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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung ebener Wellen zur Erzeugung von Kavitation an einer zu bearbeitenden Mediengrenze.

Die Oberflächengüte erfordert zum Entfernen von Oberflächenverunreinigungen die mechanisch berührungslose Reinigung durch Kavitation.

Es ist bekannt, diese Kavitation in Tauchbädern durchzuführen. Durch Schattenbildung in gasgefüllten Hohlräume und inhomogener Schallverteilung findet die Kavitation lokal differenziert statt (Knotenlinien Bild 2).

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Übertragung der Schwingungen (Energien) mit dem in der Skizze im ίο Grundprinzip dargestellten Ein- oder Mehrkanalsystem (Multi-Channel-System) MCS mit definierten Abmessungen unter vorgegebener Kavitationsenergiedichte.

Die Zusammenhänge sind in der Anlage beschrieben.

Grundlagen der Übertragung von Wellen in zylindrischen, flüssigkeitsgefüllten Rohren

1.1 Die Wellengleichungen

Die Ausbreitung von Wellen in zylindrisch berandeten Rohren wird durch die Grundgleichungen für ein räumliches oder kugelförmiges Schwingungsfeld beschrieben. Sie lauten in ihrer allgemeinen Form:

_^

9o
— gradp = ρ -— 1. Grundgleichung

xJt

divo = —-—τ*- 2. Grundgleichung oder Kontinuitätsgleichung

t* vt

E = Elastizitätsmodul

Für das Feld einer ebenen Welle (00-Mode) in dem nur eine Ausbreitungsrichtung vorhanden ist lauten sie:

Qp _ _ 9υ

9x ~ ^P at

9u ₌ 1_ _9p_

9x E St

die Wellengleichung für den Schalldruck ρ im ebenen Schallfeld (00-Mode) lautet:

9²p ₌ J_ _3^ 8x² ~ c² 9t²

die Wellengleichung für das Schnellpotential Φ lautet:
9Φ

^Ρ-^Ρ-8Γ

Die Wellengleichung für die Schallschnelle ν lautet:

- . . /? 0Φ .? 0Φ , r ΟΦλ

υ = - grad Φ = - ( ι —— + j —— + k ——
V Ox Oy Oz /

im ebenen Schallfeld hat die Schnelle nur eine Komponente υ = υ in x-Richtung:

9Φ

Die allgemeine Form der Wellengleichung lautet für den Schalldruck p:

8²P 9²p 9²p 1 9²p

-T-¹Jf + -Q-γ + -T-'f = Ap = —-—|ρΔ(= V ²) = Laplacescher Differentialoperator

und in Kugelkoordinaten:

1 9²(rp) c² St² "

Die allgemeine Lösung der Wellengleichung lautet für die ebene Schallwelle (00-Mode) (bei sinusförmigem 5 Verlauf des Schalldrucks:

p(t, x) = ρ, · cos ω Π - — J + φι + ί>₂ · cos ω (t + — J + φ₂ oder ganz allgemein

P(I₁X) =

Die Funktion f|

stellt eine fortschreitende ebene Welle (00-Mode) dar; die Funktion f₂

beschreibt die reflektierte ebene Welle.

Die Überlagerung der beiden Wellen ergibt bei einer komplexen Abschlußimpedanz den in Bild 1 dargestell- 30 ten Verlauf des Schalldrucks:

BiId 1: Schalldruckverlauf in einer stehenden Welle vor einer (porösen) Wand bei Teilreflexion. Die Überlagerung der beiden Wellen

