DE1110452B

DE1110452B - Elektromechanischer Ultraschallerzeuger

Info

Publication number: DE1110452B
Application number: DEG22809A
Authority: DE
Inventors: Stanley R Rich
Original assignee: GEN ULTRASONICS Co
Current assignee: GEN ULTRASONICS Co
Priority date: 1956-08-27
Filing date: 1957-08-24
Publication date: 1961-07-06
Also published as: GB868784A; USRE25433E; US3101419A; CH361420A

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

G22809Vraa/42s

ANMELDETAG: 24. AU G U S T 1957

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 6. JULI 1961

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromechanischen Ultraschallerzeuger, bei dem der elektromechanische Ultraschallgeber zwischen zwei festen Körpern angeordnet und mit ihnen, z. B. mittels eines Klebers, akustisch gekoppelt ist.

Es ist bekannt, die Energie mechanischer Längenschwingungen zu verwenden. Auf einigen Anwendungsgebieten, wie bei Verfahren, in denen Flüssigkeitsbäder mit Druckwellenenergie (Schalloder Ultraschallenergie) bestrahlt werden sollen, steht der Weiterentwicklung in großem Maßstab im Wege, daß es noch keinen elektromechanischen Ultraschallerzeuger zu annehmbaren Preisen gibt, mit dem große Mengen elektrischer Energie mit geringem Wärmeverlust in Druckwellenenergie umgewandelt werden können. Mit den bekannten Ultraschallerzeugeni können im allgemeinen keine großen Energiemengen übertragen werden, ohne daß eine Wärme entwickelt wird, die zur Zerstörung führt. Wirkungsgrade unter 50% sind üblich, und Wirkungsgrade von 65% gelten als hoch. Ferner sind die zulässigen Spannungen, welche die Werkstoffe der elektromechanischen Ultraschallerzeuger aufnehmen können, so gering, daß sie bald durch die Energiemengen zerstört werden, die zweckmäßig zur Anwendung kornmen können. Versuche zur Lösung dieses Problems durch eine größere Zahl von Ultraschallerzeugern führen zu einer Erhöhung der Anlagekosten über die wirtschaftlich vertretbaren Grenzen hinaus.

Es ist bekannt, daß die Breite des von einem Ultraschallerzeuger abstrahlbaren Frequenzbandes mit der den Schwinger belastenden vorderseitigen und rückseitigen akustischen Impedanz und der sich dadurch verkleinernden Güte steigt. Dabei besteht der Schallstrahler auf der Vorderseite aus Messing und auf der Rückseite aus Stahl. Hierbei ist der für einen hohen Wirkungsgrad maßgebende Dichteunterschied der beiden Werkstoffe nur gering.

Bei den Maßnahmen zum Zusammenhalten der Schichten eines solchen Ultraschallerzeugers ist es bekannt, den Ulträschallgeber zwischen anderen Teilen zu klemmen als zwischen den Elektroden. Bei einer solchen bekannten Spannvorrichtung ist ein Luftspalt zwischen der Elektrode und einem Kristall vorgesehen. Der Kristall wird durch einen lose in ihn eingesetzten Bolzen in seiner' Lage gehalten. Damit wird eine Änderung der Frequenz des Kristalls verhindert. Ein hoher Druck' zwischen dem Schallgeber und den festen Strahlern wird hiermit nicht erreicht.

