DE1181592B - Elektroakustischer Wandler - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: G08f

Deutsche Kl.: 74 d-6/08

Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag: Auslegetag:

R 24529 IXd/74 d 6. Dezember 1958 12. November 1964

Elektroakustischer Wandler

Anmelder:

Raytheon Company, Lexington, Mass. (V. St. A.) Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Holzer, Patentanwalt,

Augsburg, Philippine-Welser-Str.

Als Erfinder benannt:

Edwin E. Turner, Wayland, Mass. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 9. Dezember 1957 (701552)

Die Erfindung geht aus von einem elektroakustischen Wandler mit einem ebenen Biegungsschwinger und einer zusätzlichen Masse in Form eines den Schwinger umgebenden Gehäuses.

Biegungsschwinger sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt. Häufig besteht ein Biegungsschwinger aus zwei miteinander verklebten Querdehnungsplatten, wobei durch eine angelegte Spannung jeweils entgegengesetzte Verformungen dieser Platten hervorgerufen werden, die ihrerseits eine ent- ίο sprechende Durchbiegung dieser Platten bewirken. Vorzugsweise bestehen die Biegungsschwingerelemente aus Bariumtitanat.

Zur Erzielung eines möglichst günstigen Wirkungsgrades muß der gesamte Wandler in dem akustischen Medium eine hohe Kreisgüte aufweisen. Ein Breitbandbetrieb ist infolgedessen nur auf Kosten einer Gewichtserhöhung und einer entsprechenden Verminderung des Umformungswirkungsgrades erzielbar. Im allgemeinen strebt man einen möglichst hohen Umformungswirkungsgrad an.

Innerhalb der gesamten Wandleranordnung ist im 2

allgemeinen die äquivalente schwingende Masse

wesentlich kleiner als das Gesamtgewicht der An- valenten Masse, da die Kopplungsverhältnisse unordnung. Beispielsweise beträgt bei einem einge- 25 günstig sind.

spannten kreisscheibenförmigen Biegungsschwinger, Demgegenüber ermöglicht es die vorliegende Erweicher Schwingungen erster Ordnung ausführt, findung, durch eine günstige Formgebung der schalldie äquivalente Masse nur das 0,183fache des Ge- abstrahlenden Fläche die äquivalente Masse des wichtes der Scheibe. Andere Konstruktionen weisen Systems sehr stark zu vergrößern, wobei die jeweilige ähnlich ungünstige Verhältnisse auf. Da man 30 Zunahme des Gewichtes des Systems nur gering ist. außerdem im Niederfrequenzbereich zur Erzielung Ein elektroakustischer Wandler mit einem ebenen

Biegungsschwinger und einer zusätzlichen Masse in Form eines den Schwinger umgebenden Gehäuses ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die 35 zusätzliche Masse als ein, zumindest in einer der auf der Schwingerebene, d. h. der Ebene, senkrecht zu welcher die Biegungsschwingung erfolgt, senkrecht stehenden Ebenen gekrümmter, im wesentlichen biegungsstarrer Schallstrahler ausgebildet ist, welcher Es sind schon verschiedene Anordnungen bekannt, 40 an einander gegenüberliegende, jeweils gleichphasig welche durch eine zusätzliche Masse die Gesamt- schwingende Berandungen des Biegungsschwingers masse des Wandlers erhöhen. Beispielsweise sind zu fest angekoppelt ist

