DE1797081A1 - Ultrasonic cleaning device - Google Patents
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Description
PATENTANWALT DIPL.-ING. W. WEINKAUFF 1797081PATENT Attorney DIPL.-ING. W. WEINKAUFF 1797081
FRANKFURT A. M. ■FRANKFURT A. M. ■
Puchshohl 71Puke 71
Olevite Corporation in Cleveland, Ohio, U.S.A·Olevite Corporation in Cleveland, Ohio, U.S.A.
ULTRASCHALL - REINIGUNGSGERÄTULTRASONIC CLEANING DEVICE
Aufgabe der Erfindung ist es, ein robustes, wenig aufwendiges, schonend und gründlich wirkendes Reinigungsgerät anzugeben, mit einem Bottich für die Reinigungsflüssigkeit (Flotte) und die darin zu behandelnden Gegenstände.The object of the invention is to provide a robust, inexpensive, gentle and thorough cleaning device indicate, with a vat for the cleaning liquid (liquor) and the objects to be treated in it.
Die Erfindung besteht vor allem darin, daß auf der Unterseite des Bottich-Bodens ein piezoelektrischer Vibrator fest ist, gespeist aus einer Transistor-Rückkopplungssohaltung. The invention consists primarily in the fact that a piezoelectric vibrator on the underside of the tub bottom is fixed, fed from a transistor feedback latch.
Vorzugsweise sitzt der Bottich aus rostfreiem Stahl in einem oben offenen zylindrischen stehenden Bleohgehäuee, wobei die zueinander konzentrischen und bündigen Öffnungeränder VonPreferably, the stainless steel tub sits in an open-topped, cylindrical, upright bleohgehäuee, wherein the opening edges concentric and flush with each other from
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Bottich und Gehäuse verbunden sind türar einen BiehtongB-ring aus elastischem, elektrisch isolierea&em Serfasrial. Der piezoelektrische Vibrator ist zweafcssäßlg eeteeifeenfßrmig und aus Keramik hoher dielektriseher Süt* tuad sm Bo&en des Bottichs unter Zwischenlage einer «l«ktxieeh isolierenden tfiberglaematte befestigt« Dadurch kann &er sine Wechselspannungeaneohluß direkt an den Tibrator gelegt Bein} ohne daß für die Bedienungsperson die Sefaar eines elektrischen Sohlages besteht· Die Befestigung See tibrator s erfolgt zweckmäßig als Klebverbindxmg aus J8in«m Epoxyharz von niedrigem dielektriecfaem Verlustfaktor, womit die Jiberglasmatte getränkt wird«The vat and the housing are connected by a stretching thong B-ring made of elastic, electrically insulating & em Serfasrial. The piezoelectric vibrator is high zweafcssäßlg eeteeifeenfßrmig and ceramic dielektriseher Süt * Tuad sm Bo & s of the tub with the interposition of a "l" ktxieeh insulating tfiberglaematte fixed "As a result, he & sine Wechselspannungeaneohluß applied directly to the Tibrator leg} without the Sefaar an electrical for the operator Sohlages consists · The fastening of the sea vibrator is expediently carried out as an adhesive connection made of epoxy resin with a low dielectric loss factor, with which the jiber glass mat is impregnated.
Zur sohwingungsdämpfenden Aufstellung ist das Bleshgeh&ue« zweokmäßig mit GummifüSen versehen« Vorteilhaft eind Beil© seineβ Mantels eingestanzt und nach innen gebogen als £smsolen und gleichzeitig als Kühlflächen ftir die ren.The Bleshgeh & ue is used for vibration-damping installation. Equipped with two rubber feet «Advantageously a hatchet © his cloak stamped and bent inwards as smsoles and at the same time as cooling surfaces for the outside.
Die Erfindung möge weiter erläutert werden smfeani der den Figuren sohematisch dargestelltem A»,sftOaraiigsteelBpiele|i,The invention may be explained further the figures sohematically represented A », sftOaraiigsteelBpiele | i,
Es zeigen: ' .Show it: ' .