Bei einem "bekannten Längsschwinger ist zwischen zwei Elementen von' gleichem Werkstoff ein piezoelektrisches Element'eingeklemmt. Dieses Einklemmen Elektromechanischer Ultraschallerzeuger

Anmelder:

The General Ultrasonics Company, Hartford, Conn. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Dabringhaus, Patentanwalt, Düsseldorf 1, Charlottenstr. 58

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 27. August 1956

Stanley R. Rieh, West Hartford, Conn. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt worden

ist aber nicht allein auf die Erzeugung hochintensiver Schwingungen abgestellt, so daß es nicht als bekannt gelten kann, bei gleichzeitiger Steigerung der Klemmkraft eine intensivere Abstrahlenergie zu erreichen. Das gleiche gilt für die Bolzenschrauben eines bekannten Schallstrahlers, die reine Befestigungsbolzen sind.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines elektromechanischen Ultraschallerzeugers, mit dem große Mengen elektrischer Energie mit hohem Wirkungsgrad in mechanische Längsschwingungen umwandelbar sind. Der Ultraschallerzeuger soll eine niedrige Güte haben, so daß er bei elektrischen Energiequellen benutzt werden kann, die keine zuverlässige Frequenzregelung haben, beispielsweise ein durch einen Induktionsmotor angetriebener Generator. Der Ultraschallerzeuger soll ferner kontinuierlich betrieben werden können, ohne daß eins seiner Teile so warm wird, daß es zerstört wird. Zusätzlich soll eine Unterbrechung der akustischen Kopplung zwischen dem Geber und den festen Körpern durch einen hohen Druck an den Zwischenflächen mittels einer statischen Spannvorrichtung verhindert werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die beiden festen Körper aus Werkstoffen mit um annähernd die gleiche Größenordnung voneinander abweichender Dichte bestehen, wie beispielsweise einerseits Magnesium oder Aluminium und andererseits ein eisen- oder kupferhaltiges Metall, und daß das ganze System als Halbwellen-Längsschwinger in Richtung durch die beiden Körper und den Schallgeber schwingt und in jedem der beiden Körper in dieser Richtung im wesentlichen eine oder mehrere Viertelwellen dieses Systems gebildet werden

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und daß der Schallgeber etwa 10 vom Hundert einer Halbwellenlänge in dieser Richtung stark ist und daß die beiden Körper mittels Vorrichtungen gegen den Schallgeber gedruckt werden, die eine statische Druckkraft in Richtung durch die beiden Körper und den Schallgeber und gegen jede plötzlich erzeugte negative Spannung ausüben, die beim Schwingen in dem System erzeugt wird, derart, daß die Unterbrechung der akustischen Kopplung zwischen dem Schallgeber und den zwei Körpern während der Erzeugung von Hochleistungsschwingungen verhindert ist und diese Schwingungen eine größere Amplitude, Geschwindigkeit und Beschleunigung am freien Ende des Körpers mit niedrigerer Dichte als am freien Ende des Körpers mit höherer Dichte erhalten.

Dabei können die beiden Körper annähernd die gleiche Schallgeschwindigkeit haben.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besteht einer der Körper aus einem Metall, das mindestens 70% Aluminium enthält, und der andere aus Eisen. Vorteilhaft haben beide Körper Würfelform und gleiche Abmessungen. Dadurch ist der Ultraschallgeber im wesentlichen an den Schwingungsknoten des Erzeugers gelagert.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung pflanzen sich die Druckschwingungen bis zu den äußeren Stirnflächen des Körpers im wesentlichen parallel zu einer Linie fort, die durch die Körper und den Ultraschallgeber verläuft. Dazu kann jeder der beiden Körper etwa die Länge einer oder mehrerer Viertelwellen der Betriebsfrequenz haben, und ist der Ultraschallgeber weniger lang als eine Viertelwelle der Betriebsfrequenz.

Eine Unterbrechung der akustischen Kopplung zwischen dem Schallgeber und den festen Körpern wird zweckmäßig dadurch vermieden, daß die Spannvorrichtung durch die den Ultraschallgeber berührenden Flächen der Körper hindurchgeht.

Gemäß einer weiterbildenden Abwandlung besteht der Ultraschallgeber aus einer Mehrzahl von EIementen, die um die Spannvorrichtung herum angeordnet sind. Der Ultraschallgeber kann auch mit einer Bohrung versehen sein, durch welche die Spannvorrichtung hindurchgeht.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist der Ultraschallgeber elektrostriktiv, piezoelektrisch oder magnetostriktiv.

