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Anordnung bei akustischen Apparaten.
Die Erfindung bezieht sich auf akustische Apparate und bezweckt in der Hauptsache einen verbesserten Sehalldurchgang für Apparate zu schaffen, die zum Empfang oder zur Übertragung von Schall benutzt werden.
Durch die Erfindung soll eine Schallkammer oder Schalldost'geschaffen werden, welche eine treuere Übertragung der von einer Membran ausgehenden Schallwellen ermoglidit. als bis jetzt möglich war.
Es sind schon Schalldosen bekannt, in welchen eine feste und eine schwingbare Wand vorgesehen sind und in welchen die Schallöffnung in der festen Wand liegt. Es wurde vorgeschlagen. die inneren Flächen der beiden Wände derart im Verhältnis zu einander auszuformen, dass die Oberflächen der aufeinanderfolgenden Abschnitte, konzentrisch mit der Sehallöffnung gerechnet, zwischen den Innenflächen der beiden Wände im wesentlichen gleich wurden. Bei diesen Einrichtungen ist der Flächeninhalt der Öffnung zwischen den festen und den beweglichen Wänden, durch welche die Luft verdrängt wird, wenn die schwingbare Wand sich nach innen bewegt, annähernd konstant, aber das Volumen der verdrängten Luft nimmt allmählich gegen die Mitte der beweglichen Wand zu.
Es ist deshalb einleuchtend, dass die Geschwindigkeit in einer solchen Schalldose nicht überall konstant ist.
Gemäss vorliegender Erfindung enthält der akustische Apparat eine Schalldose und Mittel zur Erzeugung von Schallwellen in derselben. wobei die Kammer derart geformt ist, dass die momentane Schwingungsgeschwindigkeit der Luft über die ganze Kammer annähernd konstant ist.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung besitzt die Schalldose eine feste Wand mit einer als Schalldurchlass dienenden Öffnung, die zu Schallabgabevorrichtungen führt und eine Membrane, die sieh abwechselnd der festen Wand nähert und sich von dieser entfernt, wenn sie durch passende Mittel. z. B. den Schallstift einer Sprechmaschine oder den Elektromagneten eines Telephonempfängers in Bewiegung versetzt wird. Die feste Wand der Sehalldose ist derart geformt im Verhältnis zur Membran, dass ein Teil der Luft ungefähr parallel zur letzterer getrieben wird und dass die momentane Schwingunggeschwindigkeit der Luft über die ganze Schalldose konstant ist.
Bei einer solchen Form der Dose oder Kammer werden Reibungsverluste auf ein Minimum herabgesetzt und eine Schallwiedergabe von höchster Gute wird erreicht.
In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch eine Sprechmaschinenschalldose gemäss der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform in ähnlicher Ausführung.
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gezeigt). Ein Schallstift 64 ist mittels einer Stange 6. 5 mit der Membran so verbunden, dass er letztere vermittels der Stiftes 64 in Schwingungen versetzt. Die Oberfläche 61 ist derart gekrümmt, dass die jeweilige momentane Schwingungsgeschwindigkeit der Luft in der ganzen Sehalldose konstant ist.
Wie ersichtlich, wird bei Schwingungen der Membran durch einen äusseren, ringförmigen Membran-
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zu getrieben, demnach nahezu parallel zur Membran, so dass die ideelle Zylindermantelfläche (bi oder b2) zwischen innerem Ringrand und Fläche 61 als Durchgangsquerschnitt für das von dem betreffenden Randring (i oder a2) getriebene Luftvolumen zu betrachten ist. Das günstigste Resultat wird erzielt, wenn das Verhältnis zwischen dem von einem Randring verdrängten Luftvolumen und der zylindrischen Durchgangsöffnung am inneren Rand des betreffenden Randringes dasselbe ist wie das Verhältnis zwischen dem totalen, von der Membran 62 verdrängten Volumen zum Querschnitt der Öffnung 63. Betrachtet man z.
B. das Luftvolumen, welches von dem Ring al verdrängt wird, wenn die Mitte der Membran ? über einen gewissen Abstand verschoben wird, so ist das Verhältnis zwischen diesem Volumen und dem Flächeninhalt des Zylindermantels bl (zwischen der inneren Kante des Ringes und der Fläche 61) dasselbe wie das Verhältnis zwischen dem Luftvolumen, welches von dem Ring a2 verdrängt wird und dem Flächeninhalt des Zylindermantels b2 zwischen der Kante des Ringes Cl2 und der Fläche 61"welches Verhältnis wieder dasselbe ist wie das Verhältnis zwischen der totalen, von der Membran 62 verdrängten Luftmenge und dem Querschnitt der Öffnung 63.
