DE1558864C

DE1558864C - Portable sound source for sonication of liquids in the audible sound range

Info

Publication number: DE1558864C
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Sawyer, Harold T., Los Angeles, Calif. (V.StA.)
Publication date: 1971-11-04

Description

Die Erfindung betrifft eine tragbare Schallquelle zum Beschallen von Flüssigkeiten im Hörschallbereich, vorzugsweise bei 50 bis 150Hz, 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.The invention relates to a portable sound source for sonicating liquids in the audible sound range, preferably at 50 to 150Hz, consisting of a waterproof housing attached to a Holding device is attached and in the center of which is also attached to the holding device Eccentric drive protrudes, which is coupled to the housing and whose mass is many times greater is than that of the case.

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.Such a sound source is known from German patent specification 1,100,354. This takes place the emission of sound energy through two opposing membranes, which are elastic in openings of the housing are suspended and moved via opposing pistons that sit on the connecting rod of a drive motor. The disadvantage of this sounder is that the Sound energy is emitted mainly in the two directions of vibration of the membrane, d. H., that large parts of the medium to be sonicated are not recorded.

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.The invention is based on the object of providing a sound source of the type mentioned at the beginning create, by means of which a uniform and intensive sonication of liquids is possible can achieve.

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.This task is achieved in that the drive consists of any rotary motor, which can oscillate in its longitudinal axis on one side by means of a spring on the holding device is suspended and its shaft on the opposite side by means of an eccentric crank via a curved rib that is rigid in the area of the center plane on the housing located transversely to the drive shaft is attached, the housing vibrates.

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. 4"In a further embodiment of the invention it is proposed that the housing consist of a thin-walled one elastic spheroid and the drive motor is an electric motor, the shaft of which is at rest lies in the longitudinal axis of the spheroid. 4 "

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. The sound source according to the invention can be used for washing and rinsing clothes and for Mixing liquids or substances dissolved in liquids can be used. The sound source is also suitable for medical treatment purposes.

Gegenüber im Ultraschall bereich 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. Compared to sound sources working in the ultrasonic range, those with low frequencies have work, the advantage that a greater depth of penetration is achieved due to the greater wavelength will. In addition, considerable amplitudes can be achieved with relatively low power consumption. Due to the high amplitudes, bubbles are formed in the liquid, which implosion onto the liquid and the surface of the objects in the liquid has a significant effect.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigtIn the following, the invention is illustrated by means of an exemplary embodiment shown in FIGS explained. It shows

Fig. 1 einen teilweisen Axialschnitt der Schallquelle gemäß der Erfindung,Fig. 1 is a partial axial section of the sound source according to the invention,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,Fig. 2 shows a cross section along the line II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie III-III in F ig. 1,3 shows a cross section along the line III-III in Fig. 1,

F i g. 4 die exzentrische Lagerung des Antriebsmotors, F i g. 4 the eccentric mounting of the drive motor,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in F i g. 1 und5 shows a section along the line V-V in FIG. 1 and

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Regelwiderstands. 6 shows a schematic representation of a variable resistor.

Die dargestellte Schallquelle weist ein kugelförmiges Gehäuse 10 auf, das aus einem unteren Teil 11 und einem oberen Teil 12 besteht, wobei die Trennlinie 13 schräg verläuft, wie Fig. 1 und 2 zeigen. Die beiden Gehäuseteile sind durch einen Ring 14 verbunden, der einstückig 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.The sound source shown has a spherical housing 10, which consists of a lower part 11 and an upper part 12, the dividing line 13 being inclined, as shown in FIGS. 1 and 2. the both housing parts are connected by a ring 14, which is integral with the upper or the lower housing part can be formed. For the housing 10 has a material made of reinforced Glass fiber which has excellent dielectric strength has been found suitable. The bulk of the Housing is negligible compared to that of the rotary motor 30 located in its interior small.

Im unteren Teil 11 ist ein Sockel IS vorgesehen, der vorzugsweise mit diesem einstückig 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.A base IS is provided in the lower part 11, which is preferably made in one piece with this. The base is in the middle between the right and left ends of the housing 10. In addition, the base 15 is directly vertically below the point 61 which is the center of the housing 10 and the radius of the gyratory motion of the rotary motor 30 is.

