DE1239880B - Impedance converter - Google Patents
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- B06B3/02—Methods or apparatus specially adapted for transmitting mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency involving a change of amplitude
Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. Cl.:Int. Cl .:
B 06bB 06b
Deutsche Kl.: 42 s-3/02German class: 42 s-3/02
Nummer: 1 239 880Number: 1 239 880
Aktenzeichen: C 10939 IX a/42 sFile number: C 10939 IX a / 42 s
Anmeldetag: 17. März 1955 Filing date: March 17, 1955
Auslegetag: 3. Mai 1967Open date: May 3, 1967
Die Erfindung betrifft einen Impedanzwandler zur Vergrößerung der Amplitude der von einem Ultraschallerzeuger erzeugten und auf ein mechanisches Werkzeug übertragenen Schwingungen, dessen Querschnitt an der dem Ultraschallerzeuger zugekehrten Grundfläche größer ist als an dem dem Werkzeug zugekehrten Ende und dessen beide Enden im Bereich von unmittelbar aufeinanderfolgenden Schwingungsbäuchen liegen.The invention relates to an impedance converter for increasing the amplitude of an ultrasonic generator vibrations generated and transmitted to a mechanical tool, its cross-section is larger on the base area facing the ultrasonic generator than on that of the tool facing end and its two ends in the area of immediately successive antinodes lie.
Für Impedanzwandler werden bisher fast ausschließlich als Exponentialkegel ausgebildete Körper verwendet, deren Länge etwa einer halben Länge oder einem ganzen Vielfachen einer halben Wellenlänge der fortgeleiteten Schallwelle entspricht. Die maximal erzielbare Verstärkung der Schwingungsamplitude ist gleich der Quadratwurzel aus dem Verhältnis des größten zum kleinsten Querschnitts. Wird nun ein solcher exponentialkegelförmiger Impedanzwandler in Verbindung mit einem Werkzeug verwendet, das einen großen Anschlußquerschnitt besitzt, ist auf Grund des angegebenen Verhältnisses ein dementsprechend großer Querschnitt an der Seite des Impedanzwandlers erforderlich, an der dieser an den Schallerzeuger angeschlossen ist. Diese gesetzmäßige Bedingung führt oftmals zu unerwünscht großen Geräten. Wie weiter unten auch näher erläutert werden wird, tritt in einem exponentialkegelförmig ausgebildeten Impedanzwandler eine maximale Beanspruchung in einer Zone verhältnismäßig kleinen Querschnitts auf, wodurch die Bruchgefähr erhöht wird.For impedance converters, bodies designed almost exclusively as exponential cones have hitherto been used used, the length of which is about half a length or a whole multiple of half a wavelength corresponds to the transmitted sound wave. The maximum achievable amplification of the oscillation amplitude is equal to the square root of the ratio from the largest to the smallest cross-section. Now becomes such an exponential cone-shaped impedance converter used in conjunction with a tool that has a large connection cross-section is Due to the given ratio, a correspondingly large cross-section on the side of the Impedance converter required, to which it is connected to the sound generator. This lawful Condition often leads to undesirably large devices. As will be explained in more detail below a maximum stress occurs in an exponential cone-shaped impedance converter in a zone of relatively small cross-section, which increases the risk of breakage.
Es wurde nun gefunden, daß sich die Amplitudenverstärkung von Impedanzwandlern im Vergleich zu solchen mit exponentialkegelförmigen Schalleitkörpern bei gleichen Abmessungen vergrößern läßt, wenn erfindungsgemäß der Impedanzwandler eine sprunghafte Änderung seiner Querschnittsfläche aufweist, durch die er in zwei Abschnitte mit verschieden großen Massen unterteilt wird, die zu beiden Seiten des Schwingungsknotens liegen. Darunter wird verstanden, daß sich der Querschnitt im Bereich eines Schwingungsknotens des Impedanzwandlers stärker als an allen übrigen Stellen ändert.It has now been found that the amplitude gain of impedance converters compared to those with exponential cone-shaped sound guide bodies can be enlarged with the same dimensions, if, according to the invention, the impedance converter has a sudden change in its cross-sectional area, by which it is divided into two sections with differently large masses that lead to both Sides of the node. This is understood to mean that the cross-section is in the area of a vibration node of the impedance converter changes more than at all other points.