Pforlschreilende WsIIe " Pl ~

ρ, = p, cos {ω t - ^

( . 2πχ\ = ρ, ■ cos (ω t — 1

= ρ, ■ cos (ut t + —Ϊ— J

und

Prtnrklierlc Welle ⁼ P2

p₂ cos

(ω t ⁴^-J

/ , 2πχ \
= p₂ cos (ω t — 1

= p₂ ■ cos U> t + —γ- J

In total reflektierten Anordnungen bilden sich Eigenresonanzen (Moden) aus, die auf der Ausbildung von stehenden Wellen beruhen. Die Verteilung des Schalldrucks in "schwingenden" Räumen wird durch diese Eigenresonanzen beschrieben und hat an den schallharten Grenzen Schwingungsbäuche. 65

Die Eigenfrequenzen ergeben sich als Funktion der Ordnungszahlen der Eigenschwingungen (Ordnungszahlen der Moden) und der Raumabmessungen:

'K — λ ι»

2 Ιχν

Πχ

-i VW⁷WF(W

ιο n_Xl n_y, n_z = Ordnungszahlen der Eigenschwingungen (0,1,2,...)
1χ, Iy. Iz = Raumabmessungen in den angegebenen Richtungen

2. Die Lösungen der Wellengleichungen in flüssigkeitsgefüllten Rohren

In einem schallhart berandeten Rohr breitet sich bei allen Frequenzen die ebene Schallwelle (oo-Mode) aus. Es gibt Wellenarten anderer Verteilung über die Schnittfläche (Moden höherer Ordnung) die nur oberhalb einer bestimmten Grenzfrequenz auftreten. Diese Grenzfrequenzen sind eine Funktion der Form der Schnittfläche. (BARTZ, Wolfried J., Technische Akustik, Lexika-Verlag, Kap,. 11)

20

25

n,--2

30

35

Bild 2: Beispiele für die Schalldruckverteilung in angeregten geschlossenen Räumen von ein- und zweidimensionalem Schwingungstyp
Zur genauen Beschreibung der Schallvorgänge in Flüssigkeitssäulen benutzt man die Wellengleichung:

AO = k² · Φ = O(zeitunabhängigeSchreibweise) (11.1)
Φ = Geschwindigkeitspotential
k = Wellenzahl bei Schallausbreitung in unbegrenztem Medium.

45

50

Bei einer harmonischen Anregung mit der Kreisfrequenz ω sind

Φ = Φ(χ,ν,ζ) ■ '
und

L· _ ÜL _ ^2π

c ~ λ

(11.2)

Die Lösungen der Wellengleichung ergeben die möglichen Verteilungen des Geschwindigkeitspotentials innerhalb der Flüssigkeitssäule. Die Flüssigkeitsbegrenzung durch die Rohrwandung und ihr Einfluß auf die Schallausbreitung sind akustisch durch die Wandimpedanz Z_w eindeutig charakterisiert. Die Impedanz der Rohrwand ist durch das i. a. komplexe Verhältnis von Schalldruck ρ und wandnormaler Schallschnelle v_r gegeben. — Den Verlauf des Geschwindigkeitspotentials entlang der Rohrachse ζ (s.a. Bild 11.1) erhält man durch Abspaltung der z-Abhängigkeit:

Φ(χ,ν,ζ) = Φ(χ,ν)

(11.4)

65

b)

Bild 11.1: Flüssigkeitsgefüllte Rohrleitungen mit rechteckigem und kreisförmigem Querschnitt, dargestellt

a) in karthesischen Koordinaten (x, y, z) und

b) in Polarkoordinaten (r, φ, ζ)

Man bekommt dabei Schallwellen, die sich in z-Richtung mit der Ausbreitungskonstante k' und der Querschnittsverteilung Φ(χ, y) des Geschwindigkeitspotentials ausbreiten.