Die akustische Kopplung wird zweckmäßig dadurch bewirkt, daß der Ultraschallgeber an den Körpern angeklebt oder angekittet ist.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand zweier Ausführungsbeispiele veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen Ultraschallerzeuger gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Ultraschallerzeuger nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 1,

Fig. 4 einen senkrechten Teilschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform,

Fig. 5 ein Einzelteil eines elektromechanischen Ultraschallerzeugers,

Fig. 6 eine grafische Darstellung zur Erläuterung der Beschreibung,

Fig. 7 einen teilweise weggebrochenen senkrechten Schnitt einer abgewandelten Ausführungsform, Fig. 8 ein weiteres Einzelteil.

In Fig. 1 sind zwischen einem Block 10 aus Stahl oder einem anderen Metall mit entsprechenden Eigenschaften und einem Block 11 aus Aluminium oder einem anderen Leichtmetall vier in Fig. 3 sichtbare elektromechanische Ultraschallgeberelemente 12, 13, 14 und 15 angeordnet. Sie können aus einem piezoelektrischen oder elektrostriktiven Werkstoff, beispielsweise Quarz oder Bariumtitanat, bestehen. Das mehrschichtige Gebilde 10 bis 15 wird durch eine Schraube 17 zusammengehalten, die durch Bohrungen in den Blöcken 10 und 11 reicht. Der Kopf 18 der Schraube 17 liegt auf einer Schulter auf, die durch eine Erweiterung 19 des äußeren Teils der Bohrung im Aluminiumblock 11 gebildet ist. Der äußere Teil 21 der Bohrung im Stahlblock 10 ist erweitert, um eine Isolierhülse 22 und eine Mutter 23 aufzunehmen. Zwischen dem äußeren Teil 21 und dem inneren Teil 26 der Bohrung im Stahlblock 10 ist eine Schulter 25 vorgesehen, auf der eine Isolierscheibe 27 aufliegt. Eine zweite Isolierhülse 28 ist am inneren Teil 26 der Bohrung im Aluminiumblock 11 angeordnet. Eine konvex gewölbte Hartmetallscheibe 30 liegt auf der Scheibe 27, und die Mutter 23 drückt beim Anziehen gegen die Hartmetallscheibe und erzeugt im System eine statische Druckspannung, deren Größe und Zweck noch erläutert werden.

In Fig. 4 sind die den Teilen in Fig. 1 entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Die Ultraschallgeberelemente, von denen nur die Elemente 14 und 15 sichtbar sind, sind mittels eines Klebers 35 mit den Blöcken 10 und 11 verbunden. Jedes der Geberelemente ist mit je einem elektrischen Leiter für jede Stirnfläche versehen. Die sichtbaren Leiter 36 und 37 für das Element 15 sind mit je einem Block 10 bzw. 11 verbunden. Wie Fig. 5 zeigt, ist jedes Geberelement mit je einer Elektrode an beiden Stirnflächen versehen. Jede Elektrode ist mit einer Lasche ausgestattet, an der je einer der Drähte 36 oder 37 befestigt ist. Während gemäß Fig. 1 die Blöcke 10 und 11 selbst mit den Geberelementen elektrisch verbunden sind, die gewöhnlich mit Elektroden 38 versehen sind, können die Elemente auch mit Leitern 36 und 37 ausgestattet sein, die an die Blöcke angeschlossen sind, wie Fig. 4 zeigt, um in jedem Fall unmittelbaren elektrischen Kontakt mit den Elektroden zu haben. Andererseits können die Leiter 36 und 37 bei der Ausführung nach Fig. 4 ganz weggelassen werden. Wird nämlich die statische Spannung aufgebracht, während der Kleber 35 noch weich ist, so ergibt sich ebenfalls eine einwandfreie Arbeitsweise.