Bei einem erfindungsgemäßen Impedanzwandler, der in Abschnitte von etwa gleichen Viertelwellenlängen unterteilt ist, wird eine Amplitudenvergrößerung im Verhältnis des Querschnitts an dem Schallerzeuger zugekehrten Ende zu dem Querschnitt am Ausgangsende erreicht. Wie oben erwähnt, ist bei den exponentialkegelförmigen Impedanzwandlern dieser Verstärkungsfaktor lediglich durch das Verhältnis der Quadratwurzeln der entsprechenden Flächen bestimmt.In an impedance converter according to the invention, which is divided into sections of approximately equal quarter wavelengths is divided, an amplitude increase in the ratio of the cross section at the sound generator facing end reached to the cross section at the output end. As mentioned above, at the exponential cone-shaped impedance converters this gain factor only by the ratio of the square roots of the corresponding areas.
ImpedanzwandlerImpedance converter
Anmelder:Applicant:
Cavitron Ultrasonics Inc.,Cavitron Ultrasonics Inc.,
Long Island City, N. Y. (V. St. A.)Long Island City, N.Y. (V. St. A.)
Vertreter:Representative:
Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,Dr.-Ing. W. Abitz, patent attorney,
München 27, Pienzenauer Str. 28Munich 27, Pienzenauer Str. 28
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Lewis Balamuth, Sunnyside, N. Y.;Lewis Balamuth, Sunnyside, N. Y .;
Arthur Kuris, Bronx, N. Y. (V. St. A.)Arthur Kuris, Bronx, N.Y. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
V. St. v. Amerika vom 19. März 1954 (417 407)V. St. v. America March 19, 1954 (417 407)
An Hand der F i g. 1 und 2 soll der Unterschied eines erfindungsgemäßen Impedanzwandlers von einem Wandler mit exponentialkegelförmigem Schallleitkörper erläutert werden:On the basis of FIG. 1 and 2 are intended to illustrate the difference of an impedance converter according to the invention from a transducer with an exponential cone-shaped sound conductor:
In F i g. 1 ist schematisch ein akustischer Wandler mit exponentialkegelförmigem Schalleitkörper 64 dargestellt. Wenn in einem solchen Wandler mit D1 und D2 die Durchmesser am Eingangs- und Ausgangsende bezeichnet werden, ergibt sich ein Vergrößerungsverhältnis In Fig. 1, an acoustic transducer with an exponential cone-shaped sound conductor 64 is shown schematically. If D 1 and D 2 denote the diameters at the input and output ends in such a transducer, the result is an enlargement ratio
= K- D1ZD2 = K- D 1 ZD 2
Die Konstante K ist theoretisch gleich 1. Die Querebene, in welcher in einem solchen Wandler der Schwingungsknoten auftritt, teilt das Element in gleiche Massen. Eine derartige Ebene ist in Fig. 1 durch die Linie N dargestellt. Es kann bewiesen werden, daß die Ebene maximaler axialer Beanspruchung nicht in dem Schwingungsknoten auftritt, sondem von der Mittelebene C des Wandlers in Richtung auf dessen kleineres Ende hin um eine Strecke d verschoben ist, die gleich dem Abstand der Ebene N des Schwingungsknotens von der Mittelebene C ist. Die Linie α der graphischen Darstellung in F i g. 1 unten stellt die Höhe der Schwingungsamplitude längs der Achse des Wandlers und die Kurve s die axiale mechanische Beanspruchung dar. Die Kurve a Theoretically, the constant K is equal to 1. The transverse plane in which the vibration node occurs in such a transducer divides the element into equal masses. Such a plane is shown in FIG. 1 by the line N. It can be proven that the plane of maximum axial stress does not occur in the node, but is shifted from the central plane C of the transducer towards its smaller end by a distance d equal to the distance of the plane N of the node from the central plane C is. The line α of the graph in FIG. 1 below shows the level of the oscillation amplitude along the axis of the transducer and the curve s the axial mechanical stress. The curve a
709 578/72709 578/72
zeigt, daß die Amplitude am schmalen Ende des Wandlers ein Maximum aufweist. Die Kurve .v zeigt, daß die axiale Beanspruchung an jedem Ende des Wandlers, d. h. in jedem Schwingungsbauch, gleich Null ist und in der Ebene S ein Maximum erreicht.shows that the amplitude is maximum at the narrow end of the transducer. The curve .v shows that the axial stress at each end of the transducer, ie in each antinode, is equal to zero and reaches a maximum in the S plane.
