DE3815925C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einleiten
von Ultraschallschwingungen in eine Flüssigkeit mit
tels Ultraschallschwingern, die am Boden (der Wan
dung) eines Flüssigkeitsbehälters angeordnet sind und
als lambda/2-Schwinger aus zwei im Gegentakt schwin
genden piezoelektrischen Platten bestehen, die einer
seits mit einem schallabstrahlenden Kegel und anderer
seits mit einem Gegengewicht verbunden sind.
Derartige Vorrichtungen werden insbesondere bei der
Ultraschallreinigung benötigt, wobei die in einem
ultraschallerregten Flüssigkeitsbad auftretenden ho
hen Zug- und Druckkräfte, insbesondere der Mechanis
mus der Kavitation, eine sehr gute Reinigung der ein
getauchten Werkstücke bewirken. Das Einleiten der
Ultraschallschwingungen wird bei bekannten Vorrichtun
gen dieser Art dadurch bewirkt, daß die Ultraschall
schwinger mit ihrem schallabstrahlenden Kegel auf
eine Wandung beziehungsweise den Boden eines solchen
Flüssigkeitsbehälters aufgeklebt werden und dadurch
diese Wandung beziehungsweise den Boden in Schwingun
gen versetzen, die (der) wiederum diese Schwingungen
an die Flüssigkeit weitergibt. Derartige Reinigungs
bäder haben sich insbesondere für kompliziert ge
formte Werkstücke bewährt, werden jedoch auch mit
Vorteil bei feinmechanischen Aggregaten angewendet.
Die zu reinigenden Werkstücke beziehungsweise die
Werkstücke, auf die die Ultraschallschwingungen ein
wirken sollen, werden hierbei nur eine kurze Zeit
dauer diesen Ultraschallschwingungen ausgesetzt. Die
Kavitationswirkung ist daher durch diese Zeitdauer
dosierbar. Dies trifft jedoch nicht für die Wandung
des Flüssigkeitsbehälters zu, die steter Kavitations
wirkung ausgesetzt ist. Hierdurch kommt es zu einem
"Kavitationslochfraß", der dazu führt, daß nach eini
ger Zeit die Behälterwandung undicht wird. Der Kavita
tionslochfraß macht sich selbstverständlich insbeson
dere an der Wandung bemerkbar, an der der Ultraschall
geber aufgesetzt ist. Diese Wandung wirkt als schall
übertragende Membrane, muß also die gesamten Kräfte,
die letztendlich auch zu der Kavitation führen, über
tragen. Wird diese Membrane jedoch undicht, gelangt
Feuchtigkeit zu den auf die Wandung aufgeklebten
Ultraschallgebern, womit ein Lösen dieser Ultraschall
schwinger und damit eine Zerstörung der Anlage verbun
den ist. Eine dickere Membrane, die diesen Kavita
tionslochfraß hinauszögern würde, ist nicht einsetz
bar, da mit der Dicke der Membrane die abgegebene
Schalleistung beziehungsweise der Wirkungsgrad der
gesamten Einrichtung deutlich zurückgeht.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzuge
ben, die diesen Kavitationslochfraß an den Flüssig
keitsbehälter-Wandungen beziehungsweise der Membrane
vermeidet. Erreicht wird dies in erfindungsgemäßer
Weise dadurch, daß die Ultraschallschwinger mittels
eines Halterings gehalten sind, der nahe der piezo
elektrischen Platte mit dem schallabstrahlenden Kegel
verbunden ist und daß sie mittels dieses Halterings
direkt oder über eine das Gegengewicht umgebenden
Büchse in den Flüssigkeitsbehälter eingefügt sind.
Nicht mehr also wie bisher werden die Ultraschall
geber mit ihrem schallabstrahlenden Kegel auf eine
Wandung, die Membrane, des Flüssigkeitsbehälters auf
geklebt, sondern sie werden so in den Flüssigkeits
behälter eingefügt, daß der schallabstrahlende Kegel
direkt in die Flüssigkeit hineinragt. Die sich dann
selbstverständlich auch einstellende Kavitation wird
nunmehr nicht die Membrane beziehungsweise die Wan
dung des Flüssigkeitsbehälters abtragen, sondern den
schallabstrahlenden Kegel. Der schallabstrahlende
Kegel besteht jedoch aus massivem Metall, so daß der
durch die Kavitation bewirkte Abtrag am schallabstrah
lenden Kegel in der Praxis vernachlässigbar ist. Mög
lich ist diese besondere Halterung des Ultraschall
gebers dadurch, daß sich bei den piezoelektrischen
Platten ein Schwingungs-Knotenpunkt bildet mit der
Schwingungsamplitude null; die maximale Schwingungs
amplitude ergibt sich an der Stirnfläche des schallab
strahlenden Kegels. Wird der Haltering, wie nach der
Erfindung angegeben, am Fußpunkt des schallabstrahlen
den Kegels, dort wo er an der piezoelektrischen
Platte anliegt, angebracht, so liegt dieser Haltering
noch in der Nähe des Knotenpunktes, also an einer
Stelle, wo der schallabstrahlende Kegel nur mit ge
ringer Schwingungsamplitude schwingt. Dieser Halte
ring wird dadurch zwar auch noch zum Schwingen ange
regt, jedoch mit einer ganz geringfügigen Amplitude,
so daß dort auch kaum Kavitationseinwirkungen zu be
fürchten sind. Die erwünschte Schallübertragung an
die Flüssigkeit jedoch wird praktisch nicht beein
trächtigt, da diese nun direkt über den schallab
strahlenden Kegel erfolgt.
Da auf diesen schallabstrahlenden Kegel nicht nur die
Kavitation einwirkt, sondern auch die möglicherweise
in der Flüssigkeit vorhandenen korrodierenden Chemika
lien, wird nach der Erfindung weiterhin vorgeschla
gen, daß der schallabstrahlende Kegel aus korrosions
festem Material ist.
Eingefügt werden kann der Ultraschallgeber in erfin
dungsgemäßer Weise dadurch, daß der schallabstrah
lende Kegel, wie nach der Erfindung vorgeschrieben,
nahe der piezoelektrischen Platte in die Behälterwan
dung, die dann als "Halterung" dient, eingefügt be
ziehungsweise an dieser Stelle mit der Behälterwan
dung verschweißt wird. Selbstverständlich kann auch
ein bereits mit dem schallabstrahlenden Kegel ver
schweißter Haltering in die Behälterwandung, als Teil
dieser Wandung, eingeschweißt werden. Hierbei kann
auch der Haltering einstückig mit dem schallabstrah
lenden Kegel sein.
Die weitere Möglichkeit, die allerdings etwas raum
aufwendiger ist, ist durch die Erfindung dadurch gege
ben, daß das Gegengewicht von einer Büchse umgeben
ist, die durch einen Boden unterseitig bis auf eine
Öffnung für die Schwingerzuleitungen verschlossen
werden kann. Dadurch ist eine Vorrichtung gegeben,
die durch eine bodenseitig abdichtende Schraubverbin
dung auf die Innenwandung des Flüsigkeitsbehälters
aufgeschraubt werden kann, wodurch also der gesamte
Ultraschallschwinger sich abgedichtet in der Flüssig
keit befindet und unmittelbar auf die Flüssigkeit ein
wirken kann. Diese Vorrichtung hat zudem noch den
Vorteil, daß bei Ausfall eines Ultraschallschwingers
ein Austausch dieses Schwingers unschwer möglich ist.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der er
findungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, und zwar
zeigen:
Fig. 1 einen Ultraschallschwinger mit Haltering
im Schnitt und
Fig. 2 einen Ultraschallschwinger mit Büchse.
Der Ultraschallgeber nach Fig. 1 besteht aus den bei
den im Gegentakt schwingenden piezoelektrischen Plat
ten (1, 2), zwischen denen eine Elektrode (3) als
Spannungszuführung eingefügt ist. An die beiden piezo
elektrischen Platten (1, 2) schließen sich einerseits
ein Gegengewicht (4) und andererseits ein schallab
strahlender Kegel (5) an. Mittels einer Schraube (6)
sind alle diese Teile zusammengehalten.
Nahe der Auflagefläche des schallabstrahlenden
Kegels (5) an die piezoelektrische Platte (2) ist an
den schallabstrahlenden Kegel (5) ein Haltering (7)
angedreht, der zum Einfügen des Ultraschallschwingers
in einen Flüssigkeitsbehälter dient. Dieser Haltering
kann in den Ultraschallbehälter eingeschweißt oder
sonstwie an ihn angebracht werden so, daß der schall
abstrahlende Kegel (5) in die Flüssigkeit hineinragt.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die Behälter
wandung mit einer solchen Öffnung zu versehen, die
ein Einschweißen entsprechend der Verbindung durch
den Haltering (7) erlaubt.
Fig. 2 zeigt den gleichen Schwinger, eingefügt in
eine Büchse (8). Auch hier findet sich wieder die
gleiche Befestigung des schallabstrahlenden Kegels
(5) mittels eines umfassenden Halteringes (17), der
bei dieser Darstellung einstückig mit der Büchse (8)
verbunden ist. Die Büchse (8) umschließt den gesamten
restlichen Teil des Ultraschallschwingers und ist
unterseitig durch einen Boden (9) mit Schraubstut
zen (10) abgeschlossen. Durch den Schraubstutzen (10)
werden nicht nur die Zuleitungen zu dem Ultraschall
schwinger hindurchgeführt, sondern es wird damit auch
der gesamte Ultraschallschwinger an einer Behälter
innenwandung unter Zwischenlage einer Dichtung be
festigt. Dadurch ist nicht nur der empfindliche
Schwingerteil vollkommen gegen Eindringen von Flüssig
keit geschützt, sondern auch ein Auswechseln des
Schwingers unschwer möglich.
Claims (7)
1. Vorrichtung zum Einleiten von Ultraschallschwin
gungen in eine Flüssigkeit mittels Ultraschallgebern,
die am Boden (der Wandung) eines Flüssigkeitsbehäl
ters angeordnet sind und als lambda/2-Schwinger aus
zwei im Gegentakt schwingenden piezoelektrischen
Platten bestehen, die einerseits mit einem schallab
strahlenden Kegel und andererseits mit einem Gegen
gewicht verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ultraschallgeber mittels eines Halteringes
(7) gehalten sind, der nahe der piezoelektrischen
Platte (2) mit dem schallabstrahlenden Kegel (5) ver
bunden ist und daß sie mittels dieses Halterings (7)
direkt oder über eine das Gegegewicht (4) umgebenden
Büchse (8) in den Flüssigkeitsbehälter eingefügt
sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der schallabstrahlenden Kegel (5) aus korrosions
festem Material ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Haltering (7) die Flüssigkeitsbehälter-
Wandung ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Haltering (7) einstückig mit dem schallab
strahlenden Kegel (5) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Büchse (8) einstückig mit dem Haltering (7)
verbunden ist.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren
der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Büchse (8) durch einen Boden (9) unterseitig
bis auf eine Öffnung für die Zuleitungen verschlossen
ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß an der Büchse (8) bodenseitig abdichtende Schraub
verbindungen (10) angebracht sind.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
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8331 | Complete revocation |