Figo 1 ein Schaltsohema des !Dranaiet03?-^0@Eilla±«ffis Erregung des piezoelektrischen Vibrators,Figo 1 shows a circuit diagram of the! Dranaiet03? - ^ 0 @ Eilla ± «ffis Excitation of the piezoelectric vibrator,
Fig. 2 einen Axialsohnitt durch das löinigungsgerät,2 shows an axial direction through the cleaning device,
!ig» 3 ein Diagramm der Impedanz am Vibrato,in keit vom !lüssigkeitsni/lveam ia! ig »3 a diagram of the impedance at vibrato, in keit vom! lüssigkeitsni / lveam ia
Fig. 4 eine Ansicht des Vibrators uaÄ seiner 109827/0608 Fig. 4 is a view of the vibrator et al. Its 109827/0608
Pig. 5 das Sehaltschema eines abgewandelten Ausführungsbeispieles für den Transistor-Oszillator, ohne Transformator,Pig. 5 shows the Sehaltschema a modified embodiment for the transistor oscillator, without Transformer,
Fig. 6 ein weiteres Schaltungsbeispiel, für Frequenzmodulation des Transistor-Oszillators.6 shows a further circuit example for frequency modulation of the transistor oscillator.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist das Reinigungsgerät einen Bottich 11 auf, der zweckmäßig aus rostfreiem Stahl besteht und die Flotte mit den durch Ultraschallschwingung zu reinigenden Gegenständen aufnimmt. Vorzugsweise ist der Bottich nachgiebig befestigt« Im Ausführungsbeispiel ist dazu ein Gehäuse 12 mit Füßen 13 aus gummielastischem Material vorgesehen. Der Bottich ist mit seinem Rand am Gehäuserand nachgiebig aufgehängt über die Ringdichtung 15 aus Silikongummi. Das Gehäuse 12 besteht beim Ausführungsbeispiel aus gut wärmeleitenden BIeCh, vorzugsweise aus abgedrehtem oder gezogenem Aluminium.As can be seen from Fig. 2, the cleaning device has a tub 11 which is suitably made of stainless steel and picks up the liquor with the objects to be cleaned by ultrasonic vibration. Preferably the tub is Resiliently attached In the exemplary embodiment, a housing 12 with feet 13 made of rubber-elastic material is provided for this purpose. The tub is flexibly suspended with its edge on the edge of the housing via the ring seal 15 made of silicone rubber. In the exemplary embodiment, the housing 12 consists of well heat-conducting BIeCh, preferably made of turned or drawn Aluminum.
Zur Erzeugung der reinigenden Ultraschallenergie im Bottich und seiner Flotte 17 ist der Vibrator 18 vorgesehen. Er besteht aus Material von geringen Verlustfaktor, um die Ultraschallenergie ohne nachteilige Erwärmung insbesondere auch deB Klebmaterials zwischen Vibrator und Bottich erzeugen zu können. Vorteilhaft besteht der piezoelektrische Vibrator aus Keramik, nämlich einer Mischung von Bleititanat und Bleizirkonat mit Üusiüzen, wie sie beschrieben sind in der USA-Patentschrift 2 906 710, wobei auch das dort offenbarte Herstellungsverfahren Vorteilhaft übernommen wird.The vibrator 18 is provided to generate the cleaning ultrasonic energy in the tub and its liquor 17. He consists of material of low dissipation factor to the ultrasonic energy to be able to generate, in particular, the adhesive material between the vibrator and the tub without disadvantageous heating. The piezoelectric vibrator is advantageously made of ceramic, namely a mixture of lead titanate and lead zirconate Üusiüzen as described in the United States patent 2 906 710, whereby the manufacturing process disclosed there is also advantageously adopted.
Beispielsweise kann eine Scheibe verwendet werden, enthaltend eine feste Lösung von Bleizirkonat, Bleititanat und den er-For example, a disk can be used containing a solid solution of lead zirconate, lead titanate and the
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wähnten Zusätzen. Ein ISrdalkaliEietall *&« £als3.sm Strontium wird substituiert für ein Mbmentioned additives. An alkaline earth metal * & «£ als3.sm Strontium is substituted for one Mb
Prozent des Bleis» Das molare Verhältnis von B1«A weal I Percent of lead »The molar ratio of B1« A weal I
Erdalkalizirkonat zum Blei und Srdal^mliiiitanat ±33. l«r . . jAlkaline earth zirconate to lead and Srdal ^ mliiiitanat ± 33. l «r. . j
festen Lösung liegt im Bereich jswi-Bch«a -65 * '35 vssA , jsolid solution lies in the range jswi-Bch «a -65 * '35 vssA , j
45 : 55ο Ein noch .geringerer Verlustfaktor i«B trisehen Materials kann erzielt werten -HiTech Uwelfcbmm Substituten, wie besofariebeii im USA-3fet*9i4 5 068 177-·45: 55ο An even lower loss factor in this material can be achieved -HiTech Uwelfcbmm substitutes, like besofariebeii in the USA-3fet * 9i4 5 068 177- ·
Vorzugsweise ist der Yibrator 18 BcheibexiXOxüBi&f :aacialPreferably the vibrator 18 is BcheibexiXOxüBi & f: aacial
polarisiert und betrieben auf der xaflialem BesooDteasdtee- \ polarized and operated on the xaflialem BesooDteasdtee- \
quenze Der Bottich 11 hat einen ebenen BoÜen, worunterquenze The vat 11 has a level edge, below which
der scheibenförmige Vibrator 18 befestigt «irä« Wie wxtß Ithe disk-shaped vibrator 18 is attached "ira" How wxtß I
Fig. 1 ersichtlich, ist der Bottich 11 -ta^wraftknaig, tmd unter seinem flachen Boden 19 sitzt der Vibrator IB, Durchmesser demjenigen des flachen Bodens-1'9 ungefürr spricht. Zwischen diesen Teilen ist eine ICLebTerbinua vorgesehen aus Material von niedrigem Verlustfaktor^ um eine schädliche Aufheizung der Klebverbindung EU meiden. Vorzugsweise ist diese ausgBfüifft mit wie es unter dem Handelsnamen irlCCO loni5" φ£ 45; ist und ausgehärtet einen Teil Katalysator Φ£ 15 sowie zwei Teile "ECCO Bond" φ£ 45. Me kann auch bestehen aus "Shell Iponw €.»1, the tub 11 is powerful, and the vibrator IB sits under its flat bottom 19, the diameter of which speaks roughly to that of the flat bottom 19. An ICLebTerbinua made of material with a low loss factor is provided between these parts in order to avoid harmful heating of the adhesive joint EU. This is preferably carried out with as it is under the trade name ir lCCO loni 5 " φ £ 45 ; and cured one part catalyst Φ £ 15 and two parts" ECCO Bond " φ £ 45. Me can also consist of" Shell Ipon w €. »
TJm die Bedienungsperson bei Berührung äee Bottiohe genes. einen elektrischen Schlag zu schützen, wenn ein ϊοΐ flea? WechBelspannungsquelle am Vibrator liegt, ist der 18 vom Boden 19 des Bottiche 11 isoliert am?oh t eines GIaBfasergewebes 21, welches elne»weite unter Bottichboden 19 und andererseits auf Äen Vibrator 18 das Epoxyharz von niedrigem Verlustfaktor oder Bönetlge«TJm the operator when touching a Bottiohe genes. to protect against electric shock if a ϊοΐ flea? Alternating voltage source is on the vibrator, is the 18 isolated from the bottom 19 of the vat 11 on the? oh t a GIaBfasergewebes 21 which elne "wide under the tub bottom 19 and the other hand on AEEN vibrator 18, the epoxy resin of low loss factor or Bönetlge"
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Klebmaterial befestigt iot. Es kann Fiberglasgewebe verwendet werden, wie es für die Reparatur von Autokarosserien benutzt wird, in einer Dicke von beispielsweise 0,3 mm.Adhesive material attached iot. Fiberglass fabric can be used as it is used for the repair of car bodies, in a thickness of for example 0.3 mm.
Um eine gute Haftung zu erzielen, wird der Bottich 11 zunächst mit einem Lösungsmittel gereinigt und mit Schmirgelleinen aufgerauht. Danach, während das Epoxyharz aushärtet, wird der Vibrator gegen den Bottichboden ungefähr 12 Stunden lang angedrückt, etwa durch Auflegen eines Gewichts.In order to achieve good adhesion, the tub 11 is first cleaned with a solvent and roughened with emery cloth. After that, while the epoxy resin hardens, the vibrator is pressed against the bottom of the tub for about 12 hours, for example by placing a weight on it.
Der piezoelektrische scheibenförmige Vibrator 18 hat im allgemeinen versilberte Elektrodenflächen, wie in Pig. 4 dargestellt,,The piezoelectric disc-shaped vibrator 18 has generally silver-plated electrode surfaces, as in Pig. 4th shown ,,
Die elektrischen Anschlüsse erfolgen über Kontaktstreifen 22 auf der oberen versilberten Elektrode 23, welche der Klebverbindung zugekehrt ist. Der Bottich 11 kann aus rostfreiem Stahl bestehen und einen lichten Durchmesser von 9 cm haben, eine Tiefe von 6 cm, einen scheibenförmigen piezoelektrischen Vibrator von 23 mm Durchmesser und 6mm Dicke, unter den Bottichboden geklebt, mit einer 0,05 mir starken Silberelektrode, darauf Kontaktstreifen, um 120° gegeneinander versetzt. Vorzugsweise sind die Kontaktstreifen 22 mit der Silberelektrode 23 verlötet.The electrical connections are made via contact strips 22 on the upper silver-plated electrode 23, which is the Glued connection is facing. The tub 11 can be made of stainless steel and have an inside diameter of 9 cm, a depth of 6 cm, a disk-shaped piezoelectric vibrator 23 mm in diameter and 6mm thick, glued under the vat bottom, with a 0.05 mine strong silver electrode, on it contact strips, offset by 120 ° against each other. Preferably the contact strips are 22 soldered to the silver electrode 23.
Vorteilhaft hat der Bottich gerundete Kanten, besonders am Übergang zwischen Wand und Boden, um den Vibrator herum. Der Abrundungsradius liegt zweckmäßig zwischen sechs und zwölf Millimeterι möglichst nicht unter 0,6 mm. Bei einem 6 cm-Bottioh liegt der Abrundungsradius bei 10 $ der Bottichtiefe. The tub advantageously has rounded edges, especially at the transition between wall and floor, around the vibrator. The radius of the rounding is expediently between six and twelve millimeters, if possible not less than 0.6 mm. At a 6 cm-Bottioh, the rounding radius is 10 $ of the depth of the tub.
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Die überraschende Verbesserung des Reinigungserfolges durch diese Abrundungen ist wahrscheinlich damit zu erklären, daß dann mehr Ultraschall-Energie auf die Seitenwandungen des Bottichs übertragen wird, wodurch eine gleichmäßigere Verteilung der Sohalleistung erreicht wird»The surprising improvement in cleaning success through This rounding can probably be explained by the fact that more ultrasonic energy is then applied to the side walls of the Vat is transferred, whereby a more even distribution of the bottom performance is achieved »
Ein verbesserter Reinigungserfolg wird ergsielt mit verhältnismäßig niedriger Frequenz, vorzugsweise dicht bei der Hörbarkeitsgrenze. Ea war früher schwierig, mit solch niedriger Betriebsfrequenz des Scheibenvibrators in Uickenschwingüng; zu arbeiten. Dies erforderte eine unverhältnismäßig dicke Vibratorscheibe oder eine zusätzliche passive Bel&stungsmasse an der Scheibe, zur Verminderung der Resonanzfrequenz« Eine dünne Scheibe von großem Durchmesser spart entsprechend an piezoelektrischem Material, weil die Betriebsfrequenz vom Durchmesser bestimmt ist.An improved cleaning success is achieved with relatively low frequency, preferably close to the limit of audibility. Ea used to be difficult with such lower Operating frequency of the disc vibrator in Uckenschwingüng; to work. This required a disproportionately thick vibrator disk or an additional passive load mass on the disc, to reduce the resonance frequency «One thin disk of large diameter saves accordingly on piezoelectric material, because the operating frequency of Diameter is determined.
Dessen Vergrößerung ermöglicht auch eine entsprechend größere Leistungsübertragung.Its enlargement also enables a correspondingly greater power transmission.
Dazu kann gewünschtenfalls der Durchmesser der Vibratorscheibe sogar größer sein als derjenige des ebenen Bodenteils am Tank«For this purpose, if desired, the diameter of the vibrator disk can even be larger than that of the flat bottom part on the Tank"
Zur Vergrößerung der mechanischen Zuverlässigkeit der Kontaktgabe sind Zuleitungsdrähte 24 an allen drei Kontaktstreifen vorhanden, und diese Verbindungen aind im Epoxyharz eingebettet, wie bei 25 ersichtlich, damit sich die Streifen unter der Ultraschallbeanspruchung nicht abnutzen können. Als Gegenelektrode ist ein biegsamer Draht 27 auf die untere Siiberelektrode 28 des Vibrators 18 gelötet.To increase the mechanical reliability of the contact, lead wires 24 are on all three contact strips present, and these connections are embedded in the epoxy resin, as shown at 25, so that the strips can be underneath the ultrasound stress cannot wear out. As a counter electrode is a flexible wire 27 on the lower outer electrode 28 of the vibrator 18 is soldered.
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Das Oszillator-Schaltscnema nach Fig. 1 zeigt einen Kippgenerator zur dpeisung der Vibratorzuleitungen 24, 27 mit einer ül^raechallfrequenz. Es ist ein Paar von in Serie geschalteten Transistoren 31, 32 vorgesehen. Diese sitzen auf Konsolen 33, 34, welche in den Mantel des Gehäuses 12 gestanzt und nach innen gebogen sind. Da das Gehäuse aus gut wärmeleitendem Material wie Aluminiumblech besteht, wirken die Konsolen 33, 34 gleichzeitig als Kühlflügel für die darauf befestigten Transistoren 31, 32,The oscillator circuit diagram according to FIG. 1 shows a relaxation generator for feeding the vibrator feed lines 24, 27 with a low frequency sound. A pair of series-connected transistors 31, 32 are provided. These sit on consoles 33, 34, which are in the Shell of the housing 12 are stamped and bent inward. Since the housing is made of a material that conducts heat well, such as sheet aluminum, the consoles 33, 34 act at the same time as cooling wings for the transistors 31, 32 attached to them,
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist eine Wechselspannungs-In the embodiment of Fig. 1, an alternating voltage
ef f
quelle von 115 Volt V vorgesehen. Am Ladekondensator 66 hinter dem Gleichrichter 38 stehen dann hundert bis hundertfünfzig Voltef f
source of 115 volts V provided. One hundred to one hundred and fifty volts are then on the charging capacitor 66 behind the rectifier 38
QJh
GleichspannunglraiB*e Die Wechselspannungsquelle ist durch den
Netzstecker 35 angedeutet, der mit einem Schutzkontakt 40 neben den WechselspannungGanschlüssen 36,37 ausgerüstet sein kann.
Zwischen letzteren liegen die Transistoren 31, 32 in Serie mit den
Gleichrichter 38. Vorzugsweise werden IIPN-Traneistören verwendet.
Der Transistor 31 hat einen Kollektor 39, einen Emitter 41 und eine Basis 42ο Entsprechend hat der Transistor 32 einen Kollektor 43,
einen Emitter 44 und eine Basis 45. QJh
GleichspannunglraiB * e The AC voltage source is indicated by the power plug 35 which may be equipped with a grounding contact 40 in addition to the WechselspannungGanschlüssen 36.37. The transistors 31, 32 are located between the latter in series with the rectifier 38. IIPN transistor interferers are preferably used. The transistor 31 has a collector 39, an emitter 41 and a base 42 o Accordingly, the transistor 32 has a collector 43, an emitter 44 and a base 45.
Zur Schwingungsanregung brauchen diese Transistoren ein positives Basispotential. Dieses ergibt sich aus dem Spannungsabfall mm den Basis-Vorwiderständen 51, 52, wovon jeder über eine Leitung 49 a~. Gleichrichter 39 angeschlossen ist, andererseits je an einer Basis 42 bzw. 45. Der Ladestrom des Kondensators 53 zwischen Wechselspannungsanschluß 36 und Basis 45 des Transistors 32 ist der Startimpuls für den Sohwingungseinsatz.These transistors need a positive one to excite vibrations Base potential. This results from the voltage drop mm den Base series resistors 51, 52, each of which has a line 49 a ~. Rectifier 39 is connected, on the other hand each to one Base 42 or 45. The charging current of capacitor 53 between AC voltage terminal 36 and base 45 of transistor 32 is the start impulse for the vibration start.
