Title:
SOUND GENERATOR WITH A PUMP ACTUATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/047012
Kind Code:
A2
Abstract:
The aim of the invention is to produce a sound generator for eliminating interference by means of sound absorption and for reproducing signals, speech and music. The sound is preferably generated by means of micro- and nanomechanical air pumps (12) whose output flow is controlled by the actuator (16) according to the required sound signal and exits via a sound channel (11); the complementary channel (11') acting on a closed buffer volume (15). As with conventional loudspeaker enclosures, the function of the buffer volume (15) is to make an acoustic monopole radiator out of the ineffective dipole of the sound channel (11) and the channel (11'). In the case of air pumps (12) with high pressure ratios, the necessary buffer volume is correspondingly small. The sound-generating volume flow is measured in the sound channel (11) by means of a micromechanical flowmeter (18) and can be readjusted according to a comparison of the desired value and the actual value. Finally, a bore (19) with a high flow resistance balances out air pressure fluctuations and drift errors in the buffer volume (15).
Inventors:
BSCHORR OSKAR (DE)
RAIDA HANS-JOCHEN (DE)
RAIDA HANS-JOCHEN (DE)
Application Number:
PCT/DE2000/000252
Publication Date:
August 10, 2000
Filing Date:
January 28, 2000
Export Citation:
Assignee:
BSCHORR OSKAR (DE)
RAIDA HANS JOCHEN (DE)
RAIDA HANS JOCHEN (DE)
International Classes:
H04R1/28; G10K7/00; G10K15/04; H04R23/00; (IPC1-7): H04R/
Foreign References:
| NL9201278A | 1993-10-01 | |||
| DE19539020A1 | 1997-04-24 |
Other References:
See also references of EP 1149507A2
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Claims:
Schutzansprüche.
| 1. | Schallgenerator für Antischall, Signal, Sprachund Musikwiedergabe vom Infrabis Ultraschallbereich gekennzeichnet durch eines oder mehrere der folgenden Merkmale : a) der Schallgenerator besitzt ein Pumpsystem, bestehend aus Pumpe und Modulationseinrichtung, einem Puffervolumen und einer Schallöffnung b) das Pumpsystem befindet sich zwischen dem Puffervolumen und der Schallöffnung und fördert einen modulierten Fluidvolumenstrom durch die Schallöffnung c) der Gleichstromanteil des Fluidvolumenstromes ist Null d) ein Sensor zeichnet zeitlich hochaufgelöst physikalische Daten des Pumpsystems, des Fluids im Puffervolumen, den Fluidvolumenstrom oder den emittierten Schalldruck auf und leitet die Daten einer Kontrolleinheit zu, die das Pumpsystem steuert oder regelt e) die Pumpfrequenz des Pumpsystems ist größer oder gleich als die Modulationsfrequenz des Nutzschalls f) der modulierte Fluidvolumenstrom bewirkt Druckänderungen in dem Puffervolumen und akustische Monopolabstrahlung an der Schalloffnung i) der modulierte Fluidvolumenstrom bewirkt durch Impulsübertragung an die Umgebung neben Monopolauch Dipolabstrahlung und es resultiert gerichtete Schallabstrahlung. |
| 2. | Schallgenerator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der folgenden Merkmale : a) als Pumpe wird eine aus der Fein, Mikrooder Nanotechnik bekannten oder eine in den Figuren beschriebenen Pumpen verwendet b) Die Pumpe gehört zu den Gattungen Kolben, Membran, UmlaufkolbenPumpe oder einer anderen der bekannten Pumpengattungen oder ist ein Ventilator, Verdichter, Gebläse, eine Turbine, eine FlagellaPumpe c) die Pumpe besteht aus einer flexiblen, aktiv auslenkbaren Wand im Puffervolumen, d) die Pumpe erzeugt Volumenverdrängung und/oder Druckaufbau durch drehende, oszillierende oder schwingende Teile und/oder durch bekannte mechanische Wellenleiter e) die Pumpe besitzt eine feste Förderrichtung oder die Pumpe ist umsteuerbar und realisiert Saugund Druckbetrieb f) die Pumpe fördert einen analogen oder digitalen Fluidvolumenstrom g) der Antrieb der Pumpe und/oder der Modulationseinrichtung erfolgt über Elektromotoren, Piezoelemente, mechanische, hydraulische oder pneumatische Antriebe oder andere bekannte Antriebe h) das Pumpsystem bzw. der Antrieb desselben wird durch das Fluid selbst oder durch thermische Abstrahlung gekühlt. |
