DE1597015A1 - Einrichtung zur Ausstrahlung von Schall- und Ultraschallschwingungen in fluessigen Medien - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Ausstrahlung von Sonall- und Ultra-Schalsschwingungen in flüssigen Medien.
• Die Erifingun beizhet sich auf Einrichtungen zur Ausstrahlung von Schall- und Ultras@@allschwingungen in vorwigend dunnwandigen @e@ältern, die mit flassigen, insbesondere aggressiven Medien, gefüllt sind, z.B. für die Beschallung von Flüssigkeiten zur Werkstückreinigung. sei den bekannten Einrchtungen zur beschallung von Flüssigkeiten, die aus einem Ultraschallpaketwandler bestehen, erfol@t der Schallkontakt zwischen den piezoelektrischen Elementen und den Zusatzmassen zur Frequenzxerniedrigung durch eine Schraubverbindung. Die Belestigung derartiger Wandler an der Ausenwand eines Behälters gescheht in der Regel durch Ankleben (z.B. nach dem USA-Patent 3 094 314). Bei nromaler und ernöhter Betriebsintensität bzw. bei erhälten Temperaturen ist aber eine Befestigung des Wandlers durch Ankleben nicht zuverlässig.
• Außwerdem wurden Verfanren zur Vrbackung @er Paketwandler mit der @ehälterwand durch eine @um@iarlage entwoickelt, wie dies weit@euend zur efestigung von magnetostriktiven Wandlern angewa@at und zur Befestigund von piezoelektrischen Wandlern empfohlen wird (siehe z.B. I. Matuschek "Ultrasc@nalltecnnik", Moskau, 1952, bild 117). Eine derartige Refestigungsart ist a@er ebenfalls mit einer Reihe von Mängeln behaltet. Die Befestigung des Wandlers am Behälter durch eine Gumiauflage ist bei Bescnallung von alkalihalteigen und organsichen Medien unzulassig und kaim nur unter Verwendung einer zusatzlichen Schutzschicnt aus einem gegen diese @edien uestaindigen Material erfolgen. Dabei kann malst die edingung, daß die zusätzliche Schutzschicht aus einem Material mit geringem Schallweillenwiderstand bestenen soll, nicht eingehalten werden.
• Mit der Erfindung sollen diese Schwiergkeitven @eseitigt und eine Einrichtung zur einfachen Befestigung des Wandlers an Lehältern für fl2ssige medien angegeben werden. Der Errindung liegt dabei die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die eine hohe Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit sowie eine maximale Wirksamkeit des Wandlers gewährleistet.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch elöst, daß ein Ende des Befesstigungselementes im Inneren des Benälters an@eordnet ist und ist einer @orrichtu@ zur Sc@allaus-@@@@@ung verse@en ist, welche zus Gewährleistung @ines Schallkomaktes mit dem Ultrascnallwandler fest n die Inbens@ite der Behälterwand gedruckt wird.
• Vorteilhart ist das efestigengselement als Scnraucehoolsen aus eblldet, dessen Kopf sien im Inne@en des Benadlters Beffindt und an die Innenwand des ein@l@@rs angearackt wird, und leichzeitig als Ausstranluntgselement wirkt, @odei die Schraubenumtter eine weitese usatzmasse @ur Frequenzerniedrigung Bilaet.
• Der Gegenstand der Erfundung wird im folgenden durch ein Ausfü@ungseispiel annand der @eilie e@den Zeicen@ng näher e@lautert.
• Das @eichung zeigt einen Flüssi@keits@nealter mit einer @@ Ausicht und Schnitt darges@ellten erfindungs @@ßben Einrichtung zur Senallausstranlung.
• Am @@@@@ eines mit slüssigkeit gefallten @e@@l@ers 1 ist in einer @ffnung ein Paketwandere @@@@es@@t, der pie@oelektrische Elem@@e 2 und Eusatzmassen 3 und 4 zur @re@uenzemie@@@@@ eit It, wo@i die Zusatzmessen 3 und 4 am Sc@@ft eines Sc@@aubenbolzens 5 ungeordnert sied. Der Ko f 6 des Scnraubenoolzens 5 wird fest an die Innmseite des Be-@@lterbodens @edruckt. Die Zusauzmsse 4 am Scnraubenende des Schraubencolzens 5 ist als Anzugsmutter ausgebildet und wird solange angezogen, bie ein Schallkontakt awischen sämitlichen Elementen des Wandlers und dem Kopf 6 des Scnrauerreicht cenbolzens 5 ist. Der Kopf 6 stellt hierbei das eigentilche Ausstrahlungselement dar und dient gleichzeitig zur mechanishcn Befestigung der Einrichtung für die Schwingungsassutrahlung am Boden des @enälers 1. gegen aie Der Schraubenoblzen 5 kann aus einem aggressive Fldessigkeiten beständigen Material, z.B. aus nichtrostendem Stahl, hergestellt werden. Die Zusatsmasse 3 zur Frequenzerniedrigung fertigt man vorzugsweise aus e@nem Terkstoif mit gerinem Wellenwiderstand. Die Wanl des Werkstollies für die Zu satzmasse 4 unterliegt keinen @esonderen @edingungen. Die Verbesserung des Schallkontaktes zwischen den Elementen des Wandlers und die Abdi'ntung des @ehalters 1 an der Öffniuig erfolgt durch weiche metalizwischenringe 7, ie beispiels-Weise aus vernickeltem Kupfer hergestellt werden.