Die Beaufschlagung der Transistorbasen 42,45 erfolgt über einen Transformator 54, der eine Primärwicklung 55 hat, in Serie mit demThe application of the transistor bases 42, 45 takes place via a transformer 54, which has a primary winding 55, in series with the
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j;. - β - fe j ;. - β - fe
piezoelektrischen Vibrator 18 geschaltet, und ein Paar von Sekundärwicklungen 56, 57· Wie aus dem Sohaltsehema ersichtlich, wird darin der Strom heruntertransformiert. Die Sekundärwicklung 56 liegt zwischen Basis 42 und Emitterkrele des Traneistors 31· Die Sekundärwicklung 57 ißt geschaltet zwischen Basis 45 und Emitterkreis des Transistors 32. Die Punkte in der Darstellung des Transformators 54 kennzeichnen untereinander gleichphasige Wicklungsanschlüsse.piezoelectric vibrator 18 switched, and a pair of Secondary windings 56, 57 · As can be seen from the solenoid diagram, the current is stepped down in them. The secondary winding 56 lies between base 42 and the emitter core Traneistor 31 · The secondary winding 57 is connected between the base 45 and the emitter circuit of the transistor 32. The points in the illustration of the transformer 54 denote in-phase winding connections with one another.
Emitterwiderstände 46 und 47 liegen in Serie je. mit dem zugehörigen Emitter 41 bzw. 44. Die Sekundärwicklungen 56,57 liegen in einem Stromkreis aus den Basiswiderständen 58, 59 und sind voneBSxönaensatoren 61, 62 überbrückt, um die Wellenform des Ultraschallsignals zu verbessern. Die Polaritäten der Sekundärwicklungen 56, 57 sind an den zugehörigen Transistorbasen gegenphasig. Dadurch werden die Transistoren 31,32 abwechselnd leitend.Emitter resistors 46 and 47 are in series each. with the associated emitter 41 or 44. The secondary windings 56,57 are in a circuit from the base resistors 58, 59 and are bridged by eBSxönaensatoren 61, 62 to the waveform to improve the ultrasonic signal. The polarities of the secondary windings 56, 57 are in phase opposition at the associated transistor bases. As a result, the transistors 31,32 alternately conductive.
Der Schutzkontakt 40 wird aus Sicherheitsgründen mit dem Aluminiumgehäuse 12 verbunden,The protective contact 40 is connected to the aluminum housing 12 for safety reasons,
Das gerät arbeitet auf einer Betriebsfrequenz von etwa 43 kHz. Dabei kann der Transformator 54 etwas ieiehtei1 und weniger aufwendig in der Konstruktion sein als Transformatoren in einer Hauptstation. PÜr die Erregung wird nur eine geringe Win&ungtzahl benötigt. Im Ausführungsbeispiel nach fig. 1 beträgt das StromuntersetzungBverhältnis zweokmäSig 1t10, die Primärwicklung 55 besteht aus einer einzigen Windung, und ^ede der beiden Sekundärwicklungen 56,57 aus aehn Windungen·The device works at an operating frequency of around 43 kHz. Here, the transformer 54 may be somewhat ieiehtei 1 and less expensive to construct than transformers in a main station. For the excitement only a small win & ungtzahl is needed. In the embodiment according to fig. 1, the current reduction ratio is two-fold 1t10, the primary winding 55 consists of a single turn, and each of the two secondary windings 56,57 consists of similar turns.
Die Transistoren 31, 32 Bind elektrisch isoliert von den zugehörigen Konsolen 33 bzw. 34, jedooh in gut wärmeleitender " Verbindung mit diesen. Dies kann erreicht werden durch Zwischenlage von Glimmerscheiben 63, überzogen mit Silikonpastei ·The transistors 31, 32 bind electrically isolated from the associated consoles 33 and 34, but in a well-thermally conductive " Connection with these. This can be achieved by interposing mica disks 63, covered with silicone paste.
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ORlSlNAi. INSPECTEpORlSlNAi. INSPECTEp
Das bevorzugte Niveau der Reinigungsflüssigkeit im Bottich 11The preferred level of cleaning liquid in the tub 11
ist durch, diel Linien 64 und 65 in Pig. 2 angegeben»is through the lines 64 and 65 in Pig. 2 specified »
j Als Reinigungsflüssigkeit wird im allgemeinen Wasser verwendet. j Water is generally used as the cleaning fluid.
