DE1303771B

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Publication number: DE1303771B
Application number: DE19671303771D
Authority: DE
Priority date: 1967-06-23
Filing date: 1967-06-23
Publication date: 1973-02-01
Also published as: DE1303771C2

Description

a) Das Gesamtsystem besteht nur aus dem einen

schwingungserregenden Element, dem Ge-

30 schwindigkeitstransformator und der abne-

Die Erfindung begeht sich auf einen Koppel- belnden Platte;

schwinger zur Ultraschallvernebelung von Flüssigkei- b) das Gesamtsystem schwingt als Halbwellenreso-

ten mii einem einseitig gestuften Geschwindigkeit- nator;

transformator, an dessen breitem Ende ein schwin- c) der Durchmesser der abnebelnden Platte ist

gungserregendes Element befestigt ist, dessen axiale 35 größer als derjenige des verlangten Endes des

Abmessung klein im Vergleich zu derjenigen des Geschwindigkeitstransformators.

Gesamtsystems ist und dessen verjüngtes Ende eine Da jedoch eine derartige Platte eine träge Masse

die Flüssigkeit abnebelnde Platte aufweist. darstellt, die die Schwingungsamplitude herabsetzt,

Bei einem bekannten Schwinger dieser Art (USA.- kann es besonders zweckmäßig sein, die Abmessun-

Patentschrift 3 214 101, Fig. 1) besteht das Antriebs- 40 gen der Platte so zu wählen, daß sie auf Biegereso-

system aus zwei symmetrisch zu einer gemeinsamen nanz abgestimmt ist. Ebenfalls ist nicht unbedingt

Elektrode angeordneten schwingungserregenden EIe- eine scharfe Abstufung erforderlich, sondern es kann

menten. Ferner befindet sich an der von der Elek- auch eine in bekannter Weise stetige Verjüngung

irode abgelegenen Seite des zweiten schwingungser- vorgesehen sein.

regenden Elementes eine Gegenmasse, die mecha- 45 In der Figur ist mit 1 ein schwingungserregendes

nisch an dem einseitig gestuften Geschwindigkeits- Element, beispielsweise eine Scheibe aus Quarz, Ba-

transformator befestigt ist. Bei diesem Koppel- riumtitanat, Bleizirkonat oder einem anderen be-

schwinger ist die axiale Abmessung jedes schwin- kannten piezoelektrischen oder -keramischen Mate-

gungserregenden Elementes klein im Vergleich zu rial bezeichnet. Dieses schwingungserregende EIe-

derjenigen des Gesamtsystems. Diese bekannte An- 5° ment ist auf einen Körper aus gut schalleitendem

Ordnung ist verhältnismäßig aufwendig, weil sie aus Material, beispielsweise Aluminium oder Titan, ge-

zwei gekoppelten Massen besteht, die eine Schraub- klebt, der von einem großen Durchmesser 2 auf einen

oder Klemmvorrichtung benötigen, um die Belastung kleinen Durchmesser 3 abgestuft ist. Ein derartiger

in der Verbindungsstelle (Druckbauch) durch eine »Geschwindigkeitstransformator« transformiert in

hohe mechanische Vorspannung zu kompensieren. 55 bekannter Weise die Amplitude der im dicken Ende

Es wurde nun gefunden, daß die symmetrische erregten Ultraschallschwingung im Quadrat des VerAnordnung zweier schwingungserregender Elemente hältnisses der beiden Durchmesser hinauf, so daß am und zweier mit ihnen verbundenen und aneinander dünnen Ende eine erheblich größere Amplitude als befestigten Massen zur Erzielung einer hohen Verne- im dickeren Ende entsteht.

belungsleistung nicht erforderlich ist, sondern daß es 60 Es ist bekannt, derartige Geschwindigkeitstransgenügt, wenn nur ein schwingungserregendes EIe- formatoren, deren Gesamtlänge eine halbe Wellentnent, der einseitig gestufte Geschwindigkeitstransfor- länge beträgt, mit Schwingungserregern zu verbinmator und die abnebelnde Platte vorhanden sind, den, deren Länge selbst wiederum eine halbe Wellenvorausgesetzt, daß das Gesamtsystem so bemessen länge beträgt, so daß der Geschwindigkeitstransforist, daß es als Halbwellenresonator schwingt und der 65 mator mit dem Schwingungserreger in Resonanz ist. Durchmesser der abnebelnden Platte größer ist als Versuche haben nun gezeigt, daß für kleine Belastunder des verjüngten Endes des Geschwindigkeitstrans- gen, wie sie bei der Zerstäubung von Flüssigkeiten fonn.itors. auftreten, eine derartige Anordnung von verhältnis-

