DE4344455A1 - Ultrasonic vibrations inducing appts. esp. for ultrasonic cleaning bath - Google Patents

Ultrasonic vibrations inducing appts. esp. for ultrasonic cleaning bath

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DE4344455A1
DE4344455A1 DE19934344455 DE4344455A DE4344455A1 DE 4344455 A1 DE4344455 A1 DE 4344455A1 DE 19934344455 DE19934344455 DE 19934344455 DE 4344455 A DE4344455 A DE 4344455A DE 4344455 A1 DE4344455 A1 DE 4344455A1
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ultrasonic
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DE19934344455
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Juergen Kising
Pierre Devidal
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Branson Ultraschall
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Branson Ultraschall
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B3/00Methods or apparatus specially adapted for transmitting mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency

Abstract

The appts. has at least one acoustic transducer (2) and a resonant rod (4) connected to it and in contact with the liquid. The transducer is mounted laterally on the exterior of the rod so as to stimulate transversal vibrations (6). Two or more acoustic transducers can be used, in which case they can be mounted on the rod diametrically opposite each other or on opposite sides of the rod but displaced w.r.t. each other in the longitudinal direction. The rod can be hollow so that the intensity of vibrations in the liquid inside the rod is increased.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abstrahlen von Ultraschallenergie in Flüssigkeiten mit mindestens einem Schallwandler und einem daran angeschlossenen Resonanzstab, der mit der Flüssigkeit in Berührung steht. The invention relates to a device for radiating ultrasonic energy in liquids with at least one acoustic transducer and an attached resonance rod which is in contact with the liquid. Insbesondere be trifft die Vorrichtung eine derartige Vorrichtung zum Ein satz in Ultraschall-Reinigungsbädern. In particular, be the device makes such a device to a record in ultrasonic cleaning baths.

Vorrichtungen dieser Gattung sind bespielsweise aus der EP O 044 800, EP 0 455 837 und DE 41 36 897 bekannt. Devices of this type are known recordable, from EP O 044 800, EP 0,455,837 and DE 41 36 897th Bei diesen Vorrichtungen ist der Resonanzstab an der Wand eines Flüssigkeitsbehälters so befestigt, daß sich der Resonanz stab in der Reinigungsflüssigkeit befindet. In these devices, the resonant bar on the wall of a liquid container is mounted so that the rod-resonance, in the cleaning liquid is located. An einem Stirn ende oder auch an beiden Stirnenden des Resonanzstabes ist jeweils ein Ultraschallwandler so befestigt, daß er im Reso nanzstab Longitudinalwellen anregt. end to one end or at both ends of the resonance rod is in each case an ultrasound transducer mounted so that it stimulates nanzstab longitudinal waves in Reso. Hieraus resultierende transversale Schwingungen werden in die Flüssigkeit abge strahlt, wodurch sie eine Reinigungswirkung erzielen. Resulting transverse vibrations are irradiated abge in the liquid, thereby achieving a cleaning action. Die Longitudinalwelle selbst trägt zur Reinigungswirkung prak tisch nichts bei, so daß sie als Verluststrahlung anzusehen ist. The longitudinal wave itself contributes to the cleaning effect practically nothing at table, so that it must be regarded as a loss radiation.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Gattung so weiterzubil den, daß sich die transversalen Schwingungen mit höherer Effektivität erzeugen lassen. The object of the present invention is to provide a device of the initially mentioned type as the weiterzubil that the transverse vibrations with higher efficiency can be produced.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Schallwandler zum unmittelbaren Anregen von trans versalen Schwingungen seitlich am Umfang des Resonanzstabes angeordnet ist. To achieve this object an apparatus of the initially indicated type according to the invention is characterized in that the sound transducer versal for direct excitation of trans vibrations is arranged laterally on the circumference of the resonant bar.

Durch die seitliche Anordnung eines oder mehrerer Schall wandler werden im Resonanzstab unmittelbar - also ohne den "Umweg" über die Longitudinalschwingungen - transversale Schwingungen angeregt, die insbesondere zu Reinigungszwecken in die Flüssigkeit abgestrahlt werden. transverse vibrations excited radiated in particular for cleaning purposes in the liquid - through the lateral arrangement of one or more transducers are in the resonant bar immediately - without the "detour" about the longitudinal vibrations. Die Erfindung bietet eine sehr viel größere Vielfalt zum Anordnen der Ultra schallwandler relativ zum Resonanzstab, wodurch sich die transversalen Schwingungen optimieren und an den jeweiligen Verwendungszweck anpassen lassen und der Anteil der als Ver luststrahlung anzusehenden Longitudinalschwingungen redu ziert werden kann. The invention provides a much greater variety for arranging the ultrasound transducer relative to the resonant bar, can thereby optimize the transverse vibrations and adapt to the particular application and the share of the United pleasurable radiation to be regarded longitudinal vibrations can be decorated redu.

