FI99089C

FI99089C - Ultraäänilaite

Info

Publication number: FI99089C
Application number: FI892226A
Authority: FI
Inventors: Martin Walter; Dieter Weber
Original assignee: Walter Martin Ultraschalltech
Priority date: 1988-05-10
Filing date: 1989-05-09
Publication date: 1997-10-10
Also published as: EP0341505A3; DE3815925C1; EP0341505A2; FI99089B; FI892226A0; FI892226A

Description

1 99089

Ultraäänilaite

Keksintö koskee laitetta ultraäänivärähtelyjen johtamiseksi nesteeseen ultraäänilähteiden avulla, jotka on 5 sovitettu nestesäiliön pohjaan ja/tai nesteen kanssa kos ketuksessa olevaan seinään ja ovat lambda/2-oskillaatto-reita kahdesta vuorovaiheessa värähtelevästä pietsosähköi-sestä levystä, joiden väliin on sovitettu elektrodi, jotka ruuvilla on yhdistetty toisaalta ääntäheijastavaan kar-10 tioon ja toisaalta vastapainoon.

Tämän tapaisia laitteita tarvitaan varsinkin ultraäänellä tapahtuvassa puhdistuksessa, jossa ultraäänellä aktivoitavassa nestekylvyssä esiintyvät suuret veto- ja puristusvoimat, varsinkin kavitaatiomekanismi, aikaansaa-15 vat upotettujen työkappaleiden erittäin hyvän puhdistumi sen. Ultraäänivärähtelyjen johtaminen tapahtuu tämäntapaisissa tunnetuissa laitteissa siten, että ultraäänioskil-laattorit ääntä heijastavine kartioineen liimataan tällaisen nestesäiliön seinään tai pohjaan ja panevat näin tämän 20 seinän tai pohjan värähtelemään, joka puolestaan siirtää värähtelyt edelleen nesteeseen. Tämän tapaiset puhdistus-kylvyt ovat osoittautuneet hyviksi varsinkin muodoltaan monimutkaisille työkappaleille, mutta niitä käytetään menestyksellä myös hienomekaanisissa laitteissa.

25 Puhdistettavat työkappaleet tai työkappaleet, joi hin ultraäänivärähtelyjen pitäisi vaikuttaa, saatetaan vain lyhyeksi aikaa alttiiksi ultraäänivärähtelyille. Ka-vitaatiovaikutus on näin säädeltävissä tämän ajanjakson avulla. Tämä ei päde kuitenkaan nestesäiliön seinämän suh-30 teen, joka on alttiina jatkuvalle kavitaatiovaikutukselle.

Tätä kautta päädytään "kavitaatiosyöpymiseen", joka johtaa siihen, että jonkin ajan kuluttua säiliön seinästä tulee vuotava. Kavitaatiosyöpyminen on luonnollisesti merkittävää varsinkin siinä seinässä, johon ultraäänilähde on 35 asennettu. Tämä seinä toimii välittävänä kalvona, sen täy tyy siis välittää kaikki voimat, jotka lopulta johtavat 99089 2 myös kavitaatioon. Jos tästä kalvosta kuitenkin tulee vuotava, joutuu kosteus seinälle liimattuun ultraäänilähtee-seen, mikä aiheuttaa ultraäänioskillaattorin irtoamisen ja täten laitteen rikkimenemisen. Paksumpaa kalvoa, joka voi-5 si hidastuttaa kavitaatiosyöpymistä, ei voida käyttää, koska kalvon paksutessa saatu ääniteho tai koko laitteen toimintateho laskee selvästi.

Keksinnön tehtävänä on antaa käytettäväksi laite, joka välttää tämän kavitaatiosyöpymisen nestesäiliön sei-10 nissä eli kalvossa. Tähän päästään keksinnön mukaisella laitteella, jolle on tunnusomaista, että ultraäänilähteet pidetään paikoillaan kannatinrenkaan avulla, joka on sovitettu välittömästi lambda/2-oskillaattoreiden yhteyteen ja muodostaa yhtenäisen yksikön ääntäheijastavan kartion 15 kanssa, ja että ne ovat kannatinrenkaan välityksellä sovi tettu nestesäiliöön.

