DE19836194C1

DE19836194C1 - Ultra sound source for cleaning

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Publication number: DE19836194C1
Application number: DE1998136194
Authority: DE
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1998-08-10
Filing date: 1998-08-10
Publication date: 1999-12-30
Anticipated expiration: 2018-08-11
Also published as: EP0980062A3; EP0980062A2

Abstract

The ultrasound source for a cleaner has a resonator (6) to which the wave converters (1a,b) are attached, enclosed in safety caps (2a,b). The caps have gas (10) feeds (4a,b) allowing passage through a chamber (5) of the resonator.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abstrahlen von Schallenergie in eine Flüssigkeit, bei der sich ein oder mehrere Schallwandler innerhalb von Schutzkappen befinden.The invention relates to a device for emitting sound energy in a liquid with one or more transducers within Protective caps.

Vorrichtungen der genannten Art werden insbesondere in Ultraschall-Reini gungsanlagen eingesetzt. Dabei ist meist ein stab- oder rohrförmiges schall abstrahlendes Element (Resonator) an einem Ende mit einem Schallwandler fest verbunden. Der Schallwandler erzeugt aus ihm zugeführter elektrischer Energie hochfrequente longitudinale Schallwellen. Die vom Schallwandler erzeugten Longitudinalschwingungen werden im Resonator teils in Transver salschwingungen umgewandelt, so daß Ultraschallenergie sowohl in Längs richtung des Resonators als auch in radialer Richtung abgestrahlt wird. Der Schallwandler muß vor unmittelbarem Kontakt mit der Flüssigkeit geschützt werden, da ein solcher Kontakt zu Funktionsstörungen des Schallwandlers führen würde.Devices of the type mentioned are in particular in ultrasonic cleaning used systems. There is usually a rod-shaped or tubular sound radiating element (resonator) at one end with a sound transducer firmly connected. The sound transducer generates electrical from it Energy high frequency longitudinal sound waves. The one from the transducer longitudinal vibrations generated are partly in the resonator in transver salt vibrations converted so that ultrasonic energy in both longitudinal direction of the resonator and radiated in the radial direction. Of the Sound transducer must be protected from direct contact with the liquid be such a contact to malfunction of the transducer would lead.

Aus der EP-B 0 455 837 ist eine Vorrichtung zum Abstrahlen von Ul traschallenergie in eine Flüssigkeit bekannt, bei der die beiden Enden eines rohr- oder stabförmigen Resonators mit jeweils einem Ultraschallwandler verbunden sind. Die Schallwandler sind dort gekapselt ausgeführt, das heißt, sie befinden sich in Schutzkappen, die die Schallwandler gegen eindringende Flüssigkeit schützen sollen. EP-B 0 455 837 describes a device for blasting Ul known in a liquid, the two ends of a tubular or rod-shaped resonators, each with an ultrasonic transducer are connected. The transducers are encapsulated there, that is, they are located in protective caps that protect the transducers from intrusion To protect liquid.

Insbesondere beim Betrieb in Medien mit geringer Oberflächenspannung reicht die übliche Abdichtung der Schutzkappen oft nicht aus, das Eindrin gen von Flüssigkeit sicher auszuschließen. Weiterhin können Dämpfe in die Schutzkappen gelangen und dort zu Flüssigkeit kondensieren.Especially when operating in media with low surface tension the usual sealing of the protective caps is often not sufficient, the indentation safe exclusion of liquid. Vapors can also enter the Protective caps and condense to liquid.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der einleitend beschriebenen Art zu schaffen, bei der das Eindringen von Flüssigkeit sicherer vermieden oder bereits eingedrungene Flüssigkeit entfernt wird.The invention is based, an introductory device the task to create described type in which the penetration of liquid is safely avoided or liquid that has already penetrated is removed.

Eine Lösung der gestellten Aufgabe ist eine Vorrichtung zum Abstrahlen von Schallenergie in eine Flüssigkeit, enthaltend mindestens einen Schallwandler, der vollständig oder teilweise mit einer Schutzkappe umgeben ist. Erfin dungsgemäß weist die Vorrichtung Mittel zur Zuführung von Gas in den Zwischenraum zwischen Schallwandler und Schutzkappe auf.One solution to the problem is a device for blasting Sound energy in a liquid containing at least one sound transducer which is completely or partially surrounded by a protective cap. Erfin According to the device has means for supplying gas in the Clearance between the transducer and protective cap.

