EP0980062A2 - Ultraschallwandler mit Schutzkappen - Google Patents

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EP0980062A2
EP0980062A2 EP99115091A EP99115091A EP0980062A2 EP 0980062 A2 EP0980062 A2 EP 0980062A2 EP 99115091 A EP99115091 A EP 99115091A EP 99115091 A EP99115091 A EP 99115091A EP 0980062 A2 EP0980062 A2 EP 0980062A2
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EP
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gas
space
sound
protective cap
liquid
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EP99115091A
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BASF SE
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    • 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
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/004Mounting transducers, e.g. provided with mechanical moving or orienting device
    • G10K11/006Transducer mounting in underwater equipment, e.g. sonobuoys

Definitions

  • the invention relates to a device for emitting sound energy into a Fluid that contains one or more transducers within Protective caps.
  • Devices of the type mentioned are used in particular in ultrasonic cleaning systems used.
  • the Sound transducer generates high-frequency electrical energy from it longitudinal sound waves.
  • the generated by the transducer Longitudinal vibrations are partly in the resonator in transverse vibrations converted so that ultrasonic energy in both the longitudinal direction of the resonator is also radiated in the radial direction.
  • the transducer must be in front direct contact with the liquid to be protected as such contact would cause the transducer to malfunction.
  • EP-B 0 455 837 describes a device for emitting ultrasonic energy known in a liquid in which the two ends of a tubular or rod-shaped Resonators are each connected to an ultrasonic transducer.
  • the transducers are encapsulated there, that is, they are in protective caps, which are intended to protect the transducers against the ingress of liquid.
  • the invention has for its object a device of the introduction Way of creating in which the penetration of liquid is avoided more safely or liquid that has already penetrated is removed.
  • One solution to the problem is a device for blasting Sound energy in a liquid containing at least one sound transducer is completely or partially surrounded by a protective cap.
  • the device has means for supplying gas into the intermediate space Sound transducer and protective cap on.
  • the device also has means for Has removal of the gas. Liquid that has already penetrated or condensed can then be removed in that the gas the space between Flows through the sound transducer and protective cap at times or continuously.
  • the Device can advantageously be designed so that the first Intermediate gas discharged supplied to at least one other space becomes. In this way, gas is supplied to more than one Sound transducer only needed a single line.
  • two Sound transducers connected to the same sound-emitting element can Removal of the gas from the first space and the supply of the gas into a second space advantageously through a cavity, e.g. a Drill hole in the sound radiating element.
  • the supply of electrical energy to the transducer can be through a line to The gas is fed through.
  • the electrical lines protected from contact with the liquid and from other external influences. If there is a line to discharge the gas, the supply can be electrical energy also take place through this line.
  • the device can include means for monitoring the gas pressure and / or of the gas volume flow. Such means enable the detection of Leaks if this leads to a reduction in gas pressure or to a Increase the gas volume flow.
  • Such a device is advantageously operated in such a way that the supplied gas has a higher pressure than the surrounding liquid. On in this way, even if leaks occur, an intrusion of Avoided liquid.
  • each of the sound transducers 1a, 1b is of one Surround protective cap 2a, 2b.
  • a sealing ring 3a, 3b between the protective cap and sound-emitting element seals the space between the Transducer and the protective cap against the ingress of liquid.
  • About one Hose 4a and an opening in the protective cap 2a becomes the gap
  • a gas 10 is supplied between the sound transducer 1a and the protective cap 2a. The gas also enters through a bore 5 in the sound-radiating element 6 the space between the sound transducer 1b and the protective cap 2b. Of there it is through an opening in the protective cap 2b and another hose 4b removed again.
  • the lines 8 are also to Supply of the electrical energy required to operate the transducers guided.
  • the protective caps 2a, 2b preferably consist of light, vibration-resistant Materials such as tantalum or titanium.
  • the hoses 4a, 4b can e.g. out Polytetrafluoroethylene (PTFE) exist for mechanical protection and Protection against electrostatic charges additionally from a metal mesh can be encased.
  • Hoses are rigid as supply and discharge lines Connections, e.g. Metal pipes, preferable, because it connects to the Protective caps, which usually vibrate to a considerable extent, hold more securely are.
