Пневматический громкоговоритель
Класс 21а -, б;
Я 35899
АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ
ОПИСАНИЕ пневматического громкоговорителя.
К авторскому свидетельству А. В. Рогунова, заявленному 22 сентября
1933 года (спр. о перв. ¹ 135158).
О выдаче авторского свидетельства опубликовано ЗО апреля 1934 года. (356) Существующие сверхмощные электродинамические громкоговорители не удовлетворяют требованиям - современной техники, являясь слишком громоздкими, недостаточно мощными и требующими большей электрической мощности на возбуждение. Поэтому развитие и усовершенствование пневматического громкоговорителя в настоящий момент имеет весьма серьезное значение, так как дн, в противоположность первому, обладает очень малым габаритом, небольшим весом и требует ничтожной электрической мощности для его возбуждения (10—
20 ватт).
Настоящее изобретение имеет. своей цельМ предложить усовершенствование пневматического громкоговорителя, заключающееся в использовании энергии внутрикамерного звучания одного пневматического громкоговорителя для приведения в движение клапана другого пневматика. При этом, согласно изобретению, воздействие звуковы» колебаний, получающихся в камере первого пневматика, производится на уравновешенную поршневую мембрану, связанную с клапаном камеры второго пневматика.
Таким образом предлагаемый пневматик должен быть снабжен двумя самостоятельными клапанами, не связанными механически, но работающими параллельно, причем амплитуда первого ведуг щего клапана, приводимого в колебательные движения, например, подвижн щ системой динамика, может быть очень .. малой, в то время, как второй клапан, приводимый в движение уравновешен ной поршневой мембраной, возбуждающейся колебаниями газа, производимыми внутри камеры первого пневматика, будет иметь амплитуду раз в пятьдесят большую, что дает увеличение звуковой мощности около двухсот раз.
Искажения звука при таком- методе усиления возможн, но они будут весьма незначительны, и для агитационной и технической цели предлагаемая конструкция пневматического громкоговорителя незаменима, как по дальности действия, так и по удобству ее использования на месте и пр.
На чертеже иг. 1 изображает вертикальный разрез пневматического громкоговорителя; фиг. 2 — то же, в другой форме выполнения.
Пневматический . громкоговоритель (фиг. 1) рассчитан на высокое давление питающего его газа (до 50 атмосфер), а также и на высокую температуру его (до 150 ), чтобы, где это представляется возможным и необходимым (как, например, на аэроплане), можно было использовать соответствующую часть газа, приводящего в движение двигатель внутреннего горения, а также, чтобы можно было использовать и отработанный газ с соответствующим увеличением клапанов пневматика, т. е. удлинением рабочей щели, с расчетом на низкое давление (до 0,5 — 1 атм.).
В последнем случае пневматик должен нагрузить двигатель немногим больше самого обыкновенного глушителя поршневых импульсов. Таким образом, весь отработанный газ двигателя под небольшим давлением пройдет через пневматик и будет использован для воспроизведения речи, музыки и проч.
Для охлаждения отработанного газа предусмотрены специальные фильтрыохладители, состоящие из соответствующего количества медных дисков толщи-. ною 0,5 мм (20 — 30 и тук), имеющих по всей площади значительное количество отверстий, которые при сборке фильтра устанавливаются в шахматном порядке с перекф тием отверстий прилегающего диска; причем между дисками прокладываются мелкие металлические сетки соответствующего раэмера, пропитанные суриком, и асбестовые кольца. После сжатия всего этого набора болтами получатся стенки камеры фильтра. Таким образом, это устройство будет механическим фильтром и одновременно будет в достаточной степени охлаждать проходящий через него газ, отдающий тепло наружным свободным кромкам дисков, омываемым воздухом, например, при полете аэроплана. Одновременно это устройство служит также и фильтром звуковой частоты, и его назначение, в описываемом случае, весьма существенно, так как предлагаемая конструкция пневматика имеет три отдельных камеры, в которых давление газа должно быть одинаковым, что может быть достигнуто лишь питанием их из одного источника, а звуковые колебания в этих камерах будут разные, и если бы не было указанных заградительных фильтров, то колебания эти, проходя свободно через общий трубопровод, интерферировали бы между собой и в камерах . получилась бы .„каша".
