Ultraschallgenerator
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft einen Ultraschallgenerator mit einer ersten und einer dieser benachbarten zweiten Piezokeramikplatte.
Es ist bekannt, Ultraschallgeneratoren in Reinigungsgeräten oder als Geräte zum Entfernen von Zahnstein oder auch als Zertrümmerungsgeräte bei Operationen zu verwenden.
Aus der DE-A-28 56 508 ist ein piezoelektrischer Wandler als Befestigung eines Magnetkopfes auf einem sich drehenden Teil einer Führungstrommel in einem Bildbandaufzeichnungsgerät bekannt, bei dem zwei entgegengesetzt gepolte längliche piezoelektrische Elemente zwischen einer mit einer ersten Spannung verbundenen inneren Elektrode und zwei mit einer zweiten Spannung verbundenen äußeren Elektroden befestigt sind. Durch Anlegen einer Spannung zwischen der Innenelektrode und den Außenelektroden des jeweiligen Elementes erfolgen unterschiedlich starke Ausdehnungen bzw. Zusammenziehungen in Längsrichtung der beiden Elemente, so daß ein Ausbiegeeffekt erzeugt wird.
Aus der DE-A-27 47 309 ist ein Detektor für akustische Emissionen bekannt. Dieser weist ein piezoelektrisches Element mit jeweils auf gegenüberliegenden Seiten angeordneten Elektrodenpaaren auf. Das piezoelektrische Element ist innerhalb eines Halters angeordnet, das ein akustisches Fenster an einer Seite des piezoelektrischen Elementes aufweist. Das piezoelektrische Element wird zwischen zwei elektrisch isolierenden Scheiben fest in Stellung gehalten. Um ungewünschte akustische Reflektionen zu absorbieren und um als eine Reaktionsmasse zu dienen, ist ein Dämpfungsblockglied vorgesehen, das mit Hilfe einer Feder und einer Kappe über die dem Fenster gegenüberliegende elektrische Isolierung auf das piezoelektrische Element einwirkt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ultraschallgenerator der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der in der Lage ist, eine hohe Ultraschallenergie abzugeben und als solcher als Handwerksgerät einsetzbar ist. Damit das Gerät universell einsetzbar ist, soll gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Generatorkopf zur Anpassung an den Anwendüngszweck austauschbar sein.
Die Aufgabe wird durch den im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Ultraschallgenerator gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den UnteranSprüchen beschrieben.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch den Ultraschallgenerator mit einem ersten Generatorkopf;
Fig. 2 einen zweiten zugehörigen Generatorkopf; und
Fig. 3 einen dritten zugehörigen Generatorkopf.
Der Ultraschallgenerator 1 weist eine erste Piezokeramikplatte 2 und eine dieser benachbarte und entgegengesetzt gerichtete zweite Piezokeramikplatte 3 auf. Zwischen den beiden Keramikplatten ist eine sich über die gesamte Fläche der Platten erstreckende und als erste Elektrode dienende leitende Platte, vorzugsweise eine Bronzeplatte 4 vorgesehen. Eine zweite Elektrode 5 in Form einer solchen 3ronzeplatte ist auf der der ersten Bronzeplatte gegenüberliegenden Oberfläche der ersten Piezokeramikplatte angeordnet. Die beiden Platten sind mit mit einer entsprechenden Spannungsversorgung verbundenen Zuleitungsdrähten verbunden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Keramikplatten als runde Platten ausgebildet.
Wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist auf der der
Keramikplatte 2 abgewandten Seite der zweiten Bronzeplatte 5 ein vorzugsweise aus V2A-Stahl oder Aluminium gebildeter Körper 6, dessen Querschnitt angepaßt an die Keramikscheiben ebenfalls kreisförmig ist, vorgesehen. Dieser weist eine koaxiale Bohrung 7 auf.
Auf der entgegengesetzten Seite des Keramikplattenpaares grenzt unmittelbar an die zweite Keramikplatte ein als Generatorkopfgrundkörper 8 ausgebildeter Metallkörper, der vorzugsweise aus dem gleichen Metall wie der Körper 6 gebildet ist und der ebenfalls angepaßt an die Querschnittsform der Keramikscheiben zylinderförmig ausgebildet ist, an. Der Generatorkopfgrundkörper weist auf seiner dem Körper 6 zugewandten Seite eine axiale Bohrung 9 auf. Auch die Keramikscheiben und die beiden Bronzeplatten weisen entsprechende axiale Bohrungen auf. Von der den Keramikplatten abgewandten Seite des Körpers 6 ist eine Kopfschraube 10 durch den Körper 6, die Bronzeplatten und die Keramikplatten hindurch in den Generatorkopfgrundkörper 8 derart: eingeschraubt, daß Körper 6 und Generatorkopfgrundkörper 8
unter Spannung gegen die Keramikplatten gepreßt werden. Die Bohrungen durch die beiden Keramikplatten und die Bronzeplatte 4 sind so groß gewählt, daß sie einen Abstand von dem Schaft der Schraube 10 aufweisen und eine Isolierhülse 10' zwischen diesen und der Schraube vorgesehen ist. Die Bohrung der Bronzeplatte 5 und des Körpers 5 können hingegen kleiner sein. Auf jeden Fall ist über den Körper 6 und die an diesem anliegende Schraube 10 ein elektrischer Kontakt hergestellt, der den Körper 5 und den Generatorkopfgrundkörper 8 elektrisch miteinander und damit mit der zweiten Elektrode 5 verbindet.