Scherschwingungen erregbare Wandlerelemente je- Ein Wandler nach der Erfindung zeichnet sich so-

weils in radialer Richtung zwischen zwei Hohlzylin- mit durch ein vergleichsweise geringes Gewicht, eine dem angeordnet. Es ist auch bekannt, einen 45 raumsparende Konstruktion und einen hohen elektro-Rochellesalzkristall unmittelbar mit zwei abstrahlen- mechanischen Wirkungsgrad sowie durch breitden Massen zu verbinden. Weiterhin ist es bekannt, bandige Übertragungseigenschaften aus. Dies wird durch einen Biegungsschwinger mittels eines Verbin- vor allem dadurch erzielt, daß zwischen dem Biedungsstückes eine Membran zu erregen. Bei diesen gungsschwinger und dem biegungsstarren Schallbekannten Anordnungen ergibt sich jedoch im Ver- 50 strahler eine mechanische Umformung erfolgt, wohältnis zur Erhöhung des Gewichtes der Anordnung durch die normalerweise kleine äquivalente Masse nur eine vergleichsweise geringe Erhöhung der äqui- des Schwingerelementes als vergleichsweise große

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einer hohen Kreisgüte die Dicke des Biegungsschwingers klein wählen muß, lassen sich somit im allgemeinen nur geringe äquivalente Massenwerte erzielen.

Man kann die äquivalente schwingende Masse dadurch vergrößern, daß man mit dem Biegungsschwinger noch eine weitere schwingende Masse verbindet.

äquivalente Masse auf die Strahleroberfläche trans- eine Biegungsschwingung erregt, wobei die Auslenformiert wird. Man erzielt somit trotz eines geringen kungen im wesentlichen senkrecht zur Kreisscheiben-Gewichtes der gesamten Anordnung eine Vergleichs- fläche gerichtet sind. Die größten Amplituden dieser weise große äquivalente Masse. Biegungsschwingungen treten im Kreisscheibenmittel-

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der 5 punkt auf.

Erfindung ist ein kreisscheibenförmiger Biegungs- Das Gehäuse 12 besteht aus einer halbkugeligen

schwinger innerhalb eines halbkugelförmigen, als Schale 21, die unten durch eine Abdeckplatte 22 verStrahler wirkenden Gehäuses größerer Masse be- schlossen ist, deren Flansch 23 mittels zahlreicher festigt. Wenn das kreisscheibenförmige Biegungs- Befestigungsschrauben 24 an dem Gehäuse 21 gehalschwingerelement in der vorerwähnten Schwingungs- io ten wird. Ein Abdichtungsring 25 mit kreisförmigem anordnung schwingt, dann ergibt sich die größte Querschnitt ist in entsprechende Dichtnuten in den Schwingungsamplitude in seinem Mittelpunkt. Die beiden miteinander verbundenen Bauteilen ein-Kreisscheibe versetzt infolgedessen das als Schall- gesetzt.

strahler wirkende Gehäuse mit kleinerer Schwin- Durch ein Anschlußstück 32 ist ein Koaxialkabel

gungsamplitude in Schwingungen, wobei das Ver- 15 31 hindurchgeführt. Der Außenmantel dieses Kohältnis der Schwingungsamplituden sich entsprechend axialkabels ist über die Verbindung 33 an die Masse dem Massenverhältnis einstellt. Die gesamte schwin- der Abdeckplatte 22 gelegt, während der Mittelleiter gende Masse des Systems ist größer als die Summe des Koaxialkabels an die Elektrode 18 angeschlossen der Massen von Kreisscheibe und Gehäuse. Folglich ist. Die Elektrode 17 ist mittels einer Leitung 34 an ist die äquivalente Masse des Wandlers bei einer ge- so die Gehäusemasse gelegt. Die Konstruktion wird ringstmöglichen Zunahme des tatsächlichen Gewichts durch eine Kunststoffhülle 35 vervollständigt, die entsprechend hoch. beispielsweise aus dem unter dem eingetragenen

Nach einer anderen zweckmäßigen Ausführungs- Warenzeichen »Corprene« im Handel befindlichen form der Erfindung kann auch ein rechteckiger Bie- Kunststoff bestehen kann.

