DE2000659C3 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf mit gasförmigem Druckmittel betriebene Membran-Schallgeber mit einer
Membran, die bei Abgabe eines Signals im Verhältnis zu einem Sitz schwingt und dabei die Verbindung zwischen
einem Eintrittskanal und einem in ein Resonanzhorn mündenden Austrittskanal für das Druckmittel periodisch
öffnet und schließt, jedoch in der Zeit, wo kein Signal erzeugt werden soll, unter der Einwirkung des
Druckmittels in einer hinter der Membran angeordneten Gegendruckkammer gegen den Sitz blockiert wird,
und welche Membran durch ein Stützglied gegen übermäßige Ausbiegung geschützt ist.
Die hier bezweckte Methode zur Betätigung des Schallgebers durch den Druck des Treibmittels in der
Gegendruckkammer ist an sich bekannt und wird oft als Gegendruckbetätigung bezeichnet. Die USA-Patentschrift
22 81 6Π zeigt eine Art von einem Schallgeber der eingangs angegebenen Gattung, welcher nach der
genannten Methode betätigt werden kann. In diesem bekannten Schallgeber ist das Stützglied in der
Gegendruckkammer angebracht, um übermäßigen
Ausschlag der Membran in die Gegendruckkammer bei normalem Betrieb auf einen gewissen Höchstwert zu
begrenzen.
Eine Folge der als Gegendruckbetätigung bezeichneten
Methode zur Betätigung von bekannten Membran-Schallgebern der genannten Gattung ist, daß der
Blockierdruck, d.h. der bei Nicht-Erzeugung eines Signals in der Gegendruckkammer herrschende Druck,
ein Ausbiegen der Membran gegen den Austrittskanal verursacht, in welchem der Umgebungsdruck herrscht
Es kann hierbei vorkommen, daß die statischen Kräfte derart groß werden, daß die Membran deformiert wird
und hierdurch die einwandfreie Funktion des Schallgebers gefährdet Dieses Problem macht sich besonders
bemerkbar bei Schallgebern mit großen Membranflächen und/oder hohen Drücken des benutzten Druckmittels,
was bei Membran-Schallgebern für Schiffe oft der Fall ist wo Dampf oder Druckluft vom befindlichen
Dampf- bzw. Druckluftsystem als Treibmittel benutzt wird. Somit kann beispielsweise der Druck des
Dampfsystems von der Größenordnung 12 bis 16 kp/cm2 sein, und da es außerdem vorkommt, daß alle
das System eingeschalteten Geräte mit dem
doppelten Arbeitsdruck geprüft werden, leuchtet es ein, daß die Gefahr einer Beschädigung der Membran des
Schallgebers sehr groß sein kann.
Zur Beseitigung dieses Nachteils der Membran-Schallgeber von der eingangs beschriebenen Gattung
wird nach der Erfindung eine Vorrichtung vorgesehen, die dadurch gekennzeichnet, ist, daß das Stützglied im
Austrittskanal nahe der Membran vorgesehen ist, und daß die der Membran zugekehrte Stützfläche des
Stützglieds in einem Abstand von der Membran vorgesehen ist, welcher das während der Schwingungen
auftretende Ausbiegen der Membran gegen das Stützglied überschreitet, jedoch das mit Rücksicht auf
die Beanspruchungen höchstzulässige Ausbiegen der Membran unterschreitet.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung im folgenden näher erläutert In der Zeichnung stellt dar
F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen gemäß der Erfindung ausgeführten Membran-Schallgeber, und
F i g. 2 eine abgeänderte Ausführungsform.
