri laves via en sandkerne og den udvendige af en sandform, således at enheden får en karakteristisk overflade, der er kendetegnende for sandstøbt gods. #2: Der gøres krav på produktionsmetoden, hvor den integrerede basrefleks er fremkommet i samme procestrin som fremstillingen af selve kabinettet. #3: Der gøres krav på det støbte indvendige geometriske mønster. #4 Der gøres krav på det udvendige formsprog og design bestående af to sammensatte sphæriske skaller, der naturligt tangentielt er murfet sammen. #5 Der gøres krav på et helstøbt højjtalerkabinet støbt i vilkårlige materialer såsom bronze, rustfri stål, Sg jern, aluminium og specielt gråt støbejern. #6 Der gøres krav på at anvende gråt støbejern som konstruktionsmateriale, helt eller delvist af komponenter, til højtalerkabinetfremstilling ifm sandstøbning.

Sammenfatning

Støbt lydgengivelse er et unik nyopfundet højtalerkoncept baseret på markedets bedste komponenter og et nyopfundet højtalerkabinetdesign, materialevalg og fremstillingsmetode. Se appendiks 9.

Det unikke ved opfindelsen er, at frembringelsen er baseret på, at kabinettet produceres i et og kun et produktionstrin ved anvendelsen af sandstøbeteknologien samtidig med, at man har en naturlig indvendig petruberende geometri, det reflekterer de højfrekvente lydbølger samtidig med, at den integrerede basrefleks lader højtaleren ånde frit. Højtalerkabinettets geometriske udformning og materialevalg gør, at det er immunt over mekaniske vibrationer.

Det unikke ved denne opfindelse er, at gråt støbejerns lyddæmpende egenskaber og styrke er blevet anvendt til i et eneste produktiontrin at producere et højtalerkabinet med en indvendig geometri, der reflekterer de højfrekvente lyde på en sådan måde, at der ikke skabes resonans samtidig med, at den integrerede basrefleks sikrer, at højtalerenheden kan ånde, således at der skabes stående trykbølger.

Claims (6)

1. Patentansøgning DS 2013-001CSRC Dato: 19 Juni 2013 Titel: Helstøbt højtalerkabinet med integreret basrefleks produceret ved sandstøbning i en grå støbejerns legering. CSRC Beskrivelse: Normalt fremstilles højtalerkabinetter af træ MDF-plade malet eller beklædt med metalfolie, plastik eller tyndplade i rustfri stål med anvendelse af dæmpende indlægsmateriale for at reducere, og til tider helt at fjerne resonansen. Lad os tage udgangspunkt i menneskets hørelse, som kan opfatte tone i frekvensområdet ca 20 - 20.000 Hz. Selve lyden er trykbølger med meget små trykvariancer, ca en hundredetusindedel af atmosfæretrykket, se appendiks 4. Kendetegnende for lyd er, at højfrekvente lyde hovedsageligt opfører sig på samme måde som lysstråler, hvorimod lavfrekvente lyde opføre sig som bølger. Enhederne, der frembringer lyden, svinger mekanisk og kan i givne situationer skabe resonans og forstyrre lydbilledet kraftigt, såfremt en af egensvingningerne af kabinettet rammes. Materialevalget til kabinettet spiller ind på bestemmelsen af egenfrekvensen, idet det er alment kendt, at tendensen til resonans kan reduceres signifikant ved at reducere bulkdensiteten af kabinettet ved at polstre indersiden med dæmpende materiale. Ses der bort for den geometriske indflydelse af kabinettet i relation til kabinettets evne til at komme i selvsving kan materialets indflydelse simplificeres til følgende udtryk.

