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Um
die Reinigungswirkung von Bädern
zu erhöhen
wird die Flüssigkeit
der Bäder
mit Ultraschall angeregt. Zur Ultraschallanregung werden sogenannte
Stabschwinger verwendet, die entweder vollständig untergetaucht sind, oder
nur mit dem Resonator in das Bad reichen.
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Zu
dem Ultraschall-Stabschwinger gehört ein Resonator, an dem an
wenigstens einem Ende ein Ultraschallkopf angebracht ist und als
Strahler wirkt. Der Kopf bildet ein Gehäuse in dem der piezoelektrische
Ultraschallwandler untergebracht ist.
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Der
elektrische Wandler besteht aus mehreren piezoelektrischen Keramikscheiben.
Die Curietemperatur der Keramikscheiben liegt bei ca. 300°C. Werden
die Keramikscheiben bis auf diese Temperatur oder höher erwärmt, verschwindet
der piezoelektrische Effekt irreversibel.
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Wenn
der piezoelektrische Wandler im Dauerbetrieb arbeiten soll, muss
von der Curietemperatur ein deutlicher Sicherheitsabstand eingehalten werden. Üblicherweise
darf die Temperatur an der Oberfläche des keramischen Wandlers
ca. 150°C nicht übersteigen.
Bei einer Badtemperatur von ca. 130°C bleibt somit eine zulässige Übertemperatur von
nur noch 20°C.
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Die
aus Keramik bestehenden piezoelektrischen Wandler zeigen einen sehr
hohen Wirkungsgrad. Gleichwohl wird die zugeführte elektrische Energie nicht
vollständig
in Ultraschallenergie umgewandelt, sondern führt zum Teil auch zur Erwärmung des
Wandlers.
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Die
mit dem Wandler zu erzeugende Ultraschallenergie wird damit von
der Übertemperatur
des Wandlers begrenzt.
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Der
piezoelektrische Wandler wird bei den bekannten Einrichtungen im
Wesentlichen nur über den
mechanisch angekoppelten Resonator gekühlt, der aus Titan besteht.
Titan ist ein schlechter Wärmeleiter.
Sonstige Kühlung
findet praktisch nicht statt, weil aus ultraschalltechnischen Gründen das
Gehäuse
des Kopfes mit Luft gefüllt
ist, die einen extrem schlechten Wärmeleiter bildet, so dass die
Wärme über die
Gehäusewand
praktisch nicht abgeführt wird.
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Ausgehend
hiervon ist es Aufgabe der Erfindung einen Ultraschallwandler zu
schaffen, der eine größere Ultraschallenergie
erzeugen kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem
Ultraschall-Stabschwinger mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw.
des Anspruches 20 gelöst.
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Der
erfindungsgemäße Ultraschall-Stabschwinger
weist einen Resonator auf, an dem über ein Kupplungselement der
piezoelektrische Wandler ultraschalltechnisch angekuppelt ist. Das
Kupplungselement bildet zum Teil gleichzeitig ein Teil der Gehäusewand.
Die Befestigung des Gehäuses
bzw. die Gehäusewand
befindet sich an einem Schwingungsknoten, damit die Ultraschallenergie
ausschließlich
in den Resonator eingespeist wird, während das Gehäuse selbst
praktisch frei von Ultraschall bleibt.
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Der
piezoelektrische Wandler weist, zusammen mit der Befestigungseinrichtung,
an der Kopplungseinrichtung eine Länge von ca. λ/4 auf und
ist somit zu kompakt, um nennenswert Wärme abgeben zu können.
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Erfindungsgemäß ist deswegen
mit dem piezoelektrischen Wandler ein Wärmeübertragungselement gekoppelt.
Das Wärmeübertragungselement
ist gemäß der einen
Lösung
so gestaltet, dass es, zusammen mit der Innenwand des Gehäuses, einen sehr
engen Luftspalt bildet. Je enger der Luftspalt ist, umso kleiner
ist der Wärmewiderstand
dieser Luftschicht, d.h. umso mehr Wärme kann von dem piezoelektrischen
Wandler auf das Gehäuse
und damit auf das Bad übertragen
werden.
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Gemäß der anderen
Lösung
ist vorgesehen ein Wärmeübertragungselement
zu schaffen, dass bei einem durchlüfteten Gehäuse als Kühlkörper wirkt. Die letzte Anordnung
kommt in Frage, wenn sich der Wandler ohnehin außerhalb des Bads befindet.
Dies ist eine Lösung
die gelegentlich vorzufinden ist.