Der schichtweise Aufbau von Ultraschallerzeugern ist an sich bekannt. Es ist je ein Block gleicher Dicke aus korrosionsfestem Stahl auf jeder Seite eines Mosaiks aus Quarzkristallen angeordnet. Das System arbeitet mit dem Quarz, der eine verhältnismäßig geringe Dicke hat und im wesentlichen an einem Knotenpunkt angeordnet ist, als Halbwellenschwinger. Die Güte Q ist sehr hoch, da sie im Grunde das Verhältnis der akustischen Impedanz von Stahl zur akustischen Impedanz der Flüssigkeit darstellt, in der die Vorrichtung verwendet wird. Die Güte Q liegt in der. Größenordnung von 30, d. h. der Frequenzbereich im Betrieb beträgt ein ^Dreißigstel der Resonanzfrequenz. Bei 20 kHz muß der bekannte Ultraschallerzeuger in den meisten Flüssigkeiten mit plus oder minus 330 Hz betrieben werden. Das ergibt eine für industrielle Zwecke zu hohe Güte Q.

Nach der Erfindung wird ein leichtes Metall mit geringer Dichte auf einer Seite des schichtförmig auf-

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gebauten Gerätes und ein schweres Metall mit großer Die abgestrahlte Energie kann aus dem Ultraschall-Dichte auf der anderen Seite verwandt. Die Energie erzeuger in Form flacher Wellen austreten, z. B. an wird von der Fläche des leichten Metalls abgestrahlt. der Unterseite 40. Dadurch können unerwünschte Die Güte Q₁ wird hierbei auf etwa 10 vermindert, Konzentrationswirkungen in Behandlungsbädern verweil die akustischen Impedanzen von Leichtmetallen 5 mieden werden und andererseits eine genau genur etwa ein Drittel bis ein Siebentel derjenigen von steuerte Bestrahlung der Bäder mit Richtstrahlen erStahl betragen. Nach dem Gesetz von der Erhaltung zielt werden. Für einen Halbwellenschwinger von des Moments wird die Güte Q noch weiter vermindert, 20 kHz werden beispielsweise Würfel mit einer weil an der Oberfläche des Leichtmetalls eine Be- Kantenlänge von 50 mm aus Stahl und einer AIuwegung der Masseteilchen stattfindet, die ein Viel- io miniumlegierungmit einer Zwischenlage von etwa 6 mm faches der Bewegung der Masseteilchen an der Ober- Dicke aus Bariumtitanat benutzt. Die Abmessungen fläche des schweren Metalls beträgt. Das Verhältnis der Würfel entsprechen annähernd einem Viertel der ist gleich dem der Dichtewerte beider Metalle, wenn Länge der elastischen Wellen im Werkstoff. Wenn die Schallgeschwindigkeit in beiden gleich ist, weil Messing oder andere kupferhaltige Metalle an Stelle sie die Resonanzfrequenz des Ultraschallerzeugers be- 15 von Stahl verwandt werden, könnten die Abstimmt, während die Geschwindigkeit der Masse- messungen 50· 50· 38 mm betragen, weil diese Metellchen dadurch bestimmt ist, daß das Moment auf talle eine geringere Schallgeschwindigkeit haben als beiden Seiten gleich sein muß, um dem erwähnten Aluminium und die Tiefe von 38 mm etwa der Tiefe Gesetz zu genügen. Dadurch müssen zwangläufig die von 50 mm entspricht. Die verwendeten Aluminium-Geschwindigkeiten der Masseteilchen an den End- 20 legierungen enthalten mindestens 7O¹⁰Zo Al.
flächen der Blöcke 10 und 11 in umgekehrtem Ver- Wenn auch schichtweise aufgebaute, nur durch hältnis zu den Dichtewerten der Werkstoffe der Kleber zusammengehaltene Schwinger gut arbeiten, Blöcke stehen, damit das Produkt aus dem Dichte- so folgt doch aus der Kurve C, daß die Spannung in wert des einen Metalls und der Geschwindigkeit der einem Halbwellenschwinger in den Knotenpunkten Masseteilchen an seiner Oberfläche gleich dem Pro- 25 am größten ist. Je nach Lage der geklebten Flächen dukt aus dem Dichtewert des anderen Metalls und und der Festigkeit der Klebestelle wird die Leistungsder Geschwindigkeit der Masseteilchen an dessen fähigkeit des Strahlers unabhängig davon, ob er eine Oberfläche ist. Bei schichtweiser Anordnung von halbe Welle lang ist oder langer, beschränkt.
Stahl oder Messing, beispielsweise als schwere Me- Bei erhöhter Leistung wird unter Umständen eine talle mit Aluminium oder einer seiner Legierungen 30 plötzliche negative Spannung erreicht, welche die als leichte Metalle, wird eine Erhöhung der Bewegung Klebverbindung schwächen oder zerstören kann. Um der Masseteilchen um etwa 3,33 erzielt. Bei Magne- dem zu begegnen, sind die Schraube 17 und die sium oder einer seiner Legierungen beträgt die Er- Mutter 23 gegen die Scheibe 30 gezogen, so daß eine höhung etwa 5,6. Die Güte Q wird somit weiter ver- statische positive Druckspannung erzeugt wird, die ringert, weil die von der Oberfläche des Metalls mit 35 größer ist als jede innerhalb der gewünschten Be-* der geringen Dichte abgestrahlte Energie, bezogen triebsleistungsbereiche mögliche, plötzlich auftretende auf die im resonanten Gefüge gespeicherte Energie- negative Spannung. Dadurch wird es möglich, sowohl einheit, größer ist. den Leistungsbereich als auch die Lebensdauer von

