具有含吸附劑粉末的殼體的聲學系統的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本申請涉及一種具有含吸附劑粉末的殼體的聲學系統。
【背景技術】
[0002]在具有中空空間、即大部分填充空氣的中空空間的聲學系統、例如諸如揚聲器殼體中，容積決定了其在低頻下的效果，無論其是發聲或消聲系統。認為容積越大，則聲波順從性越大以及聲效率越大。因此需要處理，以在空間有限時提高小中空空間的聲波順從性。為實現此目的，除了別的以外，已經嘗試用吸附劑或吸附劑材料填充殼體。在此已知的多孔材料已經證明是合適的，因為吸附簡單來說是容積效應。然而，關于聲波順從性的放大效應僅僅局限于理論以及實踐中，尤其是因為容積精確表示臨界值。另一方面，吸附是表面效應，其理論上可以無限增大的，只要可以不管容積如何而增大有效表面。以不同材料形式的不同吸附劑獲得該效應，例如，US 4657108和US 2004/0251077提出雙倍聲波順從性的觀點。在實踐方面，大多使用活性炭作為成型件的涂層或在殼體中以顆粒狀形式存在，如圖1所示，這將在下面更詳細地進行描述。活性炭相對便宜并且容易獲取。但是，其對于這樣的具體應用也具有缺點:其一個弱點在于空氣濕度。因此，用于填充有活性炭的殼體、尤其是揚聲器的技術實施方式專注于保護和防止殼體中的濕氣。一方面，提議用諸如進而具有吸附或吸水性能的物質的添加劑來綁定濕氣(US 2004/0251077)。描述了殼體中的另外的阻擋件或封裝，其另一方面將濕氣保持遠離活性炭(US 4657108)。然而因為這些阻擋件、例如膜或高密度毛也具有吸聲效果，必須接受部分讓步。然后可以在此容納活性炭以阻止濕氣進入的壓力平衡管被提供，以例如防止殼體與封裝在膜中的活性炭之間的壓差(US4657108)ο
[0003]解決濕氣進入的問題的容易方法由使用具有同樣密封揚聲器以及殼體與揚聲器之間的緊密連接的防濕殼體。這種構造由于未知原因而迄今為止不被人所知。推定的原因是電動錐形揚聲器的優選使用。防水對于預期用途不是可行的。如果使用顆粒狀活性炭或粉末狀活性炭，則同時產生問題，因為其可能妨礙振蕩器線圈在其內移動的開口環形間隙。這導致相對于殼體中的活性炭的所有保護措施的另一原因。
[0004]除了這些與用途相關的構造方面，產生聲波順從性是否可以進一步提高的問題。關于表面效應吸收和通過活性炭顆粒的上述已知的雙倍，顆粒尺寸優選在0.1-0.3mm之間(US 4657108)。在已經提及的壓力平衡管(US 4657108)中真正提及更細粉碎(大致0.05mm)的活性炭，但是其表述功能為防潮層。未知其他具有活性炭的其他管理模式的嘗試或研究。
[0005]從EP I 868 410 Al已知揚聲器布置。其中存在殼體。殼體壁部分由膜形成。激勵膜振動的驅動器位于殼體內。在殼體內還有布置粉末狀活性炭在其中的另外區域。活性炭容納在套筒、例如袋中。這樣，活性炭首先被防止在殼體內進行自由移動并且損壞激勵膜振動的驅動器。就此而論，應到注意，這樣的驅動器大部分是具有環形間隙的線圈。如果細小粉末狀活性炭到達其處，則驅動器可能被損壞。
[0006]眾所周知，活性炭基于壓力可以吸附氣體。其有時被錯誤地稱為吸收(absorpt1n)，例如在維基百科中(截至2013年6月4日)。
[0007]在維基百科中同樣描述了孔特管(Kundt’stube)。在孔特管的情況下，可以使得玻璃管中的駐波可見。例如，石松孢子(Clubmoss spores)被強大的聲波所移動并且收集在聲波的粒子速度最低的點處，即在駐波的節點中。石松孢子被聲波移動。
[0008]基于為了提高聲波順從性以及與其同時關連的實際問題而填充在殼體中的活性炭的預先確定的電勢(potential)，本發明的目的在于增強聲學效果以及降低或消除實際問題。

【發明內容】

[0009]該目的尤其通過獨立權利要求的特征獲得。從屬權利要求公開了優選的其他擴展。說明書和附圖公開了更多的細節。
[0010]本發明提供一種聲學系統，特別是聲換能器，其具有包括容積的殼體，并且在殼體中，至少一個表面或部分表面由構造成振動的片狀結構形成，其中，在容積中存在由具有有效吸附表面的吸附劑材料的粉末，其中選擇粉末使得粉末的運動由于構造成振動的片狀結構的振動而在容積內發生。
[0011]運動必須以此方式發生，使得有效吸附表面以此方式選擇，使得在壓力提高的情況下由于構造成振動的片狀結構的振動而產生存在于容積中的空氣或氣體的吸附。
[0012]如開頭所述，已知剛性可以通過聲換能器的容積中的吸附物質而降低，因為可用容積可以由此同樣增大。同時清楚的是，除了合適材料的選擇-吸附必須在壓力提高的情況下發生之外，可用表面起到決定性因素。因此，經常選擇活性炭，因為活性炭具有期望的吸附性能并且呈現高表面。