Aus der gezeigten Darstellung gehen die Grenzen eines exponentialkegelförmigen Schalleitkörpers klar hervor. Bei einem gegebenen Durchmesser D.z am Ausgangsende hängt die mögliche Vergrößerung von der praktisch möglichen Größe des Eingangsdurchmessers ab. Bei kleinem Ausgangsdurchmesser tritt eine maximale Beanspruchung an einer Stelle mit verhältnismäßig kleinem Querschnitt auf. Der Schallleitkörper 64 kann als Einteilwandler angesehen werden, in dem eine Vergrößerung der Schwingungsamplitude auf Grund seiner kegelförmigen Ausbildung erzielt wird.From the illustration shown, the limits of an exponential cone-shaped sound-conducting body emerge clearly. For a given diameter D. z at the exit end, the possible enlargement depends on the practically possible size of the entrance diameter. With a small initial diameter, maximum stress occurs at a point with a relatively small cross-section. The sound-conducting body 64 can be viewed as a one-part transducer in which an increase in the oscillation amplitude is achieved due to its conical design.
In F i g. 2 ist schematisch ein Längsschnitt durch einen Mehrteilwandler nach der Erfindung dargestellt, bei dem die Vergrößerung der Schwingungsamplitude durch die ungleichen Massen in den einzelnen Abschnitten erzielt wird. Dieser Wandler besteht aus zwei zylindrischen Abschnitten 66 und 68 von gleicher Länge, aber unterschiedlicher Masse. Wenn in einem solchen Impedanzwandler stehende Wellen erzeugt werden, so fallen die Ebene der Schwingungsknoten und die Ebene der maximalen Beanspruchung an der Verbindungsstelle beider Teile zusammen. Dies wird durch die Kurven a' und s' der graphischen Darstellung in F i g. 2 veranschaulicht. Das Vergrößerungsverhältnis der Schwingungsamplituden ist bei diesem erfindungsgemäßen Zweiteilwandler durch die GleichungIn Fig. 2 is a schematic longitudinal section through a multi-part transducer according to the invention, in which the increase in the oscillation amplitude is achieved by the unequal masses in the individual sections. This transducer consists of two cylindrical sections 66 and 68 of the same length but different mass. If standing waves are generated in such an impedance converter, the plane of the nodes of vibration and the plane of maximum stress coincide at the junction of the two parts. This is illustrated by the curves a ' and s' of the graph in FIG. 2 illustrates. The magnification ratio of the oscillation amplitudes in this two-part transducer according to the invention is given by the equation
M = K- D1VD2*M = K- D 1 VD 2 *
gegeben oder allgemein für den Fall, daß die Teile 66 und 68 keinen kreisförmigen Querschnitt besitzen, giltgiven or generally in the event that the parts 66 and 68 do not have a circular cross-section, is applicable
M = K-A1ZA3, (3) M = KA 1 ZA 3 , (3)
wobei A1 und A9 die Querschnitte der Eingangsbzw, der Ausgangszone bedeuten. where A 1 and A 9 mean the cross-sections of the entry and exit zones.
