DE505696C

DE505696C - Membran

Info

Publication number: DE505696C
Application number: DEG73003D
Authority: DE
Original assignee: Dr-Ing Rudolf Goldschmidt
Current assignee: Dr-Ing Rudolf Goldschmidt
Priority date: 1927-09-02
Filing date: 1928-04-04
Publication date: 1930-08-23

Description

Membran 1n dem Hauptpatent Nr. 503 82; ist ein Verfahren zur Verbesserung einer Membran, insbesondere für akustische Zwecke, beschrieben worden. Dies Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß die im ungezwungenen Zustand leicht gewölbte Form der Membran durch dauernd in ihr wirkende elastische Verbegungsspannungen teilweise oder völlig wieder beseitigt wird (Streckung). Es versteht sich von selbst, daß nicht jede beliebige Wölbung oder Rückstreckung zu einer Verbesserung der akustischen Eigenschaften. führt. Ein scheinbar unbedeutendes Zuviel oder Zuwenig oder eine nachträgliche Veränderung, etwa durch Nachlassen der elastischen Spannkräfte, kann dazu führen, daß statt einer vorzüglichen Membran eine völlig wertlose entsteht. Daher ist die Art ihrer Herstellung, ihrer Formgebung und ihrer Einspannung von Bedeutung und soll den Gegenstand dieser Zusatzanmeldung bilden.
Die Einzelheiten der Herstellung hängen in erster Linie von dem Werkstoff der Membran und von ihren Abmessungen ab. Beim elektromagnetischen Telephon tritt ferner bestimmend noch die vom Magneten auf die Membran ausgeübte Anziehungskraft und nicht nur diese; sondern auch ihre Charakteristik hinzu, wenn man hierunter die Kurve versteht, welche die Magnetkraft (K in Abb. i) als Funktion des Abstandes x der Membran von den Polflächen darstellt (Kurve 1 in Abb. i). Bei x =Null, d. h. bei Berührung, hat die Anziehungskraft ihren Höchstwert. Von hier aus nimmt sie mit wachsendem x quadratisch oder nach einer noch höheren Potenz, jedenfalls in stark gekrümmter Linie, ab. Dieser Charakteristik sollte durch angemessene Prägung und Streckung die Charakteristik der Membran, die Federkraft als Funktion der Durchbiegung, möglichst nahe angeglichen werden, so daß auch hier im stark gekrümmten Teil gearbeitet wird und sich beide Kurven im sehr spitzen Winkel schneiden. Die Entfernung a des Schnittpunktes von der Ordinatenachse entspricht dem Abstand vom Magneten, auf den sich die Membran einstellt, und läßt sich bei entsprechender Krümmung der Membrancharakteristik außerordentlich klein halten. Die Steigerung der akustischen Empfindlichkeit durch sorgfältige Berücksichtigung auch der Eigenschaften des Magneten bei der Vorbereitung der Membran kann sehr bedeutend sein.
Man wählt für die Membran etwa die Form Abb. z. Hier ist ein Rand W vorgesehen, der mit der Grundfläche der Wölbung fl-A einen Winkel a einschließt. Beim Einspannen in die Fassung B (Abb. 3) wird der kegelförmige Rand W in eine Ebene ausgestreckt. Dadurch wird auf die Membran ein Drehmoment ausgeübt, das sich bis- in ihre Mitte überträgt und die Wölbungshöhe f auf f1 verringert, wobei f, - Null oder negativ werden kann. Anstatt der Verkleinerung des Randwinkels a kann das Strecken der Wölbung der Membran auch dadurch erfolgen, daß man sie während der Befestigung in der Fassung von oben her in Richtung der Pfeile durchdrückt.
Abb. d. zeigt die Form, die die Membran unter Wirkung eines Magneten annimmt. Hier, wie in allen anderen Abbildungen, ist der Deutlichkeit wegen die Größe der Durch-Biegungen und Wölbungen stark übertrieben.
Abb. 5 erläutert ein Verfahren, wobei die Membran in einer kegelförmigen Fassung sitzt. Die Kegelform kann der Fassung von vornherein eigen sein oder durch Drücken nach Aufnahme der Membran herbeigeführt werden.
Wenn die Formgebung der Membran vor der Einspannung auch verhältnismäßig billig ist, so ist es im Interesse der Genauigkeit manchmal vorzuziehen, daß man die Vorbereitung der Membran oder doch eine Fertigbehandlung erst nach ihrer endgültigen Einspannung in einen festen Rahmen vornimmt.
Die Herstellung wird zweckmäßig in mehrere Arbeitsgänge zerlegt. Die Membran wird in die Form Abb. 6 geprägt und dann durch Druck von unten in die Form Abb. 7 gebracht. Hier ist der kegelförmige Rand F; der dem Aussehen nach bei der fertigen Membran wie die Facette bei einem Spiegel wirkt, von Bedeutung, da er, ohne daß die Fassung B nachzugeben braucht, die Umgestaltung der Membran ermöglicht. Beim Durchdrücken von der Form Abb. 6 in die von Abb. 7, von unten her,. weitet sich gleichzeitig der Facettenkegel, ändert unter Ausüben eines Drehmomentes auf die Membranfläche den Kegelwinkel und paßt sich der neuen Membranform selbsttätig an. Durch Druck auf diesen Rand F mit passenden kegelförmigen Stempeln kann, wenn gewünscht, die so wichtige Größe der Streckkräfte auf das feinste einreguliert werden, so daß es sich lohnt, auf die durch Einführung der Facette verlorene Mernbranfläche zu verzichten. Die Facette ist auch eine Verstärkung des Randes; sie bildet gewissermaßen einen leicht federnden Teil der Fassung selbst und schützt die Membran vor Veränderungen nach der Fertigstellung.
Dies führt auf eine Ausführungsform, wobei der Membran ein so steifer Rand eingeprägt wird, daß man ohne feste Einspannung in einen besonderen Rahmen auskommt. Hierzu wäre etwa die Form Abb. 8 geeignet. Wie bereits oben erwähnt, wäre für die Wahl einer derartigen Ausführung hauptsächlich die Rücksicht auf Billigkeit maßgebend.
Die übliche Befestigung der Membran mit Hilfe einiger kleiner Schräubchen, die einen Reibungsdruck auf die Einspannfläche ausüben, genügt im allgemeinen nicht, um die Erhaltung der Streckspannungen sicherzustellen, und führt unter Umständen dazu, daß innerhalb 2q. Stunden die Membran sämtliche guten Eigenschaften einbüßt. Die Vereinigung von Membran und Fassung sollte eine möglichst innige sein. Will man wegen des Verziehens durch die dabei entwickelte Hitze nicht zum Löten oder Schweißen greifen, so sollte die Membran nicht bloß durch Reibung, sondern unter Veränderung ihrer Form (Prägung) während des Anschraubens mit dem Rahmen verbunden werden.
Abb.9 zeigt als Ausführungsbeispiel eine Wellung der Membran in der Fassung. In Abb. io ist links eine durch Senkschrauben mit kegelförmigem Kopf hervorgerufene Eindrückung des Membranblechs dargestellt. Rechts sind in der Fassung flache Rillen vorgesehen, die sich in das Membranblech selbst oder in dessen Lackschicht einpressen. Einkleben der Membran in die Fassung ist ebenfalls nützlich.
Es ist bekannt, daß jede Membran von der Temperatur abhängig ist, sei es, daß diese durch die umgebende Luft oder, im Fall des an das Ohr herangebrachten Telephons, durch die Wärme des Ohres bedingt ist. Sehr erheblich kann die Temperatur die Streckspannungen der hier beschriebenen Membran beeinflussen. Hier wird die Aufgabe der richtigen Wärmeverteilung zwischen Membran und Fassung dann besonders schwierig, wenn beide Teile aus Werkstoff von verschiedener Dehnungszahl bestehen. Man wählt daher zweckmäßig beide Werkstoffe gleich, faut also z. B. eine eiserne Membran in Eisen oder doch in einen Stoff von nicht sehr verschiedenen Dehnungseigenschaften. Aber auch diese Vorsicht kann vergeblich sein, wenn man gegen das Eisen einen Bauteil aus Werkstoff von anderer Dehnungszahl festschraubt. Dann tritt nämlich leicht ein Werfen der Fassung wie bei einem Bimetallstreifen ein. Man baut daher den akustischen Apparat zweckmäßig so, daß die Membranfassung gegen Formänderungen anderer Bauteile geschützt ist. Eine Lösung zeigt das Beispiel eines Telephons (Abb. i i)" wo zwischen der Membranfassung B und- dem Gehäuse G sowie der Hörmuschel H nachgiebige Schichten (Weichgummi, Papier) R, T eingefügt sind. Auch bei angeprägter Fassung (Abb.8)- ist dies Verfahren anwendbar.