In Fig. 6 ist schematisch ein Halbwellen-Längs- schichtweise aufgebauten Ultraschallerzeugern stark schwinger 42 dargestellt. Die Kurve A deutet die 40 zu erweitern. Es wird verhindert, daß das Binde-Amplituden-, Geschwindigkeits-oderBeschleunigungs- mittel eine Art mechanischer Hysteresis aufweist. Wie Verhältnisse für verschiedene Lagen der Masseteilchen Fig. 1 zeigt, kann auf den Kleber ganz verzichtet in einem bekannten Schwinger an. Sie erreichen ihre werden, wenn eine Druckspannung erzeugt wird und Höchstwerte an den Enden, wo sie entgegengesetzt alle aufeinanderliegenden Flächen vollkommen eben gleich sind, und sind in der Mitte an den Knoten- 45 sind.

punkten gleich Null. Die Kurve B veranschaulicht Der Wirkungsgrad der Ultraschallerzeuger nach der die Verhältnisse der Masseteilchen bei der Aus- Erfindung ist hoch, z. B. über 90%, wenn Bariumführung nach der Erfindung. Befindet sich das titanat verwendet wird. Normalerweise haben Barium-Metall mit der geringeren Dichte am linken Ende, so titanate und gewisse Ferrite Wirkungsgrade um ist die größte Amplitude, Geschwindigkeit oder Be- 50 65%, wenn sie in üblicher Dicke benutzt werden. Die schleunigung eines Masseteilchens am linken Ende Verluste sind hauptsächlich mechanischer Art. In des Schwingers 42 größer als am rechten Ende und Bariumtitanat als Kondensator sind die elektrischen bei gleichem Energieaufwand größer als bei den be- Verluste geringer als 4%. In dem Gerät nach der kannten Ausführungen. Erfindung bildet der Geber, z. B. Bariumtitanat, nur

