DE687455C

DE687455C - Holder for piezo crystals

Info

Publication number: DE687455C
Application number: DE1935I0051735
Authority: DE
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1934-02-23
Filing date: 1935-02-23
Publication date: 1940-01-31
Also published as: GB429992A; FR785769A

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM
31. JANUAR 1940ISSUED ON
JANUARY 31, 1940

::■ a:: ■ a

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

JVl 687455 KLASSE 21a⁴ GRUPPEJVl 687455 CLASS 21a ⁴ GROUP

151735 VIII al21a⁴·151735 VIII al21a ⁴

Patentiert im Deutschen Reiche vom 23. Februar 1935 ab Patenterteilung bekanntgemacht am 4. Januar 1940Patented in the German Empire on February 23, 1935 Patent issued January 4, 1940

ist in Anspruch genommenis used

Die Erfindung betrifft eine Halterung für Piezokristalle, die beispielsweise bei Geräten Verwendung finden soll, die starken Erschütterungen ausgesetzt sind, wie es u.a. bei Flugzeuggeräten der Fall ist. Bei solchen Anwendungen soll die Frequenz der mechanischen Vibration des Kristalls möglichst unabhängig von den Bewegungen des Flugzeuges sein und. bei jeder Lage des Flugzeuges, selbst wenn es umgekehrt fliegt, konstant bleiben. Diesen Bedingungen entspricht die vorliegende Konstruktion, die gleichzeitig die Verwendung sehr hoher Frequenzen gestattet und einfach und billig ist.The invention relates to a holder for piezo crystals, for example in devices Is to be used that are exposed to strong vibrations, such as i.a. is the case with aircraft equipment. In such applications, the frequency should be the mechanical Vibration of the crystal should be as independent as possible from the movements of the aircraft and. in any position of the aircraft, even if it flies the other way around, stay constant. Meets these conditions the present construction, which at the same time allows the use of very high frequencies and is easy and cheap.

Es ist bekannt, die Kristalle durch seitlich an ihrer Umrandung angebrachte Stifte zu haltern. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die Verteilung der Stifte der jeweiligen Kristallform genau angepaßt sein muß und daß eine Auswechselung des Kristalles daher mit großen Schwierigkeiten verknüpft ist. Es ist weiterhin bekannt, Kristallplatten fest einzuspannen. Dies verursacht jedoch stets große Schwingungsdämpfungen, auch dann, wenn die Einspannung z. B. im Mittelpunkt der Kristallplatte, also in einem Schwingungsknoten, erfolgt. Das Schwingungsbild auf der Platte ist nämlich nicht konstant, und der Kristall ist auch an den Knotenpunkten nicht völlig schwingungsfrei, so daß eine Ein- 3<> Spannung in allen Fällen zu einer Dämpfung führt. Demgegenüber geschieht die Kristallhalterung gemäß der Erfindung dadurch, daß ein in einer Elektrode befestigter Bolzen den im Mittelpunkt durchbohrten Kristall festhält, wobei der Bolzendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Kristallbohrung. Hierdurch wird erreicht, daß der Kristall gegen seitliche Verschiebungen usw. völlig gesichert ist, so daß aber trotzdem keinerlei Druck- oder Spannkräfte auf ihn ausgeübt werden.It is known to hold the crystals by means of pins attached to the side of their border. This arrangement has the disadvantage that the distribution of the pins must be precisely matched to the respective crystal shape and that changing the crystal is therefore associated with great difficulties. It is also known to firmly clamp crystal plates. However, this always causes large vibration damping, even when the clamping z. B. in the center of the crystal plate, so in a vibration node, takes place. The oscillation pattern on the plate is not constant, and the crystal is also not completely free of oscillation at the nodal points, so that an on-tension in all cases leads to a damping. In contrast, the crystal holder according to the invention takes place in that a bolt fastened in an electrode holds the crystal pierced in the center, the bolt diameter being smaller than the diameter of the crystal bore. This ensures that the crystal is completely secured against lateral displacement, etc., so that nevertheless no pressure or tension forces are exerted on it.

An Hand der Abbildungen soll die Erfindung näher beschrieben werden.The invention is to be described in more detail with the aid of the figures.

