DE879928C

DE879928C - Ultraschallschwinger

Info

Publication number: DE879928C
Application number: DES20941A
Authority: DE
Inventors: Paul Dr Phil Nat Wenk
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1950-11-21
Filing date: 1950-11-21
Publication date: 1953-06-18

Description

Ultraschallschwinger Piezoelektrische Ultraschallschwinger, die zum Ausstrahlen oder Empfangen von Schall- und Ultraschallschwingungen verwendet werden, bestehen aus einem Schwingkörper aus Quarz, beispielsweise in Form einer runden Scheibe, der auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten seiner Oberfläche mit je einem metallischen Elektrodenbelag, beispielsweise einem Edelmetallüberzug, versehen ist. Es sind auch Ultraschallschwinger mit keramischem Schwingkörper bekannt; diese haben im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die piezoelektrischen, doch mit dem Unterschied, daß als Schwingkörper ein formierter Keramikkörper, meist aus Bariumtitanat, dient.
Es ist bekannt, piezoelektrische Ultraschallschwinger in eine Wandung einzusetzen, b; ispielsweise derart, daß der Schwinger in den Boden oder eine Wand eines Behälters eingesetzt ist, in dem sich ein zu beschallendes, beispielsweise flüssiges Gut befindet. Es bereitet in solchen Fällen Schwierigkeiten, der inneren der beiden Elektroden die Spannung zuzuführen. Die Zuleitung dieser Elektrode muß entweder in das Innere des Behälters von oben her eingeführt werden, so daß sie auch beim Betrieb sich in dem zu beschallenden Gut befindet, oder sie muß durch die Wandung des Behälters hindurch nach außen geleitet werden. Beide Ausführungsformen sind mit Nachteilen verbunden.
Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß der eine Elektrodenbelag des Ultraschallschwingers um den Rand seiner Auflagefläche herum mindestens bis auf die Seitenfläche, vorzugsweise bis auf die Rückseite des Schwingkörpers verbreitert ist und daß der andere Elektrodenbelag entsprechend ,dem Vorrücken des .. erstgenannten Elektrodenbelages unter Einhaltung eines hinreichenden Isolationsabstandes verschmälert ist. Vorteilhaft ist es, Odem um -den Randdes Schwingkörpers herumgeführten Teil -des Elektrodenbelages die Form einer Zunge zu geben. An einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert.
In Fig. z der Zeichnung ist zunächst eine Beschallungseinrichtun;g bekannter Art mit einem Hohlschwinger gezeigt. An einem zylindrischen Behälter i, beispielsweise aus Porzellan, ist als Boden ein schalenförmiger Ultraschallschwingkörper 2 angebracht,- der auf seiner Innen- und Außenseite mit je einem Elektrodenbelag 3 und 4 versehen ist. Die Teile i und 2 -sind beispielsweise zusammengekittet, wodurch sich, namentlich für Schwingkörper aus Keramik; Kitte auf Cellulosebasis eignen. Die Zufüh.rungs.leitungen derbeiden Elektrodenbelägesind mit 5 und 6 bezeichnet. Die Leitung 5 ist im Innern .des Behälters i hochgeführt, so daß es zweckmäßig ist; diese Leitung samt der Elektrode 3 auf Erdpotential zu halten.
Das Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist in den Fig. z bis 4 dargestellt, wobei zur besseren Übersichtlichkeit lediglich der Ultraschallschwinger 3 gezeichnet ist, also unter Fortlassung des zylindrischen Behälters i. Die Fig. 2 zeigt den Schwinger im geschnittenen Aufriß, die Fig. 3 im Grundriß und die Fig. 4 im Seitenriß. ` Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist der innere Elektrodenbelag 3 um den Rand seiner Auflageflache herum in Form einer Zunge 7 bis auf ;die Rückseite des Schwingkörpers 3; .der beispielsweise aus Bariumtitanät besteht, verbreitert, auf der sich der äußere Elektrodenbelag 4 befindet. Der äußere Elektrodenbelag 4 ist an der Stelle der Zunge 7 entsprechend ,ausgespart, wie es die Fig, 2 und 4 zeigen, wobei zwischen der Zunge und -dem äußeren Elektrodenbelag ein hinreichender Isolationsabstand frei gelassen ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Zuführungsleitungen 5' und 6' beide an der Außenseite des Schwingers anzubringen, so @daß der Innenraum des Beschallungsbehälters durch die Zuführungsleitungen in keiner Weise gestört wird.
Der gleiche Vorteil kann gemäß der Erfindung auch dadurch erreicht werden, .daß die Zunge 7; abweichend von der Ausbildung nach Fig. i bis 4, durch ein Loch in dem Schwingkörper; zum Beispiel durch einen Spalt, nach außen geleitet wird.
Die Fig. 5 zeigt .den Ultraschallschwinger nach den Fig. 2 bis 4 im Zusamriienb,au mit einem zylindrischen Behälter i, !also, ähnlich wie bei der bekannten Einrichtung nach Fig. . Da -die Elektrodenbeläge und somit die Zunge 7 gewöhnlich nur aus einem hauchdünnen Überzug bestehen, so kann der Schwingkörper ohne weiteres mit dem Behälter z zusammengekittet werden, ohne daß hierbei die Abdichtung der beiden Teile gegeneinander :durch die daizwischenliegende Zunge 7 beeinträchtigt wird. An sich ist es aber auch" möglich, bei größerer Dicke der Zunge 7 den Rand des Schwingkörpers oder/und den Rand des Behälters i entsprechend auszusparen, beispielsweise `dann,- wenn die Zunge aus einem Metallstreifen besteht, der an den inneren Elektrodenbelag angelötet ist.
In ,der Fig. 5 ist noch. ein Lüfter 8 gezeigt, der den Ultraschallschwinger anbläst und kühlt. Eine solche Kühlung ist auch .dann möglich, wenn die Randfläche des Schwingkörpers, in der Fig. 5 also die mit dem Behälter i zusammengekittete Fläche .des Schwingkörpers, abweichend von dem gezeichneten -Ausführungsbeispiel frei liegen würde, der Behälter i also beispielsweise fehlen würde, da bei keramischen Schwingern wegen ihrer niedrigeren Betriebsspannung der Luftstrom die gegenseitige Isolation der beiden Elektrodenbelägge nicht gefährdet. Aus dem gleichen Grunde ist es bei keramischen Ultraschallschwingern auch möglich, an die belagfreie Randfläche des Schwingkörpers andere Körper anzu'kitten, wie es bei dem Beispiel der Fig. 5 durch Ankitten des Behälters z vorgesehen ist.
Es sind auch andere Ausführungsformen des Ultraschallschwingers nach. der Erfindung möglich. Beispielsweise kann -an Stelle der in der Zeichnung gezeigten verhältnismäßig schmalen Zunge 7 auch eine breitere Zunge vorgesehen werden, und es ist sogar möglich, die innere Elektrode längs ihres ganzen Umfanges um den Rand ihrer Auflagefläche herum bis auf die Seitenfläche des Schwingers oder auch bis auf dessen Rückseite zu verbreitern; im letzteren Falle würde dann der äußere Elektrodenbelag ebenfalls längs seines ganzen Umfanges von dem Rand des Schwingkörpers entsprechend dem Vordringen des verbreiterten Belages zurückweichen müssen. Der Ultraschallschwinger nach der Erfindung ist für beliebige Zwecke des Ausstrahlens und des Empfangens von Schall- und Ultraschallwellen vorteilhaft, also sowohl zum Beschallen beliebigen Gutes als auch beispielsweise für den sogenannten Unterwasserschall.