Momenteinflüsse bewirken hierbei, daß das leichtere 55 einen Teil des Schallstrahlers. In einem System von Metall, dessen Fläche zum Abstrahlen benutzt wird, 20 kc/sec kann es sein, daß er hur 6,3 mm von eine größere Geschwindigkeit der Masseteilchen hat 100 oder 6,3% der Konstruktion beträgt. Verhältnisais das schwere Metall, wie Fig. 6 zeigt. Dadurch ist mäßig verlustfreie Metalle und andere Werkstoffe eine größere Energiemenge für die Abstrahlung ver- bilden dann 94% des gesamten Geräts. Die erzeugte fügbar, denn die abgestrahlte Energie steht in qua- 60 Wärme bzw. die Verluste sind gering. Es kommt dratischem Verhältnis zur Geschwindigkeit der Masse- hinzu, daß jede in den Geberelementen erzeugte teilchen. Deshalb wird bei der Ausführung nach der Wärmemenge leicht an die Metallmassen abgegeben Erfindung, im Gegensatz zu den bekannten An- und in diesen weitergeleitet wird, da die Elemente Ordnungen, bei denen die verfügbare Energie gleich- dünn sind.

mäßig auf beide Hälften der Vorrichtung verteilt 65 Eine abgewandelte Ausführung eines Ultraschallwird, ein weit größerer Anteil der Gesamtenergie an erzeugers, in der eine Klemmvorrichtung zum Erden abstrahlenden, leichteren Teil, nicht dagegen an zeugen einer Druckspannung außerhalb des Gerätes den nichtabstrahlenden schwereren Teil abgegeben. angeordnet ist, zeigt Fig. 7. Zwischen den Blöcken

50 und 51 sind Geberelemente 54 und 55 angeordnet, die den Elementen 14 und 15 in Fig. 1 entsprechen. Flansche 60 und 61 sind auf der linken Seite jedes Blockes vorgesehen und entsprechende, nicht dargestellte Flansche an der anderen Seite jedes Blockes. Die einander gegenüberliegenden Flansche sind mit Bohrungen 62 und 63 versehen. Die Bohrung 62 nimmt eine Isolierhülse 65 auf. Eine Schraube 67 greift durch die Bohrungen, die Hülse 65 und eine gewölbte Unterlegscheibe 68, die auf einer Isolierscheibe 69 aufliegt, und wird mittels einer Mutter 71 angezogen, so daß eine Druckspannung erzeugt wird. Selbstverständlich ist diese Anordnung von Flanschen und Schrauben mindestens zweimal erforderlich. Um eine möglichst gleichmäßige Druckverteilung zu erreichen, kann auch eine größere Anzahl dieser Teile vorgesehen sein. Außerdem kann noch ein Bindemittel verwendet werden, wie Fig. 4 zeigt.

