DE3843109C1 - - Google Patents

Description

Es ist bekannt, Ultraschallgeneratoren in Reinigungsgeräten oder als Geräte zum Entfernen von Zahnstein oder auch als Zertrümmungs­ geräte bei Operationen zu verwenden.

Aus der DE-28 56 508 A1 ist ein piezoelektrischer Wandler als Befestigung eines Magnetkopfes auf einem sich drehenden Teil einer Führungstrommel in einem Bildband­ aufzeichnungsgerät bekannt, bei dem zwei entgegengesetzt gepolte läng­ liche piezoelektrische Elemente zwischen einer mit einer ersten Spannung verbundenen inneren Elektrode und zwei mit einer zweiten Spannung verbundenen äußeren Elektroden befestigt sind. Durch An­ legen einer Spannung zwischen der Innenelektrode und den Außenelek­ troden des jeweiligen Elementes erfolgen unterschiedlich starke Aus­ dehnungen bzw. Zusammenziehungen in Längsrichtung der beiden Elemen­ te, so daß ein Ausbiegeeffekt erzeugt wird.

Aus der DE-27 47 309 A1 ist ein Detektor für akustische Emissionen bekannt. Dieser weist ein piezoelektrisches Element mit jeweils auf gegenüberliegenden Seiten angeordneten Elektrodenpaaren auf. Das piezoelektrische Ele­ ment ist innerhalb eines Halters angeordnet, das ein akustisches Fenster an einer Seite des piezoelektrischen Elementes aufweist. Das piezoelektrische Element wird zwischen zwei elektrisch isolie­ renden Scheiben fest in Stellung gehalten. Um ungewünschte akusti­ sche Reflektionen zu absorbieren und um als eine Reaktionsmasse zu dienen, ist ein Dämpfungsblockglied vorgesehen, das mit Hilfe einer Feder und einer Kappe über die dem Fenster gegenüberliegende elek­ trische Isolierung auf das piezoelektrische Element einwirkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ultraschallgenerator der ein­ gangs beschriebenen Art zu schaffen, der in der Lage ist, eine hohe Ultraschallenergie abzugeben und als solcher als Handwerksgerät ein­ setzbar ist. Damit das Gerät universell einsetzbar ist, soll gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Generatorkopf zur Anpassung an den Anwendungszweck austauschbar sein.

Die Aufgabe wird durch den im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Ultraschallgenerator gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrie­ ben.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der Beschrei­ bung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch den Ultraschallgenerator mit einem ersten Generatorkopf;

Fig. 2 einen zweiten zugehörigen Generatorkopf; und

Fig. 3 einen dritten zugehörigen Generatorkopf.

Der Ultraschallgenerator 1 weist eine erste Piezokeramikplatte 2 und eine dieser benachbarte und entgegengesetzt gerichtete zweite Piezokeramikplatte 3 auf. Zwischen den beiden Keramik­ platten ist eine sich über die gesamte Fläche der Platten er­ streckende und als erste Elektrode dienende leitende Platte, vorzugsweise eine Bronzeplatte 4 vorgesehen. Eine zweite Elek­ trode 5 in Form einer solchen Bronzeplatte ist auf der der ersten Bronzeplatte gegenüberliegenden Oberfläche der ersten Piezokeramikplatte angeordnet. Die beiden Platten sind mit mit einer entsprechenden Spannungsversorgung verbundenen Zulei­ tungsdrähten verbunden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Keramikplatten als runde Platten ausgebildet.

Wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist auf der der Keramikplatte 2 abgewandten Seite der zweiten Bronzeplatte 5 ein vorzugsweise aus V2A-Stahl oder Aluminium gebildeter Körper 6, dessen Querschnitt angepaßt an die Keramikscheiben ebenfalls kreisförmig ist, vorgesehen. Dieser weist eine koaxiale Bohrung 7 auf.