Vorteilhaft wird eine solche Vorrichtung in einer solchen Weise betrieben, daß das zugeführte Gas einen höheren Druck als die umgebende Flüssigkeit aufweist. Auf diese Weise wird selbst beim Auftreten von Undichtigkeiten ein Eindringen von Flüssigkeit vermieden.Such a device is advantageously operated in such a way that that the supplied gas has a higher pressure than the surrounding liquid having. This way, even if leaks occur liquid penetration avoided.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die Vorrichtung zusätzlich Mittel zur Abführung des Gases aufweist. Bereits eingedrungene oder kondensierte Flüssigkeit kann dann dadurch entfernt werden, daß das Gas den Zwischen raum zwischen Schallwandler und Schutzkappe zeitweise oder ständig durch strömt. Die Vorrichtung kann dabei vorteilhaft so ausgestaltet sein, daß das aus einem ersten Zwischenraum abgeführte Gas mindestens einem weiteren Zwischenraum zugeführt wird. Auf diese Weise wird für die Zuführung von Gas zu mehr als einem Schallwandler nur eine einzige Leitung benötigt. Insbesondere wenn zwei Schallwandler mit demselben schallabstrahlenden Element verbunden sind, kann die Abführung des Gases aus dem ersten Zwischenraum und die Zuführung des Gases in einen zweiten Zwischenraum vorteilhaft durch einen Hohlraum, z. B. eine Bohrung, im schallabstrahlenden Element hindurch erfolgen.Further advantages result if the device also has means for Has removal of the gas. Already penetrated or condensed Liquid can then be removed by placing the gas between the two space between the transducer and protective cap temporarily or continuously flows. The device can advantageously be designed so that the Gas discharged from a first space at least one other Gap is fed. In this way, for the supply of Gas to more than one transducer requires only a single line. Especially when two sound transducers with the same sound emitting Element are connected, the discharge of gas from the first Space and the supply of the gas in a second space advantageously through a cavity, e.g. B. a hole in the sound radiating Element.

Die Zuführung elektrischer Energie zum Schallwandler kann durch eine Leitung zur Zuführung des Gases hindurch erfolgen. Hierdurch sind die elektrischen Leitungen vor Kontakt mit der Flüssigkeit und vor anderen äußeren Einflüssen geschützt. Wenn eine Leitung zur Abführung des Gases vorhanden ist, kann die Zuführung elektrischer Energie auch durch diese Leitung erfolgen.The supply of electrical energy to the transducer can be done by a Line to supply the gas through. This makes them electrical lines before contact with the liquid and before others protected from external influences. If a pipe to discharge the gas is present, the supply of electrical energy through this Management.

Weiterhin kann die Vorrichtung Mittel zur Überwachung des Gasdrucks oder des Gasvolumenstroms aufweisen. Solche Mittel ermöglichen das Erkennen von Undichtigkeiten, wenn diese zu einer Verringerung des Gasdrucks oder zu einer Erhöhung des Gasvolumenstroms führen.Furthermore, the device can include means for monitoring the gas pressure or of the gas volume flow. Such means enable recognition of leaks if these lead to a reduction in gas pressure or lead to an increase in the gas volume flow.

Ein Ausführungsbeispiel wird anhand der beigefügten Zeichnung erläutert. Es zeigtAn embodiment is explained with reference to the accompanying drawings. It shows

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Erzeugung von Ultraschallenergie. Fig. 1 shows a device for generating ultrasonic energy.

Fig. 2 eine Prinzipskizze zum Betrieb und zur Überwachung mehrerer Vorrichtungen nach Fig. 1. Fig. 2 is a schematic diagram for operating and monitoring a plurality of devices according to FIG. 1.