Fig. 8 zeigt den Aufbau eines magnetostriktiven Ultraschallgebers, der an Stelle der in Fig. 3 dargestellten Elemente in den Ausführungen nach Fig. 1,4 oder 7 verwandt werden kann. Ein Block 80 aus magnetostriktivem Werkstoff ist mit Bohrungen 81 und 82 versehen, die parallel zu den Kanten gegenüberliegender Seiten angeordnet sind. Eine Drahtspule 83 ist durch sie gelegt, um in Richtung der Höhe des Blockes magnetostriktive Längenänderungen zu erzeugen, wenn Strom durch sie geleitet wird. In der Mitte des Blockes ist in Richtung seiner Dicke eine Bohrung 85 zum Durchtritt einer Schraube 17 vorgesehen, wenn der in Fig. 1 dargestellte Aufbau verwandt wird. Der Block 80 kann aus aufeinandergeschichteten Blechen oder aus einem Stück Ferrit bestehen. Bei der Anwendung magnetostriktiver Geberelemente können die Isolierhülsen und -scheiben gemäß Fig. 1 und 7 fortfallen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektromechanischer Ultraschallerzeuger für Hochleistungsschwinger, bei dem der elektromechanische Ultraschallgeber zwischen zwei festen Körpern angeordnet und mit ihnen, z. B. mittels eines Klebers, akustisch gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden festen Körper (10, 11 bzw. 50, 51) aus Werkstoffen mit um annähernd die gleiche Größenordnung voneinander abweichender Dichte bestehen, wie beispielsweise einerseits Magnesium oder Aluminium und andererseits ein eisen- oder kupferhaltiges Metall, und daß das ganze System als Halbwellen-Längsschwinger in Richtung durch die beiden Körper (10, 11 bzw. 50, 51) und den Schallgeber (12 bis 15 bzw. 52 bis 55) schwingt und in jedem der beiden Körper in dieser Richtung im wesentlichen eine oder mehrere Viertelwellen dieses Systems gebildet werden und daß der Schallgeber etwa 10 vom Hundert einer Halbwellenlänge in dieser Richtung stark ist und daß die beiden Körper mittels Vorrichtungen (17, 23 bzw. 67, 71) gegen den Schallgeber gedrückt werden, die eine statische Druckkraft in Richtung durch die beiden Körper und den Schallgeber und gegen jede plötzlich erzeugte negative Spannung ausüben, die beim Schwingen in dem System erzeugt wird, derart, daß die Unterbrechung der akustischen Kopplung zwischen dem Schallgeber und den zwei Körpern während der Erzeugung von Hochleistungsschwingungen verhindert ist, und diese Schwingungen eine größere Amplitude, Geschwindigkeit und Beschleunigung am freien Ende (40) des Körpers (11 bzw. 51) mit niedrigerer Dichte als am freien Ende des Körpers (10 bzw. 50) mit höherer Dichte erhalten.

2. Ultraschallerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Körper (10, 11 bzw. 50, 51) annähernd die gleiche Schallgeschwindigkeit haben.

3. Ultraschallerzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Körper (10, 11 bzw. 50, 51) aus einem Metall, das mindestens 70% Aluminium enthält, und der andere aus Eisen besteht.

4. Ultraschallerzeuger nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Körper (10, 11) Würfelform und gleiche Abmessungen haben.

5. Ultraschallerzeuger nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallgeber (12 bis 15 bzw. 52 bis SS) im wesentlichen an den Schwingungsknoten des Erzeugers gelagert sind.

6. Ultraschallerzeuger nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Druckschwingungen bis zu den äußeren Stirnflächen der Körper (10, 11 bzw. 50, 51) im wesentlichen parallel zu einer Linie fortpflanzen, die durch die Körper und die Ultraschallgeber verläuft.

7. Ultraschallerzeuger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Körper (10, 11 bzw. 50, 51) etwa die Länge einer oder mehrerer Viertelwellen der Betriebsfrequenz hat und daß der Ultraschallgeber weniger lang als eine Viertelwelle der Betriebsfrequenz ist.

8. Ultraschallerzeuger nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung (17, 23 bzw. 67, 71) durch die den Ultraschallgeber berührenden Flächen der Körper (10, 11 bzw. 50, 51) hindurchgeht.

9. Ultraschallerzeuger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallgeber aus einer Mehrzahl von Elementen (12 bis 15 bzw. 52 bis 55) besteht, die um die Spannvorrichtung (17, 23) herum angeordnet sind.

10. Ultraschallerzeuger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallgeber mit einer Bohrung (26) versehen ist, durch welche die Spannvorrichtung (17, 23) hindurchgeht.

11. Ultraschallerzeuger nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallgeber elektrostriktiv, piezoelektrisch oder magnetostriktiv ist.

12. Ultraschallerzeuger nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallgeber an den Körpern (10, 11 bzw. 50, 51) angeklebt oder angekittet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 687 455;

USA.-Patentschrift Nr. 2 427 348;

Deutsche Patentanmeldung S23526IX/42s (bekanntgemacht am 2.10.1952);

Hueter-Bolt, »Sonics«, 1955, S. 106 bis 114 und 136 bis 146.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen