Druckausgleich bei geschlossenen Lautsprechergehäusen

[adicoustic]

Hab das mal durchgerechnet, unter der Annahme, dass ein Lautsprecher in ein völlig dichtes Gehäuse eingebaut sei.

Gehen wir mal weiter davon aus, dass zunächst innerhalb wie außerhalb der Box der gleiche Luftdruck von beispielsweise 1000 hPa herrscht. Wie wir wissen, ändert sich der Luftdruck, zum Einen wenn das Wetter umschlägt. Zum anderen sind Schwankungen von 1 % im Tagesverlauf völlig normal. Dieses 1 % entspricht somit 10 hPa.

10 hPa Druckdifferenz auf einer Lautsprechermembrane von 100 cm² bewirken eine Kraft von 1e3 N/m² * 100e-4 m² = 10 N. Das ist garnicht so ohne.

Diese 10 N bewirken, dass die Membran sich verschiebt, was das Gehäusevolumen und damit auch den Druck im Gehäuse verändert, weil hier gilt p * V = konst.

Die Verschiebung geht soweit, bis ein Kräftegleichgewicht sich einstellt zwischen
- der äußeren Kraft Fa auf die Membranfläche Sd, erzeugt durch den Luftdruck pa
- der inneren Kraft Fi auf die Membranfläche Sd, erzeugt durch den Druck im Gehäuse pi
- der Rückstellkraft Fr der Membranaufhängung, bedingt durch die Membranauslenkung x

Es gilt: Fa + Fr = Fi'
oder anders: Fr = Fi' - Fa
mit Fr = x/Cms = x * Kms
Fa = pa * Sd
Fi = pi * Sd
Fi' = Fi * V/(V + x * Sd)

Fi': verändertes Gehäusevolumen infolge Membranauslenkung
V: Gehäusevolumen
Sd: Membranfläche


Dazu hab ich mal wieder ein Rechnerlein gebastelt.

Es zeigt in zwei Beispielen, wie die Kennlinien für Fi' und Fr verlaufen. Ihr Schnittpunkt entspricht dem Kräftegleichgewicht, das sich bei der dort auf x-Achse abzulesenden Auslenkung einstellt.

Das erste Beispiel ist eine grobe Näherung, die von einer konstanten Nachgiebigkeit Cms ausgeht.


Das Zweite ist etwas detailiert, heißt es verwendet die Kms(x)-Kennlinie aus einer Klippel-Messung eine Tiefmitteltöners JBL 660GTi.




Wie leicht zu erkennen ist, sind die durch den statischen Druckunterschied bewirkten Auslenkungen gar nicht unerheblich!

[Franky]

Danke für diese Veranschaulichung und Kompliment für die Berechnung! Mir scheint das sehr plausibel. Da ist man bei vielen Chassis schon über Xmax. Neben den PET Flaschen deren Verhalten jeder kennt der sie im Winter mal bei Frost aus dem Haus getragen hat zeigt dein Diagramm das was passieren kann wenn kein Druckausgleich erfolgt. Ist doch enorm oder!

Man könnte ja mal ein Ventil erfinden was bei statischen Druckveränderungen auf und zu macht und bei dynamischen eben nicht - sozusagen mit Zeitkonstante. Wahrscheinlich gibt es sowas schon seit langer Zeit!

Ja!

https://www.google.de/search?q=Venti...F8-o8wfl9ZrIDg

[nailhead]

Wie leicht zu erkennen ist, sind die durch den statischen Druckunterschied bewirkten Auslenkungen gar nicht unerheblich!

Ja, super krass! Bei einem Wetterumschwung kann sich der Luftdruck sogar schon mal innerhalb einer Stunde um 6hPA ändern.

Daher also das weltweit bekannte und nie erklärbare Phänomen der sich selbstständig um mehrere Millimeter bewegenden Membranen - es ist das Wetter!


Wie schon oft erwähnt sind die Gehäuse so undicht, dass sich das alles von selber regelt, sogar bei einer völlig 'dichten' Membran, dass diffundiert mit der Zeit durch.

Nicht zu verachten ist das jedoch bei Transport/Versand von Lautsprechern. Frankys Hochtöner zum Beispiel sind nicht von einem Wetterumschwung eingedrückt worden, sondern von was anderem...schon mal überlegt, wie die Hochtöner zu den Kunden kommen?

Grüße

[Franky]

Geändert wegen Weihnachten

[adicoustic]

Ja, super krass! Bei einem Wetterumschwung kann sich der Luftdruck sogar schon mal innerhalb einer Stunde um 6hPA ändern.

Daher also das weltweit bekannte und nie erklärbare Phänomen der sich selbstständig um mehrere Millimeter bewegenden Membranen - es ist das Wetter!


Wie schon oft erwähnt sind die Gehäuse so undicht, dass sich das alles von selber regelt, sogar bei einer völlig 'dichten' Membran, dass diffundiert mit der Zeit durch.

Bist ein Scherzkeks [emoji14][emoji3]
Dass geschlossene Gehäuse völlig luftdicht sind, war nicht behauptet worden. Es ging um die theoretische Annahme, dass sie es seien.


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[nailhead]

Bist ein Scherzkeks [emoji14][emoji3]
Dass geschlossene Gehäuse völlig luftdicht sind, war nicht behauptet worden. Es ging um die theoretische Annahme, dass sie es seien.

Ja, nur Humor scheint die Tage wohl eher rar gesät zu sein Gell, Franky?
Die Benachrichtungs-Mail ging übrigens schon raus, das war nicht sehr nett.

[Kripston]

Hallo Männer,
ich finde das hier die Streiterei um des Kaisers Bart.
Selbst bei allen Bemühungen wird ein geschlossenes Gehäuse wohl nie zu 100 % dicht sein.
Das Thema mit den Luftdruckschwankungen halte ich daher für etwas weit hergeholt.
Schon mal daran gedacht, das ein Bass bei beherztem Betrieb im Bereich Metallteile/Schwingspule ordentlich warm werden kann und somit die Luft im Gehäuse erwärmt ?
Und was passiert mit Luft, die man erwärmt ????

Dann müssten ja alle Membranen von geschlossenen Boxen früher oder später alle am vorderen Anschlag stillstehen...., wenn die hier getroffenen Annahmen zuträfen.

Muss wir wohl was entgangen sein, aber solche hier vermuteten Effekte habe ich bei meinen mittlerweile durchweg geschlossenen Boxen noch nie beobachten können...

Gruß
Peter Krips

[Gabrie]

Hallo Peter,
ich möchte dazu auch nichts mehr sagen(muss aber)! Mehr, oder weniger, eine überwiegend akademische Diskussion hier; habe das auch nur ein mal erlebt, dass ein TT mit Silikon eingeklebt wurde ! (Nicht von mir!)
Und die HTer-Problematik hatte ich auch schon, vor langer Zeit, von Franky vernommen! -
Aber der Spruch:

Dann müssten ja alle Membranen von geschlossenen Boxen früher oder später alle am vorderen Anschlag stillstehen...., wenn die hier getroffenen Annahmen zuträfen.
Muss mir wohl was entgangen sein, aber solche hier vermuteten Effekte habe ich bei meinen mittlerweile durchweg geschlossenen Boxen noch nie beobachten können...

ist dann auch sehr provokant! Unterschwellig wird dann doch behauptet, hier wird gelogen!
Herzlichen Gruß Gabriel

[adicoustic]

Versteh die Aufregung nicht. Wer streitet hier?
Akademische Betrachtung? Ja, so könnte man es nennen. Nachdem spekuliert worden war, was wäre, wenn... hatte ich den Extremfall "100 % Dichtigkeit" mal durchgerechnet.
Und jetzt? Alles gut, würde ich sagen

[Franky]

Mir gings eigentlich um den letzten Satz von Nailhead wo er da irgendwelche ominösen Kalottendrücker als Ursache ausmachen und sie mir aufs Auge drücken wollte. Sowas kann ich garnicht ab!