| 3. | Schallgenerator nach mindestens einem der Ansprüche l bis 2, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der folgenden Merkmale : a) das Puffervolumen besitzt ein druckfestes Gehäuse mit mindestend einer Offnung, an denen das Pumpsystem oder Teile desselben angebracht sind b) als Puffervolumen ist ein Kanal, Ringkanal oder ein spiral, scheiben, kasten oder kugelförmiger Hohlraum oder ein bereits vorhandener Hohlraum nutzbar c) mehrere Puffervolumen sind verbunden und/oder akustisch oder schwingungstechnisch gekoppelt über bewegliche Trennwände oder schwingende Bauteile d) stehende Wellen im Puffervolumen werden durch bekannte passive Absorber und/oder aktive Schalldämpfungsmaßnahmen gedämpft e) die Pumpsysteme werden anstatt an ein Puffervolumen in eine Wand eingebaut oder an ein großes Fluidvolumen angeschlossen t) in dem Puffervolumen wird ausser über den Druck des Fluids Energie durch eine Fluidströmung oder durch reaktive Auslenkung von Bauteilen zwischengespeichert. |
| 4. | Schallgenerator nach mindestens einem der Ansprüche I bis 3, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der folgenden Merkmale : a) besitzt mindestens eine Schallaustrittsöffnung b) die Schallaustrittsöffnung und/oder andere Offnungen des Schallgenerators sind durch Membrane abgedichtet c) an die Schallöffnung wird ein aerodynamischer Diffusor angebracht d) zur Dämpfung der Taktgeräusche oder anderer Eigengeräusche des Pumpsystems werden aktive oder passive Schalldämpfer oder Resonatoren eingesetzt e) vor oder hinter der Schallöffnung befinden sich reaktive Elemente (Helmholtz, k/4 Resonator) oder ein akustisches Netzwerk zur Schallverstärkung oderfilterung f) an die Schallöffnung ist ein akustisches Horn angeschlossen g) die Schallöffnung besitzt ein Gitter oder Gewebe als Staubund Berührungsschutz. |
| 5. | Schallgenerator nach mindestens einem der Anspruche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der folgenden Merkmale : a) die Modulationseinrichtung besteht aus mindestens Ventilen oder einer anderen bekannten Vorrichtungen zur Fluidmodulation, die in der Pumpe integriert oder separat ist b) die Pumpe selber oder die Modulationseinrichtung moduliert den Fluidvolumenstrom über die Variation der Pumpfrequenz, einen veränderlichen Pumphub, über das Zuund Abschalten einzelner Pumpen oder Kanäle, das Takt, Amplituden oder Phasenverhaltnis zwischen der Modulationseinrichtung und der Pumpe oder mehreren Pumpen, über stehende Wellen in dem Puffervolumen oder über einen Sirenenmechanismus oder Kombinationen derselben c) die Ventile modulieren den Fluidvolumenstrom durch Amplituden, Frequenzoder Phasensteuerung oder mehrere Ventile modulieren den Fluidvolumenstrom durch Schliessen und Öffnen einzelner Ventile d) bei einer Pumpe mit einer Förderrichtung wird der Fluidvolumenstrom durch zwei Ventile vor und hinter der Pumpe entsprechend der zu erzielenden Fluidvolumenstrommodulation oder durch Strömungsumlenkung jeweils nach außen oder ins Puffervolumen geleitet f) eine passive Modulation erfolgt, indem das gesamte Pumpsystem oder Teile desselben oder das Fluid im Puffervolumen oder in der Schallöffnung Eigenschwingungen ausführen g) die frequenzabhängige Arbeitsweise des Pumpsystems und/oder Verluste oder Nichtlinearitäten bei der Verdichtung durch das Pumpsystems werden durch eine entsprechende Aufbereitung des Steuersignals berücksichtigt h) zwei Pumpen arbeiten hochfrequent mit nahezu der gleichen Frequenz und generieren tieffrequente Nutzschallabstrahlung entsprechend dem TartiniEffekt i) zwei oder mehrere Pumpsysteme oder Teile desselben mit gleicher oder entgegengesetzer Förderrichtung werden elektrisch oder mechanisch gekoppelt wcrdoß, um durch Beeinflussung der Kopplung eine Modulation zu erreichen, wie dies in Fig. 6 exemplarisch ausgeführt ist. |