Der in den Figuren gezeigte Membran-Schallgeber umfaßt ein Membrangehäuse 1, das aus einem Hauptteil 2 und einem daran befestigten Deckel 3 besteht. Der Hauptteil 2 ist in bekannter Weise mit einem hohlen pil/förmigen Sitz 4 ausgebildet, dessen Inneres in einen Austrittskanal 5 übergeht, der sich durch ein am Hauptteil befestigtes Resonanzhorn 6 erstreckt. Mittels des Deckels 3 ist eine Membran 7 in das Membrangehäuse eingespannt und wird hierdurch in federnder Anlage gegen den Sitz gehalten. Im Gehäuse befindet sich ein Eintrittskanal in der Form einer den Sitz 4 umgebenden Eintrittskammer 8, mit Gliedern zum Anschluß einer Rohrleitung für die Zufuhr von Treibmittel zur Eintrittskammer. Die Innenseite des Deckels 3 begrenzt zusammen mit der Membran 7 einen Raum 9, welcher üblicherweise als Gegendruckkammer bezeichnet wird. Die Gegendruckkammer 9 steht teils durch ein in der Membran 7 angeordnetes kleines Loch 10 in Verbindung mit der Eintrittskammer 8 und teils durch einen im Membrangehäuse angeordneten Kanal 19 in Verbindung mit einem Betätigungsventil 11.
F i g. 2 eine abgeänderte Ausführungsform.
Der in den Figuren gezeigte Membran-Schallgeber umfaßt ein Membrangehäuse 1, das aus einem Hauptteil 2 und einem daran befestigten Deckel 3 besteht. Der Hauptteil 2 ist in bekannter Weise mit einem hohlen pil/förmigen Sitz 4 ausgebildet, dessen Inneres in einen Austrittskanal 5 übergeht, der sich durch ein am Hauptteil befestigtes Resonanzhorn 6 erstreckt. Mittels des Deckels 3 ist eine Membran 7 in das Membrangehäuse eingespannt und wird hierdurch in federnder Anlage gegen den Sitz gehalten. Im Gehäuse befindet sich ein Eintrittskanal in der Form einer den Sitz 4 umgebenden Eintrittskammer 8, mit Gliedern zum Anschluß einer Rohrleitung für die Zufuhr von Treibmittel zur Eintrittskammer. Die Innenseite des Deckels 3 begrenzt zusammen mit der Membran 7 einen Raum 9, welcher üblicherweise als Gegendruckkammer bezeichnet wird. Die Gegendruckkammer 9 steht teils durch ein in der Membran 7 angeordnetes kleines Loch 10 in Verbindung mit der Eintrittskammer 8 und teils durch einen im Membrangehäuse angeordneten Kanal 19 in Verbindung mit einem Betätigungsventil 11.
welches die Gegendruckkammer entweder mit der
Atmosphäre oder durch einen Kanal 20 im Membrangehäuse mit der Eintrittskammer 8 in Verbindung setzt.
Wenn kein Signal erzeugt werden coil, hält das Ventil 11
die Gegendruckkammer 9 in Verbindung mit der Eintrittskammer 8 durch die Kanäle 19, 20, so daß der
Druck in der Gegendruckkammer die Membran 7 gegen den Sitz 4 blockiert Soll ein Signal erzeugt werden, setzt
das Ventil 11 die Gegendruckkammer 9 in Verbindung mit "ter Atmosphäre, so daß das Druckmittel in der
Eintrittskammer in bekannter Weise die Membran zwecks Abgabe eines Signals auf den Sitz 4 zu und von
ihm weg schwingen läßt
Gemäß der Erfindung ist im Austrittskanal 5 nahe der Membran 7 ein Stützglied 12 für die Membran
vorgesehen.
In der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform besteht das Stützglied 12 aus einem Ring 13 mit Außengewinde,
der in eine Gewindeausnehmung im Austrittskanal 5 eingeschraubt ist, wo dieser in den pilzförmigen Sitz 4
übergeht. Der Ring 13 besitzt eine Anzahl gegen die Membran gerichteter Kämme 14, deren der Membran
zugekehrten Flächen 15 Stützflächen für die Membran bilden. Damit der Strömungsverlauf im Austrittskanal
so wenig wie möglich gestört wird, ist die innere Fläche des Ringes 13 mit einer Krümmung ausgeführt, die sich
nahe an die Krümmung des Eintrittskanals in demjenigen Bereich anschließt, wo der Ring eingeschraubt ist
Aus demselben Grunde sind die Kämme 14 in einer Richtung quer zur Strömungsrichtung mit möglichst
geringer Dicke ausgeführt. Um zu verhindern, daß der Ring 13 durch Erschütterungen losgerüttelt wird, ist er
mittels eines in ein durch den Ring und den Sitz gehendes Loch eingepreßten Stiftes 16 gegen Drehung
verriegelt. Die Stützflächen 15 des Stützgliedes sind in einem Abstand von der Membran angeordnet, der das
während der Schwingungen auftretende Ausbiegen der Membran gegen das Stützglied überschreitet, jedoch
das mit Rücksicht auf die Beanspruchungen höchstzulässige Ausbiegen der Membran unterschreitet. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform sind die Stützflächen 15 mit einer Krümmung ausgebildet, die der
Krümmung der Membran in demjenigen Augenblick, wo die Membran unter der Einwirkung des Blockierdruckes
in der Gegendruckkammer zur Anlage gegen das Stützglied geführt wird, im wesentlichen entspricht.
Bei der in F i g. 2 gezeigten Abänderung umfaßt das Stützglied — wie beim Ausführungsbeispiel gemäß
F i g. 1 — einen Ring 13 mit Außengewinde, der in eine Gewindeausnehmung im Austrittskanal 5 eingeschraubt
und mittels ei nes Verriegelungsstiftes 16 gegen Drehung verriegelt ist. Stützelemente in der Form von
Stützbeinen 17 von vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt erstrecken sich vom Ring 13 gegen die Membran
7. Die Stützbeine 17 tragen einen mit der Membran 7 konzentrischen Stützring 18, welcher ebenfalls von
vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt ist. Die der Membran 7 zugekehrte Fläche des Stützringes 18
befindet sich in einem Abstand von der Membran, der das während der Schwingungen auftretende Ausbiegen
der Membran gegen das Stützglied überschreitet.
jedoch das mit Rücksicht auf die Beanspruchungen höchstzulässige Ausbiegen der Membran unterschreitet
Die Querschnittsabmessungen der Stützbeine 17 und des Stützringes 18 wie auch die Form der Innenfläche
des Ringes 13 sind so gewählt, daß der Strömungsverlauf
im Austrittskanal 5 so wenig wie möglich gestört wird.
Wenn das Betätigungsventi» auf Blockierung eingestellt
ist, d.h. wenn kein Signal erzeugt werden soll, herrscht in der Gegendruckkammer 9 derselbe Druck
wie in der Eintrittskammer 8. Dabei wird die Membran 7 gegen den Sitz 4 gedrückt, wobei im Bereich innerhalb
des Dichtungsrandes des Sitzes 4 ein Ausbiegen der Membran erfolgt Aufgrund der Anbringung des
Stützgliedes gemäß der Erfindung wird dieses Ausbiegen jedoch nicht so groß, daß die durch das Ausbiegen
verursachten Spannungen im Material die zugelassenen Werte überschreiten. Bevor diese Werte erreicht
werden, ist die Membran somit zur Anlage gegen die Stützflächen 15 bzw. den Stützring 18 geführt worden.
Da die Stützflächen, wie beim Ausführungsbeispiel in F i g. 1 erwähnt, mit einer Krümmung ausgeführt sind,
die der Krümmung der Membran im Anlegeaugenblick im wesentlichen entspricht wird die Last verhältnismäßig
gleichmäßig verteilt, was dazu beiträgt, die Gefahr örtlicher Spannungskonzentrationen in der Membran
zu reduzieren.
