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Vorrichtung zur Erzeugung von Druckwellen Gegenstand des Patents 883
665 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von Druckwellen durch zwei miteinander gekoppelte
Schwinger, deren einer durch einen Körper aus hochelastischem, hartem Stoff von
geringer Wärmeleitfähigkeit, z. B. Porzellan, gebildet ist der durch den elektrisch
oder magnetisch erregten anderen Schwinger in Resonanz erregt wird und mit diesem
durch Ge-geneinanderdrücken im Schwingungsbauch gekoppelt ist, insbesondere zur
Behandlung von flüssigen oder gasförmigen Stoffen durch Ultraschall bei hoher Temperatur,
z. B. von Metall- und Glasschmelzen. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
daß zur Kopplung eine im Schwingungsknoten der beiden Schwinger angreifende Verspannung
vorgesehen ist. Um den elektrisch bzw. mechanisch erregten Schwinger gegen den Einfluß
der Wärme des zu behandelnden Gutes, z. B. der Schmelze, zu schützen, ist bereits
die Anordnung eines den Schwinger umgebenden, von Kühlwasser durchflossenen Glasmantels
bekannt, bei der .der Schwingkörper an der 'Stelle eines Schwingungsknotens mittels
eines Gummiringes gehalten wird. Diese Anordnung ist aber lediglich für Laboratoriumszwecke
geeignet. Es ist ferner im Hauptpatent schon vorgeschlagen worden, einen Wärmeschirm
anzuordnen. Dadurch läßt sich aber, wie Versuche gezeigt haben, vielfach nur ein
ungenügender Wärmeschutz erzielen. Insbesondere läßt sich bei längerer Behandlungsdauer
der
Einfluß der Wärmeleitung über das Schwingungssystem selbst durch einen Wärmeschirm
nicht beeinflussen.
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Diesem Mangel ist gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch abgeholfen,
daß der elektrisch oder magnetisch erregte Schwinger von einem Kühltopf umschlossen
ist, der im Schwingungsknoten gegen den aus ihm herausragenden, mechanisch gekoppelten
Schwinger abgedichtet ist. Dadurch ist eine wirksame Kühlung erzielt, durch die
einerseits auch die durch Wärmeleitung übertragende Wärme abgeführt werden kann,
die aber anderseits so beschaffen ist, daß die Schwingung nicht beeinträchtigt wird.
Die Anordnung hat ferner den Vorteil, daß der elektrisch bzw. magnetisch erregte
Schwinger bis zum höchsten Grade belastet werden kann, so daß sich mit einem Kleinstaufwand
an Schwingermaterial ein Höchstmaß an Strahlleistung erzielen läßt. Die Anordnung
hat ferner den Vorteil, daß auch eine Wärmeübertragung von dem erregenden Schwingungssystem
auf das zu behandelnde Gut vermieden wird.
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Eine besonders einfache und handliche Ausführungsform ergibt sich
dadurch, daß der unmittelbar an den mechanisch erregten Schwinger in dessen Schwingungsknoten
abdichtend angeschlossene Teil der Verspannung (Klemmring) als Deckel für den Kühltopf
ausgebildet ist. Der gekoppelte Schwinger kann infolge dieser Anordnung leicht aus
dem Kühltopf herausgenommen werden.
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Die wirksame Kühlung gibt ferner die Möglichkeit, auf die Verwendung
eines Stoffes geringer Wärmeleitfähigkeit für den mechanisch gekoppelten Schwinger
zu verzichten und diesen statt dessen aus Metall, z. B. aus Eisen, herzustellen.
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Die Erfindung sei an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
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Das idargestellte Schwingungssystem besteht im wesentlichen aus zwei
miteinander im Schwingungsbauch unmittelbar gekoppelten Schwingern, einem magnetostriktiven,
durch eine Wicklung 2, die an einen Schwingungserzeuger angeschlossen wird erregten
Schwinger i und einem beispielsweise aus Porzellan ,bestehenden Schwinger 3.
