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Die Erfindung betrifft eine tragbare Schallquelle zum Beschallen von
Flüssigkeiten im Hörschallbereich, vorzugsweise bei 50 bis 150 Hz, bestehend aus
einem wasserdichten Gehäuse, das an -einer Haltevorrichtung befestigt ist und in
dessen Zentrum ein ebenfalls an der Haltevorrichtung befestigter Exzenterantrieb
hineinragt, der an das Gehäuse angekuppelt ist und dessen Masse sehr viele Male
größer ist als die des Gehäuses.
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Eine derartige Schallquelle ist aus der deutschen Patentschrift 1
100 354 bekannt. Bei dieser erfolgt die Abgabe der Schallenergie durch zwei einander
gegenüberliegende Membrane, die elastisch in öffnungen des Gehäuses aufgehängt sind
und über einander-entgegenwirkende Kolben bewegt werden, die auf der Pleuelstange
eines Antriebsmotors sitzen. Der Nachteil dieses Schallgebers besteht darin, daß
die Schallenergie hauptsächlich in den beiden Schwingungsrichtungen der Membrane.
abgegeben wird, d. h., daß große Teile des zu beschallenden Mediums nicht erfaßt
werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schallquelle der eingangs
genannten Gattung zu schaffen, mittels der sich eine möglichst gleichmäßige und
intensive Beschallung von Flüssigkeiten erzielen läßt.
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Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß der Antrieb aus einem beliebigen
Rotationsmotor besteht, der in seiner Längsachse auf der einen Seite mittels einer
Feder an der Haltevorrichtung schwingfähig aufgehängt ist und dessen Welle auf der
gegenüberliegenden Seite mittels einer Exzenterkurbel über eine gebogene Rippe,
die im Bereich der quer zur Antriebswelle gelegenen Mittelebene am Gehäuse starr
befestigt ist, das Gehäuse in Schwingungen versetzt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das
Gehäuse aus einem dünnwandigen elastischen Sphäroid besteht und der Antriebsmotor
ein Elektromotor ist, dessen Welle im Ruhezustand in der Längsachse des Sphäroids
liegt.
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Die Schallquelle gemäß der Erfindung kann zum Waschen und Spülen von
Kleidungsstücken und zum Mischen von Flüssigkeiten oder von in Flüssigkeiten gelösten
Stoffen verwendet werden. Die Schallquelle eignet sich auch für medizinische Behandlungszwecke.
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Gegenüber im Ultraschallbereich arbeitenden Schallquellen haben solche,
die mit niedrigen Frequenzen arbeiten, den Vorteil, daß auf Grund der größeren Wellenlänge
eine größere Eindringtiefe erreicht wird. Außerdem lassen sich bei relativ geringer
Leistungsaufnahme beträchtliche Amplituden erzielen. Durch die hohen Amplituden
werden in der Flüssigkeit Blasen gebildet, deren Implosion auf die Flüssigkeit und
die Oberfläche der in der Flüssigkeit.befindlichen Gegenstände eine erhebliche Wirkung
ausübt.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines in den F i g. 1 bis
6 dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen teilweisen
Axialschnitt der Schallquelle gemäß der Erfindung, F i g. 2 einen Querschnitt längs
der Linie II-II in Fig.l, F i g. 3 einen Querschnitt längs der Linie III-III in
F i g. 1, F i g. 4 die exzentrische Lagerung des Antriebsmotors, F i g. 5 einen
Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 1 und F i g. 6 eine schematische Darstellung
eines Regelwiderstands.
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Die dargestellte Schallquelle weist ein kugelförmiges Gehäuse 10 auf,
das aus einem unteren Teil 11 und einem oberen Tei112 besteht, wobei die Trennlinie
13 schräg verläuft, wie F i g. 1 und 2 zeigen. Die beiden Gehäuseteile sind durch
einen Ring 14 verbunden, der einstöckig mit dem oberen oder dem unteren Gehäuseteil
ausgebildet sein kann. Für das Gehäuse 10 hat sich ein Material aus verstärkten
Glasfasern als geeignet erwiesen, das eine ausgezeichnete dielektrische Festigkeit
aufweist. Die Masse des Gehäuses ist im Vergleich zu der des in seinem Inneren befindlichen
Rotationsmotors 30 vernachlässigbar klein.
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Im unteren Teil 11 ist ein Sockel 15 vorgesehen, der vorzugsweise
mit diesem einstöckig hergestellt wird. Der Sockel befindet sich in der Mitte zwischen
dem rechten und linken Ende des Gehäuses 10.
Außerdem liegt der Sockel 15
direkt senkrecht unterhalb der Stelle'61,-die die Mitte des Gehäuses 10 und des
Radius der Kreiselbewegung des Rotationsmotors 30 ist.
