IT9021799U1 - ASSEMBLY ARRANGEMENT OF AN ULTRASONIC TRANSDUCER ON A WASHING STATION. - Google Patents
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Description
Descrizione del modello di utilità avente per titolo: Description of the utility model entitled:
DISPOSIZIONE DI MONTAGGIO DI UN TRASDUTTORE DI ULTRASUONI SU DI UNA VASCA DI LAVAGGIO ARRANGEMENT FOR MOUNTING AN ULTRASONIC TRANSDUCER ON A WASH TANK
E' ben noto, nella tecnica di lavaggio di pezzi meccanici, in particolare nel lavaggio a mezzo solventi, di effettuare un trattamento mediante ultrasuoni. L'applicazione di ultrasuoni consente infatti di eseguire un lavaggio più a fondo in un tarpo ridotto. It is well known, in the technique of washing mechanical parts, in particular in washing with solvents, to carry out a treatment by means of ultrasounds. In fact, the application of ultrasound allows to perform a deeper washing in a reduced tarp.
I trasduttori di ultrasuoni impiegati a questo scopo comprendono fondamentalmente una coppia di dischi ceramici, piezoelettrici, affiancati e, applicati sui lati contrapposti di essa, due corpi metallici di risonanza. Tra i due dischi è interposta una prima lamina elettricamente conduttrice ed altre due lamine sono interposte tra ciascuno dei dischi ed il corpo metallico di risonanza ad esso adiacente. Tra la prima lamina e ciascuna delle altre due viene applicato un potenziale elettrico oscillante, prodotto da un oscillatore elettronico e che provoca nei dischi, a causa della loro natura piezoelettrica, un fenomeno di vibrazione che si trasmette ai corpi metallici di risonanza. The ultrasound transducers used for this purpose basically comprise a pair of ceramic, piezoelectric discs, placed side by side and, applied on the opposite sides thereof, two metal resonance bodies. A first electrically conductive lamina is interposed between the two discs and two other laminae are interposed between each of the disks and the metal resonance body adjacent to it. Between the first plate and each of the other two an oscillating electric potential is applied, produced by an electronic oscillator and which causes in the discs, due to their piezoelectric nature, a phenomenon of vibration that is transmitted to the resonant metal bodies.
La frequenza di oscillazione viene determinata, da detto circuito oscillatore elettronico, nel campo degli ultrasuoni, ad un valore prestabilito compreso per esempio tra 20 e 40 KHz e la dimensione e la fonte dei corpi metallici viene determinata in modo che essi possano vibrare in risonanza a tale frequenza. The oscillation frequency is determined, by said electronic oscillator circuit, in the ultrasound field, at a predetermined value comprised for example between 20 and 40 KHz and the size and source of the metal bodies is determined so that they can vibrate in resonance at that frequency.
Per trasmettere questa frequenza ad ultrasuoni al liquido di lavaggio, normalmente si applica uno dei due corpi di risonanza contro la parete della vasca di lavaggio e lo si fissa su questa parete mediante incollaggio. La parete, che è di sottile lamiera metallica, vibra dunque unitamente al corpo di risonanza del trasduttore e trasmette la vibrazione al liquido di lavaggio. To transmit this ultrasonic frequency to the washing liquid, one of the two resonance bodies is normally applied against the wall of the washing tank and fixed on this wall by gluing. The wall, which is made of thin metal sheet, therefore vibrates together with the resonance body of the transducer and transmits the vibration to the washing liquid.
Questo sistema, largamente utilizzato in questi tipi di impianti, ha il grave inconveniente che - malgrado l'impiego di collanti ad elevata efficacia - dopo un periodo d'uso più o meno lungo, il trasduttore può distaccarsi dalla parete della vasca di lavaggio, obbligando a delicati ed onerosi interventi di manutenzione e riparazione. This system, widely used in these types of systems, has the serious drawback that - despite the use of highly effective adhesives - after a more or less long period of use, the transducer can detach itself from the wall of the washing tank, forcing to delicate and costly maintenance and repairs.