Gemäß Fig. 1 ist ein schallabstrahlendes Element 6 an seinen beiden Enden mit je einem Schallwandler 1a, 1b verbunden. Jeder der Schallwandler 1a, 1b ist von einer Schutzkappe 2a, 2b umgeben. Ein Dichtungsring 3a, 3b zwischen Schutzkappe und schallabstrahlendem Element dichtet den Zwischenraum zwischen dem Schallwandler und der Schutzkappe gegen eindringende Flüs sigkeit ab. Über einen Schlauch 4a und eine Öffnung in der Schutzkappe 2a wird dem Zwischenraum zwischen dem Schallwandler 1a und der Schutz kappe 2a ein Gas 10 zugeführt. Durch eine Bohrung 5 im schallabstrahlen den Element 6 gelangt das Gas auch in den Zwischenraum zwischen dem Schallwandler 1b und der Schutzkappe 2b. Von dort wird es über eine Öffnung in der Schutzkappe 2b und einen weiteren Schlauch 4b wieder abgeführt. Durch den Schlauch 4b sind außerdem die Leitungen 8 zur Zuführung der zum Betrieb der Schallwandler benötigten elektrischen Energie geführt.According to Fig. 1 is a sound radiating member 6 at its two ends, each with a transducer 1 a, 1 b connected. Each of the sound transducers 1 a, 1 b is surrounded by a protective cap 2 a, 2 b. A sealing ring 3 a, 3 b between the protective cap and the sound-radiating element seals the space between the transducer and the protective cap against the ingress of liquid. About a hose 4 a and an opening in the protective cap 2 a, the space between the transducer 1 a and the protective cap 2 a, a gas 10 is supplied. Through a hole 5 in the sound radiating element 6 , the gas also enters the space between the sound transducer 1 b and the protective cap 2 b. From there it is discharged through an opening in the protective cap 2 b and another hose 4 b. The lines b through the tube 4 also led 8 for supplying the electrical energy required for operating the transducer.

Die Schutzkappen 2a, 2b bestehen bevorzugt aus leichten, schwingungsfesten Werkstoffen wie Tantal oder Titan. Die Schläuche 4a, 4b können z. B. aus Polytetrafluorethylen (PTFE) bestehen, die zum mechanischen Schutz und zum Schutz vor elektrostatischen Aufladungen zusätzlich von einem Metall gewebe ummantelt sein können. Schläuche sind als Zu- und Ableitungen gegenüber starren Verbindungen, z. B. Metallrohren, vorzuziehen, da dadurch die Verbindungen zu den Schutzkappen, die meist in erheblichem Maße schwingen, sicherer dicht zu halten sind. Das zugeführte Gas 10 ist bevor zugt Stickstoff oder ein Edelgas. Es können jedoch auch andere Gase oder Gemische von Gasen eingesetzt werden, sofern sie die Werkstoffe, mit denen sie in der Vorrichtung in Berührung kommen, nicht negativ beein flussen, z. B. korrodieren.The protective caps 2 a, 2 b preferably consist of light, vibration-resistant materials such as tantalum or titanium. The tubes 4 a, 4 b can, for. B. made of polytetrafluoroethylene (PTFE), which can also be covered by a metal fabric for mechanical protection and protection against electrostatic charges. Hoses are used as supply and discharge lines compared to rigid connections, e.g. B. metal pipes are preferred, as this means that the connections to the protective caps, which usually vibrate to a considerable extent, are more securely tight. The supplied gas 10 is before nitrogen or a rare gas. However, other gases or mixtures of gases can also be used, provided that they do not negatively influence the materials with which they come into contact in the device, e.g. B. corrode.

Der Druck des zugeführten Gases wird höher gewählt als der Druck der umgebenden Flüssigkeit. Dadurch entweicht beim Auftreten von Undichtigkei ten Gas in die Flüssigkeit; umgekehrt wird ein Eindringen von Flüssigkeit in den Zwischenraum zwischen den Schallwandlern und den Schutzkappen vermieden. Eventuell schon eingedrungene oder im Zwischenraum konden sierte Flüssigkeit wird durch fortlaufendes Durchströmen des Gases entfernt. Bevorzugt wird der Druck des zugeführten Gases nicht höher als etwa 100 mbar über den Druck der umgebenden Flüssigkeit gewählt, da dann die Dichtungen 3a, 3b nicht unnötig belastet werden. The pressure of the supplied gas is chosen higher than the pressure of the surrounding liquid. As a result, gas leaks into the liquid when leaks occur; conversely, the penetration of liquid into the space between the sound transducers and the protective caps is avoided. Any liquid that has already penetrated or condensed in the interspace is removed by continuously flowing through the gas. The pressure of the gas supplied is preferably chosen to be no higher than about 100 mbar above the pressure of the surrounding liquid, since then the seals 3 a, 3 b are not unnecessarily loaded.

