Wie hoch ist der Druck in einer Druckkammer? Hilfe gesucht!

Wozu brauchst du das?

Der Maximaldruck, wenn keine Öffnung da wäre ist leicht zu berechnen: Druck x Volumen = Constant

Umstellen, nach Druck auflösen. Membranfläche x Hub = Volumendifferenz, Ausgangsvolumen muss bekannt sein.

Mit Öffnung wird es heftig, wahrscheinlich nicht berechenbar, wenn die Reynoldszahl zu hoch wird, ist die Strömung turbulent. Also nicht berechenbar, da Chaos.

Hilft das hier?
http://de.wikipedia.org/wiki/D%C3%BCse

Schalldruck Hornmund bestimmen

--> Schalldruck Hals = Schalldruck Hornmund * Flächenverhältnis Mund / Hals

--> Druck Membranseite Druckkammer = Schalldruck Hals * Flächenverhältnis Membran / Hals

(Reibungsverluste außen vor, Das Horn muß als solches funktionieren, d.h. f >> F_grenz


Gruß SRAM

Hally moby dick,

danke schonmal für deine schnelle Antwort!!!

Ich möchte gerne einem ähnlichen Effekt wie bei der Quadral Platinum Serie auf die Schliche kommen. Dabei sind die Tieftöner mit Abstand hinter einem Rahmen, der die Sicken und ein bischen mehr verdeckt und einem Gitter angebracht. Da nennt es sich Druckkammer-Bassreflex-Prinzip. Wir haben hier also einen Reduzierten Schallaustritt und ein Luftvolumen zwischen Membran und Austritt, welcher als elastische Feder die selben Druckverhältnisse wie im BR-System erzeugen soll. Das soll die Membranauslenkung positiv beeinflussen.
Vom Physikalischen Standpunkt aus müsste das dem System einer Druckkammer eines Hornlautsprechers gleichen - OHNE Horn, aber der selbe Druckanstieg, bzw. Erhöhung der Schallschnelle: v1/v2=A2/A1. Aber trifft das auch bei einem kompressiblen Gas zu?

Ich möchte von der anderen Seite an das Problem heran:
Wenn ich gezwungen bin, den Schallwandler hinter der Schallwand zu verschrauben und auf der Vorderseite ein Schutzgitter anbringen MUSS habe ich wieder unwillentlich so ein System geschaffen.

Dabei möchte ich eigentlich die Turbulenzen vernachlässigen (Hab ich mir so gedacht, da so ein Gitter ja nicht wirklich eine große Durchflusslänge hat...) und davon ausgehen, dass beim Gitter alle Löcher zu Einem addiert werden. Also als eine Schallaustrittsfläche. Brechung etc. würde ich auch vernachlässigen. Es geht mir hierbei um große Membranauslenkungen, welche ja eher im Niederfrequenten Bereich auftreten und dann ein großes Luftvolumen aktivieren.

Über diesen Membranhub wird ja dann ein bestimmtes Luftvolumen (bekannt) in dieser Druckkammer (Volumen bekannt) beschleunigt und gestaucht. Die vorherrschende Elastizität/Kompressibilität der Luft und der verringerte Austritt (bekann) sollten dann einen Druck ergeben.

Ich gehe davon aus, dass dieser Effekt bei den meisten Lautsprechergittern zu vernachlässigen ist, da dort die Austrittsfläche entsprechend groß ist. Aber es wird irgendwo auch ein kritisches Verhältnis von durchzuschaufelnder Luft zu Austrittsfläche geben bzw. wie ich vermute, mit verkleinerndem Austritt ein exponentiell ansteigender Druck vorherrschen.

Was mich bis jetzt noch am weitesten gebracht hat ist dieses Dokument. Leider ist es nicht vollständig und ich kann es nicht zuende deuten:

http://portal.tugraz...%A4nzung%20Kap76.pdf

Und so richtig anwenden kann ich es auch nicht.

(Zudem müsste ich auch verstehen, welche Leistung (Druck[Pa]) ein Lautsprecher in die Umgebung abgibt, welcher mit 87 dB/M/W also 87 db (ist ja in Pascal umrechenbar) in einem Meter Entfernung Freifeld. Wie ist das mit der Leistung direkt vor der Membran/in der Druckkammer?
Das ist aber nur der Nebenschauplatz...)

Zurück zur Druckkammer oder dem ungewollten Äquivalent.
Beschleunigtes, komprimiertes Luftvolumen und reduzierter Austritt.
Klingt eigentlich einfach. Nur müsste man es können...

Moby Dick: Öffnung ist vorhanden, Düse kann ich im Moment nicht darauf anwenden, bin aber dran.

