DE4028432A1

DE4028432A1 - Verfahren zum verbinden einer einrichtung zum erzeugen von ultraschall mit einem gegenstueck

Info

Publication number: DE4028432A1
Application number: DE4028432A
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Schatte; Joerg Ringwald
Original assignee: SCHMIDBAUER KG ELMA HANS
Current assignee: SCHMIDBAUER KG ELMA HANS
Priority date: 1990-09-07
Filing date: 1990-09-07
Publication date: 1992-03-12
Also published as: ITMI912300A1; FR2666529A1; IT1251380B; ITMI912300A0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden einer Einrichtung zum Erzeugen von Ultraschall mit einem Gegenstück, wie beispielsweise einer Wanne, einem Blech, Becken od. dgl.

Einrichtungen zum Erzeugen von Ultraschall finden viel fältig Anwendung. Diese Einrichtungen werden meist mit einem entsprechenden Gegenstück verbunden, welches ein Blech oder ähnliches Flachteil, z. B. ein Kunststoff mit Metallbeschichtung, Keramik mit Metallbeschichtung, aber auch eine Wanne od. dgl. Behältnis sein kann, und zur Ultraschallabstrahlung geeignet ist. Unter anderem sind hier Ultraschallreinigungsanlagen zu erwähnen.

Bekannte Ultraschallreinigungsanlagen bestehen aus einem Behältnis zur Aufnahme von beispielsweise zu reinigenden Gegenständen und einem daran angesetzten Schwinger. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Verbund- oder Flachschwinger handeln.

In der Regel besitzen diese Schwinger ein Kopplungs stück, mit dem sie an dem entsprechenden Gegenstück festgelegt sind. Besteht beispielsweise das Kopplungs stück aus einem Stahl, dann kann es sich als günstig erweisen, dieses Stahlkopplungsstück an das Gegenstück anzuschweißen oder anzulöten. Allerdings setzt die Verwendung von Stahl als Kopplungsstück die abzugehende Ultraschalleistung herab, was unerwünscht ist. In der Regel wird deshalb ein Kopplungsstück verwendet, welches den Schall gut durchläßt. Hierzu bieten sich alle Metalle oder Werkstoffe an, welche eine niedrige Schallimpedanz besitzen, aber vor allem auch Aluminium oder Aluminiumlegierungen. Aluminium besitzt eine niedrige Impedanz, was die Schallabstrahlung positiv beeinflußt.

Ein Kopplungsstück aus einem entsprechenden Werkstoff wird heute mit dem Gegenstück dadurch verbunden, daß es an das Gegenstück angeklebt wird. Diese Klebeverbindung hat wesentliche Nachteile. Zum einen ist sie nicht trockenlauffest. Sobald sich im Behältnis kein Wasser befindet, wird vom Schwinger erhebliche Wärme erzeugt, so daß sich auch die Schicht zwischen Schwinger und Behältnis aufheizt. Hierdurch zersetzt sich der Klebstoff oder wird weich, so daß der Schwinger mit der Zeit abfällt.

Ferner ist die Klebeverbindung zwischen Schwinger und Gegenstück in der Regel nicht so dicht, so daß Wasser dampf in die Schicht eindringt und dort weiterkriecht, bis das angeklebte Kopplungsstück abplatzt.

Der Erfinder hat sich zur Aufgabe gestellt, ein Ver fahren der oben genannten Art zu entwickeln, bei welchem eine sichere Verbindung zwischen der Ein richtung zum Erzeugen von Ultraschall und dem Gegenstück hergestellt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß die Verbindung durch Reibschweißen erfolgt.

Die für das Reibschweißen erforderliche Reibung erfolgt durch Relativbewegung zwischen den beiden zu verbindenden Teilen, durch Rotation eines Teils bei Stillstand des anderen oder durch gegenläufige Rotation bei gleichzeitigem Zusammenpressen. Sobald der Werk stoff an den Kontaktflächen plastisch geworden ist, wird eine zusätzliche Stauchkraft ausgelöst und gleich zeitig die Relativbewegung zwischen den Teilen durch starkes Abbremsen des rotierenden oder Beschleunigen des feststehenden Teiles in den Zustand relativer Ruhe gebracht.

Im vorliegenden Fall hat sich herausgestellt, daß durch die reibverschweißte Kontaktfläche zwischen Schwinger und Gegenstück die Schalleitung in keinster Weise beeinträchtigt ist. Im Gegenteil hat sich herausgestellt, daß überraschenderweise noch eine bessere Übertragung des Schalls von dem Schwinger auf das Gegenstück erfolgt als dies beispielsweise bei geklebten Metallschwingern der Fall war.

Von der vorliegenden Erfindung wird auch eine Vorrichtung zum Übertragen von Ultraschall, beispielsweise eine Ultraschallreinigungsanlage, umfaßt, wobei ein Gegenstück, wie beispielsweise eine Wanne, ein Blech, Becken od. dgl., mit einer Ein richtung zum Erzeugen von Ultraschall verbunden ist. Die Verbindung der Einrichtung zur Erzeugung von Ultraschall mit dem Gegenstück erfolgt dabei durch Reibschweißen. In der Regel weist die Einrichtung zum Erzeugen von Ultraschall ein Kopplungsstück auf, an dem dann noch die entsprechenden anderen Teile des Schwingers und insbesondere das PXE-Element (Piezooxydelement) festliegt. Ebenfalls sind verschiedene elektrische Anbindungen vorhanden. Normalerweise weist dieses Kopplungsstück eine Gewinde bohrung zur Aufnahme eines Schraubenbolzens auf, mittels dem wiederum die einzelnen Ringe oder Teile des Schwingers zusammengehalten werden. Erfindungsgemäß ist daran gedacht, daß dieses Kopplungsstück über Reib schweißen mit dem Gegenstück verbunden und anschließend die anderen Schwingerteile über den Gewindebolzen dem Kopplungsstück festgelegt werden.

