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Gehäuse für Ultraschallschrankeneinrichtung Bei vielen Meß-, überwachungs-,
Zähl-, Regel-und Steueraufgaben ist die Verwendung von elektrischen Einrichtungen
vorteilhaft, die von den zu steuernden oder zu überwachenden Vorgängen hervorgerufene
Veränderungen einer berührungs- und möglichst trägheitslos wirkenden elektromagnetischen
oder mechanischen Schwingung ausnutzen.
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So werden beispielsweise seit langem Lichtschrankeneinrichtungen verwendet,
mit denen die verschiedensten Aufgaben zu lösen sind. Eine andere Möglichkeit, eine
Schranke zu bilden, ist im Ultraschall gegeben. Ultraschallschranken in Form von
Axialstrahlern und Empfängern sind bekannt (deutsche Patentschrift 716 039). Ihre
Vorteile gegenüber Lichtschrankengeräten liegen in ihrer Unempfindlichkeit gegenüber
störenden Zusätzen der Luft, wie Staub, Rauch oder Dämpfe. Außerdem sind sie kaum
schwingungsempfindlich und enthalten keine dem Verschleiß unterworfene Teile, wie
z. B. Glühlampen.
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Es ist bereits ein zu einer Schraub-, Steck- oder Anschlußeinheit
zusammengefaßter Strahlungsschalter bekanntgeworden, der sich aus in- bzw. aufeinandersteckbaren
Körpern, vorzugsweise Hülsen zylindrischen Ausschnitts, zusammensetzt, wobei mit
der mechanischen Befestigung der Schaltelemente gleichzeitig ihre elektrische Kontaktgabe
erfolgt. Bei dem bekannten Strahlungsschalter können bei einem Defekt die gesamte,
den Schalter bildende Steckeinheit oder auch einzelne der Alterung unterworfene
Teile leicht ausgewechselt werden, doch liegt die Funktion des Schalters selbst
fest. Ausgewechselte Teile werden nur durch gleichartige ersetzt.
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Es sind ferner Lichtschranken bekannt, deren Lichtsender- bzw. Lichtempfängergehäuse
äußerlich zwar gleich ausgebildet sind, deren Funktionen jedoch ebenfalls festliegen,
so daß deren optische und lichtelektrische Elemente betriebsmäßig nicht verändert
werden können.
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Den obengenannten verschiedenartigen Aufgaben müssen die Ultraschallschrankengeräte
durch spezielle Ausführungsformen angepaßt werden. Es haben sich allgemein im Verlauf
der technischen Entwicklung bei Schrankengeräten für bestimmte Aufgaben entsprechende
Schrankenbauformen als besonders vorteilhaft erwiesen. Derartige Ausführungen sind
z. B. Axial-Strahler/Empfänger, Winkel-Strahler/ Empfänger, Reflexionsköpfe und
Gabelschranken.
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Durch die Erfindung soll vermieden werden, daß für die verschiedenen
Anwendungszwecke spezielle Ultraschallschrankengeräte entwickelt werden müssen.
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Erfindungsgemäß erreicht man dies bei einem Gehäuse für Sender oder
Empfänger einer Ultraschallschrankeneinrichtung dadurch, daß das Gehäuse sowohl
an der Innenwandung in bestimmten Abständen Rippen zum wahlweisen Einstecken von
den Schallsender, den Schallempfänger oder Linsen tragenden Halterungen in gegenüberliegende
Rippenpaare und von in ihren schalloptischen Eigenschaften verschiedenartig ausgebildeten
Umlenkplatten, als auch zwei Öffnungen, deren Flächen aufeinander senkrecht stehen,
zum Aussenden und/oder Empfangen von Schallbündeln besitzt, zum wahlweisen Aufbau
von verschiedene Funktionen ausübenden Schranken, wie Axial-, Gabel-, Winkel-, Reflexionsschranken.