Nicht zu verachten ist das jedoch bei Transport/Versand von Lautsprechern. Frankys Hochtöner zum Beispiel sind nicht von einem Wetterumschwung eingedrückt worden, sondern von was anderem...schon mal überlegt, wie die Hochtöner zu den Kunden kommen?

[FoLLgoTT]

@Franky
Ich habe den Satz so verstanden, dass die Dinger auch mal mit dem Flugzeug transportiert werden und somit ganz andere Ursachen für eine Druckschwankung in Frage kommen als das Wetter.

[Franky]

Nö, die kamen definitiv mit dem Schiff. Aber egal - ich finde es nicht ok wenn Aussagen von Leuten einfach so ins lächerliche gezogen werden. Da meine ich nicht nur die Kef von Gabrie sondern auch die DT-300 Experimente die im Thread besprochen wurden. Und es ist auch logisch daß eine gut verklebte Polypropmembran mit Gummisicke einfach dicht ist. Und wenn dann noch ein Gehäuse mit zig Schichten Filler und Lack versehen ist kann es durchaus dicht sein - was ist da abwegig.

Ich sage das Nailhead da einfach Quatsch erzählt.

[Siegfried]

Hallo Fans des guten Klanges,

unsere Lautsprecher sind (zu mindest von Manchem hier) deshalb so gut, weil, auch für Andere als "Kleinigkeiten" betrachtet, diese "Kleinigkeiten" optimiert werden.
Egal ob die Form und Art des BR-Kanals oder Wandversteifungen, oder, oder … .
Die eleganteste Lösung schien mir der Vorschlag zu sein, da ja die atmosphärischen Luftdruckänderungen nicht abrupt sind, "hinten ein Loch ins Terminal zu bohren".
Ob nun 1,0 mm oder 1,5 mm im Durchmesser ist eher unerheblich.
Wer hier Strömungsgeräusche hört, sollte seine Position nach vorne verlegen und der Musik lauschen.
Der Vorteil ist, dass bei Nichtgefallen das Terminal kostengünstig ausgetauscht werden könnte ohne die Holz-Lack-Funierschicht zu zerstören.

Wer den Druckausgleich schneller haben will kann ja ein kleines Kugelventil einbauen, das bei Bedarf für 5 min geöffnet wird (in der Zwischenzeit ist auch der Verstärker warm), und dann vor Musikgenuss wieder geschlossen wird.
Der Knaller ist ein verchromter Wasserhahn auf der Front.
Das nennt man dann "Funktionale angewandte Kunst"

In diesem Sinne

[nailhead]

...Nailhead wo er da irgendwelche ominösen Kalottendrücker als Ursache ausmachen und sie mir aufs Auge drücken wollte. Sowas kann ich garnicht ab!

Frank, du leidest unter Wahnvorstellungen. Ich habe so etwas oder etwas ähnliches nirgends geschrieben.

@Franky
Ich habe den Satz so verstanden, dass die Dinger auch mal mit dem Flugzeug transportiert werden und somit ganz andere Ursachen für eine Druckschwankung in Frage kommen als das Wetter.

Genau darum ging es mir, danke Nils - ich dachte eigentlich das wäre offensichtlicher.
Auch wenn die HT per Schiff von Shenzhen nach Hamburg kamen, ein Transport innerhalb DACH kann in ausnahmen und bei kleinen Paketchen auch mal per Flug geschehen. Kommt selten vor, kann aber sein. Das meinte ich mit 'zum Kunden'.

Adiacoustic schrieb weiter oben:

Wie wir wissen, ändert sich der Luftdruck, zum Einen wenn das Wetter umschlägt (edit Nailhead: 6hPA). Zum anderen sind Schwankungen von 1 % im Tagesverlauf völlig normal. Dieses 1 % entspricht somit 10 hPa.

10 hPa Druckdifferenz auf einer Lautsprechermembrane von 100 cm² bewirken eine Kraft von 1e3 N/m² * 100e-4 m² = 10 N.