[ Da die zur Erzeugung von Kavitation·» für den Reinigungseffekt im Wasser erforderliche TJltraschallenergie mit steigender Wassertemperatur sinkt, ist es wünschenswert, lauwarmes Wasser im Bottich 11 zu verwenden. Bin Netzmittel sollte zugefügt seine Es können dazu die für Haushaltwäache üblichen Detergentien verwendet werden, etwa die Präparate, welche bekannt sind unter den Handelsnamen "Joyw, "Liquid Lux" oder ähnliche. Es genügen wenige Tropfen, die in der Waschflüssigkeit verrührt werden sollten, bevor das Gerät eingeschaltet wird. Der Kavitationseffekt im Wasser wird verbessert, wenn überschüssiges gelöstes (Jas ausgeperlt ist. Dies geschieht durch Betrieb des Geräts innerhalb einiger Minuten. [Since the required for generating cavitation · "for the cleaning effect in the water TJltraschallenergie decreases with increasing water temperature, it is desirable to use lukewarm water in the tub. 11 A wetting agent should be added e The detergents customary for household cleaning can be used, such as the preparations known under the trade names "Joy w ," Liquid Lux "or the like. A few drops are sufficient, which should be stirred in the washing liquid before the device is switched on. The cavitation effect in the water is improved when excess dissolved (Jasmine) is pearled out. This is done by operating the device within a few minutes.
Da der piezoelektrische Vibrator 18 fest an den Bottich und über diesen an die Wasserfüllung gekoppelt ist, hat die Ifiveauhöhe der Wasserfüllung im Bottich einen Einfluß auf die Energieübertragung und Resonanzfrequenz des Vibrators 18. Die Abhängigkeit der Vibrator-Impedanz vom Wasserniveau ist dargestellt durch das Diagramm 67 in Pig. 3. Unter den dort angenommenen Voraussetzungen liegen Impedanzminima bei Wassertiefen von 18 und 36 mm. Die Impedanzen sind als Ordinate aufgetragen über der V/assertiefe als Abszisse.Since the piezoelectric vibrator 18 is firmly coupled to the tub and via this to the water filling, the The level of the water filling in the vat has an influence the energy transfer and resonance frequency of the vibrator 18. The dependence of the vibrator impedance on the water level is represented by diagram 67 in Pig. 3. Under the assumptions assumed there, there are minimum impedance values at water depths of 18 and 36 mm. The impedances are as the ordinate plotted against the water depth as the abscissa.
Das Reinigungsgerät sollte auf einem der beiden Arbeitspunkte für Minimalimpedanz betrieben werden. Beispielsweise eignet iioh d-er. Arbeitspunkt für 18 mm Wassertiefe, welcher den besten Kavitationeeffekt ergibt, für die Beinigung von Zahnprothesen,The cleaning device should be operated on one of the two operating points for minimum impedance. For example, suitable iioh d-er. Working point for 18 mm water depth, whichever is the best Cavitation effect results, for the inclination of dentures,
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Scherkopf en für Rasierapparate, Juwelen, spitzen, Zündkerzen, kleinen Werkaeugem m«ä* für 36 mm Wassertiefe (oder Höhe) iat Kataliefe. ftr.,.Äcillem, Silbergerät (das man erst an einem tmf tsns am auÄeren Btt&e reinigen kann), Küchengerät usw.Shaving heads for razors, jewels, tips, spark plugs, small Werkaeugem m «ä * for 36 mm water depth (or height) iat catalepth. ftr.,. Äcillem, Silver device (which can only be found on a tmf tsns on the outer Btt & e clean), kitchen utensils, etc.
Für die meisten Reiniguhggprozeese gogougt all Zusatz Oetergeniium . Jedoch ist zu bedenken, iml die ült2Ma®©iim!Ll~ reinigung einen Schrubbprozeß darstelltf weshalb die fügung eines Lösungsmittels für einen speziellen fenden oder abzulösenden Sohmutz wünsöfeeaswert smtti kanft.For most cleaning processes, all additional Oetergeniium is checked. However, it must be remembered iml the ült2Ma® © iim! Ll ~ cleaning a scrubbing process is for why the addition wünsöfeeaswert a solvent for a particular acquired or to be detached Sohmutz smtti kanft.
Die Erfindung könnte auch verwirklicht werden «türen se Anordnung1 von Bottichen, die über Js -eine-n Tikeator -t miteinander verbunden sind· Wenn zwei Bottiöh.« eo verbunden sind, beeinflußt jeder die Abetimmuaag und ein Bottioh könnte für das Reinigen benutzt τηκ&βΒ*- andere für das Spülen.The invention could also be put into practice «door se arrangement 1 of vats connected to one another via Js -a-n Tikeator -t · If two vats are connected, each influences the Abetimmuaag and one vat could be used for cleaning τηκ & βΒ * - others for rinsing.
Zweckmäßig könnte der Oszillator aus folgenden handelsüblichen Teilen zusammengebaut sein: The oscillator could expediently be assembled from the following commercially available parts:
Transistoren 31 und 32 - Belco OTS-410 Gleichrichter 38 - RGA Silikon Gleiöhriohter 11-5194 Glättungskondensator 66 - Sprague f?A-1414 50 m?,150 V Startkondensator 53 - 100OpT Beschleunigungskondensatoren 61 und 62 - Sprague 2249-11-75Transistors 31 and 32 - Belco OTS-410 rectifier 38 - RGA silicon slide tube 11-5194 smoothing capacitor 66 - Sprague for? A-1414 50 m?, 150 V starting capacitor 53 - 100OpT acceleration capacitors 61 and 62 - Sprague 2249-11-75
0.25 fflf0.25 ff
Transformator 54 - Toroid-Indiaaaa Seatral €51 108,..Transformer 54 - Toroid-Indiaaaa Seatral € 51 108, ..