Abb. ι zeigt einen Halter mit eingebautem Kristall im Querschnitt,Fig. Ι shows a holder with built-in crystal in cross section,

Abb. 2 die Einzelteile der Konstruktion auseinandergezogen.Fig. 2 the individual parts of the construction pulled apart.

Es ist ι das aus Isolierstoff bestehende Gehäuse, 2 die an dessen Unterseite befestigte Elektrode und 3 die Gegenelektrode, die an dem Deckel 4 befestigt ist, der aus leitendem oder nichtleitendem Stoff bestehen kann. In diesen Deckel ist zu diesem Zwecke eine mit Innengewinde versehene Buchse 5 eingesetzt und vernietet, die sich mit einem Ansatz 6 gegen die Unterfläche des Deckels anlegt und in die die Elektrode 3 einge-It is ι the housing made of insulating material, 2 attached to its underside Electrode and 3 the counter electrode, which is attached to the cover 4, which are made of conductive or non-conductive material can. For this purpose, a bushing 5 provided with an internal thread is located in this cover used and riveted with a shoulder 6 against the lower surface of the lid and into which the electrode 3 is inserted.

schraubt ist. Dieses Einschrauben und damit die Einstellung des Luftspaltes zwischen Elektrode und Kristall erfolgt durch ein in die Löcher 7 eingesetztes Werkzeug. Der Kristall 8 hat in der Mitte, in einem Knotenpunkt, eine Bohrung 9 gegenüber einer etwas kleineren Bohrung 10 in der Elektrode 2 und wird durch einen in diese Bohrungen eingesetzten Kopfbolzen in seiner Lage gehalten. is screwed. This screwing in and thus the adjustment of the air gap between the electrode and crystal is made through a tool inserted into the holes 7. The crystal 8 has in the middle, in a node, a hole 9 opposite one slightly smaller hole 10 in the electrode 2 and is through one in these holes inserted head bolt held in its position.

Die näheren Einzelheiten der Konstruktion erkennt man aus Abb. 2^- Die obere Wand 4 mit der darin vernieteten Buchse 5 enthält Schraubenlöcher 11, denen entsprechende Löcher 12 in dem Gehäuse 1 und in der Bodenplatte 2 entsprechen und wodurch diese TeEe zusammengeschraubt werden können. Der untere Teil der Elektrode 3 hat einen größeren Durchmesser als der obere Teil, und zwar gleich oder größer dem Durchmesser des Kristalles 8.The details of the construction can be seen in Fig. 2 ^ - The upper wall 4 with the socket 5 riveted therein contains screw holes 11, which correspond Holes 12 in the housing 1 and in the Base plate 2 correspond and whereby these TeEe can be screwed together. The lower part of the electrode 3 has a larger diameter than the upper part, equal to or larger than the diameter of the crystal 8.

Wie oben erwähnt, soll der Kristall gegen Längsbewegungen innerhalb seines Halters geschützt sein, damit seine schwingenden Flächen nicht in Berührung mit dem festen Teil des Halters kommen. Diese Aufgabe wird sehr günstig durch den Befestigungsbolzen 10 im Knotenpunkt gelöst. Das hierzu erforderliche Loch kann so klein sein, daß es wenig· oder gar keinen Einfluß auf die Eigenschaften des Kristalls, wie den Temperatürkoeffizienten, ausübt, wenngleich es sich gezeigt hat, daß es die Kristallfrequenz etwas verringert. Der Kopf des Bolzens hat einen etwas kleineren Durchmesser als das Loch 9, so daß ein geringer Spielraum um ihn entsteht, der ein Zersprengen des Kristalls infolge Temperaturänderungen verhindert. Die Dicke des Kopfes ist etwa halb so groß wie die Dicke des Kristalls, so daß er praktisch keinen Einfluß auf das Arbeiten des Kristalls ausübt.As mentioned above, the crystal should resist longitudinal movement within its holder be protected so that its vibrating surfaces do not come into contact with the solid Part of the holder come. This task is solved very favorably by the fastening bolt 10 in the junction. That about this required hole can be so small that it has little or no effect on the Properties of the crystal such as the temperature coefficient, although it does has shown that it decreases the crystal frequency somewhat. The head of the bolt has one slightly smaller diameter than hole 9, so that there is little clearance around it, which prevents the crystal from shattering as a result of temperature changes. The thickness of the head is about half as large as the thickness of the crystal so that it has practically no effect on the working of the crystal exercises.