Die Grundgleichungen für den Schalldruck ρ und die Schallschnelle ν entlang der Rohrachse erhält man durch Differentiation des Geschwindigkeitspotentials nach der Zeit, bzw. nach der Raumkoordinate z:

P-P-. -^-jcop-. Φ (11.5)

Ot

0Φ

9z

-jk' ■ Φ (11.6)

25

k' = Ausbreitungskonstante in z-Richtung
Die axiale Schallkennimpedanz

30

- -Jr - ^v^ ⁼ ρ- ■^c'

35

ist unabhängig von χ und y und somit über den Rohrquerschnitt hinweg konstant, c' ist darin die zu k' gehörende Phasengeschwindigkeit.
Die allgemeine Lösung der nach Abspaltung der z-Abhängigkeit verbleibenden Differentialgleichung

(11.7)

lautet für ein Rohr mit Rechteckquerschnitt

Φ(χ^) = Φ_ο ■ cos(y_n · x) · cos(yp · y), (symmetrische Form) (11.8a) Φ(χ^) = Φ_ο ■ sinfjn · x) ■ sin(Yp · y), (unsymmetrische Form) (11.8b)

und für ein Rohr mit Kreisquerschnitt
Φ(Γ,φ) = Φ₀ · cos(n · φ) · J_n(Y_n, _p ■ r). (11.9)

Darin sind

Φ_ο ein konstanter Wert, η, ρ positive ganze Zahlen

Yn, Yp Verteilungsparameter des Geschwindigkeitspotentials (= Eigenwerte der Differentialgleichung, zu denen die entsprechenden Verteilungsfunktionen Φ_η, _p(x, y) gehören, die von der Querschnittsform und der Wandimpedanz der Rohrleitung abhängen; für einen rechteckigen Rohrquerschnitt z. B. gilt

Yn =

; Yp = ~ΤΓ~^; Υ"· P ⁼ VY" +Yp (s-a. Bild 11.1)

50

55

60

Jn(Yn, ρ · r)Besselfunktion n-ter Ordnung zum Argument (γη, ρ · r)

Die Schallausbreitung in flüssigkeitsgefüllten Rohren wird bei rechteckigem Querschnitt durch trigonometrische Funktionen und bei kreisförmigem Querschnitt durch Besselsche Zylinderfunktionen beschrieben.

65

1st die Wandimpedanz komplex und somit auch frequenzabhängig, so sind auch die Verteilungsparameter γ_η, ρ komplex und frequenzabhängig. Das gleiche gilt entsprechend auch für die Ausbreitungskonstante k' in z-Richtung:

k' = ~ -ja', a' = Dämpfungskonstante der Welle (11.10)

Ist dagegen die Wandimpedanz rein imaginär (= verlustlose Wand: a' = 0), so sind die Verteilungsparameter Yn, ρ entweder rein real oder rein imaginär; die Ausbreitungskonstante k' ist dabei reell (α' = 0). Reelle Eigenwerte gibt es beliebig viele, rein imaginäre Eigenwerte dagegen sehr wenige; i. a. ist es nur ein einziger, nämlich γο,ο· Der Verteilungsparameter γο,ο tritt nur dann auf, wenn die Rohrwand Federeigenschaften besitzt. —

11.2 Grenzfälle: Schallhart berandete Flüssigkeitssäule

Betrachtet man die Dämpfung einer Schallwelle durch das Ausbreitungsmedium "Flüssigkeit" als vernachlässigbar klein (z. B.: Luftblasenfreies Wasser), so hängt die Größe ihrer Phasengeschwindigkeit c' und ihrer Amplitudendämpfung α' nur noch von der Impedanz Z_w der Rohrwand und von der Art und Größe des Rohrquerschnitts ab.

Die hierfür maßgebenden theoretischen Zusammenhänge werden in den folgenden Abschnitten 11.2.1 und 11.2.2 anhand zweier charakteristischer Grenzfälle, nämlich der schallharten (Z_w= <») und der schallweichen (Zw = O) Rohwand erläutert. Die Betrachtungen beschränken sich dabei auf Rohrleitungen mit kreisförmigem Querschnitt; für Rohre mit rechteckigem Querschnitt gelten prinzipiell die gleichen Aussagen.

