Tragbare Schallquelle Die Erfindung betrifft eine tragbare Schallquelle, bestehend aus einem Halteorgan und einem damit fe dernd verbundenen, Resonanzeigenschaften aufweisen den, eine periodisch bewegbare Masse einschliessenden Gehäuse.
Wie sich gezeigt hat, ist Ultraschallenergie in Form von Ultraschallwellen von Nutzen für die Reinigung der Oberflächen von festen Gegenständen von Fett oder an deren Verunreinigungen, die sich auf solchen Flächen in Form eines dünnen Films und sogar als Struktur von Molekülen absetzen. Es wurde ermittelt, dass zum Reinigen von Oberflächen Frequenzen innerhalb eines Bereiches von ungefähr 23 bis 40 kHz erwünscht sind. Bei der Reinigung einer Fläche von einem Schmutzfilm erfolgt eine rasche Bildung und ein heftiger Zusammen fall von mikroskopisch kleinen Blasen innerhalb des reinigenden Lösungsmittels der Flüssigkeit zusammen mit einem als Implosion bekannten Effekt.
Die Implo sion ist ein Effekt, der durch die Kombination von eigener Reflexion und der Kavitation erzeugt wird, wel che Vorgänge bei Ultraschallwellen auftreten. Die auf der Fläche auf diese Weise erzeugte Reflexionsenergie, die in das feste Material nur wenig eindringt, wird un terstützt durch winzig kleine Kavitationsblasen des Lö sungsmittels, wobei eine Implosion verursacht wird, die die Moleküle des Schmutzfilms von den festen Flächen abstreift.
Diese Art von Reinigung war aus mehreren Gründen auf die Verwendung von Ultraschallenergie beschränkt. Zum Beispiel ist die Länge von Ultraschallwellen we sentlich kürzer als bei den Wellen im unteren Tonbe reich, und deren Bestreben, die Wellenenergie von fe sten Flächen aus zu reflektieren, gleicht den Mikrowel len, so dass die Ultraschallwellen bei der Reinigung von Oberflächen ein wichtiges Element darstellen. Da die Ultraschallwellen kürzer sind als Tonwellen, so dringen sie in Feststoffe wesentlich weniger tief ein und erzeu gen im flüssigen Medium eine geringere Kavitation als Tonenergie mit dem gleichen Energiepegel.
Ferner weisen Ultraschallwellen im allgemeinen kleine Amplituden auf, weshalb die resultierende Kavita- tion in der Flüssigkeit klein, für die Ultraschallreinigung jedoch erwünscht ist.
Es wurde ferner festgestellt, dass Ultraschallenergie mit hohen Amplituden erzeugt werden kann, jedoch nur bei einem ausserordentlich hohen Leistungsverbrauch, wobei unerwünschte Effekte erzeugt wurden, wie eine Beschädigung des zu reinigenden Materials in Form von aufgerauhten Flächen, und ferner müssen umfangreiche Abschirmungen vorgesehen werden, um eine Störung bei Radio- und Fernsehgeräten sowie bei anderen draht losen Fernmeldegeräten zu vermeiden.
Es wurde ferner ermittelt, dass Ultraschallwellen mit Frequenzen, die nur etwas unterhalb von 20 kHz liegen, welcher Wert als die obere Grenze der hörbaren Ton wellen bezeichnet wird, einen hörbaren Ton erzeugen, der für den Menschen ungesund ist und oftmals zu einem Riss des Trommelfells führt, so dass Ohrstopfen benutzt werden müssen. Ultraschallreinigungsgeräte wur den daher so eingerichtet, dass sie mit Sicherheit ober halb des unteren Grenzwertes von 20 kHz arbeiten, und der untere Betriebswert wurde im Gewerbe mit 23 kHz festgesetzt.
Ausserdem bestanden fast alle derartigen Reinigungs geräte aus verhältnismässig massigen und ortsfesten Ein richtungen, die viele Vorsichtsmassnahmen erforderten.
