DE861337C - Einrichtung zum Erzeugen mechanischer Ultraschallschwingungen - Google Patents

Einrichtung zum Erzeugen mechanischer Ultraschallschwingungen

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DE861337C
DE861337C DES6012D DES0006012D DE861337C DE 861337 C DE861337 C DE 861337C DE S6012 D DES6012 D DE S6012D DE S0006012 D DES0006012 D DE S0006012D DE 861337 C DE861337 C DE 861337C
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DE
Germany
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blades
rotor
blading
blade
gas
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Expired
Application number
DES6012D
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English (en)
Inventor
Hans Dr Phil Pfrang
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K7/00Sirens
    • G10K7/02Sirens in which the sound-producing member is rotated manually or by a motor

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Einrichtung zum Erzeugen mechanischer Ultraschallschwingungen. Gegenstand der Erfindung ist e4ne Einrichtung zum Erzeugen mechanischer Ultraschallschwingungen. Es ist zum Erzeugen mechanischer Ultraschallschwingungen von. großer Leistung vorgeschlagen worden,, daß ein Gasstrom großen Drucken in seiner Longitudinalgeschwindtigkeit oder Durchlußmenge oder Strömungsrichtung periodisch in Ultraschallfrequenz beeinlußt wird, insbesondere durch seine periodische Unterbrechung, beispielsweise durch einen durchbrochenen umlaufenden Steuerkörper. Dabei ist dieser Steuerkörper als umlaufende, mit kreisförmig angeordneten Durchbrechungen versehene Scheibe ausgebildet. Diese Lochscheibe wind durch einen Motor fremd angetrieben und mit ihren Öffnungen so in die Richtung des hochgespannten Gasstromes gebracht, daß dieer durch die öffn=-gen durchzutreten gezwungen ist. Die Lochscheibe zerhackt periodisch gemäß ihrer Umlaufgeschwindigkeit und Lochzahl den gleichmäßig anströmenden Gasstrom und drückt ihm eLne Frequenz auf, die auf Ultraschallfrequenz von grÖBerer Leistung gebracht werden kann, ahs das durch die bisher bekannten Verfahren, beispielsweise durch die piezoelektrische oder magnetostriktive Erzeugung von Ultraschallschwingungen, möglich ist.
  • Die Erfindung sieht als durchbrochenen umlaufenden Steuerkörper einen mit turbinenartiger Beschaufelung ausgestatteten Läufer vor, .dem ein Leitteil vorgeschaltet ist. Die periodische Unterbrechung des hochgespannten Gasstromes erfolgt also gemäß der Erfindung duxch Rotation eines Schaufelträge, wobei es zunächst gleichgültig ist, ob der Laufschaufelträger fremd angetrieben oder durch die Energie des hochgespannten Gasstromes selbst in Umlauf gesetzt wird. Die- Schaufeln zerhacken den anblasenden Gasstrom periodisch und erteilen ihm je nach Umfangsgeschwindigkeit und Schaufelteilung eine mehr oder weniger hohe Frequenz.
  • Der Leitteil kann einen Strömungskanal oder deren mehrere enthalten. Er kann lediglich dazu dienen, dem Gas eine bestimmte Strömungsrichtung zu geben, es ist jedoch auch möglich, ihn so zu gestalten, daß in ihm Energie umgesetzt wird.
  • Der mit turbinenartiger Beschaufelung versehene Steuerkörper oder Läufer kann durch einen Motor fremd angetrieben und seine Beschaufelung so ausgebildet sein, daß in ihr,dieAbsolutgeschwindigkeit des strömenden Gases achsparallel gerichtet ist, also keine oder keine nennenswerte Energie an das Laufrad abgeben wird. Doch ist dies keine Bedingung, die die Einrichtung gemäß der Erfindung erfordert, sondern nur eine Möglichkeit. Im Gegenteil erlaubt es gerade die Einrichtung gemäß der. Erfindung, durch Anwendung eines mit turbinenartiger Beschaufelung versehenen Läufers diesen selbst durch die Energie des hochgespannten Gases anzutreiben und zugleich als Unterbrecherkörper für den. Gasstrom wirken zu lassen.
  • Die Fig. i bis 4 stellen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.