Per ovviare a questa difficoltà è stato anche proposto di formare nella parete della vasca di lavaggio un foro corrispondente alla forma di un corpo di risonanza e di fissare detto corpo sul contorno di detto foro, che costituisce allora una sede di alloggiamento. Il fissaggio viene effettuato in questo caso mediante saldatura lungo tutto il contorno di contatto tra il bordo del foro e quello del corpo di risonanza. To overcome this difficulty, it has also been proposed to form a hole in the wall of the washing tank corresponding to the shape of a resonance body and to fix said body on the contour of said hole, which then constitutes a housing seat. In this case, the fixing is carried out by welding along the entire contact contour between the edge of the hole and that of the resonance body.
Neppure questa disposizione fornisce tuttavia risultati completamente soddisfacenti, poiché nella zona di saldatura si formano, a lungo andare, dei punti di cedimento o delle cricche, che è praticamente impossibile riparare. However, even this arrangement does not provide completely satisfactory results, since in the long term, failure points or cracks form in the welding area, which are practically impossible to repair.
Neppure una variante di questa disposizione - consistente nel fissare il trasduttore sul foro della parete mediante mezzi meccanici, cioè serrando il contorno del foro tra una spalla di ritegno formata sul corpo di risonanza ed un contrapposta ghiera di serraggio, avvitata egualmente sul corpo di risonanza - è stata trovata soddisfacente. Essa presenta infatti l'inconveniente supplementare che la modifica di forma del corpo di risonanza, per formare la spalla di ritegno, nuoce alla corretta trasmissione degli ultrasuoni. Not even a variant of this arrangement - consisting in fixing the transducer on the hole in the wall by mechanical means, i.e. by tightening the contour of the hole between a retaining shoulder formed on the resonance body and an opposing locking ring nut, equally screwed on the resonance body - it was found satisfactory. In fact, it has the additional drawback that the modification of the shape of the resonance body, to form the retaining shoulder, harms the correct transmission of the ultrasounds.
Scopo del presente modello di utilità è di realizzare un dispositivo di trasmissione di ultrasuoni ad un liquido contenuto in una vasca di lavaggio, il quale elimini completamente gli inconvenienti menzionati sopra, risulti di facile montaggio e di grande affidabilità nel tarpo. Tale risultato viene conseguito, in un impianto di lavaggio dotato di un trasduttore di ultrasuoni del tipo menzionato, per il fatto che detti corpi di risonanza e dischi piezoelettrici sono fissati l'uno sull'altro e sulla parete della vasca di lavaggio per mezzo di un bullone che li attraversa assialmente, un primo corpo di risonanza ed i due dischi piezoelettrici essendo applicati all'esterno di detta parete della vasca di lavaggio, mentre un secondo corpo di risonanza è applicato all'interno di detta parete, detto bullone attraversando un foro in detta parete por avvitarsi in un foro filettato assiale, cieco, formato in detto secondo corpo di risonanza. The purpose of the present utility model is to provide a device for transmitting ultrasounds to a liquid contained in a washing tank, which completely eliminates the aforementioned drawbacks, is easy to assemble and highly reliable in the tarp. This result is achieved, in a washing plant equipped with an ultrasound transducer of the aforementioned type, due to the fact that said resonance bodies and piezoelectric discs are fixed to each other and to the wall of the washing tank by means of a bolt that crosses them axially, a first resonance body and the two piezoelectric discs being applied to the outside of said wall of the washing tank, while a second resonance body is applied to the inside of said wall, said bolt passing through a hole in said wall can be screwed into a blind axial threaded hole formed in said second resonance body.