Die Ultraschallwellen sind von sich aus stark gerich tet, und deren Verwendung für Reinigungszwecke erfor dert eine Anzahl von Energiequellen pro Flüssigkeits behälter, damit die zu reinigenden Flächen der festen Materialien ausreichend bestrahlt werden. Ferner wer den Ultraschallwellen von dem flüssigen Medium und von den zu reinigenden festen Materialien leicht absor biert. Die Wirksamkeit solcher Einrichtung wird daher als sehr gering angesehen.
Auf Grund dieser und an derer Faktoren wird im allgemeinen für Reinigungsbe hälter mit einer Kapazität von 50-60 Litern eine Lei stung von 1 Kilowatt benötigt, wobei in jedem Falle die Energiequellen entfernt angeordnet und sorgfältig ab geschirmt werden, um Störungen bei drahtlosen Fern- meldeeinrichtungen zu vermeiden. Ausser der Gefahr einer Beschädigung des Ohres übt der Ultraschall noch andere bekannte nachteilige Wirkungen auf den mensch lichen Körper aus.
Seit längerer Zeit wurden Vibratoren für verschie dene andere Zwecke benutzt, z. B. als mechanische Schütteleinrichtungen für Vorratstanks und für Förder einrichtungen, als Rüttelwerk zum Austreiben von Luft und Wasser aus Zement während des Abbindens, als Handvibratoren für Massagezwecke, zum Durchschütteln z.
B. von Korn, das durch Rohrleitungen von der einen zur anderen Stelle befördert wird, zum Verdichten von Materialien in einer Form, als Impuls- und Schleuder einrichtungen in Waschmaschinen usw., wobei festzustel len ist, dass in diesen Fällen eine verhältnismässig kleine Vibrationsmasse benutzt wird, um grosse Massen mit einer Frequenz von 60 Hz oder weniger zu behandeln. Bei den verhältnismässig schweren grossen Massen besteht die Wirkung aus einem Schütteln, Vibrieren, aus einer Impulsgebung, aus einer Pulsation, einem Schleudern, aus einem Bewegen, einer Versetzung, einem Stossen <B>USW.</B>
Die Unterschiede bei der Erzeugung und der über tragung der Energie sind bei den letzten beiden an geführten Beispielen sehr verschieden voneinander, wo bei die Verwendungsfähigkeit davon abhängt, in welcher Weise die Energie erzeugt und übertragen wird.
Schallwellen im unteren Schallbereich weisen längere Wellen auf als Ultraschallwellen und dringen daher in die in die Flüssigkeit eingetauchten Materialien in viel höherem Grade ein, und ferner werden höhere Ampli tuden bei geringer Leistungsaufnahme erzeugt. Die fort gesetzten Umkehrungen der Wellen mit einer hohen Amplitude bewirken ein Eindringen und eine Kavitation in der Flüssigkeit in einem aussergewöhnlich hohen Grade sowie bei den eingetauchten Materialien.
Die fort gesetzten Umkehrungen der hohen Energieamplituden mit der gewünschten Frequenz in der Flüssigkeit und bei den eingetauchten Materialien bewirken abwechselnd die Erzeugung und den Zusammenfall von Millionen von Blasen in der Flüssigkeit und bei den eingetauchten Materialien, wodurch ein Implosionseffekt erzeugt wird, der von den eingetauchten Materialien jeden Schmutz und alle Verunreinigungen abstreift.
Die Implosionsblasen werden bei einer Herabsetzung der Frequenz grösser und sind daher eine Funktion der Wellenlänge. Beispielsweise beträgt bei einer Frequenz von 20 kHz die Grösse der Blasen 40 Mikron und bei einer Frequenz von 10 kHz 100 Mikron, so dass die Blasen kaum sichtbar sind.
Im unteren Schallbereich bei einer Frequenz von 150 Hz beträgt die Grösse der Implosionsblasen ungefähr 158 Mikron, so dass diese Blasen deutlich zu erkennen sind. Hieraus geht hervor, dass der Implosionseffekt und die resultierende Kavita- tion in der Flüssigkeit und bei den eingetauchten Ma terialien bei im unteren Schallbereich liegenden Frequen zen eine höhere Intensität aufweisen.