So ist es beispielsweise möglich, zwei Schallwandler vorzu sehen, die bezüglich des Resonanzstabes gegenüberliegend an geordnet werden, wobei sie in der gleichen Radialebene oder aber axial gegeneinander versetzt angeordnet werden können. Thus, it is possible, for example, two transducers vorzu see which are with respect to the resonant bar arranged opposite to where they can be arranged in the same radial plane or axially offset from one another. Die sich gegenüberliegenden Schallwandler können im Gegen takt (Push-Pull) oder im auch im Gleichtakt, mit gleicher Frequenz oder aber auch mit unterschiedlicher Frequenz betrieben werden. The opposed transducers can be operated in push-pull (push-pull) or also in synchrony, with the same frequency or with different frequencies.

Auch können mehr als zwei Schallwandler in einer gemeinsamen radialen Ebene ringförmig um den Resonanzstab herum angeord net werden. Also, more than two sound transducers in a common radial plane may be a ring around the net angeord resonance rod. Hierdurch läßt sich die abgegebene Ultraschall- Leistung und damit der Reinigungseffekt gegenüber einer auf zwei Schallwandler beschränkten Anordnung vergrößern. This allows the emitted ultrasound power and thus the cleaning effect against a limited two transducer array can be enlarged.

Der bzw. die Schallwandler können innerhalb oder auch außer halb der Flüssigkeit angeordnet werden. Or the transducers can be disposed within or outside of the liquid. Im Gegensatz zu ei ner Vorrichtung, bei der an beiden Stirnenden des Resonanz stabes ein Schallwandler angeordnet ist, entfällt bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung die Durchführung eines Hochfrequenzkabels durch den Resonanzstab. In contrast to egg ner device wherein the rod at both ends of the resonance, a sound transducer is disposed, is omitted in the present device designed according to the implementation of a radio frequency cable through the resonant bar.

Da bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung an den Stirnflächen des Resonanzstabes keine Schallwandler vorgese hen sind, kann der Resonanzstab als Rohr ausgebildet werden, durch das Flüssigkeit über die Stirnflächen hindurchgeleitet wird. Since no transducers are vorgese hen in the invention device designed according to the end surfaces of the resonance rod, the resonant bar may be formed as a tube which is passed through the liquid on the end faces. Die Abstrahlung der transversalen Schwingungen erfolgt dann in das Innere des Resonanzstabes, was zu hohen Ultra schallintensitäten im Zentrum des Rohres führt. The radiation of the transverse vibrations are then inside the resonant bar, which leads to high ultrasound intensities in the center of the pipe. Ein mögli ches Einsatzgebiet dieser Ausführungsform ist die Beschal lung von Flüssigkeiten zum Aktivieren einer chemischen Reak tion oder zum Zerstören von Bakterien, Viren u.ä. A Moegli ches field of application of this embodiment is the Beschal lung tion of liquids or for activating a chemical reac for destroying bacteria, viruses, etc.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Es zeigt: It shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Stabresonators; Fig. 1 is a schematic representation of a Stabresonators;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform eines Stabresonators; Figure 2 is a schematic illustration of a modified embodiment of a Stabresonators.

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines Stabresonators. Fig. 3 shows another embodiment of a Stabresonators.

Der in Fig. 1 gezeigte Stabresonator besteht aus einem Reso nanzstab 4 und zwei Ultraschallwandlern 2 , die diametral ge genüberliegend seitlich am Umfang des Resonanzstabes 4 ange bracht sind. The rod resonator shown in Fig. 1 consists of a Reso nanzstab 4, and two ultrasonic transducers 2 which are diametrically ge genüberliegend laterally placed on the periphery of the resonance rod 4 attached.