Громкоговоритель имеет два клапана, один из которых 29 (фиг. 1) управляется динамиком, будучи жестко связан при помощи стержня 30а с подвижной системой последнего; второй клапан 13 приводится в движение мембраной 28 с которой он связан стержнем 22а, проходящим сквозь перегородку 10а.
Газ, пускаемый через кран, находящийся у источника, одновременно наполняет через буферный бак фильтры и трубы 27, 10 и 25 — все три камеры, и через щели, регулируемые клапаном, через звуковые коробки 7 и 12, звукопроводы 8 и 11 и рупор — выходит наружу.
При перемещении клапана 29, под влиянием изменения сечения со звуковой частотой воздушного столба, происходят соответствующие колебания как с наружной стороны, так и внутри камеры30, которые ударяются в стенки ее; но неподвижные стенки мало поглощают энергии, а потому большая часть отдается
„стенке подвижной", т. е. мембране 28.
Йо для того, чтобы эта мембрана могла быть свободно увлекаема импульсами этих колебаний, необходимо, чтобы она не была сильно натянута (это достигается в данном случае одинаковым давлением окружающего ее газа) и чтобы противоположная сторона ее, т. е. камера 27а была свободна от колебаний противоположной фазы, которые, конечно, в данном случае и были бы, если бы их, искусственно не уничтожить. Для уничтожения, вернее, достаточного смягчения их, применен звукопоглотитель, сообщение с которым камера получает через трубку 25. Через эту же трубу камера наполняется газом.
В виду того, что в камере 27а газ не расходуется, а из камеры 30 он выходит наружу, встречая на пути сопротивление труб, фильтра и проч., получилось бы неравномерное давление в камерах. Для избежания этого на периферии мембраны делается ряд мелких отверстий 9, через которые из камеры 27а газ в нужном количестве, компенсируя давление, переходит в камеру 30, причем длятого, чтобы звуковая частота из камеры 30 .не проникла" через отверстия 9 в камеру 27а — на отверстия 9 накладывается кольцеобразная, рыхлая асбестовая подушечка 26; асбестовая набивка 24 служит для той же цели.
Камера 23 получает питание через трубу 10. Необходимое демпфирование подвижной системы, состоящей из порш— 3 невой мембраны 28, клапана 13 и жестко .связывающего эти детали стержня 22а, происходит посредством ртутного демпфера, состоящего из деталей 16, 17 и
18. Для регулирования ширины рабочей щели 14 и 15 применены две спйральные пружины 21 и 22, скрепленные внутренними концами с ведущим стержнем 22, а наружными упирающиеся на неподвижное основание; при сдавливании их гайкой 19 получается эластичное перемещение подвижной системы. Демп- фирование подвижной системы динамика, связанной с клапаном 29, происходит при помощи масла, наливаемого через трубочку 6 в камеру 3, причем масло, покрывающее подвижную. катушку динамика 31 до самого верха, создает благоприятные условия для охлаждения ее .через стенки динамика. Регулировка щелей клапана. 29 производится при по. мощи стержня 1, проходящего через сердечник динамика, с укрепленной на верхнем конце его при помощи гайки плоской пружиной 32, концами своими .вставленной в отверстия в каркасе подвижной системы динамика. Сам динамик, отделенный от головки пневматика с целью предохранения его от нагревания, скрепляется с последней при помощи трех пластин или угольников, которые, чтобы не затемнять чертежа, не.изобра.жены; также отсутствуют винты, скрепляющие некоторые детали пневматика.
Для всех деталей пневматика предусмотрен теплостойкий материал.
Другая форма выполнения громкоговорителя (фиг. 2), представляет собой ,попытку освобождения от вспомогатель..H» электрических устройств, необходидля питания всех существующих пневматических громкоговорителей, в особенности, освобождения от необходимост электрического усиления звуковой
-частоты.