Es ist ferner bekannt, dass hochfrequente oder Ultra schallenergiewellen hochreflektierend sind und an sich nicht imstande sind, in eingetauchte Materialien tief ein zudringen, wie Ultraschallreinigungsgeräte und Mikro- wellenlotungseinrichtungen bewiesen haben. Der Grad des Eindringens ist daher eine Funktion der Wellen länge.
Da Schallwellen sich im Wasser mit einer Geschwin digkeit von ungefähr 1400 m/see fortpflanzen, so be trägt die Wellenlänge von Ultraschallwellen bei einer Frequenz von 24 000 Hz ungefähr 6 cm im Vergleich zu einer Wellenlänge von 12 m bei Schallwellen mit einer Frequenz von 120 Hz. Die im unteren Frequenz bereich liegenden Schallwellen weisen daher ein weit grösseres Eindringungsvermögen auf als die zum Ver gleich herangezogenen Wellen.
Demgegenüber ist die tragbare Schallquelle der ein gangs bezeichneten Art erfindungsgemäss dadurch ge kennzeichnet, dass die Längsachse der Masse koaxial zur Achse des Halteorgans liegt und dass die Masse auf ihrem einen Ende mit dem Halteorgan und an ihrem freien, anderen Ende über einen Haltebügel mit einem Sockel des Gehäuses an einer Stelle verbunden ist, wel che auf einer durch den Mittelpunkt des Gehäuses ge henden, senkrecht zur Längsachse der Masse liegenden und mit der Bewegungsrichtung der Masse zusammen fallenden Ebene liegt.
Die Schallquelle nach der Erfindung kann als trab bares Haushaltgerät zum Waschen und Spülen von Haushaltskleidung innerhalb von Minuten verwendet werden, die zur Zeit mit der Hand gewaschen oder chemisch gereinigt werden, um Beschädigungen zu ver meiden, die beim Waschen mit Waschmaschinen häufig auftreten. Ferner können mit der tragbaren Schallquelle nach der Erfindung viele Materialien gewaschen werden, die sonst chemisch gereinigt werden oder besondere Waschmittel und bestimmte Waschtemperaturen erfor dern.
Sie kann ferner auch für gewerbliche Zwecke zum Mischen und Vermischen von einem oder mehreren Chemikalien in flüssiger Form in Fässern und Becken verwendet werden und ist auch für therapeutische Be handlungen von Nutzen, wenn in Bädern eine Tief therapiebehandlung mit einem gewünschten Intensitäts grad durchgeführt werden soll.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des Er findungsgegenstandes anhand der beiliegenden Zeich nung näher beschrieben. Darin sind Fig. 1 ein Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 ein Querschnitt nach der Linie 2-2 in der Fig. 1, Fig. 3 ein Querschnitt nach der Linie 3-3 in der Fig. 1, Fig. 4 ein Ausschnitt aus einer Schnittzeichnung, die die exzentrische Lagerung des aussen gelegenen En des des Antriebsmotors zeigt,
Fig. 5 ein Querschnitt nach der Linie 5-5 in der Fig. 1 und die Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Regel widerstandes.
Das Radiatorgehäuse mit einem Durchmesser von ungefähr 10 cm weist eine unendlich kleine Masse auf im Vergleich zu der rotierenden Masse im Innern des Gehäuses, da dessen Wandung eine Dicke von nur 0,8 mm oder 1,6 mm aufweist, während das Gewicht ungefähr 35 oder 70 Gramm beträgt. Wegen der klei nen Masse des Radiatorgehäuses im Vergleich zu der unendlich grossen Masse des die Antriebskraft erzeugen den Körpers im Gehäuse besteht nur eine kleine Ge schwindigkeitsverminderung zwischen dem grossen Dreh körper und dem tragenden Körper.
Auf Grund dieser Faktoren bewegt sich die An triebskraftmassenanordnung mit einer grossen Energie geschwindigkeit, die einen ausserordentlich wirksamen Energieausgang erzeugt, mit dem Schallwellen in dem gewünschten unteren Schallbereich von 50 bis 150 Hz bei aussergewöhnlich hohen Energieamplituden erzeugt und übertragen werden können. Da die Masse des Ra diatorgehäuses klein ist im Vergleich zu der sich dre henden Antriebskraftmasse, so weisen die von der Au ssenseite des Radiatorgehäuses abgestrahlten Schallwel len eine ausserordentlich hohe Intensität auf, wenn das Radiatorgehäuse mit Flüssigkeit gefüllt ist.
