DE3314609A1 - Verfahren zum betrieb eines ultraschall-schwingers zur fluessigkeitszerstaeubung - Google Patents

Verfahren zum betrieb eines ultraschall-schwingers zur fluessigkeitszerstaeubung

Info

Publication number
DE3314609A1
DE3314609A1 DE19833314609 DE3314609A DE3314609A1 DE 3314609 A1 DE3314609 A1 DE 3314609A1 DE 19833314609 DE19833314609 DE 19833314609 DE 3314609 A DE3314609 A DE 3314609A DE 3314609 A1 DE3314609 A1 DE 3314609A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
oscillator
time interval
frequency
time
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19833314609
Other languages
English (en)
Inventor
Valentin Dipl.-Phys. 8000 München Mágori
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE19833314609 priority Critical patent/DE3314609A1/de
Priority to DE8484104426T priority patent/DE3477550D1/de
Priority to EP84104426A priority patent/EP0123277B1/de
Priority to AT84104426T priority patent/ATE41887T1/de
Priority to DE19843431481 priority patent/DE3431481A1/de
Publication of DE3314609A1 publication Critical patent/DE3314609A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
    • B05B17/0607Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers
    • B05B17/0623Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers coupled with a vibrating horn
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
    • B05B17/0607Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers
    • B05B17/0623Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers coupled with a vibrating horn
    • B05B17/063Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers coupled with a vibrating horn having an internal channel for supplying the liquid or other fluent material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/0207Driving circuits
    • B06B1/0223Driving circuits for generating signals continuous in time
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B2201/00Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups
    • B06B2201/50Application to a particular transducer type
    • B06B2201/55Piezoelectric transducer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B2201/00Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups
    • B06B2201/70Specific application
    • B06B2201/76Medical, dental
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B2201/00Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups
    • B06B2201/70Specific application
    • B06B2201/77Atomizers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Special Spraying Apparatus (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Description

