DE887574C - Vorrichtung zur UEbertragung von Ultraschallenergie - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Ubertragung von Ultraschallenergie Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, um die von einem Ultraschallgeber abgestrahlte Schallleistung aus einem gekapselten und allseitig geschlossenen Raum herauszukoppeln.
• Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art wird die vom Schallsender erzeugte Schalleistung an ein übertragungsmedium, meistens Öl, abgegeben und von dort entweder über eine gegen die Schallwellenlänge dünne Folie oder über abgestimmte Resonanzplatten nach außen weitergeleitet, wobei sich zwischen Schwinger und Folie bzw. Resonanzplatte im allgemeinen ein abgestimmter Resonanzraum befindet. Die Abstrahlung in 01 hat neben der Bedeutung einer erhöhten Isolation den Zweck, den übertra,gungswirkungsgrad zu steigern, der bekanntlich allein vom Verhältnis der Schallwiderstände vom Schwinger und des ihn umgebenden Mediums abhängt. Je mehr sich beide Schallwiderstände gleichen, um so besser wird die Schallabstrahlung.
• Der Vorgang der Auskopplung über Folien oder Resonanzplatten ist grundlegend verschieden. Während die Folie als Ganzes, sozusagen als Membran, hin- und herschwingt, erfolgt der Schallaustritt bei der Resonanzplatte in Form von Kompressionswellen. In beiden Fällen ergeben sich jedoch Nachteile. Während die Folie, abgesehen von ihrer leichten Zerstörbarkeit, besonders bei Ultraschallfrequenzen, infolge ihrer geringen Biegesteifigkeit statischen Druckschwankungen leicht nachgibt und damit zur Entstehung variabler Resonanzräume zwischen Schwinger und Folie und hierdurch zu Leistungsschwankungen Anlaß gibt, zeigt zwar die Resonanzplatte infolge ihrer Biegefestigkeit diese Erscheinung nicht. Dagegen erweist sich hier die Steifigkeit in Verbindung mit der festen Kopplung zu den übrigen Teilen der Sendeapparatur als ungünstig. Abgesehen davon, daß infolge der festen Kopplung ein nicht unbeträchtlicher Teil an Schwingungsenergie unerwünschterweise an die übrigen Teile der Schallsendeapparatur abgegeben wird und damit als Nutzleistung verlorengeht, stellt die feste Kopplung eine Dämpfung dar, wie sie wiederum bei der Folie nicht vorhanden ist.
• Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, beide Methoden der Auskopplung von Ultraschallenergie zu kombinieren und hierbei nur die Vor- und nicht die Nachteile der jeweiligen Anordnung zu übernehmen, d. h. geringe Biegefestigkeit am Rande und hohe Biegefestigkeit innerhalb der schwingenden Auskoppelfläche. Zu diesem Zweck wird vorgeschlagen, zur Auskopplung der Ultraschallenergie eine dünne Folie zu verwenden, auf die beiderseitig annähernd @/4 oder ganzzahlige Vielfache davon starke Platten aufgekittet sind, so daß sich für dieses Dreischichtensystem eine Gesamtdicke von 7.12 oder Vielfache davon ergibt. Hierbei wird der Durchmesser der aufzukittenden Platten zweckmäßigerweise entsprechend der gewünschten äußeren Strahlungsfläche gewählt. Es ist selbstverständlich, daß bei dem Dreischichtsystem die drei Schichten auch aus demselben Material, eventuell auch unter Weglassung der Kittschichten, bestehen können.
• Die Abbildung möge die Anordnung näher erläutern. Beiderseits der Folie i sind sie annähernd auf A14 oder ganzzahlige Vielfache davon abgestimmten Platten :2 und 3 aufgekittet. Der überstehende Teil der Folie ist mit dem Gehäuse q. des Schallsenders fest verbunden. An die Platte 3 ist durch den Resonanzraum 5 der Schwinger 6 angekoppelt, dessen Lager sowohl mit dem Gehäuse 4 als auch mit der Platte 3 verbunden sein kann.
• Es sind nun weiter Anordnungen bekannt, den Schwingquarz oder ein Mosaik von Quarzstücken zwischen zwei Metallplatten einzukitten, wobei die Quarzdicke so gewählt wird, daß die gesamte Dicke des Plattensystems 7.12 oder Vielfache davon beträgt. Die Quarzscheibe selbst ist in diesem Fall sehr viel dünner als die aufgekitteten Metallplatten, und die Kittstellen befinden sich praktisch in einem Druckbauch, so daß sie erheblichen Belastungen ausgesetzt sind. Durch die oben skizzierte neue Anordnung des Dreischichtensystems ergibt sich nun weiterhin die Möglichkeit, den Schwingquarz ohne Zwischenschaltung eines Resonanzraumes direkt auf die Auskoppelfläche aufzukitten, da das Dreischichtensystem frei von Halterungseinflüssen schwingen kann. DieKittste11eQuarz Auskopppelfläche befindet sich in diesem Falle im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen der Quarzmosaikschwinger im Bewegungsbauch und somit in einer Knotenebene des Druckes, so daß die Kittstelle von mechanischen Beanspruchungen frei ist.
• Für größere Schalleistung und damit für höhere Anregungsspannungen ergibt sich weiterhin die Möglichkeit, den #Yberschlagsweg für die Hochfrequenzspannung dadurch zu vergrößern, da,ß man die Auskoppelfläche, auf die der Quarz aufgekittet wird, kleiner als der Schwinger macht. Infolge der festen Ankopplung des Ultraschallgebers an die Auskoppelfläche und auf Grund der Vergrößerung des Überschlagsweges kann in diesem Fall die bisher übliche Übertragungs- und Isolationsflüssigkeit entfallen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Übertragung von Schallenergie aus einem allseitig geschlossenen Gehäuse, gekennzeichnet durch eine oder durch mehrere übereinanderliegende, mit der Gehäusewandung über ein membranartiges Zwischenstück symmetrisch verbundene Platten, welche die somit gegebene Knotenebene beiderseits um etwa d/q. oder ganzzahlige Vielfache davon überragen, so daß die Gesamtdicke des Plattensystems 42 oder ganzzahlige Vielfache davon beträgt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der auf .1[2 abgestimmte Ultraschallgeber unmittelbar auf das Plattensystem aufgelcittet ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, da.ß der auf das Plattensystem aufgekittete Schwinger in seinem Durchmesser überragt: q.. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallgeber ohne Verwendung einer Isolationsflüssigkeit als Trockenschwinger betrieben wird. Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 283 2$5.