Diese Fakto ren führen in der geeigneten parametrischen Beziehung zueinander zu einer höchst wirksamen Schallenergie quelle im Vergleich zu anderen bekannten Schalleinrich tungen, wobei in dem wässerigen Medium eine ausser ordentlich gute Kavitation und ein Durchdringen der Materialien erfolgt.
Die Antriebskraft, die ein Vibrieren des Radiator- gehäuses mit einer gewünschten Frequenz von vorzugs weise 50 bis 100 Hertz bewirkt, wird von dem Lager an dem einen Ende des Motors erzeugt, an dem ein sich drehender Exzenter angebracht ist. Der Umstand, dass die Drehachse nicht mit der Mitte der Masse des Exzenters zusammenfällt, erzeugt eine Kraft in dersel ben Weise wie ein nicht ausgewuchtetes Autorad, deren Frequenz der Geschwindigkeit proportional ist.
Der Auf bau des Radiatorgehäuses wird periodisch mit einer Ge schwindigkeit beaufschlagt, die der Geschwindigkeit der rotierenden Masse in Umdrehungen pro Sekunde aus gedrückt entspricht und die eine Folge der exzentri schen Versetzung der Symmetrieachse des Rotors in Be zug auf die Endlagerung ist. Die miteinander abwech selnden sinusförmigen Schallwellen der Kompression und der Spannung werden von der Oberfläche des Radiator gehäuses abgestrahlt, das mit der Flüssigkeit akustisch verkoppelt ist.
Es besteht eine parametrische Beziehung zwischen der Drehgeschwindigkeit, der sich drehenden Masse, der Versetzung des Exzenters und der Schall energieantriebskraft, die in das wässerige Medium hin ein übertragen wird, wobei ausgedehnte Versuche inner halb eines begrenzten Frequenzbereiches von 50 bis 150 Hz ergeben haben, dass die Menge der in das flüs sige Medium hinein übertragenen Schallenergie propor tional der Winkelgeschwindigkeit der Rotormasse ist so wie dem Produkt aus der Masse des Exzenters und der Versetzung dessen Massenmittelpunktes gegen die Dreh achse.
Die den Wirkungsgrad und das Gewicht betreffen den Aufgaben liegen in der Hauptsache bei dem Auf bau der Schallenergiequelle vor. Um einen sehr hohen Wirkungsgrad und bei der Wellenenergie eine grosse Amplitude zu erzielen, wurde eine getriebelose rotie rende Masse mit einem genügend hohen Gewicht und die gewünschte Drehgeschwindigkeit gewählt, da die auf diese Weise erzeugte Antriebskraft hierzu in direkter Beziehung steht.
Um diese Beziehung der Antriebskraft voll auszunutzen, wurde die rotierende Masse im kugel förmigen dünnen Radiatorgehäuse so angeordnet, dass die resultierende Kraft mit dem Radiatorgehäuse durch einen einzelnen Sockel und an einer Stelle verkoppelt wird, dass der Schleuderradius sich in der Mitte des kugelförmigen Radiatorgehäuses befindet.
Die andere Hauptaufgabe bestand darin, die Auf hängungsmittel für die rotierende Masse zu verfeinern, damit die volle Wirkung der Antriebskraft der sich mit voller Geschwindigkeit drehenden Masse sich bei dem Radiatorgehäuse an einer einzigen Stelle auswirkt. Dies wurde in der Weise erreicht, dass das eine Ende der sich drehenden Masse mit Hilfe einer zylindrischen Schraubenfeder verankert wurde, die die erforderliche Steife und Biegsamkeit aufweist, um die rotierende Masse abstützen zu können. Das aussen gelegene Ende der Feder ist abgestützt und vom Gehäuse isoliert, so dass die Energie der Antriebskraft auf den tragenden Ra diatormantel an einer einzigen Stelle übertragen werden kann.