Der Stabresonator bildet Teil einer Vorrichtung zum Abstrah len von Ultraschallenergie in ein Reinigungsbad (nicht ge zeigt). The rod resonator forms part of an apparatus for Abstrah len (not shown ge) of ultrasonic energy into a cleaning bath. Zu diesem Zweck ist der Resonanzstab 4 an einer Wand (nicht gezeigt) des Reinigungsbades so befestigt, daß sich der Resonanzstab 4 in die Flüssigkeit erstreckt. For this purpose the resonant bar 4 is fixed to a wall (not shown) of the cleaning bath so that the resonant bar 4 extends into the liquid. Die Anord nung kann hierbei so getroffen werden, daß die beiden Schallwandler 2 außerhalb oder innerhalb der Flüssigkeit liegen. The Anord voltage can be made so here is that the two transducers 2 are outside or inside the liquid.

Bei Erregung der nur schematisch angedeuteten Schallwandler 2 werden im Resonanzstab 4 transversale Schwingungen ange regt, die durch die Kurve 6 in schematischer Weise darge stellt sind. Upon energization of the only schematically indicated transducer 2 are in resonance rod 4 is excited transverse oscillations, which provides by the curve 6 in a schematic way Darge are.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Schall wandler 2 in einem solchen Abstand vom (in Fig. 1) linken Ende des Resonanzstabes 4 angeordnet, daß sie sich in einem Schwingungsbauch befinden. In the illustrated embodiment, the two sound are arranged such that they are located in an antinode converter 2 in such a distance from (in Fig. 1) the left end of the resonance rod 4. Die Lage der Schallwandler 2 in Längsrichtung des Resonanzstabes 4 kann jedoch je nach An wendungszweck auch anders gewählt werden. However, the location of the sound transducer 2 in the longitudinal direction of the resonance rod 4 can also be selected differently depending on intended use. Die beiden Schall wandler 2 können im Gegentakt (Push-Pull) oder auch im Gleichtakt betrieben werden. The two transducers 2 can be operated in push-pull (push-pull), or in unison. Vorzugsweise werden sie ferner mit gleicher Frequenz erregt. Preferably, they are also excited with the same frequency. Es ist jedoch auch möglich, sie mit unterschiedlicher Frequenz, z. However, it is also possible to different frequencies such. B. 25 KHz und 40 KHz zu betreiben, was die Anwendungsmöglichkeiten des Stabreso nators entsprechend erhöht. to operate as 25 KHz and 40 KHz, which increases the application possibilities of the Stabreso nators accordingly.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist zusätzlich zu dem in Fig. 1 gezeigten Paar von Schallwandlern 2 ein weiteres Paar von Schallwandlern 2 vorgesehen, das in Längs richtung des Resonanzstabes 4 mit Abstand zu dem erstgenann ten Paar angeordnet ist. In the embodiment shown in Fig. 2, a further pair of sound transducers 2 is provided in addition to the example shown in Fig. 1 pair of transducers 2 arranged in the longitudinal direction of the resonant bar 4 at a distance from the erstgenann th pair. Durch die Verwendung eines oder mehrerer zusätzlicher Paare von Schallwandlern läßt sich na turgemäß die abgestrahlte Ultraschall-Leistung erheblich vergrößern. By using one or more additional pairs of transducers radiated ultrasonic power can be na turgemäß significantly increase. Wie in Fig. 3 gezeigt, sind beide Paare von Schallwandlern 2 jeweils in einem Schwingungsbauch der transversalen Schwingung angeordnet. As shown in Fig. 3, both pairs of transducers 2 are arranged in an antinode of transverse vibration. Auch hier gilt jedoch, daß eine andere Anordnung der Wandlerpaare zweckmäßig sein kann. Here, too, however, holds that a different arrangement of transducer pairs may be appropriate.

Die Schallwandler 2 sind als piezoelektrische Wandler ausge bildet; The transducers 2 are formed as a piezoelectric transducer out; es können jedoch auch magnetostriktive Wandler sein. However, it may also be magnetostrictive transducers. Der Querschnitt des Resonanzstabes 4 ist vorzugsweise kreis förmig. The cross-section of the resonant bar 4 is preferably circular shaped. Er kann jedoch auch eine von der Kreisform abwei chende Form wie z. However, it can also deviate from the circular shape-reaching such. B. rechteckig, mehreckig, elliptisch usw. haben. , Rectangular, polygonal, elliptical, etc. have.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform hat der Reso nanzstab 4 einen rechteckigen Querschnitt. In the embodiment shown in Fig. 3 embodiment of the Reso has nanzstab 4 has a rectangular cross section. Es sind zwei Schallwandler 2 vorgesehen, die auf gegenüberliegenden Sei ten des Resonanzstabes 4 , jedoch in Längsrichtung des Reso nanzstabes versetzt zueinander angeordnet sind. There are provided two sound transducer 2, the ten on opposite Be of the resonant bar 4, but in the longitudinal direction of the Reso nanzstabes are arranged offset to one another. Die seitli che Position der Schallwandler 2 richtet sich hierbei nach der gewünschten Form der Schwingung des Resonanzstabes 4 . The seitli che position of the transducer 2 is oriented towards the desired shape of the vibration of the resonant bar. 4 Durch gezielte Kombination von Anzahl und Anordnung der Schallwandler und Querschnittsform des Resonanzstabes läßt sich somit die im Resonanzstab angeregte Schwingung in be liebiger Weise variieren und an einen bestimmten Anwendungs zweck anpassen. Through targeted combination of number and arrangement of transducer and cross-sectional shape of the resonance rod thus excited in resonance rod vibration can vary be liebiger manner and adapt dedicated to a specific application.