In effetti, la disposizione secondo il presente modello presenta il grande vantaggio di permettere una corretta trasmissione di ultrasuoni al liquido di lavaggio, senza sottoporre alla stessa vibrazione la parete della vasca di lavaggio. Ciò diventa possibile quando, come appunto previsto dal presente modello, la forma sia opportunamente progettata e realizzata in modo che, nell'intorno della frequenza di lavoro desiderata, risultino soddisfatte le condizioni seguenti: In fact, the arrangement according to the present model has the great advantage of allowing a correct transmission of ultrasounds to the washing liquid, without subjecting the wall of the washing tank to the same vibration. This becomes possible when, as foreseen by the present model, the shape is suitably designed and manufactured in such a way that, around the desired working frequency, the following conditions are satisfied:
- a) la frequenza di risonanza delle oscillazioni meccaniche del pezzo coincida con la frequenza della tensione elettrica applicata ai dischi piezoelettrici (condizione questa cui deve del resto soddisfare qualsiasi trasduttore ultrasonico, comunque realizzato, per risultare atto a fornire potenza ultrasonica nella quantità utile); - a) the resonance frequency of the mechanical oscillations of the piece coincides with the frequency of the electrical voltage applied to the piezoelectric discs (a condition which any ultrasonic transducer, however manufactured, must satisfy in order to be able to supply ultrasonic power in the useful quantity);
- b) le oscillazioni meccaniche, di ampiezza massima in corrispondenza delle estremità del pezzo, abbiano andamento tale che, riducendosi in ampiezza via via che si considerano sezioni trasversali più interne, risultino di ampiezza nulla giusto in corrispondenza della sezione coincidente con la parete della vasca. - b) the mechanical oscillations, of maximum amplitude at the ends of the piece, have a trend such that, reducing in amplitude as more internal cross sections are considered, they are of zero amplitude right in correspondence with the section coinciding with the wall of the tank .
In questo modo i dischi piezoelettrici ed i corpi di risonanza oscillano in contrapposizione lasciando la posizione centrale, cioè quella di attacco alla parete della vasca di lavaggio, in condizioni di quiete. In this way the piezoelectric discs and the resonance bodies oscillate in opposition, leaving the central position, that is the one of attachment to the wall of the washing tank, in conditions of rest.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del dispositivo secondo l'invenzione risultano comunque meglio evidenti dalla descrizione dettagliata che segue di una preferita forma di realizzazione dello stesso, data a titolo di esempio ed illustrata nel disegno annesso, nel quale l'unica figura è una vista in sezione assiale di un trasduttore di ultrasuoni applicato ad una vasca di lavaggio, secondo il presente modello. Further characteristics and advantages of the device according to the invention are however better evident from the following detailed description of a preferred embodiment of the same, given by way of example and illustrated in the attached drawing, in which the only figure is a sectional view axial of an ultrasound transducer applied to a washing tank, according to the present model.
Come mostrato, il trasduttore di ultrasuoni utilizzato secondo il modello è costituito, in modo sostanzialmente in se noto, da una coppia di dischi ceramici 2, 3, piezoelettrici, affiancati, e da una coppia di corpi metallici 4 e 5 di risonanza. Tra i dischi 2, 3 è interposta una lamina 6 di materiale elettricamente conduttore ed altre due lamine conduttrici 7, 8 sono interposte tra i dichi 2, 3 ed i corpi di risonanza 4, 5 ad essi rispettivamente affiancati As shown, the ultrasound transducer used according to the model is constituted, in a substantially per se known manner, by a pair of ceramic discs 2, 3, piezoelectric, placed side by side, and by a pair of metal resonance bodies 4 and 5. A lamina 6 of electrically conductive material is interposed between the disks 2, 3 and two other conductive laminae 7, 8 are interposed between the discs 2, 3 and the resonance bodies 4, 5 respectively next to them.
Il corpo 4 presenta un foro assiale cieco 4a, filettato, ed il corpo 5 presenta un foro assiale passante 5a; anche i dischi 2 e 3 sono forati centralmente, così come le lamine 6, 7 ed 8. Attraverso questi fori passa un bullone 9, che si avvita nel foro cieco 4a del corpo 4 con la sua estremità filettata 9a e che svolge la funzione di ritegno di tutti questi pezzi l'uno sull'altro. The body 4 has a blind axial hole 4a, threaded, and the body 5 has a through axial hole 5a; the discs 2 and 3 are also drilled centrally, as are the plates 6, 7 and 8. A bolt 9 passes through these holes, which is screwed into the blind hole 4a of the body 4 with its threaded end 9a and which performs the function of restraint of all these pieces on each other.