Eine Montageplatte 17 einer Rippe 19 ist am Sockel 15 des Gehäuses 10 mit 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.A mounting plate 17 of a rib 19 is attached to the base 15 of the housing 10 with the aid of an epoxy resin and screws 18 attached. The rib 19 is curved and has essentially the same Radius of curvature on like the inside of the housing 10. On the opposite side of the mounting plate 17 At the end of the rib 19 is a bearing housing 21 with a roller bearing 22, which with a cylindrical bore 23 is provided. In the cylindrical bore is the stub shaft on the center line 25 a crank 24 is used. The stub shaft 25 is shaped so that it can be used under any required Angle is freely rotatable. The crank 24 is provided with a bore 26 which, with respect to the Center line of the stub shaft 25 is arranged eccentrically. The motor shaft 28 is inserted into the bore 26 so that the axis of rotation of the rotary motor 30 does not coincide with the center line of the cylindrical bore of the bearing roller bearing 22. For a relatively small sound source with a housing with a diameter of approximately 10 cm is, the eccentricity can be about 4.7 to 5.5 mm.

An dem zum Lagergehäuse 21 entgegengesetzten Ende des Gehäuses des Motors 30 befindet sich eine Motoraufhängung in Form einer Schraubenfeder 32.At the opposite end of the housing of the motor 30 to the bearing housing 21 there is a Engine suspension in the form of a helical spring 32.

Der untere Teil 11 weist ein mit diesem einstückig 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. The lower part 11 has a yoke 35 which is produced in one piece therewith and which is provided with a bore 36 is provided, which expands inward and which is cylindrical outward. A cylindrical, within the spring 32 located ring 38 is provided with a flange 39, which under the outermost turn of the spring 32 is located. A key 40 inserted into a keyway 41 is against the spring 32 pressed and holds it by means of a screw 42 in the bore 36. After inserting the spring the screw holder is sealed by a plug 43.

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.At the end opposite to the spring, a bore 44 is provided in the yoke 35, in the area thereof the yoke has a portion 45 with a smaller diameter on which a tubular handle 46 is placed from a material such as fiberglass.

Zwischen dem Handgriff 46 und dem Teil 45 besteht ein Zwischenraum, der mit einem Abdichtungsmittcl 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.Between the handle 46 and the part 45 there is a gap which is sealed with a sealing means 47 'is filled in, which has an insulating and absorbing effect on the operating frequencies and is heat-resistant and is dielectrically strong. To allow sound waves to propagate in the axial direction of the handle 46 to prevent damping elements 50, 51 and 52 are provided in its interior. The damping elements are in predetermined, different ones Spaced apart from each other. The handle is at the outer end by a cap 54 Completed from a fiberglass material.

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.From a terminal board, which is located in the motor housing in the middle near the attachment point of the spring 32 is attached, electrical lines 55 and 56 run through the motor housing and the spring 32, the Yoke portion 35 'and then through the handle 46 to the outside.

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.To change the speed of the motor 30 and thus the frequency of the sound energy waves is a Variable resistor 60 is provided, which is connected to lines 55 and 56.

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.The motor 30 can be a gearless in-line motor with a power consumption of 40 to 70 watts, which can be operated with direct current or alternating current and a speed between 3000 and 9000 rpm generated.

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.The most favorable range of the generated vibration amplitudes is with a portable sound source about 4 and 11 mm for a case with a diameter of about 10 cm and a power consumption from 40 to 70 watts.

Claims

Patent claims:

1. Portable sound source for sonication of liquids in the audible sound area, preferably at 50 to 150Hz, consisting of a waterproof housing attached to a holding device is attached and in the center of an eccentric drive also attached to the holding device protrudes, which is coupled to the housing and whose mass is very many times greater is characterized as that of the housing, that the drive consists of any rotary motor (30) in his Longitudinal axis can oscillate on one side by means of a spring (32) on the holding device (46) is suspended and its shaft (28) on the opposite side by means of an eccentric crank (24) via a curved rib (19) in the area of the transverse to the drive shaft Central plane is rigidly attached to the housing, the housing (10) set in vibrations.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the housing (10) consists of a thin-walled elastic spheroid and the drive motor (30) is an electric motor whose Shaft (28) is in the rest state in the longitudinal axis of the spheroid.

1 sheet of drawings