Obwohl für diesen Zweck auch andere Mittel vor gesehen werden können, so wurde doch die Anordnung mit der Feder gewählt, da diese ein ausgezeichnetes wirtschaftliches Mittel zum Herabsetzen und Isolieren der Energieverluste darstellt, die sonst den den Hand griff tragenden Aufbau erreichen könnten, während fer ner der gesamte Aufbau mit der rotierenden Masse nach jeder Richtung verschwenkt werden kann, ohne Dreh momente zu verursachen, die die Winkelorientierung der Rotorachse in bezug auf den tragenden Aufbau beein flussen.
Ebenso wichtig ist es, dass die Verkopplung des Sockels der Antriebskraft mit dem Radiatorgehäuse sich in diesem und an einer einzigen Stelle befindet, die direkt unter der horizontalen Achse der Antriebskraft gelegen ist und senkrecht unter der Mitte des Radius der Kreiselbewegung der rotierenden Masse.
Die besondere Stelle wurde deswegen gewählt, um auf das Gehäuse einen Höchstwert von Energie über tragen zu können und um jeden Kreiseffekt zu ver meiden, der zu einem Verlust der auf das Gehäuse übertragenen Energie führen könnte und der einem Träger des Schallstabes lästig werden könnte.
Es ist ferner wichtig, dass das kugelförmige Radia- torgehäuse aus einer weitgehend kleineren und nicht steifen Masse und aus einem dünnwandigen steifen Ma terial wie Faserglas besteht, das eine ausgezeichnete Fe stigkeit und Isolierungsfähigkeit aufweist.
Da das kugel förmige Gehäuse nicht steif ist und periodisch nur an einer Stelle beaufschlagt wird, so kann es sinusförmig bei grösster periodischer Geschwindigkeitsamplitude und in einer Weise beaufschlagt werden, bei der eine Grund frequenz übertragen wird, die der Grundfrequenz ent spricht, die von der Geschwindigkeit der rotierenden Masse synchron erzeugt wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass andere bekannte Schallenergieeinrichtungen dem Wesen nach steif sind, wobei die tragenden Mittel für die Antriebskraft sich an mehreren Stellen im Radiatorgehäuse befinden, wo durch in der Folge die Durchbiegungskapazität des Ra diatorgehäuses begrenzt wird, während anderseits Schall wellen an mehr als einer Stelle im Radiatorgehäuse er zeugt werden, welcher Umstand einer Welleninterferenz höchst förderlich ist, die zu einem erheblichen Verlust der übertragenen Energie und bei der Wirksamkeit führt.
Wie in den beiden vorstehenden Absätzen erläutert, ist es wichtig, dass die Schallenergiequelle einen ausser ordentlich einfachen Aufbau aufweist. Der einfache Auf bau ermöglicht die volle Ausnutzung der Antriebskraft der einheitlichen Masse zum Erzeugen einer Wellen energie mit ungewöhnlich hohen Amplituden bei gerin ger Leistung, wobei mit Vorteil ein Mindestwert an Ge wicht ausgenutzt wird.
Da die rotierende Masse weit grösser ist als die des tragenden Radiatorgehäuses, und da die Aufhängungsmittel vom Gehäuse entfernt gelegen und isoliert sind, so wird im wesentlichen die gesamte Antriebskraftenergie auf das Radiatorgehäuse übertra gen, das nicht steif ist und nur an einer einzigen Stelle beaufschlagt wird, so dass eine Abstrahlung nach einem einzigen Grundwellenmuster ohne Störung aus anderen Quellen möglich wird, während die Einrichtung ander seits frei von Kreisel- oder Schleudereffekten ist, die die wirksame übertragung von verwertbarer Schallwellen energie vermindern würden.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die Schallenergiequelle innerhalb ihres Arbeitsbereiches mit einer stabilen Frequenz arbeitet. Der bereits beschrie bene Aufbau führt von sich aus zu einer stabilisierten Frequenzquelle, da eine grosse innere rotierende Masse die sehr viel kleinere Masse des tragenden Radiatorge- häuses antreibt, deren Eigenresonanzfrequenz sehr viel höher ist als die der rotierenden Kraftgeschwindigkeit.