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Eine Montageplatte 17 einer Rippe 19 ist am Sockel 15 des Gehäüses=rd'üiit
Hilfe eines Epoxydharzes und Schrauben 18 befestigt. Die Rippe 19 ist gebogen und
weist im wesentlichen den gleichen Krümmungsradius auf wie die Innenseite des Gehäuses
10. An dem der Montageplatte 17 gegenüberliegenden Ende der Rippe 19 befindet sich
-ein Lagergehäuse 21 mit einem Rollenlager 22, das mit einer zylindrischen
Bohrung 23 versehen ist. In die zylindrische Bohrung ist auf der Mittellinie die
Stummelwelle 25 einer Kurbel 24 eingesetzt. Die Stummelwelle 25 ist so geformt,
daß sie unter jedem erforderlichen Winkel frei drehbar ist, Die Kurbel 24-ist mit
einer Bohrung 26 versehen, die in bezug auf die Mittellinie der Stummelwelle 25
exzentrisch angeordnet ist. In die Bohrung 26 ist die Motorwelle 28 eingesetzt,
so daß die Drehachse des Rotationsmotors 30 nicht mit der Mittellinie der zylindrischen
Bohrung des tragenden Rollenlagers 22 zusammenfällt. Bei einer verhältnismäßig kleinen
Schallquelle mit einem Gehäuse, dessen Durchmesser ungefähr 10 cm beträgt, kann
die Exzentrizität etwa 4,7 bis 5,5 mm betragen.
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An dem zum Lagergehäuse 21 entgegengesetzten Ende des Gehäuses -des
Motors 30 befindet sich eine Motoraufhängung in Form einer Schraubenfeder 32.
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Der untere Teil 11 weist ein mit diesem einstöckig hergestelltes Joch
35 auf, das mit einer Bohrung 36 versehen ist, die sich nach innen erweitert und
die nach außen zylindrisch ausgebildet ist. Ein zylindrischer, innerhalb der Feder
32 gelegener Ring 38 ist mit einem Flansch 39 versehen, der unter der äußersten
Windung der Feder 32 liegt. Ein in eine Keilnut 41 eingesetzter Keil
40 ist gegen die Feder 32 gepreßt und hält diese mittels einer Schraube 42
in der Bohrung 36. Nach dem Einsetzen der Feder wird die Schraubenhalterung durch
einen Stopfen 43 abgedichtet.
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An dem zur Feder entgegengesetzten Ende ist im Joch 35 eine Bohrung
44 vorgesehen, in deren Bereich das Joch einen Teil 45 mit einem kleineren Durchmesser
aufweist, auf den ein rohrförmiger Handgriff 46 aus einem Material wie Faserglas
aufgesetzt ist.
Zwischen dem Handgriff 46 und dem Teil 45 besteht
ein Zwischenraum, der mit einem Abdichtungsmittel 47' ausgefüllt ist, das für die
Betriebsfrequenzen isolierend und absorbierend wirkt und hitzebeständig sowie dielektrisch
fest ist. Um eine Ausbreitung von Schallwellen in axialer Richtung des Handgriffes
46 zu verhindern, sind in seinem Inneren Dämpfungselemente 50, 51 und 52 vorgesehen.
Die Dämpfungselemente sind in vorherbestimmten, unterschiedlichen Abständen voneinander
angeordnet. Der Handgriff ist am Außenende durch eine Kappe 54 aus einem Faserglasmaterial
abgeschlossen.
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Von einer Klemmenplatte, die im Motorgehäuse in der Mitte nahe der
Befestigungsstelle der Feder 32 angebracht ist, verlaufen elektrische Leitungen
55 und 56 durch das Motorgehäuse und die Feder 32, den Jochabschnitt 35' und dann
durch den Handgriff 46 nach außen.
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Zur Änderung der Drehzahl des Motors 30 und damit der Frequenz
der Schallenergiewellen ist ein Regelwiderstand 60 vorgesehen, der mit den Leitungen
55 und 56 verbunden ist.
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Der Motor 30 kann ein getriebeloser Reihenmotor mit einer Leistungsaufnahme
von 40 bis 70 Watt sein, der mit Gleichstrom oder Wechselstrom betrieben werden
kann und eine Drehzahl zwischen 3000 und 9000 U/min erzeugt.
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Der günstigste Bereich der erzeugten Schwingungsamplituden liegt bei
einer tragbaren Schallquelle etwa 4 und 11 mm für ein Gehäuse mit einem Durchmesser
von ungefähr 10 cm und einem Leistungsverbrauch von 40 bis 70 Watt.