Soll ein Signal erzeugt werden, wird das Betätigungsventil in die Signallage umgestellt wodurch der
Gegendruck in der Gegendruckkammer entlastet wird. Durch den Druck in der Eintrittskammer 8 hebt sich
dabei die Membran vom Sitz 4 ab, so daß Druckmittel durch den Spalt zwischen der Membran und dem
Sitzrand zum Austrittskanal 5 strömen kann. Infolge der durch die Strömung rasch geänderten Druckverhältnisse
schwingt die Membran elastisch gegen den Sitz zurück und hebt sich unter der Einwirkung des Druckes
in der Eintrittskammer 8 und der vom Resonanzhorn 6 zurückgeworfenen Druckwelle erneut vom Sitz ab. Die
Membran schwingt somit im Verhältnis zum Sitz 4. Die hierdurch im Austrittskanal und somit im Resonanzhorn
erzeugten, periodischen Druckstöße führen dazu, daß der Schallgeber ein Signal abgibt Das Signal wird durch
Umstellung des Betätigungsventils in eine Lage unterbrochen, in der die Verbindung der Gegendruckkammer
mit der Atmosphäre unterbrochen wird, gleichzeitig wie man den Druck im Eintrittskanal 8 auch
in der Gegendruckkammer 9 wirken läßt wodurch die Membran 7 in ununterbrochener Anlage gegen den
Dichtungsrand des Sitzes 4 und, in Abhängigkeit von der Größe des Druckes, auch gegen die Stützflächen 15 des
Stützgliedes 12 gehalten wird.
Die Erfindung läßt sich auch bei solchen Membranschallgebern gebrauchen, bei denen der Eintrittskanal
zentral, d. h. in der Mitte der Membran mündet, wobei das Stützglied aus einer Anzahl dünner Wände bestehen
kann, die die Außenfläche des Eintrittskanals mit der Innenfläche des Gehäuses verbinden. Das Stützglied
kann auch mit dem Sitz in einem Stück ausgebildet werden, beispielsweise durch Spritzgießen des Hauptteils
des Membrangehäuses.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Vorrichtung an mit gasförmigem Druckmittel betriebenen Membran-Schallgebern mit einer Membran,
die bei Abgabe eines Signals im Verhältnis zu einem Sitz schwingt und dabei die Verbindung
zwischen einem Eintrittskanal und einem in ein Resonanzhorn mündenden Austrittskanal für das
Druckmittel periodisch öffnet und schließt, jedoch in der Zeit, wo kein Signal erzeugt werden soll, unter
der Einwirkung des Druckmittels in einer hinter der Membran angeordneten Gegendruckkammer gegen
den SiU: blockiert wird, und welche Membran durch ein Stützglied gegen übermäßige Ausbiegung
geschützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützglied (12) im Austrittskanal (5) nahe der
Membran (7) vorgesehen ist, und daß die der Membran zugekehrte Stützfläche des Stützgliedes in
einem Abstand von der Membran vorgesehen ist, welcher das während der Schwingungen auftretende
Ausbiegen der Membran gegen das Stützglied überschreitet, jedoch das mit Rücksicht auf die
Beanspruchungen höchstzulässige Ausbiegen der Membran unterschreitet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützglied (12) mehrere sich von
den Wänden des Austrittskanals gegen die Membran erstreckende Stützelemente (14, 17) mit
geringer Ausdehnung quer zur Strömungsrichtung des Druckmittels im Austrittskanal (5) besitzt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die der Membran (7) zugekehrten
Anliegeflächen der Stützelemente (14) mit einer Krümmung ausgeführt sind, die der Krümmung der
Membran in demjenigen Augenblick, wo sich die Membran gegen die Stützflächen anlegt, im wesentlichen
entspricht.
4. Vorrichtung nach einem vier vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützglied (12)! aus einem in einer ringförmigen Ausnehmung
im Aus;rittskanal fest angebrachten Ring (13) besteht, welcher mit Stützelementen (14) in der
Form von in radialen Ebenen gegen die Membran gerichteten Kämmen versehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (17) einen mit der
Membran konzentrischen Stützring (18) tragen.
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