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Die
Länge des
Wärmeübertragungselementes
ist in dem Bereich, der in die Schallwege eingebunden ist, so gewählt, dass
hierdurch die akustischen Verhältnisse
nicht gestört
werden. Beispielsweise kann das Wärmeübertragungselement eine Länge von λ/2 haben,
wobei es unmittelbar anschließend
an eine Stirnseite des piezoelektrischen Wandlers angeschlossen
ist. Bei dieser Ausgestaltung kann das Wärmeübertragungselement eine zylindrische
Gestalt haben oder auch eine prismatische, wobei der Querschnitt
zweckmäßigerweise
sternförmig ist
um eine möglichst
große
Fläche
zu erhalten, über die
Wärme an
das Gehäuse
und somit an das Bad abgegeben werden kann.
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Eine
andere Möglichkeit
besteht darin, einen Becher als Wärmeübertragungselement einzusetzen.
Bei diesem Becher ist beispielsweise der Boden von der üblicherweise
verwendeten polierten Stahlscheide gebildet, die zwischen der Zentralmutter
und dem piezoelektrischen Wandler liegt, um ihn mechanisch zu befestigen.
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Das
Wärmeübertragungselement
kann nicht nur an dem von dem Kupplungsteil abliegenden Ende des
piezoelektrischen Wandlers angeordnet sein. Es hat sich gezeigt,
dass der piezoelektrische Wandler seine höchste Temperatur nicht unmittelbar im
Bereich des vom Resonator abliegenden Endes reicht, sondern in einem
geringen Abstand davor. Aus dieser Sachlage heraus ist es vorteilhaft,
wenn das Wärmeübertragungselement
in den piezoelektrischen Wandler eingefügt ist. Hierzu weist das Wärmeübertragungselement
wiederum eine Länge
von λ/2
auf.
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Die
einzelnen Maßnahmen
hinsichtlich Oberflächengestalt,
Einfügung
oder becherförmige Gestalt
bzw. durchge hender Gestalt lassen sich in vielfältiger Weise miteinander kombinieren.
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Im
Falle eines luftdurchlässigen
Gehäuses für den Resonatorkopf
ist es von Vorteil, wenn das Wärmeübertragungselement
der eine große
Oberfläche
aufweist, wobei die der Kühlung
dienenden Fläche
zweckmäßigerweise
so ausgerichtet sind, dass sie parallel zum Strömungsweg der Luft aufgrund
der Konvektionswirkung liegen.
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Im Übrigen sind
Weiterbildungen der Erfindung Gegenstand von Unteransprüchen.
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Beim
Durchlesen der Figurenbeschreibung wird klar, dass eine Reihe von
Abwandlungen möglich
sind, die sich aus den jeweiligen Anforderungen ergeben. Außerdem sind
eine Reihe von Kombinationen der geoffenbarten Merkmale möglich. Jede denkbare
Kombination zu beschreiben würde
den Umfang der Figurenbeschreibung unnötig anwachsen lassen. Die Figurenbeschreibung
beschränkt sich
deswegen auf wenige Grundvarianten.
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In
der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des
Gegenstandes der Erfindung dargestellt es zeigen:
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1 einen
Ultraschall-Stabschwinger, in einer vereinfachten perspektivischen
Darstellung;
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2 den
Kopf des Stabschwingers nach 1 in einer
Seitenansicht mit geöffnetem
Gehäuse;
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3 den
Kopf des Stabschwingers in einer Darstellung ähnlich 2 mit einer
anderen Positionierung des Wärmeübertragungselementes;
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4 den
Kopf des Stabschwingers nach 1, einer ähnlichen
Darstellung wie in 2 mit einem becherförmigen Wärmeübertragungselement;
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5 einen
Schnitt durch einen Kopf eines Stabschwingers mit einem sternförmigen Wärmeübertragungselement
und einem daran angepassten Gehäuse
und
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6 den
Kopf eines Stabschwingers einer Darstellung ähnlich wie 2 unter
Verwendung eines Wärmeübertragungselementes
mit Kühlrippen.
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1 zeigt
in einer nicht maßstäblichen
perspektivischen Darstellung einen Ultraschall-Stabschwinger 1.
Zu dem Ultraschall-Stabschwinger 1 gehören ein Resonator 2 sowie
ein an dem Resonator 2 angeschlossenen Kopf 3.
Der Resonator 2 ist über
seine Länge
durchgehend zylindrisch mit konstantem Durchmesser. An seinem von
dem Kopf 3 abliegenden Ende weist er eine kegelförmige Spitze 4 auf.