In einem erfindungsgemäßen Zweiteilwandler, wie er in F i g. 2 idealisiert dargestellt ist, stellt die Verbindungsstelle der beiden Abschnitte das dynamische Zentrum des Systems dar. Wenn auf beide Abschnitte an der Verbindungsstelle gleiche und entgegengesetzte Kräfte wirken, ist die durchschnittliche Geschwindigkeit eines Teilchens des Abschnitts mit größerer Masse kleiner als die durchschnittliche Geschwindigkeit eines Teilchens des Abschnitts mit kleinerer Masse. Die Teilchenbewegung wird also vergrößert, wenn der Abschnitt mit kleinerer Masse als Ausgangsabschnitt dient. Auf Grund der kleinen Geschwindigkeiten der Teilchen in der Nähe eines Schwingungsknotens ist ihr Beitrag zur Gesamtkraft der Teilchen beider Abschnitte in diesen Zonen klein. Infolgedessen beeinflußt vom theoretischen Standpunkt aus eine Änderung in der Verteilung der Masse im Bereich des Schwingungsknotens das Vergrößerungsverhältnis nicht wesentlich. Dies hat sich in der Praxis bestätigt, da eine Vergrößerung oder Verminderung der Masse in der Nähe der Verbindungsstelle der Abschnitte, z. B. durch Anordnung glatt ineinander übergehender gekrümmter Flächen in dieser Zone oder durch Anbringung eines Ringflansches, das Vergrößerungsverhältnis nicht merklich ändert, vorausgesetzt, daß eine solche Änderung der Masse oder ihre Verteilung auf jeden einzelnen Abschnitt auf eine verhältnismäßig geringe Länge beschränkt ist, vorzugsweise auf 10% der Länge eines Abschnitts oder auf 20% der Länge des gesamten Schalleitkörpers. Durch Vergrößerung der Masse oder durch eine andere Verteilung derselben in der Nähe des Schwingungsknotens wird die Unstetigkeit der Kurve der axialen Beanspruchung desIn a two-part converter according to the invention, as shown in FIG. 2 is shown idealized, represents the connection point of the two sections is the dynamic center of the system. If on both sections equal and opposite forces act at the junction is the average Velocity of a particle of the section with greater mass less than the average velocity of a particle of the section of smaller mass. So the particle movement becomes enlarged when the section with smaller mass serves as the output section. Because of the small The speed of the particles in the vicinity of a vibration node is their contribution to the total force of the particles of both sections in these zones are small. As a result, influenced by the theoretical From the standpoint of a change in the distribution of the mass in the area of the vibration node Magnification ratio is not essential. This has been confirmed in practice, as an enlargement or reducing the mass near the junction of the sections, e.g. B. by arrangement smoothly merging curved surfaces in this zone or by attaching a Ring flange, the enlargement ratio does not change noticeably, provided that such Change in mass or its distribution on each individual section to a relatively small one Length is limited, preferably to 10% of the length of a section or to 20% of the length of the entire sound guide body. By increasing the mass or by distributing it in some other way in the vicinity of the node the discontinuity of the curve of the axial stress of the
ίο idealisierten Zweiteilwandlers nach F i g. 2 beseitigt, ohne daß sich am Zusammenfallen der Ebene des Schwingungsknotens und der Ebene maximaler Beanspruchung im wesentlichen etwas ändert. Bei Vergrößerung der Masse wird die mechanische Festigkeit in dieser Ebene erhöht.ίο idealized two-part converter according to FIG. 2 eliminated, without affecting the coincidence of the plane of the node of vibration and the plane of maximum stress essentially changes something. As the mass increases, the mechanical strength increases increased at this level.