11.2.1 Schallhart berandete Flüssigkeitssäule mit Kreisquerschnitt

Beim schallhart berandeten Rohr ist die wandnormale Schallschnelle v_r an der Stelle r = r_t (s. Bild 11.1b) gleich Null:

v r ^ o (11.11)

Die Verteilerparameter γ_η, _P, die die einzelnen Moden der Verteilungsfunktionen Φ_η, _p(r, φ) bestimmen, sind reell und (wegen v_r, = 0) durch die Nullstellen der Besselfunktion

Jn'(Yn.p · r,)-O (11.12)

gegeben. Sämtliche Wellenmoden sind durch η und ρ doppelt indiziert. Der Index η gibt die Anzahl der Knotendurchmesser und der Index ρ die Anzahl der Knotenkreise über dem Kreisquerschnitten des Rohres an. — Die 00-Mode existiert bei allen Frequenzen als ebene, ungedämpfte Welle. Im Falle einer ideal schallharten Berandung ist ihre Phasengeschwindigkeit c'o.o gleich der Schallgeschwindigkeit c im allseits unbegrenzten Flüssigkeitsmedium, s. Bild 11.2.
Die 00-Mode ist die charakteristische Mode für die Schallübertragung im schallhart berandeten Rohr.

10-

20- 01- 30-Mode

α.

ο Z

	1	\	\	I	I U> ¹ O ! ° ' (M
	I	\ N X «	M r—X JC <-v <a	Il
	I		L
00-Hod« /	\ Ml ,5?!		Λ N. -
	\ "' Λ«Ο ι "i

1.25

2.5

10 20

Frequenz Γ (kHz)

Bild 11.2: Frequenzgang der normierten Phasengeschwindigkeit c'/c der ersten fünf Wellenmoden in einem schallhart berandeten Rohr mit kreisförmigem Querschnitt (n = 5 cm)

Alle übrigen Wellenmoden können sich erst oberhalb ihrer Grenzfrequenz

~2τΓ

Yn. ρ

(11-13)

ungedämpft ausbreiten; ihre Schallfeldverteilung — bezogen auf die Normalebene zur Ausbreitngsrichtung ζ — ist nicht eben.

Für alle Moden außer der OO-Mode besitzt das schallhart berandeten Rohr-Hochpaßeigenschaften. — Die niedrigste Grenzfrequenz f_gr hat die Mode 10:

^fgr 1.0 =

2π

~ ■ ⁰-586 Ο 1-1

Jede Wellenmode breitet sich mit ihrer eigenen Phasengeschwindigkeit

^Cn, P =

(11.15)

und ihrer eigenen Dämpfungskonstanten ^n, ρ Yn, P

(11.16)

bzw. ihrem eigenen Dämpfungsmaß

a'n, ρ = 8,686 · ct'n, ρ (in dB pro Längeneinheit) (11-17)

aus. —

Bild 11.2 zeigt den (theoretischen) Verlauf des Frequenzganges der normierten Phasengeschwindigkeit c'/c der ersten fünf Wellenmoden, die sich in einer schallhart berandeten Flüssigkeitssäule mit kreisförmigem Querschnitt ausbreiten können; die Kurven gelten für einen Rohr-Innenradius η =5 cm. Die 00-Mode breitet sich mit einer frequenzunabhängigen Phasengeschwindigkeit aus, die bei ideal schallharter Berandung gleich c ist. Die normierte Phasengeschwindigkeit aller übrigen Moden ist frequenzabhängig. (Dispersion!) und größer als Eins.

Bild 11.3 zeigt für die gleichen Wellenmoden wie in Bild 11.2 die dazugehörigen (ebenfalls theoretischen)

Frequenzgänge der Dämpfungsmaße a' (in dB/cm). —

■ο

c α E

a.