Данное устройство также представляет собой пневматический громкоговоритель, снабженный двумя клапанами.
Первый клапан 26 приводится в движение непосредственно усилиями звуковых колебаний человеческого голоса или при помоЖи записи на граммофонной пластинке. Второй клапан 11 движется усизвуковых колебаний, образовавшимися в результате перемещения клапана 26 в%амере 20а, причем усилия клапану 26 передаются посредством находящейся при атмосферном давлении поршневой мембраны 21, жестко связанной с клапаном металлическим стержнем,24, а клапану 11 — с помощью поршневой мембраны 15, находящейся в уравновешенном состоянии внутри камеры 29а и скрепленной со стержнем 6.
Для того, чтобы получить достаточную по величине амплитуду перемеще-ния клапана 26, в данном случае используются усилия звуковых колебаний, возбуждаемые этим же клапаном снаружи камеры 20а, которые, „проходя" через звуковую камеру 18 и звукопроводы 25, воздействуют на внутреннюю поверхность мембраны 21, удваивая таким образом амплитуду перемещения клапана 26, что дает увеличение звуковых колебаний внутри камеры 20а в четыре раза. „Излишек" звуковых колебаний, а также и постоянная струя отработанного газа выходят наружу через окна 28 створчатых колец 16 и 17.
Таким образом, полученые внутри камеры мощные звуковые колебания почти полностью расходуются на приведение в движение поршневой мембраны 15, которая, будучи механически связана с клапаном 11, передает ему эти движения, перемещая его относительно неподвижных кро мок, образующих пространственные зазоры 7 и 8, работающие параллельно; при этом амплитуда этих перемещений во много раз больше амплитуды перемещения клапана 26; .усилия" звуковых колебаний, вызываемые перемещением этого клапана, в камере 34, своим воздействием через окна 29 перегородки 32 увеличивают эту амплитуду в два раза, так что в результате должен получиться большой эффект., В виду того, что „усилия" звуковых колебаний, воздействующие на поршневую мембрану со стороны камеры 34, не должны превышать по величине усилий с противоположной стороны, т. е. со стороны камеры 20а (несоблюдение этих условий ведет к „самораскачке", а, следовательно, и к искажению звука), предусмотрены окна 29, через которые в нужном количестве „проникают" звуковые колебания в камеру 29а. Перекрытие это, т. е. изменение величины окон производится снаружи, через отверстия, в которые ввинчиваются стопорные винты 34а, путем. сдвига вращающейся на оси 33а подвижной части массивной перегородки 33.
В этой конструкции в паузы, т. е. в моменты молчания, клапан 11 автоматически прикрывает щели 7, 8, приостанавливая движение газа, и тем самым сводит к минимуму бесполезное расхо дование его.
Получается это по причине разности давления в камерах в момент усиленного расхода газа в камере 34, т. е. по приходе клапана ll в движение.
Обе камеры 20а и 34 питаются из общего источника через газо подводы е трубы 73 и 72, а потому и давление в этих камерах должно быть одинаковым, конечно при условии одинакового расхода газа каждой камерой, что иполучается в период молчания, т. е. пока клапаны не пришли в движение.
В камере 20а расход газа происходит все время в одинаковом количестве как при работе пневматика, так и в паузы, и расход этот, принимая во внимание малый размер клапана, т. е. незначительную общую длину рабочей щели, а также и небольшую амплитуду его перемещения,— весьма незначителен, приблизительно равен расходу газа, проходящего через щель, образуемую клапаном 17, находящимся в положении почти полного перекрытия последней.
В таком положении клапан 17 и находится в период молчания. При возникновении звуковых колебаний клапан 17, приходя в движение, приоткрывает щель, „выбрасывая" изрядное количество газа и тем самым заставляя его быстрее течь по трубопроводу, фильтру и пр., представляющему известное для него сопротивление.