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Bezüglich der Unterbringung der schalloptischen und schallelektrischen
Einzelelemente sowie der Kombinationsmöglichkeit mehrerer Baueinheiten zu Ultraschallschrankengeräten
verschiedener Art ist eine quaderförmige oder prismatische Ausbildung der Gehäuse
besonders vorteilhaft, da sich diese wegen der planen Flächen raumsparend nebeneinander
anbringen lassen. Die Gehäuse können Druckgußkörper sein. ihre Herstellung kann
jedoch auch von (l-Schienen ausgehen, die beispielsweise durch Anschrauben von zusätzlichen
Platten geschlossen werden können. Die Wahl des Gehäusematerials richtet sich danach,
ob der Strahlengang innerhalb des Gehäuses in Luft oder Flüssigkeit verlaufen soll.
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Wird bei einer bestimmten Kombination von Baueinheiten eine Öffnung
nicht benutzt, so kann sie durch Einschrauben oder Einstecken von Abdeckplatten
verschlossen werden; die andere kann -wenn der Strahlengang in der Baueinheit in
Flüssigkeit verläuft - mit einer Membran verschlossen werden, deren Stärke gleich
ist einem Vielfachen der halben Wellenlänge des verwendeten Ultraschalls oder die
gegenüber der verwendeten Wellenlänge dünn ist. In dem Strahlengang zwischen Ultraschallquelle
und gegenüberliegender Strahlaustrittsöffnung kann bei Bedarf eine auswechselbare
Umlenkplatte
vorgesehen werden. Dadurch wird erreicht, daß der Ultraschallstrahl
der. als Sender wirkenden Baueinheit das Gehäuse nicht durch die der Ultraschallquelle
gegenüberliegende COffnung verläßt bzw. beim Empfänger nicht durch die dem ultraschallempfindlichen
Element gegenüberliegende Öffnung einfällt. Teildurchlässige Umlenkplatten gestatten
die Rückkehr des durch die Austrittsöffnung wieder einfallenden Ultraschallstrahls.
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Durch die Erfindung wird es möglich, verschiedenartige Geräte für
fast alle Anwendungen aus einem Gehäuse und den auswechselbaren Elementen einfach
und schnell zu kombinieren. Damit wird die Lagerhaltung verringert und das Auflegen
großer Serien ermöglicht. Außerdem kann es nicht infolge Unübersichtlichkeit und
Vielfalt der nur für bestimmte Aufgaben geeigneten speziellen Geräte zu einer Anwendung
von Geräten durch den Nichtfachmann kommen, die- gerade für den speziellen Anwendungsfall
ungeeignet sind.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.
Es zeigt F i g.1 einen geradlinigen Ultraschallsender, F i g. 2 einen Winkelultraschallsender,
F i g. 3 einen Ultraschallreflexionskopf, F i g. 4 einen Ultraschallgabelkopf.
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Der geradlinige, gestreckte Ultraschallsender der F i g. 1 besteht
aus dem mit drei Bohrungen 2, 3 und 4 versehenen Gehäuse 1, das beispielsweise aus
einem Druckgußkörper bestehen kann. Die Wahl des Materials des Gehäuses richtet
sich danach, ob der Ultraschallstrahl in ihm in Luft oder Flüssigkeit geführt werden
soll. Die Bohrung 4 dient zur Aufnahme einer die Versorgung der Ultraschallquelle
mit hochfrequenter Spannung übernehmenden Kontaktvorrichtung 6, die in der Bohrung
4 festgeschraubt oder gesteckt sein kann. Die Ultraschallquelle besteht aus dem
Quarzschwinger 5, der auf beiden Seiten mit Metallelektroden 5a und
5b belegt und zwischen der Frontplatte 5 c und dem Isolierstoffring 5e mit
Gießharz 5d festgekettet ist. Der Schwinger kann durch eine Platte aus Metall
oder Keramik geschützt werden, deren Stärke zur Vermeidung von Reflexionswirkungen
möglichst den Wert nA/2 haben muß, wobei 9, die Wellenlänge des verwendeten Ultraschalls
bedeutet. Auch Folien, deren Stärke klein ist gegenüber der Wellenlänge des Ultraschalls,
können als Schutz gegen chemische Einflüsse dienen. Die Kopplung des Schwingers
mit der Schutzplatte oder Folie erfolgt am einfachsten durch eine dünne Ölschicht.