mäßig langer Bauweise und großem Bedarf an schwingungserregendem Material nicht erforderlich ist, sondern daß man vielmehr das dickere Ende, welches bei den bisher bekannten Geschwindigkeitstransformatoren eine viertel Wellenlänge beträgt, ein S Stück kürzen und dieses durch schwingungserregendes Material ersetzen kann, so daß gemäß der Figur nunmehr die Gesamtlänge einschließlich des schwingungserregenden Elementes nur eine halbe Wellenlänge beträgt. Biese Bauweise ist bedeutend einfaeher und erfordert einen wesentlich geringeren Aufv/and für das schwingungserregende Element. Links in der Figur ist die Bewegungsamplitude des Koppelschwingers angedeutet. Man erkennt, daß die Kitts.teMe des schwingungserregenden Elementes 1 angenähert im Bewegungsbauch und somit im Druckknoven der Anordnung liegt. Das hat zur Folge, daß diese Stelle mechanisch verhältnismäßig wenig belastet und die Kittverbindung aur wenig beansprucht wM Die kleine AmpUtude^ wird auf die größere Amplitude A' herauftransformiert Mit 4 ist die abnSde Platte bezeichnet, die, wie bereits faattneben auf Biegeresonanz abgestimmt sein kann. Bei S erkennen wir die elektrischen Zuleitungen nun IchwSSng^örper bzw. zur metallischen Belegung der piezokeramischen Platte 1.

Es ist nicht unbedingt erforderhch, den erfindungsgemäßen Koppelschwinger gemäß der Figur m der genannten Weise zu stufen sondern die Stufung kann auch stetig durch eine für Geschwindigkeit*-- transformatoren bekannte Verjüngung erfolgen. Derartige Verjüngungen können exponentiell nach einer GWschen Funktion oder nach Art des Foner-SsfomaU erfolgen. Ebenfalls sind Kaüienoid-Verjüngungen oder ein einfacher Konus fur derartige Zwecke bekanntgeworde:

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 - Auch der Schwinger gemäß USA.-Patentschrift Patentansprüche: 3 066 232 zeigt den gleichen Nachteii eines verhältnismäßig hohen mechanischen Aufwandes durch iie

1. Koppelschwinger zur Ultraschallvernebelung Kombination von zwei piezoelektrischen Oszillatovon Flüssigkeiten nut einem einseitig gestuften 5 ren, die durch eine Frontplatte und Rückplatte mit Geschwindigkeitstransformator, an dessen brei- kräftigen Schrauben auf eine Vorspannung gebracht tem Ende ein schwingungserregendes Element werden. Eine Verstärkung der Schwingungen durch befestigt ist, dessen axiale Abmessung klein im einen Amplitudentransformator ist hier nicht vorge-Vergleich zu derjenigen des Gesamtsystems ist sehen.

und dessen verjüngtes Ende eine die Flüssigkeit io Eine derartige Verstärkung zeigt allerdings der

abnebelnde Platte $äufwekt, gekennzeich- Schwinger gemäß der deutschen Auslegeschrift

net d u r c h die Vereinigung folgender Merk- 1 099 239, bei welchem die Vernebelung der Flüssig-

_mal_e: keu an der Spitze des Geschwindigkeitstransforma-

a) Das Gesamtstem-(1,2,3,4) besteht nur tors stattfindet. Jedoch haben eingehende Untersuaus dem einen .schwingungserregenden 15 chungen ergeben, daß bei diesem Schwinger die AnElement (1), dem Geschwindigkeitstrans- passung an die Schallkennimpedanz der zu verneformator (2,3) und der abnebelnden belnden Flüsigkeit außerordentlich schlecht d. h. die Platte (4); Vernebelangsrate viel zu gering ist. Außerdem zeig-

b) das Gesamtsystem schwingt als Halbwellen- ten Untersuchungen, daß die unerwünsrHte Koagularesonator; 20 tion der erzeugten Nebeltröpfchen bei diesem Vorge-

c) der Durchmesser der abnebelnden Platte isi hen stark begünstigt wird, weil durch die Vernebegrößer als derjenige des verjüngten Endes lung über eine sehr kleine Fläche die Nebeldichte des Geschwindigkeitstransformaiors. sehr groß wird.

2. Koppelschwinger nach Anspruch 1, dadurch Alle diese Nachteile vermeidet der eingangs angegekennzeichnet, daß die die Flüssigkeit abne- 35 gebene Koppelschwinger zur Ultraschallvernebelung belnde Platte auf Biegeresonanz abgestimmt ist. von Flüssigkeiten erfindungsgemäß durch die Vereinigung folgender Merkmale: