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Lärmschutzmittel ~für das menschliche Ohr Die Erfindung betrifft
ein mit einer Membran versehenes Ventil zum Schutz des Trommelfelis und im besonderen
zum Schutz gegen die ohrschädigenden Überdrücke starker Schallwellen.
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Gehörschäden gehören zu den Gefahren, denen der Mensch bei der neuzeitlichen
technischen Entwicklung ausgesetzt ist. Düsenflugzeuge, verschiedene Herstellungsverfahren
und Popmusik bilden nur einige der zahlreichen Quellen für ohrschädigende Schallwellen,
die das menschliche Ohr nicht dauernd ertragen kann, ohne dass die Empiindlichkeit
des Ohres für hohe und niedrige Frequenzen herabgesetzt wird, wobei die Gefahr eines
vollständigen Gehörverlustes besteht Es wurde verschiedentlich versuch, diese Gefahr
zu verminden oder zu beseitigen mit Hilfe von Gleitventilen, federbetätigten Verschlusamitteln
und Membranohrstopfen. Keines dieser bekaz#ten Mittel bewirkt eine auäreichende
Dämpfung starker Schallwellen
ohne die Hörfähigkeit herabzusetzen.
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Das erfindungsgmäße Meabranohrventil wird zusailen mit einem Hörkanalstopfen
benutzt, der in das Ohr und ii besonderen in den äußeren Gehörgang des menschlichen
Ohres eingesetzt wird.
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Das Meibranohrventil leitet den normalen Schall oder Schallwellen
unterhalb eines vorherbestimmten Pegels in das innere Ohr weiter, verhindert Jedoch
das Eindringen ub.riäßig starker und du Gehör schädigender Schallwellen in das Ohr.
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Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben, In den beiliegenden
Zeichnungen ist die Fig.1 eine schaubildliche Darstellung eines Membranohrventils,
das in einen Ohrkanalstopfen eingesetzt ist, welcher Stopfen seinerseits in den
Gehörgang des Ohres eingesetzt ist, Fig.2 ein vergrößert gezeichneter Schnitt durch
die in der Fig.1 dargestellte Einrichtung, Fig.) ein Schnitt durch den Innenteil
des Ohrventils, Fig.4 eine schaubildliche Darstellung der einzelnen Teile des in
der Fig.3 dargestellten Ohrventils, Fig.5 ein Schnitt durch eine andere Ausführung
des Innenteiles des Ohrventils, Fig.6 eine schaubildliche Darstellung einer anderen
Ausführung eines in einen Ohrkanalstopfen eingesetzten Membranohrventils, der in
den Gehörgang eines menschlichen Ohres eingesetzt ist, Fig.7 ein vergrößert gezeichneter
Schnitt durch die in der Pig.6 dargestellte Anordnung, Pig.8 ein Schnitt durch die
in der Fig.7 dargestellte Anordnung, der das Ventil in geschlossenem Zustand zeigt,
Fig.9 ein Schnitt nach der Linie 9-9 in der Fig.7 und die Fig.10 eine Darstellung
einer anderen #usfUhrung der Membran nach der Fig.9.
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Die Fig.1 zeigt ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes Membran ohr'ventil
nach der Erfindung, das in einen als Ganzes mit 12 bezeichneten elastischen Ohrkanalstopfen
eingesetzt ist, der seinerseits in den äußeren Gehörgang 14 eines menschlichen Ohren
15 eingesetzt ist.
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Zum Einsetzen in den Gehörgang 14 kann ein Stopfen 12 jeder beliebigen
Ausführung benutzt werden. Der Stopfen 12*so jedoch vorzugsweise mit mehreren vorderen
ringförmigen Flanschen 16 versehen sein, die im äußeren Gehörgang 14 schallabdichtend
wirken, sowie mit einem rückwärtigen ringförmigen flansch -18, der vorzugsweise
einengrößeren Dinirchinesser a#fweist als die vorderen Flansche 16 und des äußeren
Gehörganges 14, und der das Einsetzen des Stpfens 12 in das Ohr begrenzt. Die an
sich bekannte Ausführung des Ohretopfens wird nicht als neu beansprucht; dieser
ist jedoch für die Wirkung des Ohrventils 10 erforderlich.
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Die Fig.2 zeigt das Membran9hrventil 10 und der Ohrstopfen 12, wobei
durch die Pfeile der Weg der Schallwellen durch die Anordnung angezeigt wird.
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Das Ohrventil 10 besteht vorzugsweise aus einem inneren glockenförmigen
Gehäuse 20 mit einem halbkreisförmigen Querschnitt und aus einem äußeren glockenförmigen
Gehäuse 22 mit einem halbkreisförmigen Querschnitt. Diese Gehäuseteile 20 und 22
werden vorzugsweise aus einem verhältnismäßig harten Kunststoff hergestellt. Das
in der Fig.6 dargestellte Ventil 10' wird Jedoch in den Ohrkanalstopfen 12' eingesetzt,
so dass kein Gehäuse benötigt wird.
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Die beiden Gehäuseteile 20 und 22 können an den ebenen Flächen 24
und 26 mit Hilfe eines Epoxidharzes oder eines anderen Klebstoffes an einander befestigt
werden.
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Obwohl die Gehäuseteile 20 und 22 des geringen Gewichtes und der
mühelosen Herstellung wegen vorzugsweise aus einem Kunststoff angefertigt werden,
so kann Jedoch im Rahmen des Erfindungsgedankens für die Herstellung auch Aluminium
oder ein anderes Metall verwendet werden.
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Das innere glockenförmige Gehäuse 20 ist mit einer ringförmigen Nut
28 und mit einer Ausnehmung 29 versehen. Das äußere
glockenförmige
Gehäuse 22 ist mit einer gleichen ringförmigen Nut 30 und mit einer Ausnehmung 32
versehen.
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Die in der Fig.3 dargestellte und als Ganzes mit 33 bezeichnete Ventilanordnung
weist zwei einander gleiche und ringförmige Einspannplatten 34a und 34b sowie eine
als Ganzes mit 36 bereich~ nete elastische und ringförmige Membran auf.
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Die Membran 36 ist in der Mitte mit einem Schalldurchlass loch 38
versehen, das von einer nach beiden Seiten gleich weit vorstehenden Wulst 40 umgeben
ist. Ferner ist am Außenrand der Membran 36 ein ringförmiger Wulst 42 vorgesehen.
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Die Einspanfiplatten 34a und 34b sind mit Je einer, auf einander
ausgerichteten Schalldurchlassöffnung versehen oder mit mehreren solcher, auf einander
ausgerichteten Öffnungen nahe sn den Außenkanten. Die Platten 34a und 34b sind ferner
um deren Mittelachsen herum mit ringförmigen Stzen 46a und 46b versehen, deren Umfang
gleich dem der Wulst 40 an der Membran 36 ist. An denselben Seiten, an denen sich
die Sitze 46a und 46b befinden sind die Platten 34a und 34b mit Ringnuten 48a und
48b versehen. Die Einspannplatten 34a und 34b sind ferner am Außenrand mit den nach
entgegengesetzten Richtungen vorstehenden Flanschen 50a und 50b versehen.
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Der Umfang der Nuten 48a und 48b ist etwas größer als der Umfang
der Außenwulst 42 der Membran 36, so dass ein gewisser Abstand besteht, wenn die
Membran ihre Ruhelage einnimmt, wie in der Fig.2 dargestellt.
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Zum Zusammensetzen der inneren Ventilanordnung 33 wird die Membran
36 zwischen den Platten 34a und 34b so eingelegt, dass der Wulst 42 in den Nuten
48a und 48b sitzt, wobei die Membran 36 radial nach außen gespannt gehalten wird.
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Der Flansch 50a der Einspannplatte 34a sitzt in der Nut 30 des äußeren
glockenförmigen Gehäuses 22, und der Flansch 50b der Einspannplatte 34b sitzt in
der Nut 28 des inneren glockenförmigen Gehäuses 20, während die beiden Platten 34a
und 34b in den betreffenden Ausnahmungen 32 und 29 sitzen. Auf diese Weise wird
die innere Ventilanordnung 33 zwischen den beiden glockenförmigen Gehäuseteilen
festgehalten.
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In eine am inneren Gehäuseteil 20 vorgesehene Gewindebohrung 53 ist
ein Anpassungsglied 52 des Ohratopfens eingeschraubt, das am Umfang mit mehreren
ringförmigen Flanschen 56 versehen ist, die-in entsprechenden ringförmigen Nuten
58 am verbreiterten Teil 60 der axialen Bohrung 62 des Ohrstopfens 12 sitzen.
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Wenn der Druck der Schallwellen einen vorherbestimmten Schwellenwert
nicht ttbersteigt, so arbeitet das Ohrventil nach dem Einsetlten in ein menschliches
Ohr in folgender Weise.
