DE1811098A1

DE1811098A1 - Grossflaechige Ultraschallabstrahlplatte

Info

Publication number: DE1811098A1
Application number: DE19681811098
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Bernhard Strauch; Heinz Zwiebel
Original assignee: BANDELIN ELECTRONIC KG
Current assignee: BANDELIN ELECTRONIC KG
Priority date: 1968-11-23
Filing date: 1968-11-23
Publication date: 1970-06-11

Description

Großflächige Ultraschallabstrahlplatte Die Erfindung bezieht sich auf eine großflächige Ultraschallabstrahlplatte, die ein aufgesetzter piezoelektrischer Schwinger, dessen Querschnitt wesentlich kleiner als die Elatte ist} zu mechunischen Schwingungen erregt. Derartige Platten werden beispielsweise als Schallabstrahler in Ultraschallreinigungsanlagen verwendet, vme sie u. a. für die Reinigung von Uhren benutzt werden.
Diese bestehen in der Regel aus einer Schwingwanne, die mit einer Reinigungsflüssigkeit gefüllt wird, in die die zu reinigenden Gegenstände hineingetaucht erden. auf eine Seite dieser Qchwingwanne, meist die Bodenseite, ist die den Schall abstrahlende Platte aufgesetzt. Man ist dabei bestrebt, diese Platte so groß zu machen, daß sie eine möglichst große Fläche der Bodenseite erfaßt. Die Schwingungen der Platte werden auf die Reinigungsflüssigkeit übertragen. Es bildet sich dabei ein intensives Ultraschallfeld aus. Dieses Ultraschallfeld führt zu Grenzflächen-Effekten an den zu reinigenden Gegenständen. An diesen Grenzflächen treten die stark veränderlichen Drücke auf, die sich durch die periodischen Druckunterschiede des Schalles ergeben. Die DRuckunterschede in der Lösung sind an den Gretzflachen so hoch, as die Kohäsionskräfte der Flüssigkeitsmolekile untereinander überwunden werden und die Blüssigkeit aufreißt. Es bilden sich hohle Räume, die beim Druckwechsel wiet der zuschlagen. Dies entspricht außerordentlich intensiven hydrauliscben Schlägen und ist eine ausnutzbare Eigenschaft fat- -aller Flussigkeiten. Sie liegt in deF Fähigkeit begründet, gtosse allseitige Drücke zu übertragen, gleichzeitig aber eine sehr geringe Zugfestigkeit aufzuweisen. Dieses Zerreißen-von Flüssigkeiten in hohlraumbildenden Partien, die bei Druckwechsel zusammenschlagen und dabei große mechanische Wirkungen ausüben, die Kavitationswirkung, reißt Schmutzteile auf der Oberfläche des Reinigungsgutes ab und dispergiert diese Teile in der Lösung. Dadurch werden auch sonst nahezu unzugängliche Stellen im Reinigungsgut einwandfrei sauber.
Die den Schall ab strahlende latte wird dabei durch einen aufgesetzten piezoelektrischen SchvJin;er erregt, an den von einem Hochfrequenzgenerator eine hochfrequente elektrische Spannung gelegt wird. Als piezoelektrische Schwinger haben sich solche aus Bleizirkonattitanat und Bariumtitanat geeignet erweisen, die mit Frequenzen bis zu 80 KHz schwingen: Um Schwingungsamplituden ausreichender Größe übertragen und abstrahlen zu konnen, ist eine feste Kopplung des Schwingers mit der Ultraschallabstrahlplatte erforderlich. Einet solche feste Kopplung läßt sich erreichen, wenn, man den Schwinger zwischen der Ultraschallabstrahlplatte und einer Gegenplatte einspannt, wobei beide Platten miteinander verschraubt werden. Dieses System schwingt dann allerdings mit einer kleineren Frequenz als der Schwinger für sich allein. Da es in sich nicht rückwirkungsfrei ist, führt dieser Umstand in Verbindung nirt den großen erforderlithen Schwingungsampli tuden leicht zu einer Zerstörung des Schwingens, indem sich in ihm Risse bilden, die zu einem Zerplatzen führen können.