Auf einen 25mm Hochtöner mit ~8cm^2 Membranfläche wirken also maximal 0,8 N (gleichmäßig verteilt auf die Membran. Schaut man nun bei Wavecor nach typischen Cms von Hochtönern kommt man auf Werte um etwa 0,16mm/N. Die Auslenkung eines Hochtöners durch wetterbedingte Luftdruckänderung liegt also im Bereich von 0,13mm (etwa ein zehntel eines Millimeters). Die Werte wurden immer zum Schlimmeren aufgerundet, also worst case.Das ist meilenweit davon entfernt um Hochtöner eindrücken zu können.
Zudem: Wetteränderungen sind deutschlandweit oder gar europaweit ähnlich. Hochtöner wurden zu tausenden gebaut - auch solche die total dicht sind. Wenn Wetter Ursache wäre, wären Hochtöner auch zu tausenden eingedrückt -sind sie aber nicht, sondern nur vereinzelt.

--> Eingedrückte Hochtöner vom Wetter ist einfach nicht drin.

Ich sage das Nailhead da einfach Quatsch erzählt.

Das sollte jeder Leser selbst entscheiden.

Anders aus sieht es bei Luftdruckänderungen bei Lufttransport: die liegen über 200hPa (Quelle müsste ich wieder raus suchen, aber google hilft). Das ist das zwanzigfache, das ist dann schon eher gefährlicher. Alle Lautsprecherentwickler/hersteller die ich kenne machen diese Ausgleichsöffnungen auch nur aus diesem Grund (etwäiger Lufttransport).

Ebenfalls anders aus sieht es bei großen Temperaturschwankungen (innerhalb und außerhalb des Hochtöners).

Grüße

[Gabrie]

Hi,
hinzu kommt ja noch, dass bei mehrstündigem Lufttransport, die Ware auch auf, unter den Gefrierpunkt abgekühlt wird! Den Wechsel durch unterschiedliche Höhen und Temperaturen würde ich auch unter Wetter-Einflüsse einordnen. Außerdem wurde ja anfangs, auch gar nicht nur das Wetter betrachtet, es ging um den grundsätzlichen Druckausgleich! Denn LS werden bewegt und dann hilft mir auch nicht weiter, dass ja nur Luftdruckänderungen in begrenztem Rahmen, auf Meeresspiegelhöhe, bei konstanten Temperaturen, stattfinden. Ich habe das schon oft erlebt, das LS über mehr, als 500 Höhenmeter transportiert wurden. Passiert ja gerade bei Treffen der HSG München / Oberbayern öfter .
Herzlichen Gruß Gabriel

[Kaspie]

Hi,
hinzu kommt ja noch, dass bei mehrstündigem Lufttransport, die Ware auch auf, unter den Gefrierpunkt abgekühlt wird!

Hallo Gabrie,
dem ist zum Glück nicht so

LG
Kay

[Gabrie]

Hi Kay !

4. KLIMATISCHE EINFLÜSSE
Der Laderaum vieler Flugzeugtypen ist klimatisiert und mit einem Druckausgleich
versehen. Dennoch muss mit einem Temperatur- bzw. Druckabfall gerechnet werden.
Außerdem kann es beim Öffnen des Laderaumes im Empfangsland bzw. bei einem
Zwischenstop zu plötzlichen Klimaschwankungen kommen (vgl. DIN 50019-1). Diesem
Einfluss ist durch entsprechende Korrosionsschutzmaßnahmen entgegen zu wirken.
Auch kann die Fracht beim Umschlag auf dem Rollfeld plötzlich starken Niederschlägen
ausgesetzt sein.

Auszug aus einem Vertrag , eines "Lufttransportunternehmens"!
Herzlichen Gruß Gabriel
PS:
Ich gebe aber zu, dass hier wohl eher seltene Ausnahmen betrachtet werden und in der Regel, extreme Schwankungen, nicht auf treten!