Der Vorteil einer Schallfortleitung in einem Zweiteilwandler gegenüber einem Wandler mit exponentialkegelförmigem Schalleitkörper geht aus diesen Ausführungen klar hervor. Es wird nicht nur eine stärkere Vergrößerung erhalten, sondern es fallen auch die Ebene des Schwingungsknotens und die Ebene der maximalen Beanspruchung zusammen. Diese letztgenannte Tatsache bedeutet, daß in der Zone maximaler Beanspruchung Verstärkungen vorgesehen werden können, ohne die Übertragung von Längsschwingungen merklich zu stören.The advantage of sound propagation in a two-part transducer compared to a transducer with an exponential cone Sound-conducting body emerges clearly from these explanations. It won't just be one get greater magnification, but also the plane of the node and the Level of maximum stress. This latter fact means that in the Zone of maximum stress reinforcements can be provided without the transmission of Disturb longitudinal vibrations noticeably.
Außer den rein exponentialkegelförmigen Schallleitkörpern sind auch schon Wandler bekanntgeworden, deren Schalleitkörper aus zylindrischen und kegelförmigen Abschnitten zusammengesetzt sind.In addition to the purely exponential cone-shaped sound conductors, transducers have also become known, whose sound-conducting bodies are composed of cylindrical and conical sections.
Bei einem dieser Schallwandler beträgt die kleinste Abmessung quer zur Richtung der Schallfortleitung das Zweieinhalbfache der Wellenlänge der fortgeleiteten Schallwelle (britische Patentschrift 698 975).In one of these sound transducers, the smallest dimension is perpendicular to the direction of sound propagation two and a half times the wavelength of the propagated sound wave (British Patent 698,975).
Abgesehen davon, daß der bekannte Schallwandler überhaupt keine starke Querschnittsveränderung in einem bestimmten Bereich besitzt, kann er schon auf Grund der beschriebenen und beanspruchten Dimensionen nicht die Länge von einer Wellenlänge aufweisen. Die Stelle, an der der konische Teil in den zylindrischen übergeht, ist nicht definiert und auch nicht zu der Wellenlänge des fortgeleiteten Schalls in irgendeine Beziehung gesetzt.Apart from the fact that the known sound transducer does not have any major change in cross-section in owns a certain area, it can already on the basis of the described and claimed dimensions not be one wavelength in length. The point where the conical part enters the cylindrical transitions is not defined and also not related to the wavelength of the transmitted sound put in some relationship.
Bei einem weiteren, als sogenannter Vorsatztubus für elekrtomedizinische Ultraschallgeräte verwendeten Schallwandler werden anschließend an einen exponentialkegelförmigen Teil verschieden lange, zylindrische Teile angeschlossen, wobei an der Anschlußstelle aus herstellungstechnischen Gründen eine geringfügige Sprungstelle der Querschnittsabnahme vorhanden ist (Ultrakust-Mitteilungen, 1948, S. 11). Bei diesem Schalleitkörper sind schon allein dadurch, daß verschieden lange zylindrische Stifte in den exponentialkegelförmigen Teil eingesetzt werden können, die erfindungsgemäßen Bedingungen nicht erfüllt. Bei dem bekannten Wandler ist die Sprungstelle in der Querschnittsabnahme, die durch den Rand des Loches bedingt ist, in das die Einsatzstifte eingeführt werden, nicht in die Knotenebene der Schwingung gelegt, so daß mit diesem bekannten Wandler die erfindungsgemäßen Wirkungen nicht erzielt werden können.In another, used as a so-called attachment tube for electro-medical ultrasound devices Sound transducers are then attached to an exponential cone-shaped part of different lengths, cylindrical parts connected, with at the connection point for manufacturing reasons there is a slight jump in the cross-section decrease (Ultrakust notifications, 1948, p. 11). In this sound-conducting body, the fact that they are of different lengths is cylindrical Pins in the exponential cone-shaped part can be used, the inventive conditions not fulfilled. In the known transducer, the jump point in the decrease in cross section is caused by the edge of the hole into which the insert pins are inserted is conditioned, not in the nodal plane placed the vibration, so that the effects according to the invention are not achieved with this known transducer can be achieved.