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Der
Kopf 3 ist an seiner Rückseite
mit einem Gewindezapfen 5 versehen, der rohrförmig ist
und aus dem ein elektrisches Kabel 6 herausführt, über das
die elektrische Energie in den Kopf 3 eingespeist wird.
Der Aufbau des Kopfes ist in 2 dargestellt.
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Zu
dem Kopf 3 gehören
ein Verbindungselement 7, ein piezoelektrischer Wandler 8,
ein Wärmeübertragungselement 9 sowie
ein becherförmiger Gehäusedeckel 10.
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Das
Verbindungselement 7 ist ein einstückiger Körper aus Titan mit einem zylindrischen
Fortsatz 11, dessen Außendurchmesser
dem Außendurchmesser
des Resonators 2 entspricht. In dem zylindrischen Fortsatz 11 ist
eine Sackbohrung 12 mit einem Innengewinde koaxial angeordnet.
Mit Hilfe der Sackbohrung 12 wird der Resonator 2 an
dem Verbindungselement befestigt.
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Das
Verbindungselement 7 bildet im Anschluss an den Fortsatz 11 einen
Flansch 13, der über
einen Rücksprung
in einen Gewindefortsatz 14 übergeht und der Teil des Gehäuses des
Kopfes 3 ist. Der Gewindefortsatz 14 ist rohrförmig und
umgibt einen Zapfen 15, der mechanisch fest mit dem zylindrischen
Fortsatz 11 verbunden ist.
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Zwischen
dem Zapfen 15 und dem Gewindestück 14 ist eine Art
Membrane ausgebildet, um den Flansch 13 bzw. das Gewinde 14 maximal
von den Schwingungen zu entkoppeln, die von dem piezoelektrischen
Wandler 8 in den Fortsatz 11 eingespeist werden.
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Das
Verbindungselement 7 ist ein aus dem Vollen gearbeitetes
Titanstück
und somit einstückig.
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Der
zu dem Fortsatz 11 koaxiale Zapfen 15 bildet eine
Planfläche 16 auf
dem der piezoelektrische Wandler 8 aufliegt. Der piezoelektrische
Wandler 8 setzt sich im gezeigten Ausführungsbeispiel aus insgesamt 6 piezoelektrischen
Keramikscheiben 17 zusammen, zwischen denen Elektroden 18 eingefügt sind.
Die Elektroden 18 sind jeweils auf einer Seite mit Anschlussfahnen 19 versehen,
an die Stromzuleitungen 20 angeschlossen sind. Bei dem
gezeigten Ausführungsbeispiel
zeigen drei der Anschlussfahnen 19, bezogen auf 2,
nach oben und insgesamt drei nach unten. Die jeweils auf einer Seite
liegenden Anschlussfahnen 19 sind elektrisch parallel geschaltet,
womit sich, elektrisch gesehen, ein Zweipol ergibt, in den die speisende
oder anregende Wechselspannung mit einer Frequenz von üblicherwiese
größer 25 kHz
eingespeist wird.
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Sowohl
die Keramikscheiben 17 als auch die scheibenförmigen Elektroden 18 sind
scheibenförmige
Ringe mit planen Stirnflächen.
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Die
am weitesten rechts in 3 liegende Elektrode 18 bildet
das rechte Stirnende des piezoelektrischen Wandlers 8,
während
die am weitersten links liegende Keramikscheibe 17, die
unmittelbar an dem Zapfen 16 anliegt, das linke Stirnende
darstellt. Wie zu erkennen ist, ist der piezoelektrische Wandler 8 im
Wesentlichen zylindrisch mit planen Stirnflächen.
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Das
Wärmeübertragungselement 9 ist
in Gestalt eines zylindrischen Rohres mit planen Stirnende 22 und 23 ausgeführt. Die
Mantelfläche 24 ist
zylindrisch.
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Auf
der von den piezoelektrischem Wandler 8 abliegenden Seite
des Wärmeübertragungselements 9 befindet
sich eine reibmindernde Stahlscheibe 25, die mit Hilfe
einer Mutter 26 gegen den piezoelektrischen Wandler 8 angepresst
wird. Die Mutter 26 ist auf einen gestrichelt angedeuteten
Gewindezapfen 27 aufgeschraubt, der anderenends in dem Zapfen 16 des
Verbindungselementes 7 verankert ist. Sowohl der Gewindezapfen 27 als
auch die Mutter 26 bestehen aus Titan, während das
Wärmeübertragungselement 9 aus
Aluminium hergestellt ist.