In Fig. 2 sind zwei Vorrichtungen 13a, 13b nach Fig. 1 in einem Flüssig keitsbad gezeigt. Durch je ein Durchflußmeßgerät 11 wird jeder der Vor richtungen das Gas 10 zugeführt. Das aus den Vorrichtungen 13a, 13b abgeführte Gas wird einem gasdichten Anschlußkasten 12 zugeführt und von dort in eine nicht näher bezeichnete Abgasleitung geleitet. Wird als Gas 10 Luft gewählt, so kann die Abgasleitung entfallen. Durch den Anschlußkasten 12 werden außerdem die Leitungen 8 zur Zuführung der zum Betrieb der Schallwandler benötigten elektrischen Energie nach außen geführt.In Fig. 2, two devices 13 a, 13 b are shown in Fig. 1 in a liquid keitsbad. By a flow meter 11 each of the directions before the gas 10 is supplied. The gas discharged from the devices 13 a, 13 b is fed to a gas-tight junction box 12 and from there is passed into an exhaust pipe, not specified. If air is selected as the gas 10 , the exhaust gas line can be omitted. Through the connection box 12 , the lines 8 for supplying the electrical energy required to operate the transducers are also routed to the outside.

Die Gasanschlüsse im Anschlußkasten 12 sind so gestaltet, daß sie dem Gas 10 einen hohen Strömungswiderstand entgegensetzen und auf diese Weise den abgeführten Gasvolumenstrom begrenzen. Falls zwischen den Durch flußmeßgeräten 11 und der Regelungseinrichtung 12 aufgrund einer Undich tigkeit Gas entweicht, wird eines der Durchflußmeßgeräte 11 einen erhöhten Gasvolumenstrom anzeigen, aufgrund dessen die Undichtigkeit erkannt wer den kann.The gas connections in the connection box 12 are designed in such a way that they oppose the gas 10 with a high flow resistance and in this way limit the discharged gas volume flow. If gas leaks between the flow meters 11 and the control device 12 due to a leak, one of the flow meters 11 will display an increased gas volume flow, due to which the leak can be detected by anyone who can.

Statt durch die Gasanschlüsse im Anschlußkasten 12 kann der Gasvolumen strom des abgeleiteten Gases auch dadurch begrenzt sein, daß die Schläuche 4b durch eine fast vollständige Ausfüllung mit elektrischen Leitungen dem abgeführten Gas einen hohen Strömungswiderstand entgegensetzen.Instead of through the gas connections in the connection box 12 , the gas volume flow of the derived gas can also be limited in that the hoses 4 b oppose a high flow resistance to the discharged gas by an almost complete filling with electrical lines.

Anstelle der Durchflußmeßgeräte 11 oder zusätzlich zu diesen können Mittel zur Überwachung des Gasdrucks, z. B. Manometer, vorhanden sein. Falls eine Undichtigkeit zur Verminderung des Gasdrucks führt, kann auf diese Weise die Undichtigkeit erkannt werden.Instead of the flow meters 11 or in addition to these, means for monitoring the gas pressure, for. B. manometer. If a leak leads to a reduction in gas pressure, the leak can be identified in this way.

Claims

1. A device for emitting sound energy into a liquid containing at least one sound transducer, which is completely or partially surrounded by a protective cap, characterized in that the device means ( 4 a) for supplying gas into the space between the sound transducer ( 1 a, 1 b) and protective cap ( 2 a, 2 b).

2. Device according to claim 1, characterized in that it has additional Lich means ( 4 b) for removing the gas.

3. Device according to claim 2, characterized in that it has means has, the gas discharged from a first intermediate space at least to feed another gap.

4. The device according to claim 3, characterized in that the lead from the gas from the first space and the supply of the gas into a second space through a cavity ( 5 ) in the sound-emitting element ( 6 ).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the supply of electrical energy ( 8 ) to the sound transducer ( 1 a, 1 b) through a line ( 4 a) for supplying the gas.

6. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the supply of electrical energy ( 8 ) to the sound transducer ( 1 a, 1 b) through a line ( 4 b) for discharging the gas.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in net that it has means for monitoring the gas pressure.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that it has means ( 11 ) for monitoring the gas volume flow.

9. A method for operating a device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the gas supplied has a higher Pressure than the liquid surrounding the device.

10. A method for operating a device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the gas the space between transducer and protective cap temporarily or continuously flows.