-30-Mode "Ol-Mode—	■ .	=8,8 kHz "—-.	N Z Ji O V J	N X X l-\ —<o \	¹ N ¹X IJC \|O
-20-Mode—	' -»
-ΙΟ-Mod«—	^^.	Ί		I
OO-Hoda /		\		L.	I I
	I

1.25

10 20

Frequenz f (kHz)

Bild 11.3: Frequenzgang des auf die Längeneinheit von 1 cm bezogenen Dämpfungsmaßes a' der ersten fünf Wellenmoden in einem schallhart berandeten Rohr mit kreisförmigem Querschnitt (n = 5 cm)

Ist der Elastizitätsmodul E_w des Rohrwandmaterials konstant, so hängt die Phasengeschwindigkeit c' ausschließlich vom Verhältnis der Rohr-Wandstärke d zum Rohr-Innenradius η ab. Bild 11.7 zeigt den Verlauf der normierten Phasengeschwindigkeit c7c in Abhängigkeit von d/n in einem wassergefüllten Stahlrohr (Ew = 2,06 -10" Nm~²). Je kleiner das Verhältnis d/n ist, desto mehr schwingt die Rohrwand mit und um so größer ist die Abnahme der Phasengeschwindigkeit c'. —

1,0

υ|ο 0,9

o,a

.2

• C

H ·

E ■

U a

0.7

O..5

	/	/	/	m

			^-—■
/
/



	W

10

-2

IO

-1

10" 2 d

Bild 11.7: Verlauf der normierten Phasengeschwindigkeit c7c in einem wassergefüllten Stahlrohr in Abhängigkeit vom Verhältnis der Wandstärke d zum Innenradius η

Die gesamte Schalldämpfung in einer federnd berandeten Flüssigkeitssäule setzt sich aus drei verschiedenen Dämpfungskomponenten zusammen:

a) Dämpfung durch das Flüssigkeitsmedium selbst (= Absorption)

b) Dämpfung infolge Reibung des Flüssigkeitsmediums an der Rohrwand

c) Dämpfung durch das Mitschwingen der Rohrwand

In einer luftblasenfreien Flüssigkeit ist der Einfluß der ersten beiden Dämpfungskomponenten auf die Gesamtdämpfung vernachlässigbar klein. — Die durch das Mitschwingen der Rohrwand verursachte Schalldämpfung, ausgedrückt durch die Dämpfungskonstante α', ergibt sich aus der folgenden Beziehung:

, 2tic'p (γ₂/γ,)² + 1 . 2nc'ü · (d/r, + l)²+l „ _{( iU}v>\

"--ET-³W^=T-¹*-*- E_w.(d/r_{l +} l/-1 ^ ⁽¹¹²²⁾

η = Verlustfaktor

f = Frequenz

Nach Gleichung (11.14) ist die Grenzfrequenz der übertragenen, nicht ebenen Welle umgekehrt proportional zum Durchmesser des schallhart berandeten Rohres, d. h. die Welle wird mit abnehmendem Radius ebener. (Es handelt sich streng genommen um eine ebene Welle, der vom Umfang des Schwingungsgebers eine Kugelwelle überlagert wird.) Literatur 11/MEYER, Erwin, NEUMAN, Ernst-Georg Kap. 5, S. 117-157

Die niedrigste Grenzfrequenz hat die Mode (Mode n, p/n: Anzahl der Knotendurchmesser, p: Anzahl der Knotenkreise über der Schnittfläche) d. h. die Welle mit einem Knotenpunkt und ohne Knotenkreis.

Durch arithmetische Umwandlung stellt Gleichung (11.14) eine Funktion des Rohrdurchmessers (allg. näherungsweise der Schnittfläche) als Funktion der gewählten Grenzfrequenz dar.

RI =0,586-C/2'fGR10

Die Dämpfungskonstante u' wächst direkt proportional mit dem Verlustfaktor η und der Frequenz I, während sie mit größer werdendem Verhältnis von Wandstärke d zu Innenradius n kleiner wird. —

Bei einer mitschwingenden Masse am Rohrende (die durch konstruktive Maßnahmen evtl. bereitgestellt werden muß findet eine Mündungskorrektur statt in der Länge phi *Rl/4.