  • the gas 10 supplied is preferably nitrogen or an inert gas. It can however, other gases or mixtures of gases can also be used, provided they the materials with which they come into contact in the device do not affect negatively, e.g. corrode.
  • the pressure of the gas supplied is chosen higher than the pressure of the surrounding liquid. As a result, leaks will escape Gas into the liquid; conversely, liquid penetration into the Avoid space between the transducers and the protective caps. Any liquid that has already penetrated or condensed in the space is removed by continuously flowing the gas through it.
  • the is preferred Pressure of the gas supplied is not higher than about 100 mbar above the pressure of the surrounding liquid chosen, since then the seals 3a, 3b are not unnecessary be charged.
  • Fig. 2 two devices 13a, 13b according to Fig. 1 are in a liquid bath shown.
  • a flow meter 11 each of the devices is the gas 10 fed.
  • the gas discharged from the devices 13a, 13b becomes one supplied gastight junction box 12 and from there into a not shown Exhaust pipe directed. If air is selected as gas 10, the exhaust pipe can omitted.
  • the lines 8 are also to Supply of the electrical energy required to operate the transducers led outside.
  • connection box 12 The gas connections in the connection box 12 are designed so that they the gas 10th oppose a high flow resistance and in this way the limit the discharged gas volume flow. If between the flow meters 11 and the junction box 12 gas escapes due to a leak one of the flow meters 11 indicate an increased gas volume flow, because of which the leak can be detected.
  • the gas volume flow can of the derived gas may also be limited in that the hoses 4b by a almost complete filling with electrical lines to remove the gas oppose high flow resistance.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Abstrahlen von Schallenergie in eine Flüssigkeit vorgeschlagen, die insbesondere in Ultraschall-Reinigungsanlagen Anwendung finden kann. Die Vorrichtung enthält mindestens eine Schallwandler (1a, 1b), der vollständig oder teilweise von einer Schutzkappa (2a, 2b) umgeben ist, sowie Mittel (4a) zur Zuführung von Gas in den Zwischenraum zwischen Schallwandler (1a, 1b) und Schutzklappe (2a, 2b).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abstrahlen von Schallenergie in eine Flüssigkeit, bei der sich ein oder mehrere Schallwandler innerhalb von Schutzkappen befinden.
Vorrichtungen der genannten Art werden insbesondere in Ultraschall-Reinigungsanlagen eingesetzt. Dabei ist meist ein stab- oder rohrförmiges schallabstrahlendes Element (Resonator) an einem Ende mit einem Schallwandler fest verbunden. Der Schallwandler erzeugt aus ihm zugeführter elektrischer Energie hochfrequente longitudinale Schallwellen. Die vom Schallwandler erzeugten Longitudinalschwingungen werden im Resonator teils in Transversalschwingungen umgewandelt, so daß Ultraschallenergie sowohl in Längsrichtung des Resonators als auch in radialer Richtung abgestrahlt wird. Der Schallwandler muß vor unmittelbarem Kontakt mit der Flüssigkeit geschützt werden, da ein solcher Kontakt zu Funktionsstörungen des Schallwandlers führen würde.
Aus der EP-B 0 455 837 ist eine Vorrichtung zum Abstrahlen von Ultraschallenergie in eine Flüssigkeit bekannt, bei der die beiden Enden eines rohr- oder stabförmigen Resonators mit jeweils einem Ultraschallwandler verbunden sind. Die Schallwandler sind dort gekapselt ausgeführt, das heißt, sie befinden sich in Schutzkappen, die die Schallwandler gegen eindringende Flüssigkeit schützen sollen.
Insbesondere beim Betrieb in Medien mit geringer Oberflächenspannung reicht die übliche Abdichtung der Schutzkappen oft nicht aus, das Eindringen von Flüssigkeit sicher auszuschließen. Weiterhin können Dämpfe in die Schutzkappen gelangen und dort zu Flüssigkeit kondensieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der einleitend beschriebenen Art zu schaffen, bei der das Eindringen von Flüssigkeit sicherer vermieden oder bereits eingedrungene Flüssigkeit entfernt wird.
Eine Lösung der gestellten Aufgabe ist eine Vorrichtung zum Abstrahlen von Schallenergie in eine Flüssigkeit, enthaltend mindestens einen Schallwandler, der vollständig oder teilweise mit einer Schutzkappe umgeben ist. Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung Mittel zur Zuführung von Gas in den Zwischenraum zwischen Schallwandler und Schutzkappe auf.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die Vorrichtung zusätzlich Mittel zur Abführung des Gases aufweist. Bereits eingedrungene oder kondensierte Flüssigkeit kann dann dadurch entfernt werden, daß das Gas den Zwischenraum zwischen Schallwandler und Schutzkappe zeitweise oder ständig durchströmt. Die Vorrichtung kann dabei vorteilhaft so ausgestaltet sein, daß das aus einem ersten Zwischenraum abgeführte Gas mindestens einem weiteren Zwischenraum zugeführt wird. Auf diese Weise wird für die Zuführung von Gas zu mehr als einem Schallwandler nur eine einzige Leitung benötigt. Insbesondere wenn zwei Schallwandler mit demselben schallabstrahlenden Element verbunden sind, kann die Abführung des Gases aus dem ersten Zwischenraum und die Zuführung des Gases in einen zweiten Zwischenraum vorteilhaft durch einen Hohlraum, z.B. eine Bohrung, im schallabstrahlenden Element hindurch erfolgen.
Die Zuführung elektrischer Energie zum Schallwandler kann durch eine Leitung zur Zuführung des Gases hindurch erfolgen. Hierdurch sind die elektrischen Leitungen vor Kontakt mit der Flüssigkeit und vor anderen äußeren Einflüssen geschützt. Wenn eine Leitung zur Abführung des Gases vorhanden ist, kann die Zuführung elektrischer Energie auch durch diese Leitung erfolgen.
Weiterhin kann die Vorrichtung Mittel zur Überwachung des Gasdrucks und/oder des Gasvolumenstroms aufweisen. Solche Mittel ermöglichen das Erkennen von Undichtigkeiten, wenn diese zu einer Verringerung des Gasdrucks oder zu einer Erhöhung des Gasvolumenstroms führen.
Vorteilhaft wird eine solche Vorrichtung in einer solchen Weise betrieben, daß das zugeführte Gas einen höheren Druck als die umgebende Flüssigkeit aufweist. Auf diese Weise wird selbst beim Auftreten von Undichtigkeiten ein Eindringen von Flüssigkeit vermieden.
Sind Mittel zur Abführung des Gases vorhanden, so ist es von Vorteil, die Vorrichtung so zu betreiben, daß das Gas den Zwischenraum zwischen Schallwandler und Schutzkappe zeitweise oder ständig durchströmt.
Ein Ausführungsbeispiel wird anhand der beigefügten Zeichnung erläutert. Es zeigt
  • Fig. 1 eine Vorrichtung zur Erzeugung von Ultraschallenergie sowie
  • Fig. 2 eine Prinzipskizze zum Betrieb und zur Überwachung mehrerer Vorrichtungen nach Fig. 1.
  • Gemäß Fig. 1 ist ein schallabstrahlendes Element 6 an seinen beiden Enden mit je einem Schallwandler 1a,1b verbunden. Jeder der Schallwandler 1a,1b ist von einer Schutzkappe 2a,2b umgeben. Ein Dichtungsring 3a,3b zwischen Schutzkappe und schallabstrahlendem Element dichtet den Zwischenraum zwischen dem Schallwandler und der Schutzkappe gegen eindringende Flüssigkeit ab. Über einen Schlauch 4a und eine Öffnung in der Schutzkappe 2a wird dem Zwischenraum zwischen dem Schallwandler 1a und der Schutzkappe 2a ein Gas 10 zugeführt. Durch eine Bohrung 5 im schallabstrahlenden Element 6 gelangt das Gas auch in den Zwischenraum zwischen dem Schallwandler 1b und der Schutzkappe 2b. Von dort wird es über eine Öffnung in der Schutzkappe 2b und einen weiteren Schlauch 4b wieder abgeführt. Durch den Schlauch 4b sind außerdem die Leitungen 8 zur Zuführung der zum Betrieb der Schallwandler benötigten elektrischen Energie geführt.
    Die Schutzkappen 2a,2b bestehen bevorzugt aus leichten, schwingungsfesten Werkstoffen wie Tantal oder Titan. Die Schläuche 4a,4b können z.B. aus Polytetrafluorethylen (PTFE) bestehen, die zum mechanischen Schutz und zum Schutz vor elektrostatischen Aufladungen zusätzlich von einem Metallgewebe ummantelt sein können. Schläuche sind als Zu- und Ableitungen gegenüber starren Verbindungen, z.B. Metallrohren, vorzuziehen, da dadurch die Verbindungen zu den Schutzkappen, die meist in erheblichem Maße schwingen, sicherer dicht zu halten sind. Das zugeführte Gas 10 ist bevorzugt Stickstoff oder ein Edelgas. Es können jedoch auch andere Gase oder Gemische von Gasen eingesetzt werden, sofern sie die Werkstoffe, mit denen sie in der Vorrichtung in Berührung kommen, nicht negativ beeinflussen, z.B. korrodieren.
    Der Druck des zugeführten Gases wird höher gewählt als der Druck der umgebenden Flüssigkeit. Dadurch entweicht beim Auftreten von Undichtigkeiten Gas in die Flüssigkeit; umgekehrt wird ein Eindringen von Flüssigkeit in den Zwischenraum zwischen den Schallwandlern und den Schutzkappen vermieden. Eventuell schon eingedrungene oder im Zwischenraum kondensierte Flüssigkeit wird durch fortlaufendes Durchströmen des Gases entfernt. Bevorzugt wird der Druck des zugeführten Gases nicht höher als etwa 100 mbar über den Druck der umgebenden Flüssigkeit gewählt, da dann die Dichtungen 3a,3b nicht unnötig belastet werden.
    In Fig. 2 sind zwei Vorrichtungen 13a,13b nach Fig. 1 in einem Flüssigkeitsbad gezeigt. Durch je ein Durchflußmeßgerät 11 wird jeder der Vorrichtungen das Gas 10 zugeführt. Das aus den Vorrichtungen 13a,13b abgeführte Gas wird einem gasdichten Anschlußkasten 12 zugeführt und von dort in eine nicht dargestellte Abgasleitung geleitet. Wird als Gas 10 Luft gewählt, so kann die Abgasleitung entfallen. Durch den Anschlußkasten 12 werden außerdem die Leitungen 8 zur Zuführung der zum Betrieb der Schallwandler benötigten elektrischen Energie nach außen geführt.
    Die Gasanschlüsse im Anschlußkasten 12 sind so gestaltet, daß sie dem Gas 10 einen hohen Strömungswiderstand entgegensetzen und auf diese Weise den abgeführten Gasvolumenstrom begrenzen. Falls zwischen den Durchflußmeßgeräten 11 und dem Anschlußkasten 12 aufgrund einer Undichtigkeit Gas entweicht, wird eines der Durchflußmeßgeräte 11 einen erhöhten Gasvolumenstrom anzeigen, aufgrund dessen die Undichtigkeit erkannt werden kann.
    Statt durch die Gasanschlüsse im Anschlußkasten 12 kann der Gasvolumenstrom des abgeleiteten Gases auch dadurch begrenzt sein, daß die Schläuche 4b durch eine fast vollständige Ausfüllung mit elektrischen Leitungen dem abgeführten Gas einen hohen Strömungswiderstand entgegensetzen.
    Anstelle der Durchflußmeßgeräte 11 oder zusätzlich zu diesen können Mittel zur Überwachung des Gasdrucks, z.B. Manometer, vorhanden sein. Falls eine Undichtigkeit zur Verminderung des Gasdrucks führt, kann auf diese Weise die Undichtigkeit erkannt werden.

    Claims (10)

    1. Vorrichtung zum Abstrahlen von Schallenergie in eine Flüssigkeit, enthaltend mindestens einen Schallwandler, der vollständig oder teilweise von einer Schutzkappe umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung Mittel (4a) zur Zuführung von Gas in den Zwischenraum zwischen Schallwandler (1a, 1b) und Schutzkappe (2a, 2b) aufweist.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich Mittel (4b) zur Abführung des Gases aufweist.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel aufweist, das aus einem ersten Zwischenraum abgeführte Gas mindestens einem weiteren Zwischenraum zuzuführen.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführung des Gases aus dem ersten Zwischenraum und die Zuführung des Gases in einen zweiten Zwischenraum durch einen Hohlraum (5) in einem schallabstrahlenden Element (6) hindurch erfolgt.
    5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung (8) elektrischer Energie zum Schallwandler (1a, 1b) durch eine Leitung (4a) zur Zuführung des Gases erfolgt.
    6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung (8) elektrischer Energie zum Schallwandler (1a,1b) durch eine Leitung (4b) zur Abführung des Gases erfolgt.
    7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zur Überwachung des Gasdrucks aufweist.
    8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (11) zur Überwachung des Gasvolumenstroms aufweist.
    9. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zugeführte Gas einen höheren Druck als die die Vorrichtung umgebende Flüssigkeit aufweist.
    10. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas den Zwischenraum zwischen Schallwandler und Schutzkappe zeitweise oder ständig durchströmt.
    EP99115091A 1998-08-10 1999-08-06 Ultraschallwandler mit Schutzkappen Withdrawn EP0980062A3 (de)

    Applications Claiming Priority (2)

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    DE1998136194 DE19836194C1 (de) 1998-08-10 1998-08-10 Ultraschallwandler mit Schutzkappen
    DE19836194 1998-08-10

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP0980062A2 true EP0980062A2 (de) 2000-02-16
    EP0980062A3 EP0980062A3 (de) 2003-01-02

    Family

    ID=7877081

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    EP99115091A Withdrawn EP0980062A3 (de) 1998-08-10 1999-08-06 Ultraschallwandler mit Schutzkappen

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    EP (1) EP0980062A3 (de)
    DE (1) DE19836194C1 (de)

    Family Cites Families (4)

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    Also Published As

    Publication number Publication date
    DE19836194C1 (de) 1999-12-30
    EP0980062A3 (de) 2003-01-02

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