Weiterhin ist ein Schallempfänger bekanntgeworden, mit dem ein Werkstück abgetastet wird und der aus einer Scheibe und einem an dem Werkstück anliegenden Stift besteht. Dieser Schallempfänger wird weder als Impedanztransformator verwendet, noch ist dies praktisch möglich, da seine einzelnenFurthermore, a sound receiver has become known with which a workpiece is scanned and the consists of a disk and a pin resting on the workpiece. This sound receiver is neither used as an impedance transformer, nor is it practically possible because its individual
Abschnitte nicht in besonderer Beziehung zu der Wellenlänge stehen.Sections are not particularly related to the wavelength.
Im einfachsten Fall sind bei einem erfindungsgemäßen Impedanzwandler die Abschnitte zu beiden Seiten des Schwingungsknotens mit jeweils über die gesamte Länge gleichbleibendem Querschnitt ausgebildet. Der Impedanzwandler kann dabei aus zylinderförmigen Abschnitten bestehen, deren Übergänge sprunghaft sind.In the simplest case, in an impedance converter according to the invention, the sections are to both Sides of the oscillation node formed with a cross section that remains constant over the entire length. The impedance converter can consist of cylindrical sections, their transitions are volatile.
Neben der zylinderförmigen Ausbildung der einzelnen Abschnitte können diese jedoch auch, wenn es die Umstände erfordern, teilweise kegelförmig ausgebildet sein. Wesentlich dabei ist aber auch wiederum, daß im Bereich der Knotenebene eine starke Querschnittsveränderung von einem Abschnitt zum anderen erfolgt.In addition to the cylindrical design of the individual sections, however, these can also, if circumstances require it to be partially conical. But it is also essential again that in the area of the nodal plane there is a strong change in cross-section of one section on the other hand.
Die Erfindung soll an Hand von praktischen Beispielen, die in den F i g. 3 und 4 dargestellt sind, erläutert werden.The invention is intended to be based on practical examples shown in FIGS. 3 and 4 are shown, explained.
F i g. 3 zeigt zwei aneinandergekoppelte Impedanzwandler nach der Erfindung, von denen einer an einen Schallerzeuger angeschlossen ist;F i g. 3 shows two impedance converters coupled together according to the invention, one of which is connected to a sound generator;
F i g. 4 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Impedanzwandlers mit zylindrischen Abschnitten;F i g. 4 shows a modified embodiment of an impedance converter according to the invention cylindrical sections;
F i g. 5 bis 8 zeigen schematisch weitere erfindungsgemäße Impedanzwandler.F i g. 5 to 8 schematically show further impedance converters according to the invention.
In F i g. 3 ist ein an einen Schallgenerator 2 angekoppelter Impedanzwandler 54 dargestellt, der erfindungsgemäß aus zwei Abschnitten 54 a und 54 b besteht, deren Länge gleich etwa ein Viertel der Wellenlänge des fortgeleiteten Schalles beträgt. Der Eingangsabschnitt 54« besitzt eine wesentlich größere Masse als der Ausgangsabschnitt 54 b. Im Bereich maximaler Beanspruchung ist der Wandler durch einen Verstärkungsflansch 54 c verstärkt, der gleichzeitig zur Halterung des Wandlers dient.In Fig. 3 shows an impedance converter 54 which is coupled to a sound generator 2 and which, according to the invention, consists of two sections 54 a and 54 b , the length of which is approximately a quarter of the wavelength of the transmitted sound. The input section 54 ″ has a significantly greater mass than the output section 54 b. In the area of maximum stress, the transducer is reinforced by a reinforcing flange 54c, which also serves to hold the transducer.