Ein wichtiges Merkmal besteht ferner darin, dass diese Frequenzstabilität die Kontrollierbarkeit der Schallener giequelle durch Fernsteuermittel erhöht.
Es ist ausserdem wichtig, dass die Schallwellen von der Schallenergiequelle nach allen Richtungen abgestrahlt werden, damit die oben gestellten Aufgaben erfüllt wer den können. Es wurde dargelegt, dass ein nicht steifes, dünnes und kugelförmiges Radiatorgehäuse, wenn es in der beschriebenen Weise innerlich und periodisch be- aufschlagt wird, an der mit einer Flüssigkeit in direktem Kontakt stehenden Aussenseite sinusförmige Schallwellen in Form von sphärischen Wellen abstrahlt.
Das Radia- torgehäuse bildet einen Teil der Schallenergiequelle und umgibt diese. Die Schallenergiequelle nach der Erfin dung weist eine gewisse Ähnlichkeit mit einem herkömm lichen Radiolautsprecher auf, bei dem die Oszillatoran- triebskraftspule mit einer verhältnismässig grossen Masse an einem steifen Rahmen angebracht ist, dessen Para meter eine sehr dünnwandige Abstrahlungsmembran umgibt.
Der Anker der von der Antriebskraft erregten Spule ist mittels eines einzigen Sockels in der Mitte der Mem bran so befestigt, dass die die kleinere Masse aufwei sende Membran synchron mit der Oszillatorspule be- aufschlagt und durchgebogen wird, wobei die Schall wellen abgestrahlt werden, die nur in bezug auf die Membran gerichtet und in der Luft hörbar sind.
Bei der vorliegenden Einrichtung wird gleichfalls Schallwellenenergie in Sinusform erzeugt; jedoch ist die gesamte Antriebskraftmasse in einem kugelförmigen Ra diatorgehäuse angeordnet, um eine Schallwellenampli- tude mit grösster Intensität zu erzeugen und um die Schallwellenenergie nach allen Richtungen abzustrahlen.
Die Wahl eines kugelförmigen Radiatorgehäuses war ferner für die Lösung anderer Aufgaben förderlich. Da eine Kugel in bezug auf das Volumen die grösste Ober fläche aufweist, so bietet ein kugelförmiger Körper die Möglichkeit für einen Betrieb mit niedriger Leistung, wobei ein dünnwandiges Gehäuse mit grösstem Volumen zum Umschliessen der physikalischen Masse der An triebskraft benutzt werden kann, während anderseits der grösste Oberflächenbezirk zum übertragen der Schall energiewellen hoher Intensität ausgenutzt werden kann.
Da das kugelförmige Gehäuse der Wirksamkeit we gen im Innern frei von Konstruktionsgliedern sein muss, so kann es mit einem Mindestwert von Oberflächen- beanspruchung frei durchgebogen werden, da die ge samte Oberfläche sich frei bewegen kann, wenn sie periodisch beaufschlagt wird.
Es wurde ferner dargelegt, dass die Schallstabvorrichtung mit einem kugelförmigen Gehäuse, das einen Durchmesser von ungefähr 10 cm aufweist, genügend Auftrieb besitzt, um die Einrichtung fast untergetaucht in einer Flüssigkeit schwimmend zu erhalten, während die Vorrichtung bei Benutzung mit der Hand im wesentlichen gewichtslos ist.
Mit der vorliegenden Schallquelle wird die Beseiti gung der Kreiselbewegung oder der niederfrequenten Vibrationen innerhalb des gewünschten Betriebsfrequenz bereiches, die bei einer ungeeigneten Schallquelle auf treten können, erzielt. Es hat sich gezeigt, dass ein kugel förmiges Gehäuse für die Lösung dieser Aufgabe ausser ordentlich gut geeignet ist, da die Mitte des Radius der Kreiselbewegung der antreibenden rotierenden Masse ge nau in die Mitte des tragenden kugelförmigen Gehäuses verlegt werden kann, wobei unter diesen Bedingungen die Effekte der Kreiselbedingungen nur dann bemerkt werden, wenn die rotierende Masse fast abgebremst ist.