ZusammenstellHBg -H "'■'■' CompilationHBg -H "'■' ■ '
Basiswiderstände 58 und 59 - 30 Uta», 1/4 W. Emitterwiderstände 47 - 1 0hm, 1/4 W. Emitterwideretand 46 - j5 0hm, 1/4 t· '. ' t''Base resistors 58 and 59 - 30 Uta », 1/4 W. Emitter resistors 47 - 1 0hm, 1/4 W. Emitter resistor 46 - j5 0hm, 1/4 t · '. ' t ''
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Vorwiderstand 51-47 Ohm, 1 W.
Vorwiderstand 52 - 50 Ohm, 4 W.Series resistor 51-47 Ohm, 1 W.
Series resistor 52 - 50 Ohm, 4 W.
Piezoelektrischer Vibrator 18 - 52 mm Durchmesser, 6 mmPiezoelectric vibrator 18 - 52 mm in diameter, 6 mm
dick.thick.
Die beiden Vorwiderstände 51, 52 sind verschieden groß, entsprechend die zugehörigen Emitterwiderstände 46, 47 οThe two series resistors 51, 52 are of different sizes, corresponding to the associated emitter resistors 46, 47 o
Herstellungsaufwand und Gewicht des Transformators können durch eine andere Rückkopplungsschaltung vermieden werden, wie in Fig. 5 dargestellt. Dieser eisenlose Oszillator enthält komplementäre Transistoren 71 und 72, d. h. vom PNP-Typ, der andere vom NPN-Typo Im Ausführungsbeispiel ist 71 der erstere und 72 der letztere Typ. Dadurch können über einen einzigen Rückkopplungspfad 73 die Basen 42 und 45 der Serientransistoren 71 und 72 gegenphasig ausgesteuert r/erden, so daß diese Transistoren abwechselnd leiten.Manufacturing effort and weight of the transformer can be avoided by using a different feedback circuit, as shown in FIG. This ironless oscillator includes complementary transistors 71 and 72; H. from the PNP type, the other is NPN type in the exemplary embodiment 71 the former and 72 the latter type. As a result, the bases 42 and 45 of the Series transistors 71 and 72 driven in phase opposition r / ground, so that these transistors conduct alternately.
Die Phasenänderung in der Rückkopplungsleitung 74 zur Erzielung einer positiven Rückkopplung unter Vermeidung eines Transformators kann auch über einen Phasen-Umkehrtransistor geschehen, der ebenfalls zwischen den CHeichspannungsleitungen 49 und 37 liegt. Er ist vom NPN-Typ, mit einem Kollektor 76, an der positiven Leitung 49 und dem Emitter 77 an der negativen Leitung 37, in Serie mit den Vorwiderständen 78 bsw· 79· Der ümkehrtransistor 75 hat eine Bsis 81, gekoppelt über den Kondensator 82 an die Rückkopplungsleitung 74.The phase change in the feedback line 74 to achieve positive feedback while avoiding a transformer can also take place via a phase reversing transistor, which is also located between the DC voltage lines 49 and 37. It is of the NPN type, having a collector 76 to the positive line 49 and the emitter 77 to the negative line 37, in series with the series resistors 78 bsw · 79 · The ümkehrtransistor 75 has a BSIs 81, coupled via the capacitor 82 to the feedback line 74.
In Verbindung mit einer Abrundung der Bottichkanten wird eine noch gleichmäßigere Verteilung der Ultraschallenergie erreicht^ durch ire^uenzmodulation. Diese wird erfindungsgemäß redht einfach durch Benutzung des Umstandes verwirklicht, daß die piezoelektrischen Vibratoren unterschiedliche Resonanzfrequenzen haben, bei verschiedenen elektrischen Bedingungen. Wenn der Vibrator abwechnelnd kurpigescliloonen und überbrücktIn conjunction with a rounding of the edges of the tub, a Even more even distribution of the ultrasonic energy is achieved by ire ^ uence modulation. This is according to the invention redht simply realized by utilizing the fact that the piezoelectric vibrators have different resonance frequencies have under different electrical conditions. When the vibrator alternates curvy clilooning and bridging
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BAD /BATH /
wird von einer Impedanz steuert er den Oszillator abwechselnd auf oder dicht bei der Resonanzfrequenz und einer davon etwas abweichenden Frequenz. Im AustllhrungB-beispiel nach Fig. 6 ist die im Nebenschluß zum Vibrator wirksam werdende Impedanz unterschiedlich, je nachdem, ob der Netzgleichrichter 38 gerade leitet oder sperrt.If there is an impedance, it controls the oscillator alternately on or close to the resonance frequency and a slightly different frequency. In the embodiment B example According to FIG. 6, the impedance that becomes effective in the shunt to the vibrator is different, depending on whether the power rectifier 38 is currently conducting or blocking.