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Zufolge
dieser Anordnung ist die am weitesten rechts befindliche Elektrode 18 eine
Elektrode, die gleichzeitig auch die am weitesten links befindliche
Keramikscheibe 17 speist.
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Das
Wärmeübertragungselement 9 weist zwischen
seinen beiden Stirnflächen 22 und 23 eine akustische
Länge von λ/2 auf. Die
Länge des
piezoelektrischen Wandlers 8, einschließlich der Scheibe 25 der
Mutter 26 und dem Zapfen 16, der bis zur Gehäusewand
reicht, hat eine Länge
von λ/4.
Das rechtsseitige Ende der Mutter 26 liegt somit auf einem
Schwingungsbauch bei der Resonanzfrequenz.
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Der
Gehäusedeckel 10 ist,
wie gezeigt, becherförmig
und setzt sich aus einem Kragen 28 und einem Becherboden 29 zusammen,
aus dem der Gewindezapfen 5 hervorsteht. An seinem freien
Ende ist der Kragen 28 mit einem Innengewinde 31 versehen, das
im montierten Zustand mit dem Gewinde 14 verschraubt ist.
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Der
Kragen 28 bildet eine zylindrische Gehäuseinnenwand 32. Der
Durchmesser, den die Gehäuseinnenwand 32 definiert
ist, ist geringfügig
größer als
der Außendurchmesser
der Außenumfangsfläche 24 der
Wärmeübertragungselement 9.
Im montierten Zustand liegt die Gehäuseinnenwand 32 an
einer Stelle, wie dies in 2 durch
gestrichelte Linien 33 verdeutlich ist. Die Innenwand 32 bildet
somit mit der Außenumfangsfläche 24 einen
engen, zylindrischen Spalt 34 mit einer Dicke zwischen
0,5 mm und 5 mm und der Länge
des Wärmeübertragungselements 9.
Hierdurch wird der Wärmewiderstand
zu der Außenseite
des Gehäuses 10 stark
vermindert.
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Wie
die Figur ferner erkennen lässt,
ist der maximale Außendurchmesser
des piezoelektrischen Wandlers 8, einschließlich der
vorstehenden Anschlussfahnen 19, kleiner als es dem Außendurchmesser
der Wärmeübertragungselement 9 bzw.
dem Innendurchmesser des Innenraums 32 entspricht.
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Um
die elektrischen Anschlussleitungen an dem Wärmeübertragungselement 9 vorbei
zu führen, enthält dieses
zwei Längsnuten,
die wegen der Darstellung nicht zu erkennen sind. Das Anschlusskabel 6 führt durch
den rohrförmigen
Gewindezapfen 5 hindurch.
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Wenn
der Ultraschall-Stabschwinger 1, der mit dem Kopf 3 gemäß 2 ausgestattet
ist, betrieben wird, entsteht in dem piezoelektrischen Wandler 8 Wärme. Diese
Wärme wird
zum Teil über
den Zapfen 16 und den an dem Fortsatz 11 angeschlossenen Resonator 2 in
das Bad abgeleitet. Auf diese Weise erhält das linke Ende des piezoelektrischen
Wandlers 8 eine gewisse Kühlung. Das rechte Ende gibt seine
Wärme an
die Wärmeübertragungselement 9 ab.
Das Wärmeübertragungselement 9 in
Gestalt des Aluminiumrohrs transportiert die Wärme durch den engen Luftspalt 34 zu
dem Kragen 28 des Gehäusebechers 10 und
von dort in das Bad.
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Das
rechte Ende des piezoelektrischen Wandlers 8 erfährt also
eine wesentlich bessere Kühlung
als beim Stand der Technik. Beim Stand der Technik würde das
rechte Ende lediglich insoweit gekühlt werden, wie über den
schlecht Wärme
leitenden, weil die aus Titan bestehenden Bolzen 27 Wärme in Richtung
auf den Resonator 2 abgeführt würde. Durch die Verwendung des
Wärmeübertragungselements 9 wird
zusätzlich
der Gehäusebecher 10 mit herangezogen,
um aus dem piezoelektrischen Wandler 8 die Wärme in das
Bad zu übertragen.