Im Betrieb sucht das dynamisch ausgewuchtete System einen Kreiseleffekt zu erzeugen, der erwünscht ist und anzeigt, dass das System stabil ist.
Ein weiterer Vorteil bezieht sich auf die Sicherheit. Es hat sich gezeigt, dass verstärktes Faserglas als Ma terial für das Radiatorgehäuse die besten physikalischen Eigenschaften aufweist und bekanntermassen auch die höchsten Werte der dielektrischen Festigkeit. Soll die Einrichtung durch elektrische Mittel betrieben werden, so könnte der gesamte Schallstab aus dem gleichen Ma terial hergestellt werden und würde von sich aus einen ausgezeichneten Isolator darstellen. Ausserdem ist der Schallquellenteil der Einrichtung unabhängig konstruiert, isoliert und abgedichtet.
Aus Sicherheitsgründen ist der Handgriff des Schallstabes in der gleichen Weise kon struiert.
Ein weiterer Vorteil wird erzielt durch die Isolie rung des Durchlaufs der Schallwellenenergie vom Hand- griff des Schallstabes aus, wobei die Schallwellenenergie im Radiatorgehäuse der Schallquelle eingeschlossen blei ben muss, um den höchsten Wirkungsgrad zu erzielen und um ferner eine unerwünschte übertragung auf einen Benutzer des Gerätes zu vermeiden, der den Schallstab in der Hand hält.
Dies wurde in der Weise erreicht, dass der Handgriff gegen die Schallenergiequelle mit einem Material abgedichtet wird, das neben einer aus gezeichneten Abdichtungsfestigkeit und einer dielektri- schen Festigkeit noch die erwünschte Eigenschaft auf weist, die Schallwellenenergie im Betriebsfrequenzbe reich isolieren und absorbieren zu können.
Als weitere Vorsichtsmassnahme wurde das Material des Handgriffes an der Isolierungsstelle mit einer scharf spitz zulaufenden Kante versehen, um den Durchgang der Schallwellenenergie zu begrenzen.
Ferner wurde als Vorsichtsmassnahme eine Vielzahl von zusammengepressten Waffeln aus dem gleichen Schallwellenmaterial in ungleichen Abständen voneinan der eingeschlossen, um jedes weitere Vordringen von Schallwellen zum Handgriff zu verhindern. Die die Schallwellen absorbierenden Waffeln sind in ungleichen Abständen voneinander angeordnet, damit sie das Schall wellenlängenmuster auslöschen, das bestehen könnte.
Es hat sich gezeigt, dass das Vordringen der Schall wellen bis zum Handgriff wirksam vermieden wird, wenn die Schallquelle flüssigkeitsbelastet wird, und dass bei einem Betrieb in Luft nur ein geringfügiges Vordringen bemerkbar ist.
Mit der Erfindung wird die schwierige Aufgabe ge löst, eine eine geringe Leistung erfordernde, leichte, von Hand bedienbare und gegen Schallwellen isolierte Schall wellenenergiequelle mit einem sehr hohen Wirkungsgrad zu schaffen, die insbesondere nach allen Seiten gerich tete Schallwellen in sphärischer Form mit hoher Am plitude und mit ausgezeichneter Frequenzstabilität von einem dünnwandigen, nicht steifen und flüssigkeitsbela steten Schallradiator abstrahlt,
der eine ungewöhnlich kleine Oberfläche aufweist und der die Antriebskraft von einer einfachen und billigen, jedoch verhältnismässig grossen einheitlichen Antriebskraftmasse empfängt.
Die in den Figuren dargestellte Schallenergiequelle weist ein Radiatorgehäuse 10 auf, das aus einem Basis abschnitt 11 und einem Deckabschnitt 12 besteht. Das Gehäuse weist die Form einer Kugel auf, wobei die Trennlinie 13 schräg verläuft, wie aus den Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, wobei ein ringförmiger Teil 14, der ge sondert sein oder einen Teil des Basisabschnittes 11 oder des Deckabschnittes 12 bilden kann, zum Befesti gen der Abschnitte aneinander dient.