Secondo il presente modello, nella parete laterale 1 della vasca di lavaggio è praticato un foro appena sufficiente a ^ consentire il passaggio del bullone 9. Per il montaggio del trasduttore, si procede pertanto ad applicare il corpo 4 di risonanza contro la superficie interna della parete 1, mentre i dischi 2, 3 ed il corpo 5 vengono applicati all'esterno; si infila poi il bullone 9 attraverso il foro 5a ed i fori assiali nei dischi 2,3, nonché nel foro della parete 1 e lo si avvita a fondo nel foro filettato 4a. According to the present model, in the side wall 1 of the washing tank a hole just sufficient to allow the passage of the bolt 9 is made. To mount the transducer, the resonance body 4 is therefore applied against the internal surface of the wall. 1, while the discs 2, 3 and the body 5 are applied to the outside; the bolt 9 is then inserted through the hole 5a and the axial holes in the discs 2,3, as well as into the hole in the wall 1 and screwed fully into the threaded hole 4a.
Sempre secondo il presente modello, nella faccia del corpo 4 che si applica contro la superficie interna della parete 1 è ricavata una scanalatura circonferenziale, nella quale é alloggiata una guarnizione di tenuta 10, del tipo O-ring, atta a svolgere anche funzione di smorzamento delle vibrazioni. Still according to the present model, in the face of the body 4 which is applied against the internal surface of the wall 1 there is a circumferential groove, in which a sealing gasket 10 of the O-ring type is housed, which is also able to perform a damping function. vibrations.
Secondo una caratteristica fondamentale del presente modello, da un lato l'eccitazione dei dischi 2, 3 viene effettuata in contrapposizione di fase - grazie ad una opportuna regolazione della tensione di alimentazione delle lamine 6, 7 ed 8 - e d'altro lato la dimensione e forma dei corpi di risonanza 4 e 5 viene scelta in modo tale che il piano nodale, centrale, della vibrazione viene a coincidere con il piano di contatto tra corpo 4 e disco 2. According to a fundamental characteristic of the present model, on the one hand the excitation of the disks 2, 3 is carried out in phase opposition - thanks to an appropriate regulation of the supply voltage of the foils 6, 7 and 8 - and on the other hand the dimension and the shape of the resonance bodies 4 and 5 is chosen in such a way that the nodal, central plane of the vibration coincides with the plane of contact between the body 4 and the disk 2.
In questo modo, mentre le estremità contrapposte dei corpi 4 e 5 vibrano in sincronismo, ma in sensi contrapposti (come schematizzato dalle righe a tratto e punto nel disegno), la zona centrale del trasduttore e precisamente le superfici del corpo 4 e del disco 2 a contatto con la parete 1, rimangono ferme, ovvero non trasmettono alcuna vibrazione alla parete 1. In this way, while the opposite ends of the bodies 4 and 5 vibrate in synchronism, but in opposite directions (as schematized by the dotted lines in the drawing), the central area of the transducer and precisely the surfaces of the body 4 and of the disc 2 in contact with wall 1, they remain stationary, i.e. they do not transmit any vibration to wall 1.
E' evidente allora che: It is therefore evident that:
- da un lato, per il fatto che la parete 1 non è sottoposta a vibrazioni, - on the one hand, due to the fact that the wall 1 is not subjected to vibrations,
- d'altro lato, per il fatto che il ritegno del trasduttore di ultrasuoni è assicurato dal bullone passante 9, in cooperazione con la guarnizione di tenuta 10, la quale svolge anche funzione di smorzamento, - on the other hand, due to the fact that the retention of the ultrasound transducer is ensured by the through bolt 9, in cooperation with the sealing gasket 10, which also performs a damping function,
il ritegno del trasduttore di ultrasuoni sulla parete 1 è assicurato nel migliore dei modi e con la massima garanzia di durata. the retention of the ultrasound transducer on wall 1 is ensured in the best possible way and with the maximum guarantee of duration.
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