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Die in der Fig.2 durch Pfeile angedeuteten Schallwellen dringen durch
die ditnung 64 am äußeren Gehäuse 22 in die Kammer 66 ein und breiten sich durch
die verschiedenen Öffnungen 44a an der Einspannplatte 34a, durch den Raum zwischen
der Einspannen, platte 34a und der Membran, durch die Öffnung 38 in der-Mitte der
Membran 36, durch den Raum zwischen der EInspannplatte 34b und der Membran und durch
die Öffnungen 44b der Einspannplatte 34b aus und gelangen in die Kammer 68 des inneren
Gehäuses 20. Danach wandern die Schallwellen durch die Bohrungen 54 und 62 in das
Ohr.
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Uberschreitet der Druck der Schallwellen einen bestimmten Schwellenwert,
so schließt sich das Ohrventil.
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Bei Schallwellenstößen wandern die Schallwellen durch die Öffnung
64 und durch die Kammer 66 des äußeren Gehäuses 20 und durch die Öffnungen 44a der
Einspannplatte 34a. Der an der Membran 36 auftretende Druckstau bewirkt, dass die
Membran nach innen ausweicht und sich wölbt, wobei eine Abdichtung zwischen dem
Wulst 40 und dem Sitz 46b der Einspannplatte 34b hergestellt wird, wie in der Fig.3
dargestellt, wodurch ein Eindringen der zu starken Schallwellen in das Ohr verhindert
wird.
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Beim Rücklauf der Stoßwelle wird in der Kammer 66 ein Teilunterdruck
erzeugt. Dieser Druckunterschied in den beiden Kammern 66 und 68 bewirkt ein Ausweichen
der Membran in Richtung zur äußeren Einspannplatte 34a, wobei eine Abdichtung hergestellt
wird zwischen dem Wulst 40 und dem Sitz 46a der Einspannplatte, so dasa ein schädigend
er Anstieg des Druckes am Trommelfell des Ohres verhindert wird.
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Ganz gleich, in welcher Richtung der Druck der Schallwelle wirkt
die Membran 36 weicht aus der Ruhestellung aus, d.h.
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aus einer zur Ventilachse senkrechten Ebene, die von den Einspannplatten
34a und 35b den gleichen Abstand aufweist, welches Ausweichen in Form eines Kettenlinienbogens
erfolgt als Folge der gleichmäßigen Spannung der Membran 36 aufgrund der schwachen
veränderung des Umfanges zwischen der Membranwulet 42 und den Membranlagernuten
48a und 48b. Diese Spannung und Elastizität der Membran und deren geringer Masse
sichern eine rasche Ansprache auf einen raschen Wechsel der Uberdruckschallwellen.
Weiterhin sichert der Sitz der Wulst 40 in den Sitzen 46a und 46b eine vollständige
Abdichtung zwischen der Membran 36 und den Einspannplatten 34a und 34b selbst unter
der Belastung eines heftigen En, eraruchee.
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Die Sperrschwelle des Ventils, d.h. der Überdruck, bei dem ein Ausweichen
der Membran erfolgt, kann vorherbestimmt und reguliert werden durch Verändern der
Weite der Membranöffnung 38, der Dicke der Membran 36, der Weite der Öffnungen 44a
und 44b an den Einqpannplatten 34a und 34b oder des Materials, aus dem die Membran
hergestellt wird.
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Die in der Pig.5 dargestellte Ausführung gleich im wesentlichen der
inneren Ventileinrichtung 33, Jedoch mit dem Unterschied, dass der die Öffnung 38
an der Membran 36 umgebende Wulst 40 nicht in den Sitzen 46a und 46b ruht sondern
direkt an der Seite einer der Platten 34a' oder 34b' anliegt. Mit anderen Worten,
es sind keine Sitze vorgesehen0 Die Figuren 6 - 9 zeigen eine andere Ausführung
des Ohrventils 10' und der inneren Ventilanordnung 33'. In diesem Falle ist das
innere Ventil 33' in einem elastischen Ohrkanalanpassungsstück 12' von den Flanschen
16' und 18' entfernt angeordnet. Das Anpassungsstück 12' weist vorzugsweise ein
eingeschlossenes Gehäuse 70 mit einem ringförmigen Hohlraum 72 auf. Von der Rückseite
74 des Gehäuses 70 aus steht ein allgemein fester Fingergreifteil 76 vor, der von
den Fingern einer Hand erfaest werden kann, so dass das gesamte Ventil 10' in das
Ohr eingesetzt werden kann, wie in der Fig.6 dargestellt.