Die Ultraschallquelle kann durch ihre besondere -Halterung in den Rippen 8 leicht
ausgewechselt oder gegen ein ultraschallempfindliches Element vertauscht werden.
Die Bohrungen 2 und 3, deren Ebenen senkrecht aufeinander stehen, stellen die Schallaustritts-
bzw. Schalleinfallöffnungen dar. Die nicht gebrauchte Öffnung= kann durch eine einfache
einschraubbare oder`"eInsteckbare, nicht dargestellte Abdeckplatte verschlossen
werden. Soll der Ultraschallstrahl im Gehäuse in Flüssigkeit geführt werden, so
wird man seine Austritts- bzw. Einfallöffnung mit einer Membran verschließen, durch
die der Strahl möglichst wenig reflektiert wird.
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Zur Sammlung des von der Ultraschallquelle ausgehenden bzw. von außen
einfallenden Ultraschallstrahls ist zwischen Ultraschallquelle und der Austritts-
bzw. Einfallöffnung eine auswechselbare Schalllinse 9 vorgesehen, die von
dem Befestigungsring 10
gehalten wird. Um eine Schallstreuung innerhalb des
Gehäuses zu vermeiden, können die Zwischenräume zwischen den zur Halterung vorgesehenen
Rippen durch besondere Einschubglieder 7 geschlossen werden.
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F i g. 2 zeigt einen Winkelultraschallsender, bei dem die Strahlen
der Ultraschallquelle durch die quer in dem Strahlengang angebrachte auswechselbare
Umlenkplatte 11 umgelenkt werden. Bei dieser Anordnung ist die nicht benötigte
Öffnung 2 durch eine einschraubbare oder einsteckbare, nicht dargestellte Abdeckplatte
verschlossen. Entsprechend kann der Ultraschallempfänger ausgebildet sein, bei dem
die Ultraschallquelle 5 durch ein ultraschallempfindliches Element ersetzt wird.
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In F i g. 3 ist ein Reflexionskopf dargestellt. Zwei Ultraschallsender
und Ultraschallempfänger darstellende Baueinheiten sind in der gezeichneten Weise
nebeneinander angebracht. Der von der Ultraschallquelle 5 ausgehende Strahl wird
von der Schallinse 9 gesammelt, passiert eine teildurchlässige Umlenkplatte 15 und
verläßt das Gehäuse 1 des Senders durch die Öffnung 2. Der zurückgeworfene Strahl
fällt durch die Öffnung 2 in das Gehäuse 1 des Senders ein, wird von der teildurchlässigen
Umlenkplatte 15 umgelenkt, verläßt den Sender durch die Öff-
nung 3, tritt
in das Gehäuse des Empfängers durch dessen Öffnung 3 ein, wird von der Umlenkplatte
11 umgelenkt, von der Schallinse 9 gesammelt und mittels des Konzentrators 12 auf
das Ultraschallmikrophon 14 geworfen, das im Brennpunkt des Konzentrators angeordnet
ist. Anstatt des dargestellten Konzentrators kann auch eine auswechselbare Schallinse
oder ein auswechselbarer Hohlspiegel die Strahlen auf das ultraschallempfindliche
Element vereinigen.
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In F i g. 4 ist ein Gabelkopf, bestehend aus zwei Ultraschallsender
und Ultraschallempfänger darstellenden Baueinheiten und dem Abstandsstück 13, dargestellt.
Der von der Ultraschallquelle 5 ausgesandte Strahl wird von der Schallinse 9 gesammelt
und verläßt durch die Öffnung 3 das Gehäuse 1 des Senders. Er tritt durch die Öffnung
3 in das Gehäuse 1 des Empfängers ein und wird über die Schallinse 9 mittels eines
Konzentrators 12, einer Schallinse oder eines Hohlspiegels auf das ultraschallempfindliche
Element 14 geworfen. Die nicht benötigten Öffnungen werden durch nicht dargestellte
Abdeckplatten verschlossen.