Verfahren zum Betrieb eines Ultraschall-Schwingers zur Flüssigkeitszerstäubung.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der deutschen Patentschrift 20 32 433 ist ein Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber bekannt, der mit elektrischer Wechselspannung mit einer Frequenz von z.B. 100 kHz gespeist wird. Zum Zwecke der Umwandlung elektrischer in mechanische Energie hat der Schwinger des Zerstäubers einen Anteil aus piezoelektrischer Keramik.
Im Handel ist ein Inhalationsgerät der Fa. Siemens mit der Bezeichnung "Mikroinhalator", in dem sich ein Flüssigkeitszerstäuber nach der obengenannten Patentschrift befindet. In diesem Gerät ist auch eine elektrische Anregungsschaltung enthalten, die die Speise-Wechselspannung liefert.
Weitere Anwendungen eines Flüssigkeitszerstäubers der obengenannten Art ist z.B. die Heizöl-Zerstäubung für Heizölbrenner.
In allen Anwendungsfällen eines wie obengenannten Flüssigkeitszerstäubers mit einem Ultraschall-Schwinger war darauf zu achten, daß die der schwingenden Arbeitsplatte zuzuführende und insbesondere die an dieser Platte anhaftende Flüssigkeitsmenge niemals groß war, weil sonst das einwandfreie Schwingen des Schwingers und insbesondere dieser Arbeitsplatte behindert würde.
Bts 1 BIa / 21.4.1983
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Maßnahmen anzugeben, mit denen das Problem der Behinderung der Schwingung des Flüssigkeitszerstäubers bei übermäßiger Flüssigkeitsmenge behoben wird.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß mit Hilfe der Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Zum Betrieb des Ultrascha11-Wandlers sines wie oben erörterten Flüssigkeitszerstäubers wird eine elektronische Anregungsschaltung benötigt, die den Schwinger auch unter ungünstigen Betriebs(Anschwing-)bedingungen derart in Betrieb zu setzen vermag, daß tatsächlich Flüssigkeitszerstäubung auftritt. Eine solche ungünstige Betriebsbedingung ist z.B., daß an der Arbeitsplatte des Zerstäubers ein Flüssigkeitstropfen haftet, der die Schwingung dieser Arbeitsplatte und damit die Schwingung des ganzen Ultraschall-Schwingers behindert. Bisher wurde als Abhilfe dagegen ein so hoher Leistungsüberschuß an elektrisch eingespeister Dauerleistung vorgesehen, daß auch solche übermäßige Bedämpfung des Schwingers bewältigt wird. Dies hat aber den Nachteil, daß insbesondere bei einem Ausfall der Flüssigkeitszufuhr der Schwinger dann zerstört wird, weil im Ergebnis thermische Überlastung desselben auftritt.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß ein völlig neues Betriebsverfahren für einen solchen Flüssigkeitszerstäuber gefunden werden muß, um die anstehenden Probleme zu lösen. Das Konzept dieses neuen Verfahrens ist, den mit einer relativ hochfrequenten Wechselspannung zu speisenden Schwinger statt wie bisher kontinuierlich
-*- 83 P 1 2 S 3 DE
jetzt mit relativ niedriger Frequenz (20 bis 100 Hz) repetierlich, insbesondere periodisch, getaktet zu speisen. Zum sicheren Anschwingen des Schwingers und damit zum sicheren Anlaufen des Zerstäubungsvorgangs wird v/ährend eines ersten Zeitintervalls At1 eine so hohe elektrische (Spitzen-)Leistung zugeführt, daß der ' Schwinger selbst bei starker Bedämpfung durch z.B. anhängende Tropfen sicher anschwingt. Fahrend eines nachfolgenden zweiten Zeitintervalls zLtp wird wesentlich niedrigere elektrische Leistung bzw. gar keine Leistung mehr zugeführt. Das Taktverhältnis von At1 zu Atp, die absoluten Zeitdauern der Zeitintervalle und die Werte der in den Zeitintervallen zugeführten elektrischen Leistungswerte sind aufeinander so abgestimmt bemessen, daß die sich aus der integral ergebenden mittleren zugeführten elektrischen Leistung resultierende thermische Belastung des Schwingers nicht unzulässig hoch wird und dennoch entsprechende Flüssigkeitsmenge zerstäubt wird.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist, für die Zeitintervalle AtJ und At2 eine derartige Repetition vorzusehen, bei der Gruppen, jeweils bestehend aus mehreren aufeinanderfolgenden, den Zeitintervallen At1 entsprechenden Takten, periodisch aufeinanderfolgen. Vorzugsweise wird die Frequenz der Aufeinanderfolge der Gruppen gleich der schon obengenannten Taktfrequenz mit z.B. 20 bis 100 Hz gewählt. Mit einer Taktfrequenz eines solchen Frequenzwertes läßt sich erreichen, daß ein an der schwingenden Arbeitsplatte anhaftender Flüssigkeitstropfen - je nach Konsistenz und Adhäsionskraft des Materials dieses Tropfens - in eine Schwingbewegung auf der Oberfläche dieser Arbeitsplatte gebracht wird. Während der Phase des Schwingens der Arbeitsplatte