gungsschwinger in der Mittelebene eines als Hohl- 35 Der Kreisrand 37 des Biegungsschwingers 11 ist zylinder ausgebildeten Gehäuses angeordnet sein, beispielsweise mit Kitt fest an der inneren Kreisweiches als akustischer Strahler wirkt. Dabei ist die kante der Halbkugelschale 21 befestigt. Da der Bie-Schwingungsachse des Biegungsschwingers parallel gungsschwinger 11 im übrigen nicht abgestützt ist, zur Zylinderachse, und jeweils einander gegenüber- bewirkt eine Schwingung der kreisförmigen Kante 37 liegende Kanten des Biegungsschwingers sind jeweils 30 des Biegungsschwingers parallel zur Achse 10 eine parallel zur Zylinderachse an der Innenwandung des entsprechende Schwingung des Gehäuses 21. Zylinders befestigt. Ein solcher Wandler ist beson- Die Zuführung eines elektrischen Signals zu den

ders wirksam als Richtübertrager. Elektroden 17 und 18 bewirkt zunächst eine Schwin-

Weitere vorteilhafte Einzelheiten des Erfindungs- gung der Biegungsschwingerplatte 11 mit größter gegenstandes ergeben sich aus der nachstehenden 35 Amplitude in der Scheibenmitte in einer Richtung beispielsweisen Beschreibung einiger bevorzugter senkrecht zur Schwingerebene. Diese Schwingungen Ausführungsformen an Hand der Zeichnung. Es werden auf die Halbkugelschale 21 übertragen, wostellt dar bei jedoch die Amplitude der übertragenen Schwin-

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen elektro- gung umgekehrt proportional dem Verhältnis der akustischen Wandler nach der Erfindung, 40 Masse der Halbkugelschale zu der äquivalenten

F i g. 2 eine Ansicht eines linearen Wandlers nach Masse des Kreisscheibenbiegungsschwingers ist. der Erfindung, Wenn also die äquivalente Masse des Kreisscheiben-

F i g. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3-3 in biegungsschwingers den Wert m₁ und die an seinem F i g. 2, Umfang befestigte Masse des Gehäuses 12 den

F i g. 4 Richtcharakteristiken von Wandlern nach 45 Wert m₂ hat, wobei m₂ größer als m_t ist, dann ist den F i g. 2 und 3, die Schwingungsamplitude der am Umfang des Bie-

Fig. 5 einen Querschnitt durch einen linearen gungsschwingers befestigten Masse wegen der me-Wandler nach einer weiteren Ausführungsform der chanischen Umformung gleich dem Wert m₁lm₂ mal Erfindung und der Schwingungsamplitude des Mittelpunkts des

Fig. 6 einen Querschnitt durch einen linearen 50 Kreisscheibenbiegungsschwingers. Wandler nach der Erfindung mit mehreren Biegungs- Die gesamte äquivalente Masse ergibt sich also als

Schwingerelementen. _ _n , , ν

Der m F1 g. 1 dargestellte Wandler ist mit Bezug - *

auf die vertikale Mittelachse 10 kreissymmetrisch. Durch entsprechende Wahl des Verhältnisses m₂lm₁ Der Wandler besteht aus einem kreisscheibenförmi- 55 kann infolgedessen die äquivalente Masse praktisch gen Biegungsschwinger 11, der fest innerhalb eines beliebig groß gemacht werden, so daß ein derartiger halbkugeligen Gehäuses 12 angeordnet ist. Der Bie- Wandler in einem entsprechenden akustischen Megungsschwinger wird von zwei gleichen, ebenen, dium, beispielsweise in Wasser, entsprechend hoch kreisscheibenförmigen, miteinander verkitteten piezo- belastet werden kann. Für das Gewicht ergibt sich elektrischen Dehnungsplatten 14 und 15 gebildet. 60 hingegen nur eine kleine Erhöhung, da sich aus der Kreisscheibenförmige Elektroden 17 und 18 zu bei- oben angegebenen Beziehung ohne weiteres ergibt, den Seiten des Biegungsschwingers dienen zur An- daß m_t größer als die Summe der beiden Massen legung eines Sendesignals für den Wandler oder zur (m₂, /nj des Gehäuses und des Biegungsschwin-Abnahme eines Empfangssignals. gers ist.

Beim Anlegen einer Steuerspannung an die Elek- 65 Bei einem Massenverhältnis Tn₂Im₁ gleich 11/1 betroden 17 und 18 verformen sich die beiden Deh- trägt beispielsweise das Gewicht des gesamten Wandnungsplatten 14 und 15 jeweils in entgegengesetzter lers der in Fig. 1 gezeigten Konstruktion nur 12°/o Richtung. Hierdurch wird in an sich bekannter Weise des Gewichtes eines Wandlers mit derselben äquiva-

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lenten Masse, bei welchem die zusätzliche Belastung häuses sind gleich denjenigen des Biegungsschwingerunmittelbar von dem Biegungsschwinger erregt wird. mittelpunktes. Der Vorteil einer solchen Anordnung Ein noch günstigeres Gewichtsverhältnis ergibt sich liegt darin, daß die strahlende Fläche des Übertraim Vergleich mit solchen Wandlern, bei welchen die gers größer als diejenige ist, die mit dem Kreiszusätzliche Belastung über die Biegungsschwinger- 5 scheibenbiegungsschwinger allein erzielt werden platte verteilt ist. könnte.

Die Masse m₂ ist im allgemeinen verhältnismäßig Wenn die Masse des Gehäuses kleiner als die klein, da auch die Masse Wi₁ notwendigerweise klein Masse des Kreisscheibenbiegungsschwingers gemacht ist, doch muß das schalenförmige Gehäuse 21 steif wird, dann wird das Gewicht des Systems größer als genug sein, um als Ganzes schwingen zu können. Auf io die äquivalente Masse, wobei jedoch eine wesentdiese Weise wird die akustische Belastung des umge- liehe Erweiterung der Bandbreite erzielt werden benden akustischen Mediums, beispielsweise Wasser, kann, während andererseits die Vorteile mit Bezug unmittelbar auf den Umfang 37 des kreisscheiben- auf die Strahlerfläche beibehalten werden,
förmigen Biegungsschwingers 11 übertragen, so daß Die F i g. 2 und 3 zeigen eine abgewandelte Auseine Impedanzanpassung bewirkt wird. Die Halb- 15 führungsform der Erfindung in Form eines Richtkugelschale 21 besteht vorzugsweise aus Stahl. Ihr Übertragers. Dieser Übertrager weist ein Gehäuse in Durchmesser ist vorzugsweise so gewählt, daß die Form eines Hohlzylinders 41 auf, welches vorzugs-Weglänge für den fortzupflanzenden Schall auf einem weise aus getriebenem Aluminium besteht und wel-Scheitelkreis zwischen dem Scheitel des Gehäuses ches an beiden Stirnseiten mit je einem Abschluß- und einem beliebigen Verbindungspunkt des Um- 20 deckel 43 bzw. 44 verschlossen ist, welcher jeweils fangs 37 des Kreisscheibenbiegungsschwingers nicht mittels zahlreicher Schrauben 45 an dem eigentlichen mehr als eine Achtel Wellenlänge beträgt. Die Halb- Gehäuse befestigt ist. Zur Abdichtung sind in entkugelform ist mit Rücksicht auf die geforderte Steif- sprechende Ringnuten Dichtungsringe 46 und 47 heit des Gehäuses zu bevorzugen. Selbstverständlich eingelassen.

können auch andere Schalenformen Anwendung 25 Das Gehäuse weist einen in axialer Richtung sich finden. erstreckenden Hohlraum 51 mit rechteckigem Quer-Die in F i g. 1 gezeigte Einrichtung kann für ver- schnitt auf, wobei in zwei einander gegenüberliegende schiedene Frequenz- und Leistungscharakteristiken Innenwandungen parallele Schlitze 52 und 53 eingebemessen werden. Aus folgender Tabelle lassen sich lassen sind. In diesen Schlitzen sind zwei recht-Konstruktions- und Leistungsdaten für einen derarti- 30 eckige piezoelektrische Dehnungsplatten 54 und 55 gen Übertrager mit einer Arbeitsfrequenz von 5 kHz mit Kitt befestigt, deren gemeinsame Berührungsentnehmen, fläche ebenfalls mit Kitt zusammengehalten ist. An

den einander gegenüberliegenden Außenflächen die-

üewicnt, kp 1,565 _{ser P}i_{atten smd} rechteckige Elektroden befestigt.

Maximale Ausgangsleistung, Watt.. 278 ₃₅ über ein in den Figuren nicht dargestelltes Koaxial-Spezifische Leistung, Watt/kp 177,8 kabel, welches über einen wasserdichten Anschluß

Äquivalente Masse, kp 12 75 durch den oberen Deckel 44 eingeführt ist, können

Massenverhältnis .'....'..'...'.'.''.'.'. Il,'l2 :1 ^die Steuerspannungen den Elektroden 57 und 58 zu-

_, . ,. j _TT,,, , ,.. , „,,„ ο geführt bzw. von diesen abgegriffen werden.

Gewicht des Halbkugelgehauses, kp 1,048 _{4<j Der VOQ deQ} piezoelektrischen Platten 54 und 55

Gewicht der Banumtitanatplatte, kp 0,516 gebildete Biegungsschwinger ist über seine ganze

Durchmesser der Bariumtitanat- Länge fest in die Haltenuten 52 und 53 eingepaßt.

platte, mm 158,4 Der Biegungsschwinger liegt also in einer Mittelebene

Dicke der Bariumtitanat-Doppel- ^des Gehäuses und schwingt um eine Achse, die par-

platte, mm 4 74 45 allel zur Achse des zylindrischen Gehäuses 41 ver-

Strahlende Fläche, cm² 198,5 ^läuft , , „,

x · ι ι „ j r>i ^ 1 nr^A-, Die aus Bariumtitanat bestehenden Platten 54 und

Äquivalente Masse der Platte, kp .. 0,0941 _{g5 können aug dnem Stück oder aus vieleQ Ab}_

GewichtdesÜbertragersinWasse^kp 0,489 schnitten bestehen, wobei im letzteren FaU, wie aus Watt je kp Wassergewicht 567 50 F i g. 2 ersichtlich ist, zwischen den einzelnen AbWerkstoff des Halbkugelgehauses .. Stahl schnitten kleine Luftspalte 65 offen bleiben können, Dicke des Halbkugelgehäuses, mm 3 41 ^{damit die Dennun}S ^der Abschnitte in axialer Richr-jito ,w wo Αλ ■ wr -,η £■ tung gemäß der Poissonschen Zahl ungehindert er-Gute des Wandlers m Wasser 13,5 ^J _{kmn m& Abstände} ^^ ^_{n einzelnen}

Ubertragerhohe, mm 88,6 ₅₅ Biegungsschwingerplattenpaaren müssen lediglich so

groß sein, daß keine Berührung der Plattenpaare

Bei abnehmenden Frequenzen nehmen die Abmes- untereinander stattfindet.

sungen proportional zu. So beträgt beispielsweise der Bei dieser Ausführungsform der Erfindung bildet

Durchmesser des Systems für eine Frequenz von der ganze Zylinder einschließlich der Abschluß-1 kHz 787 mm. 60 deckel die zusätzliche Masse, welche im wesentlichen

In den obigen Darlegungen wurde das Schwer- senkrecht zur Schwingerebene schwingt. Die äquivagewicht auf ein Massenverhältnis gelegt, bei welchem lente Masse ergibt sich aus der mechanischen Koppdie Masse m.₂ des Gehäuses größer als die äquiva- lung. Durch entsprechende Wahl des Querschnitts lente Masse m^ des Biegungsschwingers ist. Das des Gehäuses 41 und des Werkstoffes, aus welchem Massenverhältnis Jn₂Im₁ kann jedoch auch gleich 65 dieses hergestellt wird, kann die Güte des Wandlers oder kleiner als Eins gewählt werden. Bei einem beispielsweise mit Bezug auf Wasser praktisch be-Massenverhältnis gleich Eins ergibt sich keine Am- liebig groß gemacht werden. Der in F i g. 3 wiederplitudenumformung, d. h., die Ausschläge des Ge- gegebene Querschnitt ergibt einen Wandler von

außerordentlich großer Dichte, da der innere Luftraum des Wandlers außerordentlich klein gehalten ist. Dies ist insoweit von großem Vorteil, als dadurch eine große Sinkgeschwindigkeit für derartige Wandler erreicht werden kann.

Der in den F i g. 2 und 3 dargestellte Wandler ist auch im Hinblick auf eine leichte Herstellung sehr vorteilhaft. Die einzelnen Biegungsschwingerplatten können in einer äußeren Halterung montiert werden,

Titanatplatten in den Zylinder eingeschoben werden. Wird dieser Gummisack aufgebläht, so preßt er die einzelnen Wandlerelemente in denjenigen Stellungen, welche sie innerhalb des Gerätes einnehmen sollen, fest. Eine derartige Konstruktion ist sehr dauerhaft und bedarf keiner weiteren Pflege. Die Herstellungskosten dieser Ausführungsart eines Übertragers nach der Erfindung sind so niedrig, daß das Gerät weggeworfen werden kann, falls es nicht mehr einwand-

den sind, kann die ganze Übertragerkonstruktion mit einem isolierenden Fluorkunststoff überzogen werden, um gegen Eindringen von Wasser und somit gegen Korrosion geschützt zu sein.

F i g. 4 zeigt Richtcharakteristiken von Wandlern nach den Fig. 2 und 3. Der Wandlerkörper 41 ist in bezug auf die Symmetrieebene 71 ausgerichtet. Unter normalen Ubertragungsbedingungen wird die

und die diesbezüglichen Elektroden können bereits io frei arbeitet, vorher an diesen Platten befestigt werden. Danach Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist

können die Übertragerelemente entsprechend mit in Fig. 6 dargestellt. Hier besteht wiederum der Kitt versehen und über ihre ganze Länge in die ein- Wandlerkörper aus einem langgestreckten getriebenen ander gegenüberliegenden Nuten 52 und 53 des Zylinder 88, der jedoch im Gegensatz zu den bisher zylindrischen Gehäuses eingeschoben werden. Nach- 15 erläuterten Ausführungsformen der Erfindung einen dem die Verschlußdeckel 43 und 44 angebracht wor- Innenraum 89 von im wesentlichen quadratischem

Querschnitt und außerdem eine Anzahl von Kanälen 90 aufweist, durch welche Kühlluft hindurchgepumpt werden kann. Zwei jeweils einander gegenüberliegende Seitenwandungen des Innenraums mit quadratischem Querschnitt sind mit parallelen, rechteckigen Haltenuten 91 versehen, in welchen eine Vielzahl zueinander paralleler Biegungsschwingerplatten 92 gelagert ist. Der Einfachheit halber wur-

Strahlungscharakteristik 72 in einem unendlich 25 den in dieser Figur die Steuerelektroden und die Zugroßen akustischen Medium die Form einer Acht führungsleitungen weggelassen, haben. Eine Reflexionsplatte 73 verändert die Cha- In F i g. 6 sind beispielsweise acht Biegungs-

rakteristik in ein Kardioid 74. Durch die Anordnung schwingerplatten 92 angegeben. Die Zahl der Platten ganzer Scharen von Übertragern der in F i g. 2 ange- kann jedoch den jeweiligen Erfordernissen angepaßt deuteten Bauart mit entsprechenden Zwischen- 30 werden. Alle Platten 92 werden parallel gesteuert

und biegen sich infolgedessen jeweils gleichphasig aus, wobei die Biegungsachsen parallel zur Achse des Zylinderkörpers 88 verlaufen. Die Biegungsausschläge der einzelnen Platten 92 werden infolgedessen in Phase auf den Übertragerkörper 88 übertragen, so daß der Übertragerkörper 88 diese Schwingungen in einer Richtung abstrahlt, die senkrecht zu jeder Schwingerebene verläuft.

Das wesentliche Merkmal der soeben beschrie-

körper kann aus getriebenem Aluminium hergestellt 40 benen zweckmäßigen Ausführungsform der Erfinsein und mit einem diametralen ebenen Quersteg 82 dung besteht darin, daß das aktive Material der Biegungschwinger, welches die maximale Ausgangsleistung bestimmt, wesentlich vervielfacht ist. Weiterhin ergibt die Verwendung einer großen Anzahl von

des Biegungsschwingers dienen Elektroden 85 und 45 zueinander parallelen Biegungsschwingerelementen 86. Es ergibt sich ohne weiteres, daß infolge der An- in Verbindung mit der wegen der erforderlichen

Steifheit des Körpers 88 notwendigen größeren Übertragermasse trotzdem ein kleineres Massenverhältnis.

Eine weitere vorteilhafte Einzelheit der in F i g. 6 gezeigten Konstruktion besteht darin, daß jeweils die durch die Einspannung der Kanten eines Biegungsschwingerelements im Übertragerkörper hervorgerufenen Biegemomente durch die Biegemomente des trale Zwischensteg 82 die durch die schwingenden 55 jeweils danebenliegenden Biegungsschwingerelements Platten erzeugte Wärme leicht in das äußere zylin- ausgeglichen werden. Infolgedessen werden auf den drische Gehäuse abführt, welches seinerseits wieder- Übertragerkörper 88 rein translatorische Kräfte um in unmittelbarer Berührung mit dem akustischen wirken.
Medium, also gewöhnlich mit Wasser, steht. Die
Titanatplatten können, wie dies in Verbindung mit 60
dem in F i g. 2 dargestellten Wandler bereits darge-

abständen und durch die Zuführung der betreffenden Signale zu den einzelnen Übertragern in entsprechender gegenseitiger Phasenlage lassen sich natürlich beliebig geformte andere Strahlungscharakteristiken erzielen.

Eine abgewandelte Bauart des in den F i g. 2 und 3 dargestellten zylindrischen Wandlers ist im Querschnitt in F i g. 5 dargestellt. Der Wandlerkörper hat wiederum die Form eines Zylinders 81. Der Zylinderversehen sein, welcher mit zwei Bariumtitanatplatten 83 und 84 belegt ist, die zusammen einen piezoelektrischen Biegungsschwinger bilden. Zur Erregung

Ordnung der beiden piezoelektrischen Elemente 83 und 84, die fest auf den Zwischensteg 82 aufgekittet sind, wiederum eine Biegungsschwingerwirkung zustande kommt, wobei auch in vorliegendem Fall wiederum die Schwingungsachse im wesentlichen mit der Achse des Zylinders 81 zusammenfällt. Ein Wandler nach F i g. 5 kann jedoch etwas höher belastet werden, da der aus Metall bestehende diame-

Claims (12)

Patentansprüche: legt wurde, entweder aus einem Stück bestehen oder vorzugsweise aus axialen Abschnitten zusammengesetzt sein. Nach Bestreichen des Mittelsteges 82 mit Kitt werden die Platten von einer Stirnseite des Zylinders in denselben eingeführt. Eine pneumatische Preßvorrichtung in Form eines langen halbzylindrischen Gummisacks kann zusammen mit den

1. Elektroakustischer Wandler mit einem ebenen Biegungsschwinger und einer zusätzlichen Masse in Form eines den Schwinger umgebenden Gehäuses, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Masse als ein, zumindest in einer der auf der Schwingerebene, d. h. der Ebene, senkrecht zu welcher die Biegungsschwingung erfolgt, senkrecht stehenden Ebenen ge-

krümmter, im wesentlichen biegungsstarrer Schallstrahler ausgebildet ist, welcher an einander gegenüberliegende, jeweils gleichphasig schwingende Berandungen des Biegungsschwingers fest angekoppelt ist.