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Die
Keramikscheiben 17 sind keine guten Wärmeleiter. Die Anordnung nach 2 wird
folglich die maximale Übertemperatur
in einem Bereich zeigen, der zwischen den beiden Stirnenden des
piezoelektrischen Wandlers liegt, es ist vorteilhaft, wenn das Wärmeübertragungselement 9 gemäß 3 in den
piezoelektrischen Wandler 8 eingefügt wird. Wie die Figur erkennen
lässt,
befinden sich insgesamt vier Keramikscheiben 17 zwischen
dem Wärmeübertragungselement 9 und
dem Verbindungselement 7, während zwei Keramikscheiben 17 zwischen
dem Wärmeübertragungselement 9 und
der Beilegscheibe 25 angeordnet sind. Hierdurch wird das
rechte Stirnende des geteilten piezoelektrischen Wandlers 8 über die
Mutter 26 und den Bolzen 27 gekühlt, der dazwischen
liegende Teil mit Hilfe der Wärmeübertragungselement 9 in
Richtung auf das Gehäuse 10 und das
linke Ende des piezoelektrischen Wandlers 8 über das
Verbindungselement 7 zu dem Resonator 2.
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Der
Wärmewiderstand
bei den Ausführungsbeispielen
nach den 2 und 3 wird von
der Fläche
des Ringspaltes 34 und dessen Dicke bestimmt. Der Wärmewiderstand
ist umgekehrt proportional zur Fläche und umgekehrt proportional
zur Dicke. Die Dicke des Spaltes 34 lässt sich aus fertigungstechnischen
Gründen
unter ein bestimmtes technisches Maß nicht reduzieren, ohne dass
die Gefahr besteht, dass das Wärmeübertragungselement 9 die
Innenseite 32 berührt.
Dieser Effekt muss unbedingt vermieden werden, weil sonst hierüber Ultraschallenergie
in das Gehäuse 10 eingekoppelt
würde.
Hinsichtlich der Fläche
des Spaltraums sind auch Grenzen gesetzt, weil der Kopf im Durchmesser
nicht beliebig anwachsen kann.
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Eine
Vergrößerung der
Kühlfläche lässt sich mit
der Ausführungsform
nach 4 erzielen.
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Bei
der Ausführungsform
nach 4 weist das Wärmeübertragungselement 9 die
Gestalt eines Bechers mit einem Boden 36 und einem Kragen 37 auf.
Der Kragen des Bechers zeigt von dem piezoelektrischen Wandler 8 weg,
d.h. in 4 nach rechts. Der Boden 36 liegt
zwischen dem rechten Ende des piezoelektrischen Wandlers 8 und
der zentralen Befestigungsmutter 26. Der Boden 36 ersetzt
die Stahlscheibe 25, d.h. der Becher 37 besteht
vorzugsweise wenigstens im Bereich des Bodens 36 aus der
polierten Stahlscheibe.
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Es
besteht keine zwingende Notwendigkeit bei dieser Ausführungsform
der Wärmeübertragungselement 9,
den Boden 36 und den Kragen 37 einstückig zu
machen. Es genügt,
wenn sichergestellt ist, dass der Wärmewiderstand am Übergang von
dem Boden 36 zu dem Becherkrage 37 klein ist gegenüber dem
Wärmewiderstand,
den das Wärmeübertragungselement 9 gegenüber dem
Gehäuse 10 zeigt.
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Der
Kragen 37 ist sowohl außen zylindrisch als auch innen,
d.h. er begrenzt einen zylindrischen Innenraum. Um die gewünschte große Wärmeübertragungsfläche zu erhalten,
ist der Gehäusebecher 10 abweichend
von dem vorherigen Ausführungsbeispiel
mit einem nach innen ragenden zylindrischen Zapfen 38 versehen.
Der Zapfen 38 ist als hohles Gebilde ausgeführt, so
dass die Badflüssigkeit
darin zirkulieren kann.
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Im
montierten Zustand bildet der Kragen 28 des Gehäusebechers 10 den
zylindrischen Spalt 34 mit geringer Weite, wie bei dem
Ausführungsbeispiel nach
den 2 und 3. Ein weiterer Zylinderspalt mit ähnlich geringer
Spaltweite entsteht zwischen der zylindrischen Innenwand des Kragens 37 und
dem Zapfen 38.
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Damit
ist das becherförmige
Wärmeübertragungselement 9 in
der Lage, sowohl an der Außenseite
als auch an der Innenseite des Kragens 37 Wärme auf
den Gehäusebecher 10 und
von dort in das Bad abzuführen.
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Eine
weitere Möglichkeit
die Fläche
des Luftspalts zwischen der Wärmeübertragungselement 9 und
dem becherförmigen
Gehäuse 10 zu
vergrößern, veranschaulicht 5.