  • Fig. i zeigt einen Längsschnitt durch einen turbinenartig ausgebildeten Ultraschallfreq_uenzerzeuger. Dass hochgespannte Gas tritt an der Stelle 5 in das. Gehäuse i der Turbine ein, durchströmt den Leitapparat 2, der teil- oder vollbeaufschlagt ausgebildet sein kann, beaufschlagt den Läufer 3 mit seinen- Beschaufelung 4, der fremd oder engen angetrieben ist und wird gemäß der Erfindung durch die Beschaufelung dieses Läufers in Ultraschallfrequenz zerhackt. Der mit Ultraschallfrequenz schwingendeGasstrom tritt in einen Ringkanal 6-6 ein, der -ihn an die Verwertungslsrtelle heranbringt. Es ist das Bestreben, von der Eingangsenergie des hochgespannten -Mediums einen möglichst großen Teil an der Verwertungsstelle zur Verfügung zu haben. Diesem Zweck dienen die weiteren. Maßnahmen gemäß der Erfindung, insbesondere der Fremdantrieb' des Läufers 3 und die besondere Laufschaufelausbildung 4.
  • Fig. 2 zeigt die besondere Ausführungsform, d-aß der mit turbinenartiger Beschaufelung versehene Steuerkörper oder Läufer 3 fremd angetrieben wird und seine Beschaufelung 4 so ausgeführt ist, da13 äüe Absolutgeischwindigkeit c, in jeder Stelle des Laufschaufelquerschnitbes 4 achsparallel gerichtet ist. Damit sich in jeder Stelle des Laufschaufelquerschnittes die gewünschte achsparalleleAbsolutgesehwindigkeit c1 ergibt, werden die Laufschaufeln der Beschaufelung 4 entsprechend der sich aus dem Geschwindigkeitsdreieck ergebenden Relativgeschwindigkeit w1 gestellt. Es wird dadurch keine oder keine nennenswerte Energie vom Gasstrom an das Laufrad. abgegeben, es wird aber auch keine große Energie im Laufrad bei Fremdaritrieh dü.rch die Unterbrechung des Gasstromes verzehrt, da dessen Strömungsrichtung nicht umgelenkt, sondern aufrechterhalten wird.
  • Die Schaufeln des Leit- und Laufteiles 2 und 4. sind demnach so ausgebildet, daß an jeder Stelle der gleiche Querschnitt verwirklicht ist. Diese Bedingung ergibt die eigenartig ausgebildete Laufschaufelform 4, die in den Fi.g. 3 und 4 weiterhin zur Darstellung kommt.
  • Fi,g. 3 zeigt die Laufschaufeln 4 vergrößert in perspektivischer Ansicht schräg von oben, der eingezeichnete Schnitt entspricht dem Schnitt der L.aufBchaufeln 4 in Fig. 2. D,i@e Ziffern 8 bis 13 stellen Sch,,aufelkanten der Läuferbeschaufelung 4 dar und dienen zur Kenntlichmachung der Schaufelform. Sie entsprechen in den Fig. 2 bis 4 einander.
  • Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht der Laufschaufel 4. Fig. 2, bis 4 lassen erkennen, daß Leit- und Laufteil 2 und 4 die gleiche Schaufelteilung t haben und daß- am übertritt zwischen Leit- und Laufteil 2 und 4 die Eintrittsdicke der Schaufeln zwischen den Kanten 8 und 9 gleich der halben Schaufelteilung t/2 ist.. Diese Bedingung muß gemäß der Erfindung nicht vorhandensein, man erstrebt aber durch ihre Verwirklichung ein Maximum an Frequenzintensität bei einem Minimum an aufzuwendender Energie. Man erkennt in den Figuren weiterhin die Erweiterung des Lauf schaufeleintritts t/2 an den Eintrittskanten 8 und 9 auf das Maß der vollen Teilung t zwischen denLaufschaufelaustrittskanten i2-bzw!i 3. Da ein weiteres bereits angeführtes Kennzeichen der Erfindung darin besteht, daß an jeder Stelle des Leit, und Laufteiles 2, und 4 der gleiche Querschnitt verwirklicht ist, muß kontinuierlich mit der Zunahme der Laufschaufelöffnung von t12 an den Eintrittskanten 8 und 9 auf das Maß der Teilung t an den Austrittskanten i2 bzw. 13 eine entsprechende Abnahme der Schaufelhöhe 8 bis io bzw. 9 bis i i an den Eintrittskanteir-= auf die Schaufelhöhe 12, bis 13 an der Austrittskante der Laufschaufeln 4 eintreten. Da die Schaufelöffnung von t@2 auf t sich verdoppelt, muß sich die Schaufelhöhe 8 bis io bzw. q bis i i auf die Hälfte 12 bis. 13 verringern, um die Forderung nach gleichbleibendem Querschnitt zu verwirklichen.
  • Die Erfindung sieht weiterhin vor, daß die Laufschaufeldicke 8 und-9 nach dem Au@stritt-i2-,sä weit abnimmt, daß .das Gas die Laufbeschaufeluiig 4 -im wesrentlichen alsgeschlossenerGasringstrahl verläßt.
  • Man erstrebt durch alle diese Maßnahmen .eine verlustlose oder annähernd verlustlose Durchströmung des hochgespannten Gases durch -den Läufer, um an der Verwendungsstelle des in Ultraschallfrequenz beeinfiußten Gasstromes seine volle Energie ungeschwächt zur Verfügung zu haben. Andererseits soll die gemäß der Erfindung ausgebildete Beschaufelung ermöglichen, die zum Antrieb des Läufers benötigte Energie so klein als möglich zu halten.
  • Die Erfindung verlangt die. genaue Einhaltung dieser Maßnahmen nicht, die Einrichtung 'zum Erzeugen von mechanischen Ultrraschallschwingungen großer Leistung läßt sich auch ohne die Einhaltung dieser Forcierungen verwirklichen, wenn auch mit weniger großer Wirtschaftlichkeit.
  • Dasselbe gilt von der weiteren Möglichkeit gemäß, der Erfindung, wonach auch der Ringkanal 6-6 am Austritt der Läuferbeschaufelung 4 mit an jeder Stelle gleichem Querschnitt ausgebildet ist. Man erstrebt auch bei dieser Maßnahme wieder ein Maximum an Schwingungsintensität bei einen Minimum an aufzuwendender Energie. Man will insbesondere durch die Ausbildung eines Ringkanalsi 6-6 (Fig. i) von überall gleichem Querschnitt die Ultraschallschwingungen möglichst verlustlos zu ihrer Venvertungs.stielle heranführen, also beispielsweise an Gefäße für Emulgierung von Flüssigkeiten oder an ein Schmelzbad von Metallen zu deren Entgasung u. a. m.
  • Man ist weiterhin bestrebt, Spalte, insbesondere .den Übergang vom Leit- und den Laufteil und von diesem an das! fieh:äuse, möglichst abzudichten, um Energieverluste zu vermeiden.
  • Man sieht hierzu zweckmäßig Abdichtungsringe vor, beispielsweise Dichtringe 7, die der Leitteil 2 (Fig. 2.) gegenüber dem Laufteil 4 trägt.
  • Es kann weiterhin daran gedacht werden, die Schaufelungen von Leit oder Laufteil oder von beiden gemeinsam verstellbar auszubilden, um bei einer Veränderung der Frequenz durch Drehzahländerung die Geschwindigkeitsdreiecke entsprechend anzupassen.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zum Erzeugen mechanischer Ultraschallschwingungen von großer Leistung, wobei ein Gasstrom großen Druckes in seiner Longitudinalgeschwindigkeit oder Durchflußmenge und bzw. oder Strömungsrichtung periodisch in Ultraschallfrequenz beeinflußt wird, insbesondere durch periodische Unterbrechung des Gasstromes, beispielsweise durch einen durchbrochenen umlaufenden Steuerkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Steuerkörper (3) eine turbinenartige Beschaufelung (4) trägt, der ein Leitteil (2) vorgeschaltet ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß- der mit turbinenartiger Beschaufelung versehene Steuerkörper oder Läufer (3) fremd angetrieben wird und seine Beschaufelung (4) so. ausgeführt ist, daß die Absolutgeschwindigkeit (c1) in der Beschaufelung achsparallel gerichtet ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch i und 2., dadurch gekennzeichnet, da.ß die Schaufeln dies Leit- und LaufteiiJes. (2 und 4) so ausgebildet sind, daß an jeder Stelle,der gleiche Querschnitt verwirklicht ist.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (6-6) am Austritt der Läuferbeschaufelung (4) mit gleichbleibendem Querschnitt in den Austrittsstutzen übergefriihrt ist.
  5. 5. Einrichtung nach einem der Voransprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Leit- und Laufteil (2 und 4) die gleiche Schaufelteilung (t) haben ,und die Eintrittsdicke (8 und. 9) der Laufschaufeln (4) gleich der halben Schaufelteilung (t72) ist.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschaufeldicke (8, 9) nach dem Austritt (12) so weit abnimmt, daß das Gas, die Laufbeschaufelung (4) im wesentlichen als geschlossener Ga-sringstrahl verläßt.
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