[0013]活性炭的試驗已經示出，在粉末的顆粒尺寸明顯小于0.1mm的情況下，發生吸附的明顯提高。可以解釋具體的提高，因為可用于吸附的表面在減小顆粒尺寸的情況下增大。然而，這不足以充分解釋觀察到的提高。
[0014]顯著的提高可僅能解釋為構造成振動的片狀結構的振動引起具有足夠小顆粒尺寸的粉末顆粒的運動，由此有效吸附表面也明顯擴大。此運動導致粉末顆粒的距離的增大，使得待吸附的空氣或氣體可以更好地到達粉末顆粒。填充的密度由于距離改變而提高，因為相同數量的粉末顆粒占據更大量的空間。壓力波動因此引起動態密度的改變。粉末的渦旋經常也與其關連。然而，粉末不需要存在于殼體中。對于大部分而言，粉末顆粒相對于彼此的距離由于運動而提高，這就足夠了。
[0015]由此分析得出重要的結論，以此方式選擇由用于降低聲換能器的剛性的吸附劑材料制成的粉末，使得粉末的運動由構造成振動的片狀機構的振動引起。這不限于具有上述顆粒尺寸的活性炭粉末。
[0016]粉末此外在殼體內自由移動。這超出了所述的渦旋能力。對此增加了，粉末可以在殼體的不同位置處并且不僅僅在特定區域中。為此，省略了此區域的分開，使得粉末可以通過聲波而更容易地渦旋。一般而言，粉末基于重力并且由此基于聲換能器安裝在殼體中的位置而分布。與從EP I 868 410 Al已知其中粉末容納在袋中的布置相比，由此可以實現明顯更好的渦旋能力，使得聲換能器的剛性可以更有效地降低。總之，空氣可以更好地到達粉末顆粒并且在此被更好地吸收。此外，圍繞粉末的套筒不能夠阻止聲音進入，使得昂貴的材料以及當然的封裝花費可提高成本。
[0017]本發明的焦點是被動的聲換能器，即其中來自外部、待削弱的聲音激勵構造成振動的片狀結構的振動的聲換能器。在這些情況下，不存在必須針對殼體中的粉末予以保護的驅動器。如后將示出的，本發明也可以應用到聲學系統，其中存在驅動單元，構造成振動的片狀結構借助于驅動單元可以被激勵振動。
[0018]如從上述說明書已經明顯的，在本發明的實施例中，選擇活性炭作為吸附劑材料。
[0019]同樣已經解釋的是，具有小于0.1mm的顆粒尺寸的粉末是有利的。同時應存在至少50%質量份的顆粒尺寸為小于0.08mm、優選小于0.05mm、特別優選小于0.045mm的粉末。應當注意，顆粒尺寸通常是篩分的結果。具體分布不能夠借助于篩分預防。具有幾乎0.1mm的顆粒尺寸的單個顆粒因此可能存在于參照0.05mm的顆粒尺寸篩分的粉末中。
[°02°]針對于重要材料活性炭，應當指出，當至少50%質量份額具有0.045mm顆粒尺寸范圍時，其一般稱為活性炭粉末。同時大于0.071_的顆粒尺寸范圍的質量百分比小于25%。
[0021]在本發明的實施例中，選擇炭納米管作為吸附劑材料。炭納米管有時已經顯示有利的吸附性能并且同時容易獲取。硅膠或沸石也可以用作吸附劑材料。
[0022]在本發明的一個實施例中，構造成振動的片狀結構是膜，特別是塑料膜。膜、特別是塑料膜已證實在聲換能器中是可靠的。
[0023]構造成振動的片狀結構借助其可以被激勵振動的驅動單元在本發明的一個實施例中存在于殼體的外部。驅動單元的功能可能被位于殼體內部的擴展驅動單元中的存在于殼體中的粉末所損害。這可以通過安裝在殼體外部而防止。
[0024]構造成振動的片狀結構借助其可以被激勵振動的驅動單元存在于本發明的實施例中，其中，驅動單元不受殼體中存在的粉末的影響。由多層膜構成的片狀結構是可以想象的，例如，其中振動可以通過施加交流電壓以及相應的靜電斥力和引力而被激勵。也可以獲得擴展驅動單元具有線圈和環形間隙的實施例，其中，線圈和環形間隙受也使用的膜的類型所限制，例如對中元件。此膜狀結構可以以此方式圍住驅動單元以及構造成振動的片狀結構的一部分，使得粉末不可以進入。膜狀結構同樣可以是構造成振動的片狀結構的一部分。應當理解，殼體外部的驅動單元的布置也表示驅動單元不受存在于殼體內部的粉末的影響。
[0025]在本發明的實施例中，殼體是防潮的。防潮應當理解為，可以防止粉末由于環境濕度和其吸附功能的極限而潤濕。在這個時候，應當首先認為潤濕材料一般可以限制吸附。另夕卜，潮濕粉末僅僅非常難以渦旋。總的來說，應當認為諸如例如活性炭的吸附劑材料通常是吸水的。
[0026]在本發明的實施例中，超過一半的殼體容積填充有粉末。當選擇填充度時，應當考量兩個要求。一方面，最高可能的空氣容積是期望的，因為大容積可以更容易壓縮。另一方面，應當追求最高可能的粉末填充度，以具有盡可能多的吸附劑材料的存在。實踐上，將殼體的超過一半容積填