Auf der entgegengesetzten Seite des Keramikplattenpaares grenzt unmittelbar an die zweite Keramikplatte ein als Generatorkopf­ grundkörper 8 ausgebildeter Metallkörper, der vorzugsweise aus dem gleichen Metall wie der Körper 6 gebildet ist und der eben­ falls angepaßt an die Querschnittsform der Keramikscheiben zylinderförmig ausgebildet ist, an. Der Generatorkopfgrund­ körper weist auf seiner dem Körper 6 zugewandten Seite eine axiale Bohrung 9 auf. Auch die Keramikscheiben und die beiden Bronzeplatten weisen entsprechende axiale Bohrungen auf. Von der den Keramikplatten abgewandten Seite des Körpers 6 ist eine Kopfschraube 10 durch den Körper 6, die Bronzeplatten und die Keramikplatten hindurch in den Generatorkopfgrundkörper 8 der­ art eingeschraubt, daß Körper 6 und Generatorkopfgrundkörper 8 unter Spannung gegen die Keramikplatten gepreßt werden. Die Bohrungen durch die beiden Keramikplatten und die Bronzeplatte 4 sind so groß gewählt, daß sie einen Abstand von dem Schaft der Schraube 10 aufweisen und eine Isolierhülse 10′ zwischen diesen und der Schraube vorgesehen ist. Die Bohrung der Bronzeplatte 5 und des Körpers 6 können hingegen kleiner sein. Auf jeden Fall ist über den Körper 6 und die an diesem anliegende Schraube 10 ein elektrischer Kontakt hergestellt, der den Körper 6 und den Generatorkopfgrundkörper 8 elektrisch miteinander und damit mit der zweiten Elektrode 5 verbindet.

Der Generator weist ein Generatorgehäuse 11 auf, welches den Körper 6, die Keramikplatten, die Bronzeplatten und die mit diesen verbundenen Drähte einschließt. Damit möglichst wenig Schwingung auf das Generatorgehäuse 11 übertragen wird, ist dieses über die über den Körper 6 nach außen hervorstehende zweite Bronzeplatte 5 mittels Schrauben 12 verbunden. Die Verbindung zwischen dem schwingenden Teil des Generators und dem Gehäuse ist auf diese Weise an der Stelle erfolgt, an der die Amplitude der Schwingungen im eigentlichen Generatorblock am kleinsten ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Ge­ häuse im wesentlichen ohne Schwingung ist. Das Gehäuse weist auf seiner Bodenseite eine entsprechende Durchbrechung 13 zum Einführen der Spannungszuleitungen auf.

Der Generatorkopfgrundkörper 8 weist auf seiner den Keramik­ platten abgewandten Stirnseite einen von dieser nach außen hervorstehenden zylinderförmigen Ansatz 14 mit einem Außen­ gewinde auf. Zu dem Universalhandwerksgerät gehören eine Mehr­ zahl von Generatorköpfen 15, 16, 17. Diese weisen auf ihrer der eigentlichen Erregerfläche 18, 19 gegenüberliegenden Basisseite jeweils eine dem zylinderförmigen Ansatz 14 entsprechende zylinderförmige Ausnehmung 21, 22 mit einem Innengewinde auf, mit dessen Hilfe sie in der in Fig. 1 ersichtlichen Weise auf den Generatorkopfgrundkörper 8 fest aufschraubbar sind.

Die verschiedenen Generatorköpfe haben eine jeweils dem Anwendungszweck angepaßte Form.

Der in Fig. 1 gezeigte Generatorkopf 15 ist so ausgebildet, daß er mit dem Generatorkopfgrundkörper 8 einen Zylinder ohne Luft­ spalt dazwischen bildet, so daß die gesamte Energie vollständig übertragen wird. Diese Ausführungsform ist insbesondere dafür geeignet, Ultraschallenergie in eine Flüssigkeit einzutragen.

Der in Fig. 2 gezeigte Generatorkopf weist anschließend an das Gewinde im Inneren eine hinterschnittene Ausnehmung 23 auf, die dazu dient, zwischen der stirnseitigen Oberfläche des Grundkör­ pers 8 und dem Generatorkopf einen Luftspalt zu bilden. Dadurch ist dieser Generatorkopf insbesondere zum Versprühen von auf der Erregerfläche 19 aufgebrachter Flüssigkeit wie z. B. Farbe geeignet.