Es ist klar, dass, damit Luft über die ganze Schalldose mit konstanter Schwingungsgeschwindigkeit
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proportional sein muss. Wenn man die Rand-Ringelelemente al und a2 betrachtet, so ist das Luftvolumen, das durch das Element a2 verdrängt wird, wenn die Mitte der Membran über eine gewisse Strecke schwingt. grösser als das Luftvolumen, welches unter denselben Bedingungen durch das Element a1 verdrängt wird. Der Flächeninhalt der zylindrischen Öffnung b2 muss deshalb entsprechend grösser sein als der Flächeninhalt der zylindrischen Öffnung b1.
Die Form der Fläche 61 kann in folgender Weise ermittelt werden.
Es sei angenommen, dass
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<tb>
<tb> y1 <SEP> = <SEP> f <SEP> (x) <SEP> = <SEP> Querschnittsform <SEP> der <SEP> gebogenen <SEP> Membran <SEP> ?
<tb> y2 <SEP> = <SEP> (x) <SEP> = <SEP> Querschnittsform <SEP> der <SEP> Fläche <SEP> 67
<tb> b <SEP> = <SEP> Radius <SEP> der <SEP> Öffnung <SEP> 63
<tb> a <SEP> = <SEP> Radius <SEP> der <SEP> Membran <SEP> 62.
<tb>
Unter der Voraussetzung, dass die Luftkompression vernachlässigt werden kann, ist das Volumen der durch die Trichteransatzöffnung hindurchgetriebenen Luft gleich dem Volumen der von der Membran verdrängten und weiters ist auch das Volumen der durch einen ringförmigen Durchgangsquerschnitt in radialer Richtung und annähernd parallel zur Membran hindurchgetriebenen Luft gleich dem Volumen der durch den entsprechenden Randring in Bewegung versetzten Luft.
Da die Ausbauchung der Membran (im Schnitt gedacht) symmetrisch um ihr Zentrum erfolgt.
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verdrängt wird, so beträgt die Luftgeschwindigkeit beim Durchströmen dureh die Trichteransatzöffnung mit dem Radius b
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Erfolgt die Luftverdrängung nicht gleichmässig, beispielsweise wenn die Membran eine einfache
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aber nicht notwendig etwas anderes in Betracht zu ziehen als den oben angegebenen einfachen Fall. Bemerkt sei, dass die Geschwindigkeit ausgedruckt ist als das per Zeiteinheit durch die Querschnittseinheit hindurehgetriebene Volumen, was dasselbe ist wie die durchschnittliche. über den ganzen Quer- schnitt, hin herrschende lineare oder Partikelgeschwindigkeit.
Wenn die Form der Wand 61 ? durch die Kurve eines radialen Wandschnittes ausgedrückt wird. nämlich
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Unter der Annahme, dass das ausserhalb der besagten Durchgangsstelle verdrängte Luftvolumen durch den vorangeführten verringerten Querschnitt hindurchxuströmen hat. ist die Verdrängungsgeschwindigkeitgegebendurch
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Der Bedingung. dass die Geschwindigkeit an allen Durchgangsstellen gleichförmig und gleich
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iiber dem Werte
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vernachlässigt respektive weggelassen werden.
Durch Integration zwischen den Grenzwerten a - x und a - o erhält man die aus der Gleichung/
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Werden in dieser Gleichung verschiedene Werte iiir x von a bis a - b eingesetzt. so erhält man die Form der Schnittkurve respektive der Fläche 61.
In Fig. 2 ist die Membran kolbenförmig, weshalb ihre Schwingungsamplitude (d) über der ganzen Fläche konstant ist. Die Vorkehrungen, die zur Erzeugung von konstanter Luftschwingungsgeschwindigkeit in der Sehalldose notwendig sind, werden dadurch vereinfacht. Die Bezugszeichen a, ai. e, b. bi. werden übersichtshalber weggelassen, aber die Zeichen sollen die entsprechenden Grössen in beiden
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dasselbe ist wie das Verhältnis zwischen dem von der projizierten Fläche von a2 bestrichenen Raum und der Fläche der Öffnung b2 und ferner dasselbe wie das Verhältnis zwischen dem von der Membran bestrichenen Raum und dem Querschnitt der Öffnung 6J.