Vielleicht hast du (oder jemand anderes) jetzt noch dazu eine Idee...

Ich hoffe, ich konnte die Situation noch ein bischen klären.

Vielen Dank bis hierhin!!!


MfG der Randall

Hallo SRAM,

auch dir meinen Dank für die Beteiligung!!!

Leider sehe ich deine Antwort erst jetzt. (Hab lange geschrieben... )

Leider gehe ich (wie jetzt von mir zu lesen ist) nicht von einem Horn aus, sondern nur von der Querschnittsverringerung.

Ich habe daher auch keine Leistungsdaten eines Lautsprechers nach dem Hornmund bzw. Schalldruck an der Membranseite. Ich habe nur Leistungsdaten wie den: 87dB/W/m oder eine maximale Auslenkung sowie die angenommene Frequenz, bei der die Auslenkung stattfindet.


Leider habe ich somit Probleme, die von dir genannten Formeln anzuwenden...


Vielleicht kannst du mir ja mit den jetzt zusätzlich von mir gelieferten Informationen noch weiter auf die Sprünge helfen!


Nochmals: Vielen Dank!


MfG der Randall

An diesen Druckkammereffekt bei Quadral glaube ich nicht, ist sicher nur Werbung, um sich von Mitbewerbern abzuheben. Bei solch großen Wellenlängen "sieht" der Schall das Hindernis nicht.

Hier findest du viele Formeln:
http://www.sengpielaudio.com/Berechnungen.htm

Hallo moby dick,

ja, auf der Seite war ich auch schonmal, nur nicht auf der Übersichtsseite. Da ist ja eine Menge zu holen!

Bei den Quadral sehe ich das mit dem Druckkammereffekt auch nicht wirklich ein. Bei meinem speziellen Problem gehe ich aber von einer Reduzierung der Durchtrittsfläche auf 1/3 der Membranfläche aus. Wenn ich dann lese, dass bei der Auslegung für Horndruckkammern dieser nicht kleiner sein soll als 1/2, dann kann ich mir gut vorstellen, dass da ein merkbarer Effekt eintritt.

Daher kommt, denke ich, ja auch der Begriff Druckkammer...


Ich habe mich jetzt durch einen großen Teil der Sengpiel-Audio-Seite gelesen und trotzdem für dieses konkrete Problem keine Lösung finden können. Die Zusammenhänge der akustischen Größen sind auch hier hauptsächlich im Freifeld zu sehen und es gelingt mir nicht, dass auf eine Art Druckkammer mit freier reduzierter Öffnung anzuwenden...

Hab ich etwa ein Brett vor dem Kopf?

Die Idee mit der Düse finde ich weiterhin interessant, da ich hier ne Formel für den (effektiven) Volumenstrom habe. Jetzt müsste ich eigentlich nur die Formeln für die Querschnittsverringerung und Druckanstieg bei einem kompressiblen Gas finden. Nur: Gilt das dann auch bei einer Wechselbeanspruchung eines elastischen Gasvolumens?

Mannmannmann mir raucht der Kopf...


Weitere Vorschläge/Ratschläge/Ideen/Fachvorträge sind gerne immer willkommen!



MfG der Randall

Du schaffst dir selbst Probleme.
Da hilft nur messen. Wenn es eine Wirkung hätte, müssten sich Resonanzfrequenz und die TSP in eingebauten Zustand verändern.

Ich wette, das tun sie nicht. Und wenn doch, was hat das für Konsequenzen? Bau die LS so wie geplant, so hat hat man schon vor 30 Jahren die Chassis eingebaut.

Hmmm... Leider ist die Option es so zu machen, wie es richtig wäre nicht vorhanden... Will heißen, das Problem ist leider vorhanden.

Da ich die vorhandenen Gegebenheiten (verringerter Schalldurchtritt mit geringem Volumen davor) nicht beseitigen kann, bleibt mir nur die Optimierung des Ganzen.

D.h.: Wenn die Abhängigkeit des Druckes innerhalb dieses Raumes irgendwie quadratisch/exponentiell und nicht linear abhängig von der anliegenden Leistung und der verringerten Öffnung ist, gibt es einen Bereich in dem man sich gefahrlos bewegen kann (wie z.B die schon angesprochene 1/2...) und einen Grenzwertbereich ab dem das Ganze unverhältnismäßig schlecht ist. Dann würde, so denke ich mir das, nur noch eine Verringerung der eingegebenen Leistung, oder eine Optimierung/Vergrößerung des Austritts in Frage kommen.