   j hvor E er materialets elasticitetsmodul og p er densiteten. Heraf fremgår det ved anvendelse af data fra appendix 2 og 3, at det materielle egensvingningsindex for MDF plader * 0,0625. For metallerne bliver det for Gråjern « 0,0508, SG-jern « 0,0573, Alu-bronze « 0,0430, Aluminium legeringer * 0,0907, stål « 0,0588 og rustfri stål * 0,5884 Af dette materialeindex ses det generelt, at der ikke er den store forskel på, om kabinettet laves i en metallegering eller træ, når der ikke tages hensyn til indvendig polstring. Tages yderligere data fra appendix 4 i betragtning, bliver gråt støbejern et særdeles interessant materiale, idet den naturlige dæmpningskapacitet af dette materiale kan være mere end hundrede gange så stor som for alle de øvrige metaller. Går vi nu tilbage til det faktum, at lavfrekvent lyd opfører sig som trykbølger, hvorimod højfrekvent lyds bevægelsesmønster mere kan sammenlignes med lys, der reflekteres, kommer kabinettets indvendige overfladeudformning til gavn, se appendiks 1 og 6. Lyden fra diskanten bliver, når den reflekteres hele tiden, brudt på en sådan måde, at der ikke kan opstå stående lydbølger, der kan forstyrre lydbilledet fra højtalerenheden. Dette mønster kan støbes ved at anvende en sandkerne som set i appendiks 6, som placeres direkte i støbeforme og danner den indvendige geometi. Overfladens ujævne geometriske udformning tager i normalplanet udgangspunkt i et hexagonalt mønster, der kan være introvert eller extrovert. Herefter er det de naturlige slipvinkler, for at kernen kan komme ud af kærnekassen efter opskydning og hærdning, der (ændrer) geometrien af den petruberede overflade. Basenheden, som frembringer de lavfrekvente lyde, flytter relativt meget luft, som kan relatere i stående trykbølger. Dette problem løses ved den indstøbte basrefleks. For at belyse effekten af den indvendige 3D overflade versus en glat overflade samt materialevalg blev der støbt 3 kabinetter. Et i Sg-jern med glat overflade hvor alle ujævnhederne på kernen var spartiet ud, en i Sg-jern med en kerne med det beskrevne mønster samt en i gråt støbejern med mønster. Ved at sammenligne resonansmålinger direkte på disse tre kabinetter kan effekten af med/uden mønster samt materialevalg belyses. Der er store forskel på SG-jern og gråt støbejern mht. styrke og klang. Det vigtige her er, at når man slår på Sg-jern, så synger det, mens gråt støbejern er helt dødt. Af appendiks 10 ses det tydeligt ved sammenligning i figur 10.1, at det kabinet med det indvendige mønster har mindre resonanstilbøjelighed end det uden mønster. Ved sammenligning i figur 10.2 ses det, at det kabinet, der er støbt i gråjern med mønster, fungerer klart bedre end det tilsvarende støbt i Sg-jern. Af disse målinger kan det helt klart ses, at højtalerkabinettet med indvendigt mønster i gråt støbejern fungerer bedst og derfor er den optimale løsning. #1: Der gøres krav på fremstillingsmetoden af et helstøbt højtalerkabinet, hvor den indvendige geometri laves via en sandkerne og den udvendige af en sandform, således at enheden får en karakteristisk overflade, der er kendetegnende for sandstøbt gods.
2. #2: Der gøres krav på produktionsmetoden, hvor den integrerede basrefleks er fremkommet i samme procestrin som fremstillingen af selve kabinettet.
3. #3: Der gøres krav på det støbte indvendige geometriske mønster.
4. #4 Der gøres krav på det udvendige formsprog og design bestående af to sammensatte sphæriske skaller, der naturligt tangentielt er murfet sammen.
5. #5 Der gøres krav på et helstøbt højjtalerkabinet støbt i vilkårlige materialer såsom bronze, rustfri stål, Sg jern, aluminium og specielt gråt støbejern.
6. #6 Der gøres krav på at anvende gråt støbejern som konstruktionsmateriale, helt eller delvist af komponenter, til højtalerkabinetfremstilling ifm sandstøbning. Sammenfatning Støbt lydgengivelse er et unik nyopfundet højtalerkoncept baseret på markedets bedste komponenter og et nyopfundet højtalerkabinetdesign, materialevalg og fremstillingsmetode. Se appendiks 9. Det unikke ved opfindelsen er, at frembringelsen er baseret på, at kabinettet produceres i et og kun et produktionstrin ved anvendelsen af sandstøbeteknologien samtidig med, at man har en naturlig indvendig petruberende geometri, det reflekterer de højfrekvente lydbølger samtidig med, at den integrerede basrefleks lader højtaleren ånde frit. Højtalerkabinettets geometriske udformning og materialevalg gør, at det er immunt over mekaniske vibrationer. Det unikke ved denne opfindelse er, at gråt støbejerns lyddæmpende egenskaber og styrke er blevet anvendt til i et eneste produktiontrin at producere et højtalerkabinet med en indvendig geometri, der reflekterer de højfrekvente lyde på en sådan måde, at der ikke skabes resonans samtidig med, at den integrerede basrefleks sikrer, at højtalerenheden kan ånde, således at der skabes stående trykbølger.