DE3843110C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ultraschallgenerator.

Aus der DE-28 56 508 A ist ein piezoelektrischer Wandler bekannt, bei dem zwei entgegengesetzt gepolte piezoelektrische Elemente Verwendung finden, die gegenphasig betrieben werden und damit die Auslenkung der Elemente verdoppeln.

Bei der bekannten Anordnung sind die Elemente seitlich eingespannt, und durch die Auslenkung der anderen Seite wird beispielsweise der Magnetkopf eines Bildbandaufzeichnungsgerätes über einer Spur positioniert.

Eine solche Anordnung eignet sich grundsätzlich nicht zur Erzeugung großer Energien im Ultraschallbereich.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ultraschallgenerator mit großer Leistung zu schaffen, der in einfacher Weise insbesondere in Flüssig­ keiten enthaltenden Einrichtungen einsetzbar sein soll.

Diese Aufgabe wird durch einen die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweisenden Ultraschallgenerator gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 8. Mögliche Verwendungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 9 bis 13 gekenn­ zeichnet.

Gemäß einer Verwendung der Erfindung ist die Einrichtung eine Waschmaschine. Durch die mit dem Ultraschallgenerator in die Waschmaschine eingebrachte Energie wird nicht nur erreicht, daß sich kein Kalk an der Wandung der Waschmaschine ablagert, sondern es wird erreicht, daß der Waschpulververbrauch auf etwa ein Drittel der sonst vorgeschriebenen Menge herabgesetzt werden kann.

Nach einer anderen Verwendung der Erfindung ist die Einrichtung eine Kaffeemaschine. Es wird erreicht, daß sich in dem wasserführenden Teil der Kaffeemaschine keinerlei Kalk absetzt.

Gemäß einer anderen bevorzugten Verwendung ist die Einrichtung ein Geschirrspüler. Auch hier wird erreicht, daß sich einerseits kein Kalk absetzt und andererseits die Menge des einzusetzenden Spülmittels auf ein Drittel der angegebenen Normalmenge herabgesetzt werden kann.

In einer anderen bevorzugten Verwendung ist die Einrichtung ein Luftwäscher einer Klimaanlage. Hier wird erreicht, daß die Bakterien in dem zur Luftwäsche dienenden Flüssigkeitsbereich getötet werden, so daß auf das Zuführen von Chemikalien zu diesem Zweck verzichtet werden kann.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist diese als Ein­ kopplungsstück eines Rohres ausgebildet. Hier wird erreicht, daß in einem mit der Ultraschallenergie beaufschlagten Bereich keine Kalk­ ablagerungen im Rohrinneren erfolgen.

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

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Ultraschallgenerator mit einer ersten Ausführungsform eines Kopfes;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform des Kopfes;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Ultraschallgenerator von unten;

Fig. 4 einen Schnitt durch ein Gehäuse mit einem eingebauten Generatorkopf;

Fig. 5 einen Schnitt durch ein Rohr mit einem eingesetzten Generator; und

Fig. 6 eine schematische Schnittdarstellung eines Luft­ wäschers in einer Klimaanlage mit eingesetzten Ul­ traschallgeneratoren.

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 Bronzeplatten 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 8 ausgebildeter Metallkörper, der vorzugsweise aus dem gleichen Metall wie der Körper 6 gebildet ist und der ebenfalls angepaßt an die Querschnittsform der Keramikscheiben zylinderförmig ausgebildet ist, an. Der Generatorkopf weist auf seiner dem Körper 6 zugewandten Seite eine axiale Bohrung 9 auf. Auch die Keramikscheiben und die beiden Bronzeplatten weisen entspre­ chende axiale Bohrungen auf. Von der den Keramikplatten abge­ wandten Seite des Körpers 6 ist eine Kopfschraube 10 durch den Körper 6, die Bronzeplatten und die Keramikplatten hindurch in den Generatorkopf 8 derart eingeschraubt, daß Körper 6 und Ge­ neratorkopf 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 10 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 Generatorkopf 8 elektrisch miteinander und damit mit der zweiten Elektrode 5 verbindet.

Wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist gemäß einer ersten Ausführungsform des Generators ein Generatorgehäuse 11 vorgesehen, welches den Körper 6, die Keramikplatten, die Bronzeplatten und die mit diesen verbundenen Drähte ein­ schließt. Damit möglichst wenig Schwingung auf das Generator­ gehäuse 11 übertragen wird, ist dieses über die über den Körper 6 nach außen hervorstehende zweite Bronzeplatte 5 mittels Schrauben 12 fest 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 Schwin­ gungen im eigentlichen Generatorblock am kleinsten ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Gehäuse im wesentlichen ohne Schwingung ist. Das Gehäuse weist auf seiner Bodenseite eine entsprechende Durchbrechung 13 zum Einführen der Spannungszu­ leitungen auf.

Fig. 3 zeigt die Ansicht des in Fig. 1 gezeigten Generators von unten.

Fig. 2 zeigt einen gegenüber Fig. 1 abgewandelten Generatorkopf 14 auf. Sein Stirnbereich ist speziell so ausgebildet, daß er in eine elastische Dichtmanschette 15 einsetzbar ist, die wiederum in eine Ausnehmung eines Gehäuses 16 einer wasserauf­ nehmenden Einrichtung im Boden einsetzbar ist. Zu diesem Zweck weist der Generatorkopf 14 die eigentliche Erregerfläche 17, an die Dichtung angepaßte zylinderförmige Abstufungen 18 und einen in die Manschette einzuführenden Haltering 19 auf.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung eine Waschmaschine oder eine Geschirrspülmaschine, und das Gehäuse ist der das mit Waschmittel bzw. Spülmittel versetzte wasseraufnehmende Teil der Waschmaschine bzw. des Geschirr­ spülers. Durch die Befestigung des Generators über die elasti­ sche Manschette wird erreicht, daß keine Schwingungen vom Generator auf das Gehäuse 16 übertragen werden. Vielmehr wird alle Ultraschallenergie über die Erregerfläche 17 in das dar­ über befindliche Wasser übertragen. Auf diese Weise wird nicht nur erreicht, daß sich an der Innenfläche des Gehäuses 16 kein Kalk ablagert, sondern auch, daß das Waschpulver bzw. Spülmit­ tel derart fein verteilt wird, daß nur etwa ein Drittel der Menge von Waschmittel bzw. Spülmittel benötigt wird, die für den Normalgebrauch ohne Anwendung eines derartigen Ultraschall­ generators erforderlich ist.

In einer anderen, nicht gezeigten Ausführungsform handelt es sich bei dem Gehäuse 16 um den wasserführenden Teil einer Kaffeemaschine. Hier wird erreicht, daß sich kein Kalk im Inneren der wasserführenden Teile absetzt.

In der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform ist der Ultraschall­ generator in ein Rohreinsatzstück 20 eingesetzt, welches zwi­ schen zwei schematisch angedeutete Rohrenden 21, 22 einsetzbar ist. Das Rohreinsatzstück weist einen seitlich angebrachten Einsatzstutzen 23 auf, dessen Mittelachse unter einem Winkel von im wesentlichen 45 Grad gegen die Längsachse des zwischen den Rohrenden anzubringenden Einsatzstückes 24 auf. Der Ultra­ schallgenerator weist einen mit der zweiten Elektrode 5 durch Schrauben 26 fest verbundenen Fassungsring 25 auf. Dieser weist ein Außengewinde auf, welches in ein Innengewinde des Einsatz­ stutzens 23 einschraubbar ist. Der Fassungsring 25 ist abge­ sehen von der festen Verbindung über die zweiten Bronzeplatte 5 schwingungsmäßig über elastische Ringe 27 gegen Übertragung der Schwingungen vom Ultraschallgenerator isoliert. Dadurch wird erreicht, daß im wesentlichen keine Schwingungen auf den Ein­ satzstutzen übertragen werden. Die gesamte Energie wird über die Erregerfläche 17 in das Rohreinsatzstück 20 und damit weit in ein damit verbundenes Rohr eingetragen. Auf diese Weise kann verhindert werden, daß sich in dem so beaufschlagten Rohrstück Kalk oder sonstige Sedimente absetzen und bereits abgesetzte sogar wieder gelöst werden.

Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform ist das Gehäuse 16 die Wandung eines Luftwäschers 28 einer Klimaanlage. Der Ultra­ schallgenerator 8 entspricht in seinem Aufbau der in Fig. 1 ge­ zeigten Ausführungsform mit dem in Fig. 2 gezeigten Kopf, der in der gleichen Weise wie in Fig. 4 über eine elastische Dichtmanschette mit der Gehäusewandung schwingungsfrei ver­ bunden ist. Der Ultraschallgenerator ist derart im Bodenbereich des Gehäuses angeordnet, daß er mit seiner Erregerfläche in das im Bodenbereich befindliche Waschwasser 29 ragt. Über seine Erregerfläche 17 wird Ultraschallenergie in das Wasser einge­ leitet, wodurch die aus der Luft ausgewaschenen Bakterien abgetötet werden. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, ist in der Zuführungsleitung 30 für das Zuführen von Dampf bzw. auszu­ sprühendem Wasser in das Innere des Luftwäschers ein zweiter Ultraschallgenerator 31 eingesetzt. Zum Zweck des Einsetzens ist dieser in gleicher Weise ausgebildet wie bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform, so daß das Einschrauben über einen entsprechenden Fassungsring 25 in ein Innengewinde der Zufüh­ rungsleitung 30 erfolgt. Mit diesem zweiten Ultraschallgenera­ tor wird erreicht, daß sich im Inneren der Zuführungsleitung 30 Kalk oder ähnliches nicht absetzen kann.

Claims (13)

1. Ultraschallgenerator mit einer ersten und einer zweiten Piezokeramikplatte und auf den Endflächen dieser Platten angebrachten Elektroden zum Anlegen eines Spannungsfeldes, wobei die beiden Platten entgegengesetzt gepolt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Piezokeramikplatten (2, 3) jeweils eine zentrale Öffnung aufweisen und durch eine zentral angebrachte Einrichtung (10) zwischen zwei Schwingungskörpern (6, 8) gehaltert sind, und daß die gemeinsame Aufhängung der Platten (2, 3) und der Körper (6, 8) an einem Gehäuse (11) über eine dünne Platte (5) erfolgt, die über die Piezokeramikplatten (2, 3) seitlich hinausragt.

2. Ultraschallgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Platte (5) gleichzeitig als Elektrode dient.

3. Ultraschallgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Einrichtung aus einer Schraube (10) besteht, die die Piezokeramikplatten (2, 3) und einen der Schwingungskörper (6) durchdringt und mit dem anderen Schwingungskörper (8) verschraubt ist.

4. Ultraschallgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Einrichtung (10) so ausgebildet ist, daß sie die Piezokeramikplatten (2, 3) berührungslos durchdringt, und daß die Einrichtung (10) gleichzeitig als elektrische Verbindung zu einem der Schwin­ gungskörper (8) dient, der als zweite Elektrode für eine der Piezokeramikplatten (3) wirkt.

5. Ultraschallgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) als Einsatz­ stutzen (23) ausgebildet ist, der seitlich und unter einem Winkel an einem Rohreinsatzstück (20) angebracht ist, durch das das zu bestrahlende Medium fließt (Fig. 5).

6. Ultraschallgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Piezokeramikplatten (2, 3) und beide Schwingungskörper (6, 8) zylinderförmig ausgebildet und koaxial zueinander angeordnet sind.

7. Ultraschallgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung von Gehäuse (11) und Ultraschallgenerator an der Stelle der kleinsten Schwin­ gungsamplitude des Ultraschallgenerators erfolgt.

8. Ultraschallgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung von Ultraschall­ generator und Gehäusewandung (16) über eine elastische Man­ schette (15) erfolgt (Fig. 4).

9. Verwendung eines Ultraschallgenerators nach Anspruch 1 bei einer Waschmaschine, wobei der Ultraschallgenerator in den Wasser mit Waschpulver aufnehmenden Bereich dieser Ma­ schine gerichtet ist.

10. Verwendung eines Ultraschallgenerators nach Anspruch 1 bei einer Kaffeemaschine.

11. Verwendung eines Ultraschallgenerators nach Anspruch 1 bei einem Geschirrspüler.

12. Verwendung eines Ultraschallgenerators nach Anspruch 1 bei einem Luftwäscher einer Klimaanlage (Fig. 6).

13. Verwendung eines Ultraschallgenerators nach Anspruch 1 bei einem Luftwäscher einer Klimaanlage, wobei der Ultra­ schallgenerator im Waschwasser (29) im Bodenbereich des Gehäuses (16) dieser Anlage angeordnet ist.