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Die beiden Schwinger werden mit ihren einander zugekehrten Endflächen
mit Hilfe einer Spannvorrichtung gegeneinandergedrückt. Die Spannvorrichtung greift
im Schwingungsknoten jedes der beiden Schwinger an. Die Schwinger sind zu diesem
Zweck mit Wülsten 4, 5 versehen. Die Wülste 4 am Magnetostriktionsschwinger i werden
durch bei der Herstellung der Lamellen für den Magnetostriktionsschwinger mitausgestanzte
Vorsprünge gebildet und erstrecken sich infolgedessen lediglich über zwei Seiten
des Schwingers. Der Wulst 5 des Schwingers 3 .dagegen, der beispielsweise rund ausgebildet
ist, erstreckt sich über den gesamten Umfang dieses Schwingers. Zum Angriff an den
Vorsprüngen 4 sind zwei Klemmstücke 6, die die Vorsprünge 4 umgreifen, vorgesehen.
Diese Klemmstücke 6 sind auf Bolzen 7 geführt, die mit ihrem anderen Ende an einem
mit dem Wulst 5 des Schwingers 3 verbindbaren zweiteiligen Klemmring 8,_ 9 angreifen.
Die beiden Teile 8 und 9 dieses Klemmringes werden durch Schrauben io zusammengehalten
und unter Zwischenlage zweier Dichtungen i i fest gegen die beiden Flanken des Wulstes
5 gepreßt. Durch Muttern z2 auf den Gewindeenden der Bolzen 7 können die Klemmstücke
6 und der Klemmring 8, 9 fest angezogen und dadurch die beiden Schwinger i und 3
miteinander verspannt werden. Diese Verspannung ist so stark anzuziehen, daß eine
möglichst verlustfreie Kopplung im Schwingungsbauch der beiden Schwinger gewährleistet
ist. Die beiden Klemmstücke 6 können noch zusätzlich durch isoliert eingesetzte
Schrauben 13 miteinander verbunden sein. Der Magnetostrikbionsschwinger ist von
einem Kühltopf umschlossen. Dieser besteht aus einer zylindrischen Haube 14, die
von oben über den Magnetostriktionsschwinger gestülpt und unten durch den Klemmring
9 verschlossen wird. Zu diesem Zweck ist der Klemmring 9 mit einer Ringnut 15 zur
Aufnahme eines Dichtungsringes 16 versehen. In diese Ringnut bzw. gegen den Dichtungsring
16 wird der untere Rand der Haube beim Verschluß angepreßt.
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Der Verschluß selbst erfolgt durch einen Kniehebel 17, 18. Der Hebel
17 ist hakenförmig ausgebildet und greift hinter den entsprechend ausgebildeten
Rand i9 des als Deckel für den Kühltopf dienenden Klemmringes 9. Der Hebel 17 wird
durch den zweiten Hebel 18 gespannt und ist zu diesem Zweck am Hebel 18 gelenkig
gelagert. Der Hebel 18 seinerseits ist an einem Lagerbock 2o an der Außenseite des
Kühltopfes 14 befestigt.
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Die Anschlußleitungen 2i der Wicklung 2 des Magnetostriktionsschwingers
sind durch einen Kabelstutzen 22 im Boden der Haube 14 hindurchgeführt. Der Magnetostriktionsschwinger
ist in seiner Rückseite durch Schaumgummi 23 oder eine sonstige Schallabschirmung
abgedeckt. Der Kühltopf ist mit einem Ein- und Auslaß für das Kühlmittel, z. B.
Kühlwasser, versehen. Der Einlaß besteht aus einem durch .die Decke des Kühltopfes
bis in die Nähe des Klemmringes 8, 9 hinabreichenden Rohr 24, während der Auslaß
25 unmittelbar an den Boden der Haube 14 angeschlossen ist.
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Natürlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt,
vielmehr sind noch mancherlei Abänderungen und auch andere Ausführungen im Rahmen
der Ansprüche möglich. Insbesondere kann der mechanisch gekoppelte Schwinger statt
aus Porzellan auch aus einem anderen Stoff, z. B. aus Eisen, bestehen.