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Masse (12 bzw. 41 bzw. 81 bzw. 88) größer als die äquivalente Masse des Biegungsschwingers (11 bzw. 54, 55 bzw. 83, 84 bzw. 92) ist.

3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äquivalente Masse des Wandlers größer als die Gesamtmasse von Schallstrahler (12 bzw. 41 bzw. 81 bzw. 88) und Biegungsschwinger (11 bzw. 54, 55 bzw. 83, 84 bzw. 92) ist.

4. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen kreisscheibenförmigen Biegungsschwinger (11), dessen Kreisscheibenrand mit einem ihn einschließenden, als Schallstrahler wirkenden Gehäuse (12) fest verbunden ist (F i g. 1).

5. Wandler nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein halbkugelförmiges, als Schallstrahler wirkendes, unten durch eine flache Verschlußplatte (35) dicht abgeschlossenes Gehäuse (21), in dessen Innenraum der parallel zur Verschlußplatte angeordnete Biegungsschwinger (11) mit seiner Umfangskante eng an der Innenwandung des Gehäuses (21) anschließt.

6. Wandler nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Kreisbogens von dem durch die Symmetrieachse (10) des Gehäuses bestimmten Scheitelpunkt des Gehäuses bis zu einem Punkt, an welchem der Biegungsschwinger (11) das Gehäuse (21, 22) berührt, kleiner als ein Achtel der Betriebswellenlänge ist.

7. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen verhältnismäßig starren Hohlzylinder (41 bzw. 81 bzw. 88), in welchem eine rechteckige, um eine im wesentlichen parallel zu der Hohlzylinderachse verlaufende Achse schwingende Biegungsschwingerplatte (54, 55 bzw. 83, 84 bzw. 92) in einer durch die Zylinderachse gehenden Ebene angeordnet ist, wobei die zur Zylinderachse parallelen Kanten der Biegungsschwingerplatte an den Innenwandungen (52, 53 bzw. 82 bzw. 91) des Zylinders befestigt sind (F i g. 2, 3, 5 und 6).

8. Wandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Gehäuse (41 bzw. 81 bzw. 88) durch stirnseitige Verschlußdeckel dicht abgeschlossen ist.

9. Wandler nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegungsschwinger von einer Mehrzahl akustisch längs der Achse des zylindrischen Gehäuses (41 bzw. 81 bzw. 88) voneinander getrennter rechteckiger Platten (54, 55 bzw. 83, 84 bzw. 92) gebildet ist.

10. Wandler nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Gehäuse (81) einen ebenen diametralen Mittelsteg (82) aufweist, zu dessen beiden Seiten jeweils eine Biegungsschwingerplatte (83 bzw. 84) angeordnet ist (Fig. 5).

11. Wandler nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Gehäuse (88) eine durchgehende Axialöffhung (89) hat, die zwei im wesentlichen achsparallele Wandungen aufweist, an welchen in Abständen voneinander eine Vielzahl von rechteckigen Biegungsschwingerplatten (92) befestigt ist (Fig. 6).

12. Wandler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten der in Phase um mit Bezug auf die Zylinderachse des Gehäuses (88) achsparallele Achsen schwingenden Biegungsschwingerplatten (92) in die Innenwandungen des Gehäuses eingelassen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 899 770, 599 361;
USA.-Patentschrift Nr. 2 488 586.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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