Die kürzeste innere Dimension des Halters ist langer als die längste Dimension des Kristalls, so daß kein Teil des letzteren eine Seitenwand des Halters berühren kann.The shortest inner dimension of the holder is longer than the longest dimension of the Crystal, so that no part of the latter can touch a side wall of the holder.

Bei der Anordnung gemäß der Erfindung können die Kristalle mit jeder gewünschten Frequenz von 100 kHz bis 15000 kHz und höher arbeiten. Es hat sich gezeigt, daß selbst bei Kristallen für sehr hohe Frequenzen Bewegungen des Kristallhalters, etwa ein vollständiges Umkehren desselben oder Drehen in eine vertikale Stellung, keine oder wesentlich verringerte Einflüsse auf das Arbeiten haben.In the arrangement according to the invention, the crystals can have any desired Frequency from 100 kHz to 15000 kHz and work higher. It has been shown that even with crystals for very high frequencies Movements of the crystal holder, about a complete one Reversing it or rotating it to a vertical position, none or substantially have reduced influences on work.

Bekannt sind toroidale Kristalle, die an dem inneren Umfang eines Toroidcs und zwischen zwei senkrechten Elektroden aufgehängt sind, von denen der Kristall durch Luftspalte getrennt ist. Der Erfinder hat die Verwendung von Kristallen gemäß der Erfindung in einer waagerechten Ebene im Auge, wobei der Kristall, wie dargestellt, auf einer der Elektroden liegt. Die obere Elektrode kann dann von dem Kristall durch einen kleinen Luftspalt getrennt werden, derart, daß, wenn im Falle einer Drehung des Kristallhälters um 90⁰ in der senkrechten Ebene der Kristall zu den Elektroden in eine geneigte Stellung kommt, die dadurch hervorgerufene Frequenzänderung innerhalb erträglicher Grenzen liegt. Es besteht aber nur geringe Möglichkeit für den Kristall, eine solche Stellung einzunehmen, da er sofort längs des Bolzenkopfes gleitet und sich gegen die untere Elektrode legt, wo er durch den Bolzenkopf in seiner Stellung gehalten wird. Die Konstruktion gemäß der Erfindung hat weiter den Vorteil, daß man leicht und mit Sicherheit rechteckige Kristalle herstellen kann.Toroidal crystals are known which are suspended on the inner circumference of a toroid and between two vertical electrodes, from which the crystal is separated by air gaps. The inventor envisions the use of crystals according to the invention in a horizontal plane, the crystal lying on one of the electrodes as shown. The upper electrode can then be separated from the crystal by a small air gap, in such a way that if, in the case of a rotation of the crystal holder by 90 ^° in the vertical plane, the crystal comes into an inclined position to the electrodes, the frequency change caused thereby is within tolerable Limits. However, there is only a small possibility for the crystal to assume such a position, since it immediately slides along the bolt head and lies against the lower electrode, where it is held in its position by the bolt head. The construction according to the invention has the further advantage that rectangular crystals can be produced easily and with certainty.

Die Erfindung eignet sich für Kristalle, die nach der X- oder y-Achse oder sonstwie geschnitten sind und die eine beliebige rechteckige, dreieckige oder Scheibenform besitzen. The invention is suitable for crystals which are cut along the X or Y axis or in some other way and which have any rectangular, triangular or disk shape.

Claims

Patent claims:

1. Holder for piezo crystal thereby characterized in that the center pierced crystal by one in one Electrode attached bolt is held, which protrudes into the crystal bore and which has a smaller diameter than the crystal bore.

2. Holder according to claim. 1, thereby characterized in that the height of the protruding into the bore of the crystal Part of the retaining bolt is smaller than the thickness of the crystal.

3. Holder according to claims 1 and 2, characterized in that between the crystal and the counter electrode a narrow, optionally adjustable There is an air gap.

1 sheet of drawings

HKtILlN. PRINTED IN THE