| 6. | Schallgenerator nach mindestens einem der Ansprüche I bis 5, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der folgenden Merkmale : a) der Sensor befindet sich an oder innerhalb der Schallöffnung, in dem Pumpsystem oder im Puffervolumen und zeichnet den Druck, die Temperatur, den Fluidvolumenstrom, die Geschwindigkeit des Fluidvolumenstromes, und/oder den Schalldruck ausserhalb der Pumpe oder eine andere, den Fluidvolumenstrom charakterisierende Größe oder Bewegungen des Pumpsystems auf b) das System kommt ohne Sensor aus, wenn das Verhalten der Pumpe bekannt ist und/oder keine große Anforderung an die Klangtreue des Schallgenerators gestellt wird. |
| 7. | Schallgenerator nach mindestens einem der Ansprüche I bis 6, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der folgenden Merkmale a) das Pumpsystem besitzt eine oder mehrere Pumpen gleicher oder gestaffelter Größe, Art, Pumpfrequenz undhub b) mehrere Schallöffnungen oder mehrere Schallgeneratoren bilden ein, zwei, dreidimensionale akustische Arrays oder eine EndFiredLine oder eine Zweipolanordnung, wobei in an sich bekannter Weise durch Amplituden, Frequenz und/oder Phaseneinstellung jede beliebige Richtcharakteristik realisiert werden kann c) die Pumpsysteme, die Pumpen oder Teile derselben werden in Reihe oder parallel geschaltet d) der Schallgenerator wird innerhalb eines Rohres, um ein Rohr oder an ein Rohr positioniert, wobei die Schallabstrahlung durch die Schallöffnungen in das Rohr erfolgt. |
| 8. | Schallgenerator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der folgenden Merkmale : a) das Pumpsystem arbeitet autark ohne Steuerung, besitzt nur eine Energieversorgung und moduliert durch Eigenschwingungen oder eine andere Automatik b) das Pumpsystem besitzt eine Steuerung oder Regelung, wobei diese über ein Sensorsignal die akustische Abstrahlung oder eine andere physikalische Größe des Pumpsystems, des Fluidstromes oder Puffervolumens als Steueroder Regelgröße berücksichtigt c) zum Ausgleich von Luftdruckschwankungen und von Driftfehlern besitzt das Puffervolumen eine zusätzliche Öffnung mit hohem Strömungswiderstand. |
| 9. | Schallgenerator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der folgenden Merkmale : a) der Schallgenerator wird in Kleingeräten wie Uhren, Handys, Fernsteuerungen, Stiften, Brillen, Schmuck, Checkkarten, Tastaturen, Bildschirmen, Schlüsselanhängern, Spielzeug, Haushaltsgeräten, Hörgeräten oder anderen Bauteilen integriert, wobei nicht genutzte oder extra gestaltete Totvolumina als Puffervolumen genutzt werden b) der Schallgenerator wird in bestehende Lautsprecherysteme integriert oder ergänzt diese c) der Schallgenerator wird auf beweglichen oder schwingenden Bauteilen befestigt d) der Schallgenerator wird in nach den Regeln der Antischalltechnik zur destruktiven Interferenzauslöschung eingesetzt. |
Description:
INTE. RNATIONALSEARCHREPORT Inlerrrhbnal ApplislonNo Intormelon on patent tamily memiSs PatentdocumentPublication Patent family Publication citedin searchreportdatemember (s)date NL 9201278 A 01-10-1993 NONENL 9201278 A 01-10-1993 NONE DE19539020A24-04-1997NONE
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