Für diesen Fall sei die über die ganze Membranfläche hin gleichmässige Verschiebung mit d ange- nommen, aus der Gleichung 7 wird dann
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und durch Integratioll
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Hiezu sei bemerkt, dass diese Gleichung 10 in gewisser Hinsicht genauer ist als die Gleichung 8, bei welcher der Einfluss der Membranvibration, nämlich der Wert/ (s), vernachlässigt ist.
Ein Fehler entsteht dadurch, dass die Flächen b1, b2 parallel zu den y-Achsen gemessen werden, und wenn die schwingende Fläche sich bedeutend von einer Ebene parallel zur a-Achse unterscheidet, so ist es zweckmässig, dies zu berücksichtigen. Man wird wahrscheinlich für die meisten Zwecke genügende Genauigkeit erhalten, wenn man die Breiten der Öffnungen b, und b2 senkrecht zur Schwingung- fläche misst.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Schalldose gemäss der Erfindung, bei welcher 11 ein durchbrochenes. schalenförmiges Gehäuse ist, in welchem eine Membran zwischen zwei Flanschenringen 13 sitzt und von einer Rückenplatte 14 festgehalten wird, welche mittels einer mit dem Gehäuse 11 verschraubten Mutter gegen die Ringe 13 gepresst wird. Die Membran J ! 2 ist vorzugsweise aus leichtem, dünnem Material, z. B. dünnem Duraluminium und durch entsprechende Formgebung abgesteift. Gemäss der Abbildung ist eine Anzahl verhältnismässig tiefer konzentrischer Riefelungen von verschiedener Höhe vorgesehen.
Die Innenfläche der Rückenplatte 14 besitzt entsprechende Riefelungen mit abnehmender Neigung, so dass ein Zwischenraum gegen die Membran von zunehmender Weite gegen die Mitte hin verbleibt. Wie in Verbindung mit Fig. 1 und 2 beschrieben, lässt sich die richtige Form der beiden Riefelungen festlegen, so dass eine konstante Luftgeschwindigkeit zwischen ihnen gesichert werden kann. Auf der Membran sitzt ein Aufsatz 16 mit einem halbkugelförmigen Mittelteil- ? y und einer Anzahl biegsamer Arme 18, die radial verlaufen und auf zweckmässige Weise (z. B. mittels Nieten, Punkt- schweissung od. dgl. ) mit dem Grat einer Riefelung der Membran verbunden sind.
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nach innen gerichteten Armen 22 und 23 trägt, deren. Enden mit Messerschneiden 24 und 25 versehen sind.
Durch einen Schlitz im Träger 20 und zwischen den Armen der Platte 21 ragt ein Stiftarm : 2', hervor, dessen oberes Ende in drehbarem Eingriff mit der Mitte des Aufsatzes 16 gehalten wird mit Hilfe einer U-förmigen Feder 26, wobei der eine Arm der Feder in einen hiezu vorgesehenen Schlitz des Stiftarmes und der andere Arm in eine durchlöcherte Nabe an der Aufsatzmitte hineingreift. Zur Aufnahme des Stiftes 32 ist das untere Ende des Stiftarmes 27 mit einer Hülse 30 und einer Befestigungs-
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hiezu vorgesehenes Loch, im Stiftarm befestigt. In demselben Loch ist eine biegsame Stange 34 befestigt, die ungefähr parallel mit dem Arm 22 verläuft.
Einschnitte in der oberen Seite der Querstange sind vorgesehen, mit welchen die Stange 33 mittels der federnden Stange-M in Berührung gehalten wird. Zu diesem Zweck liegen die Enden der Stange 34 gewöhnlich niedriger als der Mittelteil derselben, so dass die Querstange 33 gegen die Messerschneiden gepresst wird, wenn die Enden der Stange 34 nach oben gebogen werden, um mit Zapfen- schrauben 35, 36 in Eingriff gebracht zu werden, die in Augen 37 bzw. 38 am Träger 20 sitzen. Die Enden der federnden Stange sind konisch geformt und die Schrauben 35, 36 haben konische Einschnitte. so dass der Druck auf die Messerschneiden durch Drehung der Schrauben in die eine oder die andere Richtung leicht geregelt werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE : l. Akustischer Apparat mit einer Schallkammer und einer Schallschwingungen erzeugenden Wand, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung und Form einer zweiten Wand bzw. eine solche Entfernung der beiden Wände voneinander, dass aufeinanderfolgende Luftdurchgangsquerschnitte. die zwischen beiden Wänden liegen, proportional dem durch jeden Querschnitt hindurchgetriebenen Luftvolumen sind, so dass die Durchflussgeschwindigkeit der von der Membran verdrängten Luft in allen Querschnitten zwischen Rückwand und Membrane die gleiche ist.