Ein reflektionsfreies, offenes Rohrende (theoretisch unendlich langen Leiter) kann man nach (7/Reichard, W., Grundlagen der technischen Akustik, Geest & Portig, Kapitel 13 "Stehende Schallwellen" und Kapitel 26 "Abstrahlung" (Berechnungsgrundlagen)) herstellen, indem man das Rohrende nach der Trichtergleichung (7/(26.13) auslegt.

Für eine geraden Rohrabschluß ergibt sich als angenommene Mündungskorrektur 0,7854 »Rl, d. h. die mögliche Frequenz und der Rohrdurchmesser sind in Abhängigkeit von der Regelgenauigkeit des Bearbeitungssystems zu wählen.

Die Rohrlänge muß größer als ein Viertel der Frequenz zugeordneten Wellenlänge sein!

Der Abstand des Schwingungsgebers wird im Bereich von mehr als ein Viertel der Wellenlänge nach seiner Strom (Leistungs-)kurve geregelt.

Tabelle der Rohrdurchmesser als Funktionen der Regelgenauigkeit:

Regelgenauigkeit (mm) Radius (mm) Frequenz (Hz) Länge (cm)

MODE10

Bei einer angenommen Regelgenauigkeit von 5,0 mm ist also die Übertragung ebener Wellen von mit der Frequenz 30 kHz bei einem Rohrradius von < 6,5 mm (Fläche 1,3273 qcm) und einer Länge > 2,2 cm möglich.

Skizze (Maßstab 1 : 1) für obiges Beispiel (Kantenlänge 1,152 cm), Hart

0,1	0,1273	< 3,3139 EE 06	> 0,0436
1,0	1,2732	< 3,3139 EE 05	> 0,4345
5,0	6,3662	< 66,275 k	> 2,1728
8,6227	10,9788	< 38,430 k	> 3,7470

LEITFLUIDSÄULE SCHALLHARTES ROHR

35 11.4 Erzeugung ebener Schallwellen in flüssigkeitsgefüllten Rohren

In einem flüssigkeitsgefüllten Rohr lassen sich nur dann ebene Schallwellen erzeugen, wenn

a) die Berandung der Flüssigkeitssäule schallhart ist — und 40 b) die Querabmessungen des Rohres klein gegenüber der Wellenlänge sind (2r, <λ).

11.4.1 Schalldruck und Schallschnelle

Die Anregung ebener Rohr-Schallwellen erfolgt in der Praxis i. a. durch einen konphas schwingenden Kolben 45 (Kolbenstrahler), dessen Querschnitt S gleich dem des Rohrinneren ist. Der schwingende Kolben erteilt dem an seiner Oberfläche angrenzenden Flüssigkeitsmedium eine Schnelle v_o, die gleich seiner eigenen Wechsel-Geschwindigkeit ( = Kolbenschnelle νκ) ist. Der Wechsel-Druck an der Kolbenoberfläche ( = Schalldruck p₀) ist somit

50 Po = P ■ C' · Vo po = Schalldruck an der Kolbenoberfläche (11.23) V₀ = Vk = Schallschnelle an der Kolbenoberfläche

11.4.2 Strahlungsimpedanz und Schalleistung Die mechanische Impedanz des schwingenden Kolbens

Fk

ZmK = Fk = wirksame Wechselkraft

VK

60 νκ = bewirkte Kolbenschnelle

(11.24)

wird durch das angrenzende und als Belastung aufzufassende Flüssigkeitsmedium um den Betrag Z_s ■ S (Zs = spezifische Schallimpedanz des Flüssigkeitsmediums, S = Strahloberfläche) vergrößert:

Z_m (K+ Fluss.)