Claims

PATCNTANSPRÜcHr: i. Membran nach Patent 503 827. dadurch gekennzeichnet, daß die die ungezwungene Wölbung vermindernden, dauernd wirkenden elastischen Verbiegungsspannungen durch Einfügen der Membran in einen angeprägten steifen Rand oder durch festes Einspannen in einen Rahmen erzeugt oder gesichert sind.
2. Membran nach dem Hauptpatent, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem bei der Formung oder Streckung nachgiebigen und gleichzeitig die Dauerspannungen sichernden Rand, zweckmäßig in Form eines abgestumpften Kegels (Facette), versehen ist.
3. Membran nach dem Hauptpatent, dadurch gekennzeichnet, daß die Prägung oder Streckung oder beides an der in einen Rahmen fest eingespannten Membran erfolgt. q..
Verfahren zur Erzeugung oder Erhaltung der Streckkräfte in einer Membran nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran unter Formänderung des Bleches in einem Rahmen befestigt ist.
5. Verfahren zur Erhaltung der Streckkräfte in einer Membran nach Anspruch i bei Temperaturänderungen, dadurch gekennzeichnet; daß die Membran in einen Rahmen eingespannt ist, dessen Werkstoff die gleiche oder nahezu gleiche Wä rme-lehnungszahl wie der Werkstoff der Membran hat.
6. Verfahren zur Erhaltung der Streckkräfte in einer Membran nach dem Hauptpatent, dadurch gekennzeichnet, daß durch nachgiebige Zwischenlagen die Membran gegen Beeinflussung durch Verziehen anderer Bauteile geschützt ist.
7. Verfahren zur Erhöhung der Empfindlichkeit einer Membran nach dem Hauptpatent, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbereitung der Membran durch Prägung und Streckung in solchem Grade erfolgt, daß die Form der Membrancharakteristik der Form der Magnetcharakteristik angeglichen wird.