DE962296C

DE962296C - Piezoelektrischer Schwingungserzeuger, insbesondere zur Beschallung eines Gutes

Info

Publication number: DE962296C
Application number: DES6346D
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Adolf Leemann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1941-08-16
Filing date: 1941-08-16
Publication date: 1957-04-18

Description

Es ist bekannt, Schall- oder Ultraschallschwingungen eines piezoelektrischen Schwingungserzeugers zur Beschallung irgendwelchen Gutes zu verwenden, urn in diesem physikalische, chemische oder biologische Vorgänge auszulösen oder zu beeinflussen. Da bei einer solchen Anwendung piezoelektrischer Schwingungerzeuger mit erheblich größeren Energien gearbeitet wird als beispielsweise bei ihrer Anwendung für Nachrichtenzwecke, so ist die Halterung der piezoelektrischen Schwingungserzeuger von wesentlicher Bedeutung. Das Ziel der Erfindung ist ein piezoelektrischer Schwingungserzeuger, der sich durch eine besonders widerstandsfähige Halterung auszeichnet.

Zur Halterung piezoelektrischer Schwingungserzeuger sind zahlreiche Anordnungen bekannt. Unter anderem ist eine Anordnung bekannt, bei der ein piezoelektrischer Schwingkristall auf seinen beiden Stirnflächen mit je einer verhältnismäßig dicken Elektrodenplatte versehen und derart in eine Öffnung eines Gehäuses eingepaßt ist, daß der Rand der Gehäuseöffnung an der Randfläche der abstrahlenden Elektrode angreift, während sich die andere Elektrode und der Kristall innerhalb des Gehäuses befinden. Diese zum Senden und Empfangen von Ultraschallwellen in Wasser, also für Nachrichtenzwecke bestimmte Anordnung ist jedoch für die der Erfindung zugrunde liegenden

Zwecke nicht geeignet, da ihre Halterungsart den dabei erforderlichen großen Kräften nicht gewachsen ist. Bei einer anderen bekannten Anordnung ist zur Halterung eines piezoelektrischen Schwingungserzeugers ein ringförmiger Gummikörper vorgesehen, der an der Randfläche des Kristalls anliegt, doch ist auch diese Anordnung nicht ohne weiteres hohen Beanspruchungen gewachsen.

Ferner ist es bekannt, dem Schwingkristall einen ίο konischen Rand zu geben und ihn mit diesem Rand in eine ebenfalls konische Öffnung eines Bernstein-Hohlzylinders einzukitten. Wenn man eine solche Anordnung mit den für industrielle Zwecke erforderlichen hohen Schwingleistungen betreibt, so kann es vorkommen, daß sich der Schwingkörper aus seiner konischen Halterung losreißt. Außerdem ist Bernstein nicht den starken Beanspruchungen gewachsen, die an Schwingungserzeuger für industrielle Zwecke gestellt werden.

Bei dem piezoelektrischen Schwingungserzeuger nach der Erfindung hat der Schwingkörper ebenfalls einen konischen Rand, mit dem er in eine konische Öffnung eines ringförmigen Halterungskörpers eingekittet ist, doch werden die Nachteile der bekannten Anordnungen dadurch vermieden, daß der Schwingkörper mit einer zweiten, sich entgegengesetzt zur erstgenannten Konusfläche verjüngenden konischen Randfläche versehen ist und mit dieser in eine konische Öffnung eines zweiten ringförmigen Halterungskörpers eingekittet ist und daß vorzugsweise die Halterungskörper aus Quarzglas hergestellt sind. Wird ein derartiger Schwingungserzeuger mit einem den Schwingkörper gehäuseförmig mit Abstand umschließenden Halterungskörper versehen, der mit einem Isoliermittel, beispielsweise mit Öl, gefüllt ist, so steht vorteilhaft das Isoliermittel unter Überdruck. Durch die doppeltkonische Form des Schwingkörpers und seine Halterung wird ein Losrütteln und Heraus fallen des Schwingkörpers zuverlässig vermieden. Außerdem wird durch das Gegeneinanderdrücken der beiden Halterungsringe während des Abbindens der Verkittung eine hohe Haftfestigkeit erreicht. Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführung erläutert. Die Zeichnung zeigt einen piezoelektrischen Schwingkörper 1 von rundem Querschnitt. Die untere Stirnfläche des Schwingkörpers ist mit einem Elektrodenbelag 2 versehen, während die obere Stirnfläche unmittelbar mit dem zu beschallenden Gut in Berührung kommt. Es ist hierbei angenommen, daß das zu behandelnde Gut eine elektrisch leitende Flüssigkeit ist und daher als obere Elektrode des Schwingkörpers verwendet werden kann. Der Halterungskörper des Schwingkörpers ι ist in zwei ringförmige Teile 3' und 3" unterteilt, von denen sich der obere nach oben und der untere nach unten verjüngt. Entsprechend hat auch die Randfläche des Schwingkörpers zwei verschieden geformte konische Teile, wobei die konisehen Flächen des Halterungskörpers parallel sind. Die Kittschicht besteht aus den beiden Teilen 4' und 4". Die Teile 3' und 3" des Halterungskörpers sind von einem flanschförmigen Zylinderkörper 18 umgeben, an dessen Flansch sie unter Zwischenschaltung der Gummiabdichtung 7 angelegt sind. Ein Druckring 8 dient zum Befestigen des Halterungskörpers von unten her; er ist mittels der Schrauben 10 an dem Körper 18 befestigt, der seinerseits mittels der Schrauben 19 an dem Gutbehälter 5 unter Zwischenschaltung der Gummiabdichtung 20 befestigt ist. Durch Anspannen der Schrauben 10 wird nicht nur der Halterungskörper gegen Bewegung gesichert, sondern es wird gleichzeitig ein Gegeneinanderpressen der beiden Teile 3' und 3" des Halterungskörpers beim Ankitten bewirkt.

Zur Stromzuführung für die Elektrode 2 ist ein Kontaktring 12 mit Zinnauflage 13 vorgesehen. Dieser wird an die Elektrode mittels der Federn 21 angedrückt, die am Druckring 8 angeschraubt sind. Der Druckring 8 kann aus Metall bestehen, während der Körper 18 zweckmäßig aus Isolierstoff besteht. Der von dem Körper 18, den Teilen 3' und 3" des Halterungskörpers und dem Kristall 1 gebildete ringförmige Hohlraum kann gegebenenfalls mit einer ölfüllung versehen werden, die unter Überdruck gehalten wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

I. Piezoelektrischer Schwingungserzeuger, dessen Schwingkörper eine konische Randfläche hat und mit dieser in eine konische Öffnung eines ringförmigen Halterungskörpers eingekittet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkörper mit einer zweiten, sich entgegengesetzt zur erstgenannten Konusfläche verjüngenden konischen Randfläche versehen ist und mit dieser in eine konische Öffnung eines zweiten ringförmigen Halterungskörpers eingekittet ist und daß vorzugsweise die Halterungskörper aus Quarzglas hergestellt sind.
2. Schwingungserzeuger nach Anspruch 1 mit einem den Schwingkörper gehäuseförmig mit Abstand umschließenden Halterungskörper, der mit einem Isoliermittel, beispielsweise Öl, gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermittel in an sich bekannter Weise unter Überdruck steht.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 490579; französische Patentschrift Nr. 787 629; USA.-Patentschrift Nr. 2248870;

Hiedemann, Ultraschallforschung, S. 15, 16; Kruse, Zur Werkstoffprüfung mittels Ultraschalls, Diss., Hannover, 1937, S. 12.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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