Die Konsequenz bei Nichteinhalten oder falscher Auslegung wäre für mich eine zu starke Anregung der Duchtrittsfläche durch den Druck -> Vibration. Wenn ich es mir aussuchen könnte, würde ich das Ding ja weglassen. Kann ich aber nicht...


So komme ich um das Problem leider nicht drumherum. Es muss doch irgendeine Möglichkeit geben das zu rechnen!


Moby Dick: Ich habe mich noch weiter mit der Sengpiel-Seite beschäftigt: zum Thema Schall-Leistung und Schalldruck.

Wenn ich mir die dortigen Formeln anschaue:

Pak=Auslenkung² * Kreisfrequenz² * Z * A

bekomme ich eine Leistung von ca. 38W bei 12er Chassis 1cm Auslenkung und 45Hz. Das ist doch eigentlich ein bischen viel. Bei einem Angenommenen Wirkungsgrad von einem halben Prozent müssten ja 760W anliegen.

Zudem ist dort die Formel für den Schalldruck, welcher ja im Gegensatz zur Leistung Ortsabhängig ist, nicht ortsabhängig:

p=Auslenkung² * Kreisfrequenz² * Z

Anscheinend verstehe ich das Thema grundlegend nicht.


Kannst du/oder sonst jemand mich da auch nochmal auf den Weg stoßen?


MfG der Randall

So, bin zurück aus dem Wochenende!

Leider bin ich mit meinen Fragen/Antworten nicht weitergekommen.

Wie ich bemerkt habe passen meine Fragen auch eher in die Hifi-Wissen-Ecke. (Auf jeden Fall, was meine Fragen zu Schallleistung etc. angehen. Das werde ich dann da diskutieren.

Ich danke euch für die Beteiligung und werde euch auf dem laufenden halten, zu welchen Schlüssen ich gekommen bin.


Bis dann!

MfG Randall

PS: An die Mächtigen hier im Forum: Sollte man dann diesen Thread eher verschieben, um Dopplung zu vermeiden? Wenn ja, bitte machen! Danke!

Also...

Ich hab mich mal hingesetzt und etwas rumgerechnet...
Ich kann dir nur empfehlen: Frag einen AJHorn-Besitzer ganz nett ob er es für dich durchrechnet

Wenn dir das zu anspruchslos ist mal mein Denkansatz:
Ideale Gasgleichung:
pV=mRT
p=mRT/V

Linearisiert für T=konst:

p= (P-P0) (druckunterschied zum stationären Fall)
m= M-M0...
v= V-V0...

p= RT0/V0 * m - m0R0T0/(V0²) * v (Druck ist nur abhängig von der Masse und dem Volumen)
.......K1................K2

p' = K1 * m' - K2 * v' (einmal ableiten)

v'= -x'(t) * Am (Volumenveränderung ist Membrangeschwindigkeit * Membranfläche)
x'(t) aus Sinusfunktion mit Amplitude und der gerade anliegenden Frequenz


m' der Massenstrom durch das Gitter ist jetzt das wirklich Dumme.
Am ehesten wäre das Gitter vor der Membran wahrscheinlich noch durch eine Blende zu modellieren. Empirische Blendengleichung nach DIN: klick
(zum Rumprobieren ist das verlinkte Programm auf der wiki Seite vielleicht ganz nett)

der theoretische Ansatz der ohne Re und beta auskommt klappt nicht, weil wir nicht wissen wie groß die Strahleinschnürung ist.
Wenn wir das Vernachlässigen (keine Ahnung wie gut das ist ) können wir die Blende berechnen wie die ideale Düse.

Bei der ist
m'= A * psi * sqrt(2*P*rho)

psi = sqrt[k/(k-1)*{(PA/P)^(2/k)-(PA/P)^((k+1)/k)}]

mit
k=1.4
PA= Aussendruck
P=druck in der kammer ( p = P-P0 bzw: P = p + P0 !)

das oben einsetzen erhält man eine wunderschöne Differentialgleichung die man in Matlab reinkloppen kann.images/smilies/insane.gif


Alles in allem ist all das aber auch nur anwendbar wenn man davon ausgeht, dass sich eine laminare Strömung ausbildet.

Theorien sind schön und gut, inwiefern das alles klappt müsste man aber wirklich mal messen...


EDIT: ich hab die Rückkopplung des Druckes auf die Membranauslenkung vergessen... bei x' müsste man also auch noch einmal ein Kräftegleichgewicht ansetzen (eingehende Leistung -> Kraft durch Spule -> Auslenkung... (beeinflusst von Frequenz, Druck, Membranmasse, Härte der Aufhängung [ dafür gibt es sicher schöne Gleichungen, speziell für den Lautsprecherbau, kenne mich da noch nicht wirklich aus... ])