Keksinnön kohteena on myös laite, jolle on tunnusomaista, että ultraäänilähteet pidetään paikoillaan kannatinrenkaan avulla, joka muodostaa vastapainoa ympäröivän 20 kotelon kanssa sulun, jolloin kannatinrengas on sovitettu välittömästi lambda/2-oskillaattoreiden yhteyteen ja muodostaa yhtenäisen yksikön sekä ääntäheijastavan kartion että kotelon kanssa, ja että ne ovat kotelon välityksellä sovitettu nestesäiliöön.

‘ 25 Enää ei, kuten tähän asti, ultraäänilähteitä ääntä- heijastavine kartioineen liimata nestesäiliön seinään, kalvoon, vaan ne liitetään sillä tavoin nestesäiliöön, että ääntäheijastava kartio työntyy suoraan nesteeseen. Tällöin luonnollisesti myös esiintyvä kavitaatio ei nyt 30 välity nestesäiliön kalvoon tai seinään, vaan ääntäheijes tävään kartioon. Ääntäheijastava kartio on kuitenkin massiivista metallia, mistä syystä kavitaation aiheuttama haitta ääntäheijastavaan kartioon on käytännössä merkityksetön. Tämä ultraäänilähteen erikoinen kannatustapa on 35 mahdollinen, koska pietsosähköisissä levyissä muodostuu värähtelyn solmukohta, jossa värähtelyamplitudi on nolla; 99089 3 maksimi värähtelyamplitudi saadaan ääntäsäteilevän kartion päätypinnalla. Jos keksinnön mukainen kannatinrengas viedään ääntäheijastavan kartion kantaan, sinne missä tämä sijaitsee pietsosähköisellä levyllä, sijaitsee kannatin-5 rengas vielä solmukohdan lähellä, siis paikassa, jossa ääntäheijastava kartio värähtelee vain pienellä värähtely-amplitudilla. Tämä kannatinrengas joutuu tosin vieläkin värähtelemään, mutta kuitenkin aivan pienellä amplitudilla, niin että siellä tuskin on pelättävissä kavitaatiovai-10 kutuksia. Toivottua äänen siirtymistä nesteeseen ei käy tännössä kuitenkaan haitata, koska tämä tapahtuu nyt suoraan ääntäheijastavan kartion kautta.

Koska tähän ääntäheijastavaan kartioon ei vaikuta ainoastaan kavitaatio, vaan myös nesteessä mahdollisesti 15 olevat syövyttävät kemikaalit, ehdotetaan keksinnön mukaan edelleen, että ääntäheijastava kartio on korroosionkestä-vää materiaalia.

Ultraäänilähde voidaan kiinnittää keksinnön mukaisella tavalla siten, että ääntäheijastava kartio, kuten 20 keksinnön mukaan on kuvattu, kiinnitetään säiliön seinään lähelle pietsosähköistä levyä tai hitsataan tässä kohdassa säiliön seinään, joka tällöin toimii "kannatuslaitteena". Luonnollisesti voidaan säiliön seinään osana tätä seinää myös hitsata ääntäheijastavaan kartioon ennalta hitsattu 25 kannatinrengas. Tällöin voi kannatinrengas myös olla samaa kappaletta ääntäheijastavan kartion kanssa.

Lisämahdollisuus, joka kuitenkin vaatii hieman enemmän tilaa, saadaan keksinnön avulla siten, että vastapainoa ympäröi kotelo, joka voidaan sulkea alapuolelta 30 pohjalla aina oskillaattorin sisääntuloaukkoon asti. Näin saadaan laite, joka voidaan ruuvata kiinni pohjanpuolelta tiivistyvällä ruuviliitoksella nestesäiliön sisäseinään, minkä ansiosta siis koko ultraäänioskillaattori sijaitsee tiiviisti nesteessä ja voi välittömästi vaikuttaa nestee-35 seen. Tällä laitteella on lisäksi vielä se etu, että ult- raäänioskillaattorin mennessä rikki käy tämän oskillaatto- 99089 4 rin vaihtaminen helposti.

Piirustuksessa on esitetty toteutusesimerkkejä keksinnön mukaisesta laitteesta, ja siinä esittää kuvio 1 ultraäänioskillaattorin kannatinrenkaineen 5 leikkauksena ja kuvio 2 ultraäänioskillaattorin koteloineen.