die Erfindung zeigt nun einen Weg, um derartige Zerstörungen des Schwingers zu vermeiden. Bei einer großflächigen Ultraschallabstrahlplatte, die ein aufgesetzter piezoelektrischer Schwinger, dessen Querschnitt wesentlich kleiner als die Platte ist, zu mechanischen Schwingungen erregt, wird dieses nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Platte auf der Seite, von der aus sie der Schwinger erregt, eine Nut aufweist, die die Fläche, auf der der Schwinger aufsitzt, umschließt.
In Weiterbildung des Erfindungsgedankens können die Tiefe und gegebenenfalls auch Form und Breite der Rille in Abhängigkeit von Amplitude und Frequenz so gewählt werden, dal3 sich ein gewunschter Entkoppiungsgrad einstellt. Dabei kann es in Sonderfällen angebracht sein, daß sie mit weiteren zusttzlichen Nuten versehen ist. Die konstruktive Gestaltung erfolgt dabei in der Weise, daß bei Einspannung des Schwingers zwischen der großflächigen Ultraschallabstrahlplatte und einer Gegenplatte kleinerer Querschnittsfläche die Verbindungsstücke zwischen beiden Platten innerhalb des von der Nut umschlossenen Bereiches liegen.
Eine bevorzugte Anwendung dieser gröflächigen Ultraschallabstrahlplatten nach der Erfindung besteht in ihrer Anwendung für Reinigungsgefäße, auf deren Bodenfläche die aufgesetzt werden. Sie gestattet, sehr schallintensive Reinigungsgefäße kleiner Abmessungen langer Lebensdauer zu bauen, wie sie Uhrmacher, Goldschmieden und andere Feinmechaniker für ihre Arbeiten benötigen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf die Ultraschallabstrahlplatte 1, Fig. 2 eine Seitenansicht des aus Ultraschallabstrahlplatte 1, Schwinger 5 und Gegenplatte 6 bestehenden schwingenden Systems. Die Nut nach der Erfindung ist it 2 bezeichnet. Bei einem ausgeführten Muster, bei dem die Ultraschallabstrahlplatte 20 mm stark ist, ist die Nut 15 mm tief.
Mit 3 sind die Gewindebohrungen bezeichnet, in die die Gewindestifte 8 eingesetzt sind, mittels der Schwinger 5 und Gegenplatte 6 mit der Ultraschallabstrahlplatte 1 über Muttern 7 zusammengehalten werden, Das gesamte System ist an die Bodenseite einer Reinigungswanne 4 ungesetzt. Diese Reinigungswanne wird mit der Reinigungsflüssigkeit gefüllt, sodann werden die zu reinigenden Teile in die Wanne eingelegt. Die Erregung des Schwingers erfolgt dabei durch einen nicht dargestellten Hochfrequenzgenerator.
Außer für Reinigungseinrichtungen läßt sich die Erfindung auch bei großflächigen Ultraschallabstrahlplatten für andere Zwecke mit Vorteil verwenden.
4 eiten Beschreibung 5 Schutzansprücbe 1 Blatt Zeichnung. mit 2 Figuren

Claims

Schutzansprüche 1. Großflächige Ultraschallabstrahlplatte, die ein aufgesetzter piezoelektrischer Schwinger, dessen Querschnitt wesentlich kleiner als die Platte ist,zu mechanischen Schwingungen erregt, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte auf der Seite, von der aus sie der Schwinger erregt, eine Nut aufweist, die die Fläche, auf der der Schwinger aufsitzt, umschließt.
2. Großflächige Ultraschallabstrahlplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe und gegebenenfalls &uch Form und Breite der in Abhängigkeit von Amplitude und Frequenz so gewahlt werden, daß sich ein gewünschter Entkopplungsgrad einstellt.
3. Großflächige Ultraschallabstrahlplatte nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit weiteren zusätzlichen Nuten versehen ist.
4. Großflächige Ultraschallabstrahlplatte nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einspannung des schwingers zwischen der großflächigen Ultraschallabstrahlplatte undJeiner Gegenplatte kleinerer Querschnittsfläche die Verbindungsstücke zwischen beiden Platten innerhalb des von der Nut umschlossenen Bereiches liegen.
5. Großflächige Ultraschallabstrahlplatte nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf die Bodenflache, eines Reinigungsgefäßes aufgesetzt ist.

L e e r s e i t e