zieht sich ein solcher Flüssigkeitstropfen vorzugsweise im Zentrum dieser Platte zusammen. Bei Abklingen der Schwingamplitude bzw. Ruhe der Arbeitsplatte verteilt er sich dagegen gleichförmig bis zu dem Rand der Platte über deren ganzer Oberfläche oder hängt bei nichthorizontaler Lage der Oberfläche der Platte mehr oder weniger am Randbereich der Platte.
Anstelle eines - bezogen auf die Periodendauer einer 10 bis 100 Hz-Schwingung - längeren Zeitintervalls At* ist es vorteilhaft, die bereits obenerwähnten Impulsgruppen vorzusehen, nämlich mehrere Impulse mit jeweils kürzeren Zeit int ervallen At*1 aufeinanderfolgen zu lassen und die Länge des einzelnen ZeitIntervalls AtJ so kurz zu wählen, daß At^ = 25 bis 200% der Betriebs-Anschwingzeitkonstanten -fdes Schwingers ist. Diese Bemessung hat den überraschenden Vorteil, daß in einem derart kurz bemessenen Zeitintervall AtJ die Anschwing-Steilheit des Schwingers als lastunabhängig erscheint. Diese Anschwingzeitkonstante beträgt z.B.1 ms für einen Schwinger mit 100 kHz Schwingfrequenz „
Besonders wenig aufwendig ist es, die Repetitionsfrequenz bzw. die Periodenfrequenz für das Aufeinanderfolgen der Gruppen von Anregungstakten der Netzfrequenz zu entnehmen. Hierfür genügt es, ungesiebt gleichgerichtete Wechselspannung des Netzes zur Speisung der Anregungsschaltung zu verwenden.
Bei Schwingungsanregung des Schwingers mit kurzen Zeitintervallen At*1 in der Größe von 25 bis 200% der Anschwingzeitkonstanten erreicht die Schwingungsamplitude des Schwingers nicht die Höhe der Endamplitude der Schwin-
-^- 83 P 1 2 9 3 DE
gung, sondern der Anstieg bricht bei einem vorgebbaren Wert einer oberen Schwelle S. ab. Im nachfolgenden zweiten Zeitintervall itp, in dem Speisung mit geringerer oder keiner elektrischen Leistung erfolgt, klingt diese Schwingung dann auf einen unteren vorgebbaren Schwellenwert ab. Es läßt sich damit ein sägezahnartiger zeitlicher Verlauf der Schwingungsamplitude des Schwingers erreichen. Damit wird einerseits stets zuverlässig Schwingungsanregung und Flüssigkeitszerstäubung, und zwar auch unter ungünstigsten Anschwingbedingungen, erreicht, und andererseits kann die mittlere thermische Belastung des Schwingers selbst für den Fall des Trockengehens desselben auf einem genügend niedrigen Maß gehalten werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren getakteter Zuführung der elektrischen Anregungsleistung für das Schwingen des Ultraschall-Schwingers kann eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung realisiert werden, nämlich Steuerungs- und/oder Kontrollmaßnahmen durchzuführen.
Wenn man im zweiten Zeitintervall £fco dem Schwinger keine elektrische Leistung zuführt, erfolgt das Abklingen der Schwingung desselben entsprechend den eigenen charakteristischen Eigenschaften des Schwingers. Da der Ultraschall-Schwinger im Regelfall mit Hilfe eines piezoelektrischen Wandlers angeregt wird, dem die elektrische Leistung zugeführt wird, kann in der Phase des Abkling-Ausschwingens dieses Ultraschall-Schwingers von diesem Wandler umgekehrt ein elektrisches Signal abgenommen werden. Die Frequenz dieses abzunehmenden elektrischen Signals ist gleich der Eigenresonanzfrequenz des Schwingers und kann zur optimalen Steuerung der Frequenz der Anregungs-Wechselspannung für die Speisung im ersten Zeitintervall It* genutzt werden. Das Auftreten eines' solchen elektrischen Signals im zweiten Zeitintervall £tp ist auch
~β~ 83 P 1 2 9 3 DE
eine Kontrolle für das Schwingen und"die Zerstäubungsfunktion im ersten Zeitintervall At*. Die Höhe und der zeitliche Yerlauf - insbesondere die Zeitkonstante - des elektrischen Signals im Zeitintervall ^t2 ist auch ein Maß für die erreichte Schwingamplitude im Zeitintervall j{t*. Eine geringere Höhe dieses im Zeitintervall 4.t2 aufgenommenen elektrischen Signals weist auf stärkere Bedämpfung des Ultraschall-Schwingers und damit auf relativ große Flüssigkeitszufuhr hin. Soweit zulässig, kann die zugeführte elektrische Speiseleistung im Zeitintervall At* vergrößert werden oder die Menge der pro Zeiteinheit zugeführten Flüssigkeit soweit verringert werden, bis das im Zeitintervall 4t2 abgenommene elektrische Signal auf wieder erreichtes optimales Schwingverhalten des Flüssigkeitszerstäubers hinweist.
Weitere Erläuterungen der Erfindung gehen aus der anhand der Figuren gegebenen Beschreibung hervor. Es zeigen:
Fig.1 eine Prinzipanordnung eines Flüssigkeitszerstäubers mit elektronischer Anregungsschaltung.
Fig.2 Ein Diagramm des zeitlichen Taktverlaufs eingespeister elektrischer Leistung.
Fig.3 Ein Diagramm eines zeitlichen Taktverlaufs eingespeister elektrischer Leistung, wobei Gruppen von Speisetakten periodisch aufeinanderfolgen.
Fig.4 Ein Diagramm des zeitlichen Terlaufs der Schwingungsamplitude des Ultraschall-Schwingers.
Fig.5 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs der Amplitude des Ultraschall-Schwingers, wobei die Taktfolge
~r~ 83 P 1 2 9 3 DE
nach den jeweils erreichten Schwingungsamplituden gesteuert wird.
Fig.6 Ein Schaltungsbeispiel zur Durchführung des erfindungs gemäßen "Verfahrens.
Fig.7 Ein Schaltbild für eine gemäß der Weiterbildung der Erfindung vorgesehene Überwachung des Betriebsverhaltens des Ultraschall-Schwingers.
In Fig.1 ist mit 1 der gesamte Ultraschall-Schwinger bezeichnet. Es ist dies z.B. ein Ultraschall-Schwinger nach der deutschen Patentschrift 20 32 433. Dieser Schwinger umfaßt eine piezokeramische Scheibe 2 als piezoelektrischer Wandler, an die die elektrische Anregungsspannung anzulegen ist. Mit 3 ist die Arbeitsplatte bezeichnet, auf deren Oberfläche 4 die Flüssigkeitszerstäubung 5 erfolgt. Mit 6 ist eine Zuführungsleitung und mit 7 eine in dieser Zuführungsleitung installierte Pumpe für die der Oberfläche 4 zuzuführende, zu zerstäubende Flüssigkeit bezeichnet.
Mit 11 ist die eigentliche Anregungselektronik bezeichnet und mit 12 ist auf eine gemäß einer Weiterbildung vorgesehene zusätzliche Elektronikschaltung hingewiesen, die der Überwachung des betriebsmäßigen Schwingverhaltens des Ultraschall-Schwingers 1 dient.
Über die Leitung 13 wird die von der Schaltung 11 abgegebene elektrische Leistung dem Wandler 2 zugeführt. Die Schaltung 11 wird an den Anschlüssen 14 z.B. mit 220 YoIt Wechselspannung oder auch mit 12 YoIt Gleichspannung gespeist. Mit 15 ist eine Yerbindungsleitung zur Schaltung 12 bezeichnet, nämlich über die während der Speisepause
33H609
~^~ 83 P 1 2 9 3 DE
im Zeitintervall ^t2 ein vom Wandler 2 zurückgeliefertes elektrisches Signal dieser Schaltung 12 zugeführt werden kann. Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß der Wandler 2 eine zusätzliche (Rückkopplungs-)Elektrode hat, die über die Leitung 15 mit der Schaltung 12 verbunden ist. Die Leitung 16 zwischen den Schaltungen 11 und 12 dient dazu, von der Schaltung 12 AuswerteSignaIe an die Schaltung 11 zu liefern, um diese zu steuern. Diese Steuerung kann sich insbesondere auf die Frequenz f der Anregungs-Wechselspannung (z.B. im Bereich von 100 kHz), auf die obere Schwelle S1 der Schwingungsamplitude des Schwingers 1 und/oder auf die untere Schwingungsamplitude S^ desselben beziehen.
Mit den Leitungen 17 ist auf SteuerSignalausgänge der Schaltung 12 hingewiesen, z.B. zu einer Leuchtdiode 18, die als Betriebssignallampe dienen kann, und zur Pumpe 7, deren Steuerung aus der Schaltung 12 stets angepaßte Menge der Flüssigkeitszufuhr zur Oberfläche 4 des Schwingers 1 gewährleisten kann.
Das Diagramm der Fig.2 zeigt die über die Leitung 13 dem Wandler 2 und damit dem Schwinger 1 zugeführte elektrische Leistung N, aufgetragen über der Zeit. Die Takte 21 mit den ersten Zeitintervallen ^t1 sind die eigentlichen Speiseintervalle. In diesen Intervallen erhält der Schwinger 1 eine so große elektrische Leistung zugeführt, daß er selbst und damit auch die Arbeitsplatte 3 zuverlässig in die geforderte Ultraschall-Schwingung versetzt wird, und zwar unabhängig davon, ob auf der Oberfläche 4 der Platte 3 eine mehr oder weniger große Flüssigkeitsbelegung oder ein daran anhaftender Tropfen vorliegt. In den Zeitintervallen to.2 wird elektrische Leistung entsprechend den Takten 22 zugeführt. Die Leistung der Takte 22 kann so hoch