Fk

VK

Z₅-S (11.25)

10

Den durch die Ankopplung des Flüssigkeitsmediums verursachten Impedanzzuwachs bezeichnet man als Strahlungsimpedanz Z_n:

Z_r = Zs · S = r_sir + jü>m_s r_str = Strahlungswiderstand (11.26)
m_s = mitschwingende Mediummasse

Bei der Abstrahlung von ebenen Schallwellen ist die Strahlungsimpedanz des Kolbenstrahlers reell und gleich dem Produkt aus Schallkennimpedanz und Strahlerfläche:

Z_r = r_s(r - ρ · c' · S (Z_s = Z„ - ρ ■ c') (11.27)

Die vom Kolben ins Rohr abgestrahlte Schalleistung P₃ ist damit
p_a = J . S = ρ ■ c' · Vo² ■ S = r_str ■ Vo² ) = Schallintensität (11.28)

11.4.3 Aufbau von Schallsendern zur Erzeugung ebener Rohrschallwellen

Schallsender zur Erzeugung ebener Schallwellen in flüssigkeitsgefüllten Rohren, z. B. in Meßrohrleitungen oder Impedanzmeßrohren, arbeiten vorzugsweise nach dem piezoelektrischen, dem magnetostriktiven oder dem elektrodynamischen Wandlerprinzip. Bild 11.8 zeigt als Beispiel den prinzipiellen Aufbau eines Schallsenders mit piezoelektrischer Anregung. Das Wandlerelement besteht aus einem piezokeramischen Rohrschwinger (PZT), der als Längsschwinger polarisiert ist. Eine konphas schwingende, hochabgestimmte (z. B. Aluminium-)Platte, die durch zwei O-Ringe in der Rohrwandung gehalten wird, arbeitet als Kolbenstrahler.

Die O-Ringe bestehen i. a. aus Gummi und sorgen für eine weitgehende mechanische Entkopplung zwischen Rohr und Platte. Da die Gummiringe direkt an die Flüssigkeit angrenzen, dürfen sie nicht sehr dick sein (z. B.: <2 mm 0), da sie sonst bereits als "schallweiche Berandung" wirken, und der Schalldruck — insbesondere bei tiefen Frequenzen — schon am Rohranfang stark absinkt, so daß die Schallabstrahlung ins Rohr nur sehr schwach ist. —

Sch.llhirt·· Rohr

Flu«.tfk«lt·- • üul *

Kolb.o.tr«hl«r

0-Rlni* im Giuui 1

Zylindrischer placealaktriachar Länfiich>l»|«r

El«ktrl>ch« Anachlu··«

Gvftnatlf«

U»tch.

Bild 11.8: prinzipieller Aufbau eines Schallsenders mit piezoelektrischer Anregung zur Erzeugung ebener Schallwellen in einem flüssigkeitsgefüllten Rohr

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Übertragung ebener Wellen von einem Schwingungsgeber mit periodischer Anregung (Erzeugung ebener Wellen) in einem fluiden, zylindrischen Leitsystem auf die Objektfläche.

2. Verfahren nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet,daß die Ausnutzung der Filtrierung von Moden der Schwingungsform höherer Ordnung angewendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsform der OO-Mode (ebene Welle) ungedämpft übertragen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterung durch die Wahl der Abmessungen des Leitsystems erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wahl der Abmessungen frequenzabhängig zu bestimmen ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen eine Mündungskorrektur (d. h. eine Verlängerung des schwingenden Fluids in der Leitungsachse) bewirken.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Mündungskorrektur eine zusätzliche

fluide Schwingungsmasse an der Mediengrenze bereitgestellt werden kann.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung nach der Trichtergleichung ausgelegt werden kann.

9. Verfahren nach Anspruch 1—8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bearbeitung größerer Objektflächen eine parallele Anordnung mehrerer Fluidleitsysteme möglich ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidsäulen zur Bearbeitung gekrümmter Objektfläche frei wählbare Lagen haben.

12