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Das Gehäuse 70 ist mit einer Bohrung 78 versehen, die sich durch
die Voderwandung SO hindurcherstreckt, sowie mit einer Bohrung 82 an der Rückwandung
74, die auf die Bohrung 78
axial ausgerichtet ist. Die Bohrung 78
ist ihrerseits auf die Bohrung 54' des Anpassungsatückes 12' ausgerichtet.
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Im Hohlraum 72 des Gehäuses 70 sind zwei steife Einspannplatten 54a'
und 34b' mit dem entsprechenden Durchmesser parallel zu einander angeordnet, die
in der in der Fig.7 dargestellten Weise zusammengesetzt sind. Die Platten 34a' und
34b' weisen Je eine Schalldurchlassöffnung 44a' und 44b' auf, die vorzugsweise sich
nach innen in Richtung zur Membran 36t spitz zulaufen und verengen und die Schallwellen
auf die Mitte der Kembrae konzentrieren, wie am besten aus der Fig.7 zu ersehen
ist.Diese Offnungen erstrecken sich durch die betreffenden Platten hindurch und
sind axial auf einander sowie auf die entsprechenden Bohrungen 82 und 78 ausgerichtet.
Die Platten 34a und 34b( sind an den Innenseiten 84 und 86 in der Mitte mit ringförmigen
Ausnehmungen 88 und 90 versehen, die zusammen eine in der Mitte gelegene Kammer
91 bilden.
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Weiterhin sind an den Innenseiten 84 und 86 einander gegenüberstehende
Nuten 48a' und 48b' sorgesehene Die Membran 36 ist am Außenrand mit einem Wulst
429 versehen, der von den Nuten 48a' und 48b' erfasst wird und die Membran 36' in
einer senkrechten Ruhestellung an der Kammer 91 gespannt hält. Der Durchmesser der
Nuten 48a' und 48b' ist etwas großer als der Durchmesser der Membranwulst, so dass
die Membran gereckt ist, wenn sie die in der Fig.7 dargestellte Lage einnimmt.
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Die Membran 36r unterscheidet sich von der Membran 36 insofern, als
der in der Mitte gelegene Teil 92 der Membran 36' dicker bemessen ist als der normale
biegsame Membranteil 93.
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Der in der Mitte gelegene Teil wird vorzugsweise konkav ausgestaltet,
wie bei 94 und 96 dargestellt, welche Teile 94 und 96 die Öffnungen 44a' und 442s
0verschließen, wenn Überdruckschallwellen in Richtung der Pfeile auftreten, wie
in der Fig.8 dargestellt.
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Damit Schallwellen von außen her bis zum Trommelfell vordringen können,
ist die Membran mit zwei diametral gegenu#ber stehenden Schalldur chlas s öffnungen
98 versehen, die auf die Öffnungen 44a'und 44b' nicht ausgerichtet sind, so dass
für
den Schall eine in das Ohr führende gewundene Fortpflanzungsbahn
besteht.
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Besteht die Schallwelle aus einer übermäßig starken Stoßwelle oder
aus einer Saugwelle, so wird die Membran in die in der Fig.8 dargestellte Lage oder
gegen die Ausnehmung 88 bewegt, wobei die konkaven Flächen 94 und 96 due Durchlässe
44a' und 44b' vollständig verschließen. Wird auf den Mittelteil 92ein noch stärkerer
Druck ausgeübt, so werden die kon-kaven Flächen noch weiter verformt, so dass eine
noch wirksamere Abdichtung hergestellt wird.
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Die Fig.10 zeigt eine Membran 36", die der in der Fig.8 dargestellten
Membran gleicht mit der Ausnahme, dass mehrere Schalldurchlässe 98 vorgesehen sind.
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Obwohl bei der in den Figuren 6 - 9 dargestellten Auef~hrungsform
die innere Ventilanordnung 33 einen Teil des Ohrkanalanpassungestückes 12' bildet,
so ist die Erfindung nicht auf diese besondere Ausführungsform beschränkt sondern
kann' auch ebensogut bei dem Gehäuse 20 der Ausführungsform nach den Figuren 1 -
5 angewendet werden, die dann an einem Ohranpassungsstück befestigt wird.
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Patentansprüche