Вследствие этого, давление в камере 34 падает в то время, как давление в камере 20, оставаясь неизменным, соответственно „выпирает" мембрану 15, приподнимая клапан, который увеличивает зазор настолько, насколько будет требовать величина амплитуды, Необходимая величина этой разности давления в камерах достигается путем соответствующего подбора сопротивления, т. е. сЕчения газопровода, Демпфирование подвижной системы осуществляется при помощи ртути, которой наполняется полость 5 до покрытия поршня Зб.
Чтобы звуковые колебания, возникающие в камере .20а, не „проникали" из трубопровода 73 дальше, вплоть др
„интерференции" их с колебаниями про- .. тивоположной фазы в камере 34, в каждый трубопровод в отдельности включается „отражатель" звуковой частоты известной уже конструкции. Эти отражатели нужны, но не обязательны, так как в трубопроводы, согласно конструкции, будет проникать лишь незначительная часть энергии звуковых колебаний.
Важны же они в случае использования для питания пневматика отработанного газа двигателей внутреннего горения, так как они в то же время представляют собой охладители. и фильтры, предохраняющие от проникновения в камеры взвешенных в газе мехайических частиц.
Для увеличения колебаний мембраны 21, происходящих благодаря воздействию звуковых волн, производимых че ловеческим голосом, введен звукопровод 37, в нужной мере регулируемый краном (на чертеже не показанным), через который проходят звуковые колебания из звуковой коробки 9 в звуковой канал 20. Происходит это по причине относительно полной „закупорки" камеры 23 для звуковых колебаний на ее периферии, в то время как раньше некоторая доля энергии этих колебаний через выходные отверстия для выдыхаемого воздуха выходила неиспользованной.
В виду того, что звуковые колебания, поступающие из звуковой коробки 9 по звукопроводу 37 в канал 20, по своей фазе совпадают с колебаниями в камере 23, т. е. колебаниями человеческого голоса, они „возвращаются" обратно в звуковую коробку 23, где они уже окончательно будут поглощены подвижной поверхностью мембраны 21.
Роль отверстий для выхода выдыхаемого оратором воздуха при разговоре в плотно прилегающую ко рту трубку 35, выполняет звукопровод 37 или трубки, по которым воздух выходит через звуковую коробку 9, звукопровод 10 и рупор в атмосферу.
Практически есть возможность вообще
Щ не прибегать к использованию для вышесказанной цели звуковых колебаний из звуковой коробки 9; гораздо выгоднее воспользоваться для этой цели, соответственно несколько видоизменив конструкцию, звуковыми колебаниями камеры 18.
1. Пневматический громкоговоритель с несколькими камерами, отличающийся тем, что для получения мощных колебаний звуковая энЕргия, получающаяся
-в одной камере, используется для приведения в действие клапана, второй камеры, причем с клапаном второй камеры соединена уравновешенная поршневая мембрана.
2. Форма выполнения громкоговорителя по и. 1, отличающаяся таким устройством клапанов, что при положении эиг1
/9 аиг л
Р5
26 гт
Эксперт А. П. Селе)нев
Редактор А. А. Денисов
Ленпромпечатьсоюз. Тип.,Печ. Труд . Зак. 4973 — 409
Предмет изобретения. первого клапана, увеличивающем давление с одной стороны поршневой мембраны, положение второго клапана таково, что давление с другой стороны мембраны уменьшается, и наоборот.
3. В громкоговорителе по п.п. 1, 2 использование, с целью увеличения амплитуды колебаний поршневой мембраны 2!, обратного воздействия звуковых колебаний, производимых перемещением клапана 2б на поршневую мембрану 21 через звукопроводы 25 (фиг. 2).
4. Форма выполнения громкоговорителя по п.п. 1 — 3 для непосредственного усиления человеческого голоса, отличающаяся тем, что, с целью максималь-. ного использования энергии человеческого голоса, в замкнутую камеру 23, в которую говорят, через звукопроводы 37 подаютея колебания, производимые клапаном 11, причем эти звукопроводы изпользуются для доставления воздуха, необходимого для дыхания.