• Verwendet man im Ultraschallwandler zwel oder mehrere piezoelektrische Platten, darin erfolgt ihr Anschluß an die Stromauelle in Parallelschaltung. Die Spannung wird dabei über eine Klemme 8 an der Zusr. tzmasse 4 und eine Klemme 9 an e@nem Metlalzwischenring 7, der zwischen den piezoelektrischen Elementen 2 liegt, zugefühunt. Alle Metallteile des Wandlers sind über die Klemme 9 geerdet, Die piezoelektrischon Elemente 2 sind durch eine hülse 10 isoliert.
• Wenn nur eine piezoelektrische Platte verweidet wird, legt man uie Speisespannung an die zusatzmassen 3 und 4 an, wobei die den Behalter 1 berührende Zusatzmasse 3 geeridet wird.
• Die angegebene Beschreibung bezog sich auf Verwendung einer einzelen Einrchtung zur Ausstrahlung von Schall- und Ultranschallschwingungen in einen Behälter. Zur Erhöhung der Wirksameit können aber auch mehrere derartige Winrichtun-Ü)cn an eiliem Behälter angehrant werden.
• Die Anwendung des Gegenstandes der Erfindung in der Praxis gewähreistt eine äußerst zuverlässige Befesrtigung der E@@richtung am Behälter und ermöglicht eine Verwendung der Einrichtung für große Strahlungsintensitäten sowie einen Einsatz bei erhöhten Temparaturen.
• Die Prüfung eines Versuchsmodells ergab z.B. einen Wirkungsgrad von 50 % bei einer Ausstrahlungsflache von 20 cm2, eier Leistungsaufnahme von 100 W, einer Speisespannung von 440 V, einem durch den Wandler fließenden Strom von 0,23 A und bei einer Resonanzfrequenz des Wandlers von 18,4 kHz.
• Bei der Prüfung einer aus 6 Wandlern mit einer Flache von je 11 cm2 bestehenden Versuchseinrichtung ergaben sich folgende Werte; leistungsaufnahme 250 W, Resonznafrequez 18,6 kllz, Speisespannung 50U V, Starke des durch einen Wandler flienenden Stromes 1,3, A, Gesamt-Wirkungsgrad 50%.
• Die erfindungsgemiß aufgebaute Einrichtung gewihrleistet einen sehr sicheren und stabilen Betrieb. Nach einer 48-stündigen Betriebszeit wurden keine Änderungen der Kanndaten und der Wirksamkeit des Wandlers festgestellt.

Claims (2)

1. Patentansprüche 1. Einrichtung zur Ausstrahlung von Schall- und Ultra schallschwingungen in einem mit Flüssigkei5t gefüllten Behälter, die einen Ultraschallwandler enthalt, bei dem piesoelektrische Flatten und an einem Hefestigungselement angebrachte Zusatzmassen zur Frequenzerniedrigung miteinander und mit der Außenseite der Benälterwand in Schallkontakt stehen, d a d u r c h g e k e n n n -z e i c h n e t, daß ein Ende des erestigungselementes im Inneren des Behälters (1) angeordnet ist und mit einer Vorrichtung (6) zur Scnallausstrahlung versehen ist, welche zur Gewährleistung eines Schallkontaktes mit dem Ultrasenallwandler fest an die Innenseite der Bbhälterwand gedrückt wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das 3efestigungselement als Schraubenbolzen (,) ausebildet ist, dessen Kopf 96) sich im Inneren des Behälters (1) befindet und-an die Innenwand des Behälters (1) gedrückt wird und gleichzeitig als Ausstrahlungselement wirkt und daß die Schraubenmutter als weitere Zusatzmasse (4) zur Frequenzerniedrigung ausgebildet ist. Lee e