bemessen sein, daß kontinuierliches Weiterschwingen kontinuierlich weitere Zerstäubung 5 bewirkt. Die elektrische Leistung der Takte 22 kann aber den Wert Null haben, d.h. man läßt in den zweiten Zeitintervallen ^tρ den Schwinger 1 ausschwingen. Das Taktverhältnis ^t1:
(^t1H-At2) beträgt z.B. 4 ms : 20 ms, wobei letzterer Wert vorteilhafterweise aus der Netzfrequenz abgeleitet ist. Wichtig für das Taktverhältnis ist, daß zusammen mit dem Leistungsverhältnis N1 zu N2 die zulässigerweise zuzuführende mittlere elektrische Leistung nicht überschritten wird, aber dennoch mit der Höhe der Leistung N1 stets sicheres Anschwingen gewährleistet ist.
Fig.3 zeigt das Diagramm der elektrischen Leistung N, wiederum aufgetragen über der Zeit t, jedoch mit Gruppen von - bei diesem Beispiel jeweils drei - Takten 31. Sin jeder dieser Takte 31 hat die Länge eines Zeitintervalls Jt1' von z.B. 1 ms Dauer. Die Repetition dieser Takte 31 innerhalb einer Gruppe ist vorzugsweise periodisch mit der Frequenz F1. Die Gruppen 32 bestehen aus der jeweiligen Anzahl der Einzeltakte 31, haben vorzugsweise ebenfalls periodische Repetition mit der Frequenz F2. Insbesondere wird diese Frequenz F2 zwischen 10 und 100 Hz, vorzugsweise 50 Hz (60 Hz), groß gemacht. Für das Maß der bereits obenerwähnten zugeführten mittleren elektrischen Leistung kommt es auf die Summe der Zeitintervalle it1' einer einzelnen Gruppe 32 im Verhältnis zur Feriodendauer der Repetitionsfrequenz F2 an.
Das Diagramm der Fig.4 zeigt ein sich bei Speisung mit Anregungsieistung nach Fig.3 ergebender Amplitudenverlauf der Schwingung des Schwingers 1 bzw. der Arbeitsplatte 3» Da zwischen dem letzten Zeitintervall /Lt* ' der einen Gruppe 32 und dem ersten Zeitintervall 4t1' der folgen-
~^~ 83 P ί 2 9 3 DE
den Gruppe 32 nach Fig.3 keine elektrische Leistungszufuhr vorgesehen ist, erfolgt in diesem Zeitintervall At2 ein asymptotisches Abklingen bis zum erneuten Wiederanschwingen.
Es ist bereits oben darauf hingewiesen worden, daß es von Vorteil sein kann, die Schwingungsamplitude A zwischen einer oberen Schwelle S^ und einer unteren Schwelle Sp zu halten, wie dies Fig.5 zeigt. Die Zeitintervalle des ijt^ bzw. das Zeitintervall, in dem Zeitintervaine At* ' ι ' ι
(Fig.3) vorliegen, und das Zeitintervall itp ergeben sich dann aus dem jeweiligen Betriebsschwingungsverhalten des Schwingers 1 und sind hier in ihrer zeitlichen Länge über die Dauer betrachtet variabel. Wie ebenfalls bereits oben erwähnt, erfolgt die Steuerung der Zeitintervalle At^ und Ätp mit Hilfe der Schaltung 12, in der ein über die Leitung 15 geliefertes Rücksignal des Schwingers 1 ausgewertet wird.
Fig.6 zeigt ein vollständiges Schaltbild für eine Schaltung 11 zur Erzeugung der den Schwinger 1 speisenden elektrischen Leistung. Die Repetitionsfrequenz wird in dieser Schaltung von dem Generator 61 geliefert. Mit dem Generator 62 wird die Frequenz f der über die Leitung 13 zuzuführenden Wechselspannung, z.B. 100 kHz, gesteuert. Der Schaltungsteil 63 ist eine Treiberstufe und der Transistor 64 ist die Endstufe. Das Schaltungsteil 65 mit der Zenerdiode dient der Korrektur einer Schwankung der Versorgungsspannung 66. Die weiteren Einzelheiten der Schaltung gehen für den Fachmann ohne weiteres erkennbar aus dem Schaltbild hervor.
Fig.7 zeigt ein Schaltungsbeispiel für eine Schaltung Es sind mit 71 das für eine Signalverzögerung vorgesehene Schaltungsteil und mit 72 der Signalkomparator bezeichnet.
83 P 1 2 33 H 6 09
Ab
-r\~ 93 DE
Auch dieses Schaltbild bedarf für den Fachmann keiner weiteren Erläuterung.
In Fig.3 ist mit 35 ein Yorimpuls gezeigt, der zeitlich vor Ingangsetzen des eigentlichen Zerstäuberbetriebs dem Schwinger 1 zugeführt wird. Es ist dies vorzugsweise ein Burstimpuls (Schwingungspaket) mit vorteilhafterweise eins bis zwanzig Schwingungen mit einer Frequenz, die wenigstens angenähert gleich der Resonanzfrequenz des Schwingers 1 ist.
Der Torimpuls stößt eine Schwingung des Schwingers 1 an und dessen Abklingschwingung 45 (in Fig.4) wird, wie oben schon beschrieben, zur Anfangssteuerung der Frequenz f der über die Leitung 13 zuzuführenden Anregungs-Wechselspannung genutzt.
17 Patentansprüche
7 Figuren

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    (V.. Verfahren zum Betrieb eines Ultraschall-Schwingers zur Flüssigkeitszerstäubung, wobei der Schwinger mit einer elektrischen Wechselspannung mit einer solchen Frequenz gespeist' wird, die auf optimale Schwingungsleistung des Schwingers abgestimmt wird, gekennzeichnet dadurch, daß die Speisung bezüglich der Höhe der eingespeisten elektrischen Leistung zeitlieh repetierlich getaktet erfolgt, wobei für ein erstes Zeitintervall (^t.) die eingespeiste Leistung (N.) so hoch bemessen ist, daß die Einsatzschwelle (E) für tatsächlich eintretende Flüssigkeitszerstäubung (5) auch bei ungünstigster Betriebs-Anschwingbedingung genügend hoch überschritten ist, wobei für ein zweites Zeitintervall (^ftp) die eingespeiste Leistung φίρ) vergleichsweise zum Zeitintervall (i tj geringer bemessen ist und wobei der Mittelwert der eingespeisten Leistung (N.
    gemittelt über die beiden Zeitintervalle (At^, ^ zusammengenommen auf die pro Zeiteinheit zugeführte, zu zerstäubende Flüssigkeitsmenge (7) angepaßt Gemessen ist,
    2 ο Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß während eines zweiten Zeitintervalls (At^) keine elektrische Leistung (Np = 0) eingespeist wird und wobei zur weiteren Flüssigkeitszerstäubung (5) in diesem zweiten Zeitintervall (4t„) die im Schwinger (1) gespeicherte mechanische Leistung genutzt wird. (Fig. 4)
    3 ο Verfahren nach Anspruch 1.oder 2, gekenn-
    33Η609 83 P 1 2 9 3 DE
    zeichnet dadurch, daß die Länge eines ersten Zeitintervalls (A t^ f/bLs 200% der Betriebs-Anschwingzeitkonstanten T des Schwingers beträgt.
    4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Repetition der Zeitintervalle (£.t , /\t^) mit einer Frequenz (F2) von 10 bis 100 Hz erfolgt.
    5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Repetition (Fp) mit der Netzfrequenz (50 oder 60 Hz) durchgeführt wird, wobei hierfür ungesiebte, gleichgerichtete Wechselspannung des Netzes zur Versorung (14) der Anregungsschaltung verwendet wird.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß für eine Gruppe (32) bestehend aus mehreren Takten (31) aufeinanderfolgende erste Zeitintervalle (At1) eine erste Repetitionsfrequenz (F.) angewendet wird und die aufeinanderfolgenden Gruppen (32) eine zweite Repetitionsfrequenz (F2) mit 10 bis 100 Hz haben.
    7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß die ersten Repetitionsfrequenz (F.) etwa gleich dem 0,2- bis 2-fachen des Reziprokwertes der Anschwingzeitkonstanten T des Schwingers (1) gewählt ist.
    8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Anzahl der Takte (31) der ersten Zeitintervalle (ü tj einer jeweiligen Gruppe
    33U609 83 P 1 2 9 3 DE
    (32) gleich 2 bis 10 oder 2 ist.
    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, g e kennzei chnet dadurch, daß eine obere Schwelle (S1) und eine untere Schwelle (Sp) für die Schwingungsamplituden (A) des Schwingers (1) vorgegeben werden, wobei die obere Schwelle (S1) größer als die zur Zerstäubung notwendige Mindestamplitude (E) des Schwingers (1) bemessen ist und
    wobei der Wechsel vom jeweils ersten Zeitintervall (Jf^, A t ') zum nachfolgenden zweiten Zeitintervall (At ^) bei Erreichen der oberen Schwelle (S1) erfolgt und wobei der Wechsel vom zweiten Zeitintervall (At^) zum nachfolgenden ersten Zeitintervall (it., £ t. ') bei Erreichen der unteren Schwelle (Sp) erfolgt.
    10o Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß eine Auswertung des im zweiten Zeitintervall (A t~) erfolgenden zeitliehen Abklingens der Schwingungsamplitude (A) des Schwingers (i) vorgenommen wird,
    wobei ein vom Schwinger geliefertes, diesem Abklingen entsprechendes elektrisches Signal (15) aufgenommen wird.
    11 ο Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Auswertung des elektrischen Signals (15) des Abklingens des Schwingers (1) des zweiten Zeitintervalls (At^) zur Überwachung (18) ordnungsgemäßen Betriebs des Schwingers genutzt wird.
    12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet dadurch, daß das elektrische Signal (15) des Abklingens des Schwingers im zweiten Zeitintervall (A tp) zur Steuerung des Unterbrechens und/oder (Wieder-)
    Einschaltens der Flüssigkeitszufuhr (7) genutzt wird.
    13. Verfahren nach Anspruch 10, 11 oder 12, g e kennzeichn et dadurch, daß das elektrische Signal (15) des Abklingens des Schwingers im zweiten Zeitintervall (/tp) zur Steuerung der Abstimmung der Flüssigkeitszufuhr (7) und der eingespeisten mittleren elektrischen Leistung (N. + Np) zueinander benutzt wird.
    14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13» gekennzeichnet dadurch, daß das elektrische Signal (15) des Abklingens des Schwingers (1) im zweiten Zeitintervall (At~) zur Überwachung und Steuerung der Einspeisung für das betriebsgemäße Überschreiten der Einsatzschwelle (E) genügend hoch bemessener elektrischer Leistung (N.) während des Zeitintervalls (At.) genutzt wird.
    15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, g e kennzeichnet dadurch, daß die Frequenz des
    elektrischen Signals (15) des Abklingens des Schwingers (1) im zweiten Zeitintervall (4t2) zur Steuerung der Frequenz (f) der Anregungswechselspannung für die Speisung des Schwingers (1) genutzt wird. 25
    16. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Frequenz des elektrischen Signals (15) des. Abklingens des Schwingers (i), das nach einer Speisung des Schwingers (i) mit einem anregenden Vorimpuls (35) zu erhalten ist, für die Bestimmung der Frequenz (f) der den Schwinger (1) anregenden elektrischen Wechselspannung (13) genutzt wird.
    17. Verfahren nach Anspruch 16, ge· kennzeich-
    83 P 1 2 9 3 DE
    net dadurch, daß der Vorimpuüs (35) ein Burst-Signal (Schwingungspaket) mit nur wenigen Schwingungen ist.
    18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet dadurch, daß durch eine geregelte (65) Änderung der Länge der ersten und/oder der zweiten Zeitintervalle ( t^, tp) die mittlere elektrische Leistung (NT+nT) unabhängig von Schwankungen der Tersorgungsspannung (66) konstant gehalten wird.
DE19833314609 1983-04-22 1983-04-22 Verfahren zum betrieb eines ultraschall-schwingers zur fluessigkeitszerstaeubung Withdrawn DE3314609A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19833314609 DE3314609A1 (de) 1983-04-22 1983-04-22 Verfahren zum betrieb eines ultraschall-schwingers zur fluessigkeitszerstaeubung
DE8484104426T DE3477550D1 (en) 1983-04-22 1984-04-18 Method of driving an ultrasonic oscillator for an atomizing fluid
EP84104426A EP0123277B1 (de) 1983-04-22 1984-04-18 Verfahren zum Betrieb eines Ultraschall-Schwingers zur Flüssigkeitszerstäubung
AT84104426T ATE41887T1 (de) 1983-04-22 1984-04-18 Verfahren zum betrieb eines ultraschallschwingers zur fluessigkeitszerstaeubung.
DE19843431481 DE3431481A1 (de) 1983-04-22 1984-08-27 Verfahren zum betrieb von ultraschall-leistungsschwingern, insbesondere in geraeten zur zahnsteinentfernung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19833314609 DE3314609A1 (de) 1983-04-22 1983-04-22 Verfahren zum betrieb eines ultraschall-schwingers zur fluessigkeitszerstaeubung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3314609A1 true DE3314609A1 (de) 1984-10-25

Family

ID=6197071

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19833314609 Withdrawn DE3314609A1 (de) 1983-04-22 1983-04-22 Verfahren zum betrieb eines ultraschall-schwingers zur fluessigkeitszerstaeubung
DE8484104426T Expired DE3477550D1 (en) 1983-04-22 1984-04-18 Method of driving an ultrasonic oscillator for an atomizing fluid

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE8484104426T Expired DE3477550D1 (en) 1983-04-22 1984-04-18 Method of driving an ultrasonic oscillator for an atomizing fluid

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0123277B1 (de)
AT (1) ATE41887T1 (de)
DE (2) DE3314609A1 (de)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5834871A (en) 1996-08-05 1998-11-10 Puskas; William L. Apparatus and methods for cleaning and/or processing delicate parts
US6016821A (en) 1996-09-24 2000-01-25 Puskas; William L. Systems and methods for ultrasonically processing delicate parts
DE3534853A1 (de) * 1985-09-30 1987-04-02 Siemens Ag Verfahren zum betrieb eines ultraschallzerstaeubers zur fluessigkeitszerstaeubung
US4736130A (en) * 1987-01-09 1988-04-05 Puskas William L Multiparameter generator for ultrasonic transducers
GB2291605B (en) * 1991-11-12 1996-05-01 Medix Ltd A nebuliser and nebuliser control system
US6313565B1 (en) 2000-02-15 2001-11-06 William L. Puskas Multiple frequency cleaning system
US7336019B1 (en) 2005-07-01 2008-02-26 Puskas William L Apparatus, circuitry, signals, probes and methods for cleaning and/or processing with sound
US7211927B2 (en) 1996-09-24 2007-05-01 William Puskas Multi-generator system for an ultrasonic processing tank
US6822372B2 (en) 1999-08-09 2004-11-23 William L. Puskas Apparatus, circuitry and methods for cleaning and/or processing with sound waves
US7211928B2 (en) 1996-08-05 2007-05-01 Puskas William L Apparatus, circuitry, signals and methods for cleaning and/or processing with sound
CN1153630C (zh) 1999-03-05 2004-06-16 约翰逊父子公司 振动液体雾化器及其操作方法
FR2903331B1 (fr) * 2006-07-07 2008-10-10 Oreal Generateur pour exciter un transducteur piezoelectrique
IT1393824B1 (it) 2009-04-20 2012-05-11 Zobele Holding Spa Atomizzatore di liquidi con dispositivo di vibrazione piezoelettrico a circuito elettronico di controllo perfezionato e relativo metodo di azionamento.
AU2014316769B2 (en) 2013-09-09 2018-12-06 Omnimist, Ltd. Atomizing spray apparatus
CN114130547B (zh) * 2021-11-18 2023-06-16 安徽理工大学 一种药剂汽化组件及应用该组件的射流浮选柱式装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2338503A1 (de) * 1972-07-31 1974-02-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ultraschallgenerator
DE2312442A1 (de) * 1973-03-13 1974-10-03 Siemens Ag Zerstaeuber fuer fluessigkeiten mit piezoelektrischem ultraschallschwinger
DE2912620A1 (de) * 1978-03-31 1979-10-04 Paul Gaboriaud Ultraschallzerstaeuber mit automatischer steuerung
DE2129665B2 (de) * 1970-06-30 1980-06-04 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten mit einem piezoelektrisch angeregten Schwingungssystem
DE2952444A1 (de) * 1979-01-09 1980-07-17 Omron Tateisi Electronics Co Zerstaeubungssteuerung fuer einen ultraschallzerstaeuber
DE3013964A1 (de) * 1980-04-11 1981-10-22 Jürgen F. 8011 Poing Strutz Ultraschallgenerator