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Während bei
den vorherigen Ausführungsbeispielen
das Wärmeübertragungselement 9,
abgesehen von Nuten für
elektrische Verbindungen, weitgehend rotationssymmetrisch ist, weist
das Wärmeübertragungselement 9 nach 5 im
Querschnitt gesehen eine sternförmige
Struktur auf. 5 zeigt einen Schnitt durch
den Kopf 3 rechtwinklig zu der Längsachse bzw. parallel zu der
Achse längs
derer sich die Ultraschallwellen ausbreiten, und zwar durch das
Wärmeübertragungselement 9.
Zu erkennen ist der mittlere Zugbolzen 27 und das sternförmige Wärmeübertragungselement 9.
Es setzt sich gedanklich aus einem Kreisring und von diesem ausgehenden dreieckförmigen Zacken
zusammen.
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Der
Kragen 28 des Gehäuses 10 weist
eine Innenwand 32 auf, die komplementär sternförmig ausgebildet ist. Eine
solche Struktur kann beispielsweise durch Senkerodieren oder durch
Stanzen von entsprechenden Lamellen erzeugt werden.
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An
die Stelle der Verschraubung über
das Gewinde 14 und das Gewinde 31 tritt eine Verbindung über Zuganker,
die durch Bohrungen 41 hindurch führen. Die miteinander fluchtende
Bohrungen 41 sind sowohl an einem überstehenden Bund des Bodens 29 des
Gehäuses 10 als
auch bei dem Flansch 13 vorgesehen.
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Die
Ausführungsbeispiele
nach den 2 bis 5 betreffen
Ultraschall-Stabschwinger, die voll untergetaucht eingesetzt werden
können.
Bei diesen Stabschwingern befindet sich der Kopf 3 ebenfalls
im Bad.
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6 zeigt
eine Ausführungsform
eines Ultaschall-Stabschwingers 1,
dessen Kopf 3 außerhalb des
Bads angeordnet ist. Mit dem Flansch 13 ist der Kopf 3 an
der Behälterwand
befestigt. Das Gehäuse 10 befindet
sich in der freien Atmosphäre.
Es genügt wenn
sich die weitere Beschreibung auf die Unterschiede zu den vorigen
Ausführungsformen
beschränkt.
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Um
eine gute Kühlwirkung
zu erzielen, ist der Kragen 28 des Gehäusebechers 10 mit
einer Vielzahl von Luftlöchern 42 versehen,
durch die die Außenatmosphäre hindurch
zirkulieren kann. Um den piezoelektrischen Wandler 8 besser
zu kühlen,
wird ein Wärmeübertragungselement 9 verwendet,
das auf seiner Außenseite
eine Vielzahl von Kühlrippen 43 trägt. Bei
dieser Ausführungsform
kommt es nicht darauf an, den Spalt zwischen dem Wärmeübertragungselement
und dem Gehäuse 10 möglichst
klein zu bekommen. Vielmehr geht es hierbei darum, möglichst
viel Wärme über die
Kühlrippen 43 an
die durch die Luftlöcher 42 zirkulierende
Luft abzugeben.
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Das
Wärmeübertragungselement 9 nach 6 ist
in der gleichen Weise angeordnet, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach 1.
Es kann auch mittig in dem piezoelektrischen Wandler 8,
entsprechend 2, positioniert werden.
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Die
Länge der
Wärmeübertragungselement 9 in
axialer Richtung ist wiederum so gewählt, dass am Ende der Spannmutter 26 der
Schwingungsbauch der stehenden Welle liegt. Während die Durchtrittsstelle
durch die Wand, die in dem Verbindungselement 7 ausgebildet
ist, auf der Position des Schwingungsknotens liegt.
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Die
Kühlrippen
sind in 6 lediglich schematisch dargestellt.
Es versteht sich, dass die Querschnittsgestalt und der Durchmesser
der Kühlrippen 43 auch
nach schalltechnischen Gesichtspunkten dimensioniert wird, um ein
Abbrechen aufgrund der induzierten Schallschwingungen zu vermeiden.
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Ein
Ultraschall-Stabschwinger weist ein Wärmeübertragungselement auf, das
wärmetechnisch gut
mit dem piezoelektrischen Wandler gekoppelt ist. Es sorgt dafür, dass
der Wärmewiderstand
zur umgebenden Atmosphäre
oder zum Gehäuse
und damit zum Bad bei untergetauchten Stabschwinger verringert wird.