Man betrachte^ zunächst ein kleines Zeitintervall, während dessen der Netzgleichrichter zum Ladekondensator 66 leitend ist. Während dieses Zeitintervalls hat die Rückkopplungsleitung 87 Verbindung mit dem jeitiven Anschluß des Ladekondensators 66, und der Vibrator 18 ist angeschlossen über einen Stromkreis niedriger Impedanz, gebildet vom Vibrator über die Primärwicklung 551 die Rückkopplungslei~ tung 87, den gerade leitenden Netzgleichriohter 38, sodann abwechselnd den Ladekondensator 66 und Transistor 32, und über den Transistor 31 (abwechselnd im Takte der Oszillatorfrequenz), sodann zurück zum Vibrator durch den Kondensator 61 im Nebenschluß zum Basiswiderstand 58. Der Ladekondensator 66 hat niedrige Impedanz für die Oezillatorfrequenz, una daher macht es wenig Unterschied, oo der Transistor 32 leitend wxrd durch VergrSflerung des Vibratorstromee Über den Ladekondensator 66,oder ob der Transistor 31 leitend wird durch Überbrückung mit dem Ladekondensator 66.Let us first consider a small time interval during whose power rectifier is conductive to the charging capacitor 66. During this time interval, the feedback line 87 is connected to the other terminal of the charging capacitor 66, and vibrator 18 is connected through a low impedance circuit formed by Vibrator via the primary winding 551 the feedback line device 87, the straight line power rectifier 38, then alternately the charging capacitor 66 and transistor 32, and via transistor 31 (alternating at the rate of the oscillator frequency), then back to the vibrator through capacitor 61 shunted to base resistor 58. The charging capacitor 66 has low impedance for the oscillator frequency, Therefore it makes little difference, oo transistor 32 Conductive by increasing the vibrator current across the Charging capacitor 66, or whether the transistor 31 becomes conductive by bridging with the charging capacitor 66.
Nun betrechte man ein Zeitintervall aus der Sperrphase dee Netzgleichriohters 38. Jetzt geht der Vibratorstroakreis duroh die Transformator-Primärwicklung 55» Rückkopplungeleitung 87, NebensohluBkondensator 86 (der die Netzleitung überbrückt), Leitung 88, Transistor 32, Ladekondensator 66, Transistor (alternierend mit der Oszillatorfrequen«), Kondensator 61 mit Nebenschlußwiderstand 58, zurück zum Vibrator 18.Now we have a time interval from the blocking phase dee Netzgleichriohters 38. Now the vibrator loop goes duroh the transformer primary winding 55 »feedback line 87, secondary base capacitor 86 (which bridges the power line), Line 88, transistor 32, charging capacitor 66, transistor (alternating with the oscillator frequency ”), capacitor 61 with shunt resistor 58, back to vibrator 18.
Der Nebenschlußkondensator 86 kann eine Kapazität haben gleich der statischen Kapazität des Vibrators, oder noch geringer·The shunt capacitor 86 may have the same capacitance the static capacity of the vibrator, or even less
Γ/97 081Γ / 97 081
'■ Es wurden sogar gute Betriebsergebnisse verwirklicht! wenn man'■ Even good operating results have been achieved! if
• den Nebenschlußkondensator 86 ganz wegließ. Während der Sperr-' · phase des Netzgleichrichters liegt im Nebenschluß zum Vibrator ) 18 die Hochfrequenz-Impedanz des Wechselatromnetzes, überbrückt vom Neben3Chlußkondensator 86> und während der leitenden• omitted the shunt capacitor 86 entirely. During the blocking '· phase of the mains rectifier is connected in shunt to the vibrator) 18, the high-frequency impedance of the Wechselatromnetzes, bridged by Neben3Chlußkondensator 86> and during the conductive
I Phase des Netzgleichrichters ist die Impedanz des Kondensators \ 86 praktisch nicht wirksam. Dieses''abwechselnde'Aus- und Ein- ; schalten der Impedanz des speisenden Weohselatromnetaee nebetIn the phase of the mains rectifier, the impedance of the capacitor \ 86 is practically ineffective. This "alternating" off and on; switch the impedance of the feeding Weohselatromnetaee nebet
• Nebenschlußkondensator 86 in Abhängigkeit von der Phase des Netzgleichriohters verursacht eine frequenzmodulation des Oszillators, deren Hub gleich der Netzfrequenz ist.• Shunt capacitor 86 as a function of the phase of the Mains rectifier causes a frequency modulation of the oscillator, whose stroke is equal to the mains frequency.
;■ Die Verbindung des Vibrators mit dem speisenden Weohselstrom-I, netz über die Rückkopplungsleitung 37 läßt einen Strom von j> Hetzfrequenz in die Basis des Iie^uftetore 31 fließen, wodurch der Schwingungseinsatζ unterstützt wird, anstelle de.s im Aus- >- fUhrungebeiepiel nach Pig» 1 hierzu vorgesehenen Startkondensators 53. The connection of the vibrator with the feeding Weohselstrom-I, network via the feedback line 37 allows a current of j> Hetz frequency to flow into the base of the Iie ^ uftetore 31, whereby the Schwingungseinsat ζ is supported, instead of de.s in the> - Leadership example according to Pig »1 start capacitor 53 provided for this purpose.
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