Claims

PATENTANSPEÜCHE: i. Elektrischer Ultraschallschwinger, dessen vorzugsweise keramischer Schwingkörper, iz. B. aus Bariumtitanat, je einen Elektrodenbelag auf seinen beiden einander gegenüberliegenden Stirnflächen hat, insbesondere zum Einsetzen des Schwingkörpers in eine Wandung, z. B. den Boden oder die Seitenwand eines Beschallungsbehälters, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenbelag der einen Stirnfläche mindestens teilweise bis auf eine andere Oberflächenseite,des Schwingkörpers, vorzugsweise bis auf ,die andere Stirnfläche, verbreitert ist und daß ,der andere Elektradenbelag entsprechend dem Vorrücken des erstgenannten Elektrodenbelages unter Einhaltung eines hinreichenden Isolierabstandes verschmälert ist.
2. Ultraschallschwinger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der verbreiterte Elektradenbelag um den Rand der Stirnfläche, vorzugsweise jedoch bis auf die Rückseite des Schwingkörpers reicht.
3. Ultraschallschwinger nach Anspruch i und 2, dadurch gekennz.@icbnet, daß der verbreiterte Elektrodenbelag in Form einer Zunge verbreitert ist. q..
Ultraschallschwinger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ,der verbreiterte Elektrodenbelag in Form einer Zunge verbreitert ist, die durch ein z. B. spaltförmiges Loch in dem Schwinger bis auf die Rückseite des Schwingkörpers bindurchgreift.
5. Ultraschallschwinger nach Anspruch 3 und 4., dadurch gekennzeichnet, daß der Rand des verschmälerten Elektrodenbelages an der Stelle der Zunge entsprechend ausgespart ist.
6. Ultraschallschwinger nachAnspruch i bis 5 mit auf den Schwingkörper stoffschlüssig, z. B. durch Aufdampfen oder Galvanisieren, aufgebrachten Elektrodenbelägen, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Verbreiterung der Elektrode stoffschlüssig aufgebracht ist.
7. Ultraschallschwinger nach Anspruch i bis 6, der in eine Wandung, z. B. ,den Boden oder eine Seitenwand, eines Beschallungsbeh,älters eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbreiterung des Elektrodenbelages durch die Trennungsfuge zwischen Schwing'1cörper und Wandung hindurchgeführt ist. B. Beschallungseinrichtung für Gut beliebiger Art mit einem Beschallungsbehälter, von dem ein Wandungsteil, insbesondere der Boden, aus einem Ultraschallschwinger besteht, gekennzeichnet durch einen Ultraschallschwinger nach Anspruch i bis 7.