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1537058A (en) * 1975-05-20 1978-12-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ultrasonic generators
DE3009975C2 (de) * 1980-03-14 1983-01-27 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zur Impulsanregung eines piezoelektrischen Schall-Sendewandlers

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2129665B2 (de) * 1970-06-30 1980-06-04 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten mit einem piezoelektrisch angeregten Schwingungssystem
DE2338503A1 (de) * 1972-07-31 1974-02-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ultraschallgenerator
DE2312442A1 (de) * 1973-03-13 1974-10-03 Siemens Ag Zerstaeuber fuer fluessigkeiten mit piezoelektrischem ultraschallschwinger
DE2912620A1 (de) * 1978-03-31 1979-10-04 Paul Gaboriaud Ultraschallzerstaeuber mit automatischer steuerung
DE2952444A1 (de) * 1979-01-09 1980-07-17 Omron Tateisi Electronics Co Zerstaeubungssteuerung fuer einen ultraschallzerstaeuber
DE3013964A1 (de) * 1980-04-11 1981-10-22 Jürgen F. 8011 Poing Strutz Ultraschallgenerator

Also Published As

Publication number Publication date
ATE41887T1 (de) 1989-04-15
EP0123277B1 (de) 1989-04-05
EP0123277A3 (en) 1986-07-02
EP0123277A2 (de) 1984-10-31
DE3477550D1 (en) 1989-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3314609A1 (de) Verfahren zum betrieb eines ultraschall-schwingers zur fluessigkeitszerstaeubung
DE69218901T2 (de) Ultraschallzerstäuber
EP0254237B1 (de) Verfahren zur phasengesteuerten Leistungs- und Frequenzregelung eines Ultraschallwandlers sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE60012566T2 (de) Schaltnetzteilumwandler mit einem piezoelektrischen umwandler
DE602005003340T2 (de) Elektronisches antriebssystem für eine tropfensprayerzeugungsvorrichtung
DE3534853A1 (de) Verfahren zum betrieb eines ultraschallzerstaeubers zur fluessigkeitszerstaeubung
DE4122945A1 (de) Mikroprozessorgesteuerter gleichspannungswandler
CH668877A5 (de) Vorrichtung zum betrieb eines piezoelektrischen ultraschallwandlers.
DE3431481A1 (de) Verfahren zum betrieb von ultraschall-leistungsschwingern, insbesondere in geraeten zur zahnsteinentfernung
DE69211301T2 (de) Gewichteter wandler mit rückkopplungsschaltung
EP0810423A2 (de) Vibrationsresonator, Verfahren zum Betreiben eines solchen Vibrationsresonators und Vibrations-Füllstand-Grenzschalter mit einem solchen Vibrationsresonator
DE2916540C2 (de) Elektrische Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines piezoelektrischen Wandlers
DE19742661A1 (de) Steuervorrichtung zum intermittierenden Antrieb eines Aktuators, Pulverzufuhrvorrichtung und Servosystem mit Verwendung der Steuervorrichtung
EP0442510A1 (de) Verfahren und Einrichtung für die Ultraschall-Flüssigkeits-Zerstäubung
EP0303944A1 (de) Verfahren und Schaltung zur Anregung eines Ultraschallschwingers, und deren Verwendung zur Zerstäubung einer Flüssigkeit
EP0036186A2 (de) Verfahren zur Impulsanregung eines piezoelektrischen Schall-Sendewandlers
DE4036618C3 (de) Vorrichtung zum Ansteuern eines piezoelektrischen Vibrators
EP2807499A1 (de) Ansteuerungsschaltung und verfahren zur aktiven dämpfung eines ultraschallwandlers, sowie ultraschall-messsystem
DE2201156A1 (de) Elektrischer Signalgenerator,insbesondere Messsender
EP0736639B1 (de) Vorrichtung zur Entfeuchtung von Mauerwerk
DE69009256T2 (de) Hochfrequenz-Hochspannungsleistungsversorgung mit Ausgangsleistungssteuerung.
DE3417102A1 (de) Verfahren zur ansteuerung eines monostabilen relais und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens
DE2129665C3 (de) Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten mit einem piezoelektrisch angeregten Schwingungssystem
DE4200194C2 (de) Schwingförderanordnung
DE2228008B2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines Sendesignals mit einer in einem starren Verhältnis zur Netzfrequenz des Stromversorgungsnetzes stehenden Sendefrequenz und Anwendung dieses Verfahrens

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
AG Has addition no.

Ref country code: DE

Ref document number: 3431481

Format of ref document f/p: P

8141 Disposal/no request for examination