Bei den in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Schallwandler 2 relativ zum Resonanzstab 4 so angeord net, daß ihre - strichpunktiert angedeuteten - Achsen auf der Längsachse des Resonanzstabes senkrecht stehen. In the examples shown in the figures embodiments, the transducers 2 are angeord net relative to the resonant bar 4 that their - dot-dash lines - axes are perpendicular to the longitudinal axis of the resonant bar. Es ist jedoch auch eine schräge Anordnung der Schallwandler 2 mög lich, bei der die Achsen der Schallwandler 2 mit der Längsachse des Resonanzstabes 4 einen kleineren Winkel als 90° einschließen. However, it is also possible, please include an oblique arrangement of the transducers 2, wherein the axes of the transducer 2 with the longitudinal axis of the resonance rod 4 form an angle smaller than 90 °.

Claims (9)

  1. 1. Vorrichtung zum Abstrahlen von Ultraschallenergie in Flüssigkeiten mit mindestens einem Schallwandler und einem daran angeschlossenen Resonanzstab, der mit der Flüs sigkeit in Berührung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallwandler ( 2 ) zum unmittelbaren Anregen von transversa len Schwingungen ( 6 ) seitlich am Umfang des Resonanzstabes ( 4 ) angeordnet ist. 1. Apparatus for radiating ultrasonic energy in liquids is in contact with at least one acoustic transducer and an attached resonance rod sigkeit with the flues, characterized in that the sound transducer (2) to direct exciting transversalis len vibrations (6) laterally on the circumference of the resonance rod (4) is arranged.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß mindestens zwei Schallwandler ( 2 ) vorgesehen sind, die bezüglich des Resonanzstabes ( 4 ) diametral gegenüberlie gend angeordnet sind. 2. Device according to claim 1, characterized in that at least two sound transducers (2) are provided, which are with respect to the resonant bar (4) arranged diametrically gegenüberlie quietly.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß mindestens zwei Schallwandler ( 2 ) vorgesehen sind, die bezüglich des Resonanzstabes ( 4 ) auf gegenüberliegenden Seiten und in Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. 3. A device according to claim 1, characterized in that at least two sound transducers (2) are provided which are offset relative to the resonant bar (4) on opposite sides and in the longitudinal direction are arranged to each other.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schallwandler ( 2 ) im Gegen takt oder Gleichtakt betreibbar sind. 4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the two transducers (2) are operable in a push-pull or common mode.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schallwandler ( 2 ) mit gleicher oder unterschiedlicher Frequenz betreibbar sind. 5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the two transducers (2) are operable with the same or different frequencies.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß mehr als zwei Schallwandler ( 2 ) in einer gemeinsa men radialen Ebene ringförmig um den Resonanzstab ( 4 ) herum angeordnet sind. 6. The device according to claim 1, characterized in that more than two sound transducers (2) in a ring of a common men radial plane about the resonant bar (4) are arranged around.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schallwandler ( 2 ) oder Gruppen von Schallwandlern ( 2 ) in Längsrichtung des Resonanzstabes ( 4 ) beabstandet zueinander angeordnet sind. 7. A device according to any preceding che Ansprü, characterized in that several sound transducers (2) or groups of transducers (2) in the longitudinal direction of the resonance rod (4) are arranged spaced apart.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzstab ( 4 ) als Rohr ausgebildet ist, durch das die Flüssigkeit hin durchgeleitet wird. 8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the resonant bar (4) is formed as a tube through which the liquid is passed out.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Schallwandler ( 2 ) als piezoelektrische oder magnetostriktive Wandler aus gebildet sind. 9. A device according to any preceding che Ansprü, characterized in that the or each transducer (2) are formed as a piezoelectric or magnetostrictive transducer from.
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