An den Impedanzwandler 24 ist ein weiterer Impedanzwandler 6 angeschraubt, der als Werkzeughalter dient. Dieser Werkzeughalter besteht ebenfalls aus zwei verschiedenen Abschnitten unterschiedlicher Masse, wobei die Querschnittsänderung der beiden Abschnitte in einem kurzen Zwischenteil erfolgt. Am Ende des Werkzeughalters ist ein Werkzeug 8 angebracht, das sich zur Erzeugung eines rechteckigen Loches mit geschlossenem Boden eignet. Die beiden Wandler sind mit einer Mutter 40 zusammengeschraubt. A further impedance converter 6 is screwed onto the impedance converter 24, which acts as a tool holder serves. This tool holder also consists of two different sections of different Mass, the cross-section change of the two sections taking place in a short intermediate part. At the At the end of the tool holder, a tool 8 is attached, which is used to produce a rectangular Hole with a closed bottom is suitable. The two converters are screwed together with a nut 40.
In F i g. 4 ist ein Werkzeughalter 6' dargestellt, der ebenfalls als erfindungsgemäßer Impedanzwandler ausgebildet ist. Dieser Wandler 6' besteht aus zwei zylindrischen Teilen 6 a und 6 b, die durch einen Verstärkungsflansch 7 in der Knotenebene gegeneinander abgegrenzt sind. Der Schallleitkörper 6' ist in eine Hülse 40 mit Innengewinde eingeschraubt und auf diese Weise an dem an dem Schallerzeuger angekoppelten Schallverstärker befestigt. In Fig. 4 shows a tool holder 6 'which is also designed as an impedance converter according to the invention. This transducer 6 'consists of two cylindrical parts 6 a and 6 b, which are delimited from one another by a reinforcing flange 7 in the nodal plane. The sound-conducting body 6 'is screwed into a sleeve 40 with an internal thread and in this way fastened to the sound amplifier coupled to the sound generator.
In dem Flansch 7 ist ein Querdurchlaß 46 vorgesehen, der in dem Werkzeughalter 6' mit den oberen Enden zweier Längsdurchlässe 48 in Verbindung steht, die unten auf der Endfläche des Werkzeughalters enden. Die Durchlässe 48 wirken bei der Massenverringerung des Ausgangsabschnittes mit, so daß hierdurch eine noch größere Amplitudenverstärkung als ohne diese Durchlässe erreicht wird. Der Durchlaß 46 verläuft in einer Knotenebene, so daß er leicht mit einer Rohrleitung od. dgl. zum Zuführen des Schleifmittels verbunden werden kann.In the flange 7, a transverse passage 46 is provided, which in the tool holder 6 'with the upper ends of two longitudinal passages 48 is in communication, the bottom of the end face of the End of the tool holder. The passages 48 act to reduce the mass of the exit section with, so that in this way an even greater amplitude gain is achieved than without these passages. The passage 46 runs in a nodal plane, so that it od easily with a pipe Feeding the abrasive can be connected.
Die in den vorangegangenen Ausführungen beschriebenen Mehrteilwandler bestehen im wesentlichen aus zwei zylindrischen Abschnitten ungleicher Masse. Dies ist jedoch nicht erforderlich, da das erfindungsgemäße Prinzip unabhängig von der jeweiligen Form des Querschnitts der beiden Abschnitte gilt. Aus diesem Grunde wurde auch die spezielle Gleichung (2), die die Querschnittsdurchmesser des Eingangs- und Ausgangsendes enthält, in die Form der Gleichung (3) gebracht, die das Verhältnis der Flächen enthält.The multi-part converters described in the preceding explanations essentially exist of two cylindrical sections of unequal mass. However, this is not required as the principle according to the invention regardless of the respective shape of the cross section of the two sections is applicable. For this reason, the special equation (2), which determines the cross-sectional diameter of the Input and output ends, expressed in the form of equation (3), which is the ratio of the Contains areas.