Der Generator weist ein Generatorgehäuse 11 auf, welches den Körper 6, die Keramikplatten, die Bronzeplatten und die mit diesen verbundenen Drähte einschließt. Damit möglichst wenig Schwingung auf das Generatorgehäuse 11 übertragen wird, ist dieses über die über den Körper δ nach außen hervorstehende zweitre Bronzeplatte 5 mittels Schrauben 12 verbunden. Die
Verbindung zwischen dem schwingenden Teil des Generators und dem Gehäuse ist auf diese Weise an der Stelle erfolgt, an der die Amplitude der Schwingungen im eigentlichen Generatorblock am kleinsten ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Gehäuse im wesentlichen ohne Schwingung ist. Das Gehäuse weist auf seiner Bodenseite eine entsprechende Durchbrechung 13 zum Einführen der Spannungszuleitungen auf.
Der Generatorkopfgrundkörper 8 weist auf seiner den Keramikplatten abgewandten Stirnseite einen von dieser nach außen hervorstehenden zylinderförmigen Ansatz 14 mit einem Außengewinde auf. Zu dem Universalhandwerksgerät gehören eine Mehrzahl von Generatorköpfen 15, 16, 17. Diese weisen auf ihrer der eigentlichen Erregerfläche 18, 19 gegenüberliegenden Basisseite jeweils eine dem zylinderförmigen Ansatz 14 entsprechende zylinderförmige Ausnehmung 21, 22 mit einem Innengewinde auf,
mit dessen Hilfe sie in der in Fig. 1 ersichtlichen Weise auf den Generatorkopfgrundkörper 8 fest aufschraubbar sind.
Die verschiedenen Generatorköpfe haben eine jeweils dem
Anwendungszweck angepaßte Form.
Der in Fig. 1 gezeigte Generatorkopf 15 ist so ausgebildet, daß er mit dem Generatorkopfgrundkörper 8 einen Zylinder ohne Luftspalt dazwischen bildet, so daß die gesamte Energie vollständig übertragen wird. Diese Ausführungsform ist insbesondere dafür geeignet, Ultraschallenergie in eine Flüssigkeit einzutragen.
Der in Fig. 2 gezeigte Generatorkopf weist anschließend an das Gewinde im Inneren eine hinterschnittene Ausnehmung 23 auf, die dazu dient, zwischen der stirnseitigen Oberfläche des Grundkörpers 8 und dem Generatorkopf einen Luftspalt zu bilden. Dadurch ist dieser Generatorkopf insbesondere zum Versprühen von auf der Erregerflache 19 aufgebrachter Flüssigkeit wie z. B. Farbe geeignet.
Der in Fig. 3 gezeigte Generatorkopf 17 weist ebenfalls eine Ausnehmung 23 zum Bilden eines Luftspaltes auf. Der Generatorkopf weist eine zur Symmetrieachse des Kopfes und sich entlang dieser erstreckende kanalförmige Bohrung 24 auf, die grundseitig mit einer Querbohrung 25 verbunden ist, welche wiederum über ein Innengewinde 26 mit einer Flüssigkeitszufuhrleitung verbindbar ist. Der Generatorkopf verjüngt sich zur Erregerflache 20 hin. Dieser Generatorkopf ist besonders zum Versprühen und Vernebeln von Flüssigkeiten geeignet.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, weist das Gehäuse 11 an seinem dem Generatorkopfgrundkörper zugewandten Ende ein Außengewinde 27 auf, dessen Bemessung so gewählt ist, daß es in eine in
Fig. 1 schematisch angedeutete Wasserrohrleitung, beispielsweise nach Abschrauben des Wasserhahnes von einer solchen, in ein bei dieser vorhandenes Gewinde einschraubbar ist. Auf diese Weise kann das Gerät dazu verwendet werden, eine Wasserleitung bzw. wenigstens einen Abschnitt derselben durch Eintragen von Ultraschallenergie zu reinigen. Das Gerät kann aber auch in sonstige Flüssigkeit aufweisende Behälter mit dem Generaterkopf 15 eingetaucht werden und auf diese Weise Ultraschallenergie in einen solchen mit Flüssigkeit gefüllten 3ehälter eintragen. Das Gerät kann auf diese Weise beispielsweise zum Reinigen von Werkzeugen oder Haushaltsgegenständen und ähnlichem eingesetzt werden. Der in Fig. 1 gezeigte Generatorkopf ist auch zum
Materialabtrag insbesondere von metallischen und Kunststoffgegenständen einsetzbar.