Der in Fig. 3 gezeigte Generatorkopf 17 weist ebenfalls eine Ausnehmung 23 zum Bilden eines Luftspaltes auf. Der Generator­ kopf weist eine zur Symmetrieachse des Kopfes und sich entlang dieser erstreckende kanalförmige Bohrung 24 auf, die grundsei­ tig mit einer Querbohrung 25 verbunden ist, welche wiederum über ein Innengewinde (26) mit einer Flüssigkeitszufuhrleitung verbindbar ist. Der Generatorkopf verjüngt sich zur Erreger­ fläche 20 hin. Dieser Generatorkopf ist besonders zum Ver­ sprühen und Vernebeln von Flüssigkeiten geeignet.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, weist das Gehäuse 11 an seinem dem Generatorkopfgrundkörper zugewandten Ende ein Außengewinde 27 auf, dessen Bemessung so gewählt ist, daß es in eine in Fig. 1 schematisch angedeutete Wasserrohrleitung, beispielswei­ se nach Abschrauben des Wasserhahnes von einer solchen, in ein bei dieser vorhandenes Gewinde einschraubbar ist. Auf diese Weise kann das Gerät dazu verwendet werden, eine Wasserleitung bzw. wenigstens einen Abschnitt derselben durch Eintragen von Ultraschallenergie zu reinigen. Das Gerät kann aber auch in sonstige Flüssigkeit aufweisende Behälter mit dem Generatorkopf 15 eingetaucht werden und auf diese Weise Ultraschallenergie in einen solchen mit Flüssigkeit gefüllten Behälter eintragen. Das Gerät kann auf diese Weise beispielsweise zum Reinigen von Werkzeugen oder Haushaltsgegenständen und ähnlichem eingesetzt werden. Der in Fig. 1 gezeigte Generatorkopf ist auch zum Materialabtrag insbesondere von metallischen und Kunststoff­ gegenständen einsetzbar.

Claims (12)

1. Ultraschallgenerator (1) mit einer ersten und einer dieser benachbarten zweiten Piezokeramikplatte (2, 3),
einer zwischen diesen angebrachten ersten Elektrode (4) und einer auf der der ersten Elektrode (4) abgewandten Seite der ersten Piezokeramikplatte (2) angebrachten zweiten Elektrode (5), wobei
die Piezokeramikplatten (2, 3) so ausgerichtet sind, daß bei Anlegen einer Spannung an die Elektroden (4, 5) die Dehnung bzw. Kürzung in Richtung der Plattendicke erfolgt, einem an die zweite Elektrode angrenzenden ersten Schwingungskörper (6),
einem an die der ersten Elektrode (4) abge­ wandte Seite der zweiten Piezokeramikplatte (3) angrenzenden und mit dem ersten elektrisch leitend verbindenden zweiten Schwingungskörper (8) und den ersten und den zweiten Schwingungs­ körper (6, 8) jeweils unter Spannung gegen die Piezokeramikplatten (2, 3) drückenden Einrichtung (10).

2. Ultraschallgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere verschieden geformte Generator­ köpfe (15, 16, 17) vorgesehen sind und der zweite Schwingungskörper (8) auf seiner den Keramikplatten (2, 3) abgewandten Stirnseite mit jeweils einem in seiner Form an den Anwendungszweck angepaßten Generatorkopf verbindbar ist.

3. Ultraschallgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schwingungskörper (8) und der Generatorkopf (15, 16, 17) über ein Schraubgewinde miteinander verbindbar sind.

4. Ultraschallgenerator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerfläche (19, 20) abgerundet ausgebildet ist.

5. Ultraschallgenerator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Generatorkopf einen auf der Erreger­ fläche mündenden und eingangsseitig mit der Zufuhrleitung für ein Flüssigkeitsmedium verbindbaren Kanal (24) aufweist.

6. Ultraschallgenerator nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schwingungskörper (8) und der damit zu verbindende Generatorkopf (16, 17) so ausgebildet sind, daß zwischen der dem Generatorkopf (16, 17) zugewandten stirnseiti­ gen Oberfläche des zweiten Schwingungskörpers (8) und dem Generator­ kopf (16, 17) ein Luftspalt gebildet ist.

7. Ultraschallgenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Generatorkopf (16, 17) eine den Luftspalt bildende Ausnehmung (23) aufweist.

8. Ultraschallgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Generatorkopf abgewandten Seite ein den Körper, die Keramikplatten und die Elektroden mit Zuführungen umgebendes Gehäuse (11) vorgesehen ist.

9. Ultraschallgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse zum Einschrauben in eine Wasserleitung (28) ausgebildet ist.

10. Ultraschallgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikplatten (2, 3) und der erste und der zweite Schwingungskörper (6, 8) zylinderförmig ausgebildet und koaxial zueinander angeordnet sind.

11. Ultraschallgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Piezokeramikplatten (2, 3) und die Schwingungskörper (6, 8) eine koaxiale Bohrung (7) zum Verbinden der genannten Elemente mittels einer Schraube (10) aufweisen.

12. Ultraschallgenerator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung zwischen erstem (6) und zweitem (8) Schwingungskörper durch die Schraube (10) erfolgt.