Es sind jedoch auch andere Ausgestaltungen denkbar, beispielsweise daß ein Gewindeabschnitt, ein Schrauben bolzen od. dgl. durch Reibschweißen mit dem Kopplungs stück und dieses durch Reibschweißen mit dem Gegenstück verbunden ist. Diesem Gewindeabschnitt können dann die einzelnen Teile des Schwingers aufgeschoben und anschließend beispielsweise mit einer Mutter festgelegt werden. Hier soll der vorliegenden Erfindung keine Grenze gesetzt sein.

Bevorzugt besteht das Kopplungsstück aus Aluminium oder Stahl, während das Gegenstück aus Stahl, insbesondere Edelstahl, hergestellt ist.

Von der vorliegenden Erfindung wird auch eine Verwendung des Reibschweißverfahrens zum Verbinden eines Gegenstückes, wie beispielsweise einer Wanne, eines Bleches, Beckens od. dgl., mit einer Einrichtung zum Erzeugen von Ultraschall umfaßt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Er findung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Schwingerwanne mit festgelegtem 1-Piezo ring-Verbundschwinger;

Fig. 2 eine Explosionszeichnung eines 1-Piezo ring-Verbundschwingers.

Eine Vorrichtung zur Erzeugung von Ultraschall, insbesondere ein in Fig. 1 gezeigter Verbundschwinger R, wird an einer Bodenplatte 1 einer Wanne 2, welche aus Metall, vorzugsweise aus Edelstahl, hergestellt ist, festgelegt. Teile des Verbundschwingers, insbe sondere ein Kopplungsstück 3, vorzugsweise aus Aluminium bestehend, ist durch Reibschweißen an der Kontaktfläche 4 mit der Bodenplatte 1 der Wanne 2 fest verbunden.

In Fig. 2 ist ein 1-Piezoring-Verbundschwinger R dargestellt. Ein solcher 1-Piezoring-Verbundschwinger R besteht im wesentlichen aus einem PXE-Element (Piezo oxydelement) 5, insbesondere einem PXE-Ring, welchem eine Kontaktscheibe 6 aufliegt.

Von der Kontaktscheibe 6 führt eine nicht näher gezeigte Verbindung 9 zu einem positiven Anschluß, während eine weitere Kontaktscheibe 8 geerdet ist. Zwischen beiden Kontaktscheiben 6 und 8 befindet sich eine Isolierscheibe 9, welche eine hülsenförmige Ausformung 10 aufweist. Die hüsenförmige Ausformung 10 durchgreift in Gebrauchslage die Kontaktscheibe 6 und den PXE-Ring 5.

Zwischen einem Druckstück 11 und einer Ausgleichscheibe 12 werden der PXE-Ring 5, die Kontaktscheiben 6 und 8 sowie die Isolierscheibe 9 an der Wanne 2 bzw. am Kopplungsstück 3 unter einem bestimmten Druck mittels eines Schraubenbolzens 13 festgelegt. Damit der Schraubenbolzen 13 die einzelnen Elemente, wie Druckstück 11, Isolierscheibe 9, Kontaktscheiben 6 und 8, PXE-Ring 5 und Ausgleichscheibe 12, durchdringen kann, besitzen diese Elemente je eine Bohrung. Der Gewindebolzen 13 greift schraubend in eine Gewindebohrung 16 im Kopplungsstück 3 ein.

Claims

1. Verfahren zum Verbinden einer Einrichtung zum Erzeugen von Ultraschall mit einem Gegenstück, wie beispielsweise einer Wanne, einem Blech, Becken od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung durch Reibschweißen erfolgt.

2. Vorrichtung zum Übertragen von Ultraschall, bei spielsweise Ultraschallreinigungsanlage mit einem Gegenstück, wie beispielsweise Wanne, Blech, Becken od. dgl., welches mit einer Einrichtung zum Erzeugen von Ultraschall verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der Einrichtung (R) zur Erzeugung von Ultraschall mit dem Gegenstück (2) durch Reibschweißen (4) erfolgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (R) zum Erzeugen von Ultraschall ein Kopplungsstück (3) aufweist, welches mit dem Gegenstück (2) über Reibschweißen verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungsstück (3) eine Gewindebohrung (16) zur Aufnahme eines Schraubenbolzens (13) aufweist, welche die übrigen Teile der Einrichtung (R), insbe sondere PXE-Ringe (5) mit dem Kopplungsstück (3) verbindet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungsstück (3) einen Gewindeabschnitt besitzt, dem die übrigen Teile der Einrichtung zum Erzeugen von Ultraschall aufgesetzt sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungsstück (3) aus Aluminium und das Gegenstück (2) aus Stahl besteht.

7. Verwendung des Reibschweißverfahrens zum Verbinden eines Gegenstückes, wie beispielsweise einer Wanne, eines Bleches, Beckens od. dgl., mit einer Einrichtung zum Erzeugen von Ultraschall.