Es ist nicht erforderlich, daß ein akustischer Mehrteilwandler nach der Erfindung aus geometrisch ähnlichen Abschnitten gebildet wird. Es kann auch die Amplitudenvergrößerung durch den exponentialkegelförmigen Wandler, wie er in F i g. 1 dargestellt ist, mit der durch den Masseneffekt bewirkten, erfindungsgemäßen Vergrößerung wie beim Zweiteilwandler nach F i g. 2 kombiniert werden. In F i g. 5 und 6 sind schematisch Mehrteilwandler dargestellt. Bei dem in F i g. 5 dargestellten Wandler wird die Amplitudenvergrößerung zum Teil durch den geschilderten Masseneffekt, im übrigen durch exponentiellen Quersc'hnittverlauf des einen Teils, erzielt. Die verschiedenen oben beschriebenen Wandler gemäß F i g. 1 bis 5 bestehen nur aus zwei Abschnitten. Es ist jedoch auch möglich, zwei Mehrteilwandler mit vier Abschnitten 84, 86, 88, 90 hintereinanderzuschalten (Fig. 6).It is not necessary that an acoustic multi-part transducer according to the invention from geometrically similar Sections is formed. It can also increase the amplitude through the exponential cone Converter as shown in FIG. 1 is shown with the brought about by the mass effect, according to the invention Enlargement as with the two-part converter according to FIG. 2 can be combined. In Fig. 5 6 and 6, multi-part converters are shown schematically. In the case of the one shown in FIG. 5 illustrated converter is the Amplitude increase partly due to the mass effect described, otherwise due to exponential Cross-section of one part, achieved. The various converters described above according to F i g. 1 to 5 consist of only two sections. However, it is also possible to have two multi-part converters to be connected in series with four sections 84, 86, 88, 90 (Fig. 6).
F i g. 7 zeigt einen Impedanzwandler, der im Prinzip dem in F ig . 2 dargestellten entspricht. Er besteht aus einem zylindrischen Teil 78, der axial eine konische Aushöhlung 80 aufweist, die sich vom Ausgangsende 82 zum Eingangsende hin erstreckt. Das Innenende der Aushöhlung 80 befindet sich im wesentlichen im Bereich des Schwingungsknotens. Dieser Wandler eignet sich besonders zum Hohlbohren. Da die Aushöhlung 80 in Nähe des Schwingungsknotens endet, kann ein Schleifmittel mit einer Flüssigkeit leicht durch einen Querdurchlaß eingeführt werden.F i g. 7 shows an impedance converter which, in principle, corresponds to that in FIG. 2 shown corresponds. He exists from a cylindrical part 78 axially having a conical cavity 80 extending from the exit end 82 extends towards the entrance end. The inner end of the cavity 80 is located in the essentially in the area of the vibration node. This converter is particularly suitable for hollow drilling. Since the cavity 80 ends near the node of vibration, an abrasive with a Liquid can easily be introduced through a transverse passage.
Die verschiedenen Abschnitte eines mehrteiligen Impedanzwandlers nach dieser Erfindung müssen nicht zylindrisch ausgebildet sein. Sie können auch rechteckige oder andere Querschnitte haben. Ein Wandler aus zwei prismatischen Abschnitten ist in F i g. 8 dargestellt. Das Vergrößerungsverhältnis M hängt auch bei dieser Ausführungsform von dem Verhältnis der mittleren geometrischen Fläche des Eingangsteils zu jener des Ausgangsteils ab.The various sections of a multi-part impedance converter according to this invention must not be cylindrical. They can also have rectangular or other cross-sections. A Converter made up of two prismatic sections is shown in FIG. 8 shown. The enlargement ratio M also in this embodiment depends on the ratio of the mean geometric area of the input part to that of the starting part.
Claims (5)
498 990, 2 514 080, 2 514 344, 2573168, 2 651148;U.S. Patents Nos. 2,433,368, 2,452,211,
498,990, 2,514,080, 2,514,344, 2,573,168, 2,651,148;
Applications Claiming Priority (1)
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Also Published As
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|---|---|
| NL195736A (en) | |
| FR1142369A (en) | 1957-09-17 |
| NL113973C (en) |
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