Kuvion 1 mukainen ultraäänilähde muodostuu kahdesta vuorovaiheessa värähtelevästä pietsosähköisestä levystä 1, 2, joiden väliin on liitetty elektrodi 3 jännitteensyöttöä 10 varten. Molempiin pietsosähköisiin levyihin 1, 2 liittyy toiselta puolelta vastapaino 4 ja toiselta puolelta ääntä heijastava kartio 5. Kaikki nämä osat pidetään yhdessä ruuvilla 6.

Lähelle ääntä heijastavan kartion 5 tukipintaa 15 pietsosähköisessä levyssä 2 on ääntäheijastavaan kartioon 5 kierretty kiinni kannatinrengas 7, joka palvelee ultraäänioskillaattorin nestesäiliöön kiinnittämisessä. Tämä kannatinrengas voidaan hitsata ultraäänisäiliöön tai kiinnittää siihen muulla tavoin niin, että äantäheijastava 20 kartio 5 yltää nesteeseen. Luonnollisesti on myös mahdol lista varustaa säiliön seinämä sellaisella aukolla, joka sallii kannatinrenkaan 7 avulla tapahtuvaa liitosta vastaavan kiinnihitsaamisen.

Kuvio 2 esittää saman oskillaattorin koteloon 8 ‘ 25 sovitettuna. Myös tässä löytyy jälleen sama ääntä heijas tavan kartion 5 kiinnitys ympärimenevän kannatinrenkaan 17 avulla, joka tässä esityksessä on samaa kappaletta kotelon 8 kanssa. Kotelo 8 ympäröi ultraäänioskillaattorin koko loppuosaa ja on alapuolelta pohjan 9 välityksellä yhdis-30 tetty kierteitettyyn istukkaan 10. Kierteitetyn istukan 10 kautta tuodaan ultraäänioskillaattoriin ei ainoastaan syöttö johdot vaan sen avulla myös koko ultraäänioskillaattori kiinnitetään säiliön sisäseinään asettamalla väliin tiiviste. Näin ei ainoastaan herkkä oskillaattoriosa ole täy-35 sin suojattu nesteen sisääntunkeutumiselta, vaan myös os killaattorin vaihto on helposti mahdollista.

Claims

99089

1. Laite ultraäänivärähtelyjen johtamiseksi nesteeseen ultraäänilähteiden avulla, jotka on sovitettu neste- 5 säiliön pohjaan ja/tai nesteen kanssa kosketuksessa ole vaan seinään ja ovat lambda/2-oskillaattoreita kahdesta vuorovaiheessa värähtelevästä pietsosähköisestä levystä (1, 2), joiden väliin on sovitettu elektrodi (3), jotka ruuvilla (6) on yhdistetty toisaalta ääntäheijastavaan 10 kartioon (5) ja toisaalta vastapainoon (4), tunnet- t u siitä, että ultraäänilähteet pidetään paikoillaan kannatinrenkaan (7) avulla, joka on sovitettu välittömästi lambda/2-oskillaattoreiden (1, 2, 3) yhteyteen ja muodostaa yhtenäisen yksikön ääntäheij astavan kartion (5) kans-15 sa, ja että ne ovat kannatinrenkaan (7) välityksellä so vitettu nestesäiliöön.

2. Laite ultraäänivärähtelyjen ohjaamiseksi nesteeseen ultraäänilähteiden avulla, jotka on sovitettu nes-tesäiliön pohjaan ja/tai nesteen kanssa kosketuksessa ole- 20 vaan seinään ja ovat lambda/2-oskillaattoreita,jotka koos tuvat kahdesta vuorovaiheessa värähtelevästä pietsosähköisestä levystä (1, 2), joiden väliin on sovitettu elektrodi (3), jotka ruuvilla (6) on yhdistetty toisaalta ääntäheijastavaan kartioon (5) ja toisaalta vastapainoon (4), 25 tunnettu siitä, että ultraäänilähteet pidetään paikoillaan kannatinrenkaan (17) avulla, joka muodostaa vastapainoa (4) ympäröivän kotelon (8) kanssa sulun, jolloin kannatinrengas on sovitettu välittömästi lambda/2-oskillaattoreiden (1, 2, 3) yhteyteen ja muodostaa yhte-30 näisen yksikön sekä ääntäheijastavan kartion (5) että ko telon (8) kanssa, ja että ne ovat kotelon (8) välityksellä sovitettu nestesäiliöön.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että ääntäheijastava kartio (5) on 35 korroosionkestävää materiaalia. 99089