Für das Radiator gehäuse 10 hat sich ein Material aus verstärkten Glas fasern als gut geeignet erwiesen, das eine ausgezeich nete dielektrische Festigkeit aufweist. Es ist wichtig, dass das Material kräftig und steif ist und eine ausgezeich nete Biegefestigkeit und dielektrische Festigkeit aufweist, so dass die Dicke des Gehäuses so klein wie möglich bemessen werden kann, um die Energie wirksam über tragen und die Masse so gering wie möglich halten zu können.
Im Basisabschnitt ist ein Sockel 15 vorgesehen, der vorzugsweise mit dem Basisabschnitt zusammen einstük- kig hergestellt wird. Es ist wichtig, dass der Sockel sich in der Mitte zwischen den rechts und links gelegenen entgegengesetzten Enden des kugelförmigen Teiles 62 des Gehäuses nach der Fig. 1 befindet.
Es ist ferner wichtig, dass nach der Fig. 1 der Sok- kel 15 sich direkt senkrecht unterhalb der Stelle 61 befindet, die zugleich die Mitte des Radius der Kreisel bewegung der Rotationsmasse 30 ist, die aus einem Motor bestehen kann, wie dargestellt.
Ein Haltebügel 16 weist eine Montagebasis 17 auf, die am Sockel 15 des Gehäuses mit Hilfe eines Epoxyd- harzes und der Schrauben 18 verankert ist. Über die Länge der Basis hinweg erstreckt sich eine Verstärkungs rippe 19. Nach der Darstellung ist die Basis gekrümmt und weist im wesentlichen den gleichen Krümmungsra- dius auf wie die Innenseite des Radiatorhohlraumes 62, so dass die Antriebskraftbasis sich so eng wie möglich an die Innenwandung anschmiegen kann, um für die andere Ausstattung der Einrichtung so viel Raum wie möglich übrig zu lassen.
An dem von der Montagebasis 17 entfernten Ende des Haltebügels 16 befindet sich ein Lagergehäuse 21 mit einem Rollenlager 22, das mit einer zylindrischen Bohrung 23 versehen ist. In die zy lindrische Bohrung ist auf der Mittellinie die Stummel welle 25 eines kurbelförmigen Gliedes 24 frei eingesetzt. Es ist wichtig, dass die Aussenseite der Stummelwelle die geeignete symmetrische Krümmung aufweist, um in das Rollenlager 22 eingesetzt werden zu können, so dass die Stummelwelle 25 im Rahmen der für diese Vorrichtung vorgesehenen Möglichkeiten unter jedem Winkel frei bewegbar ist.
Das kurbelförmige Glied 24 ist mit einer Bohrung 26 versehen, die in bezug auf die Mittellinie der Stummelwelle 25 exzentrisch angeord net ist, welche Bohrung 26 ein Mittel bildet, mit dem eine Motorwelle 28 am kurbelförmigen Glied 24 befe stigt werden kann. Bei dieser Anordnung fällt die Dreh achse der rotierenden Antriebskraftmasse oder des Mo tors 30 nicht mit der Mittellinie der zylindrischen Boh rung des tragenden Rollenlagers 22 zusammen. Bei einer verhältnismässig kleinen Einrichtung mit einem Radiator gehäuse, dessen Durchmesser ungefähr 10 cm beträgt, kann die Exzentrizität zwischen 4,7 bis 5,5 mm liegen.
An dem zum Lagergehäuse 21 entgegengesetzten Ende des Gehäuses des Motors 30 endet die Motorwelle im eigenen Motorlager, und im Innern des Motorgehäu- ses 31 ist eine Motoraufhängung in Form einer Schrau benfeder 32 befestigt.
Der Basisabschnitt 11 weist ein mit diesem einstük- kig hergestelltes Joch 35 auf, das mit einer Bohrung 36 versehen ist, die sich nach aussen hin aufweist und nach innen zu zylindrisch ausgebildet ist. Ein zylindrischer, innerhalb der Feder 32 gelegener Teil 38 ist mit einem Flansch 39 versehen, der unter der am weitesten innen gelegenen Windung der Feder liegt. Ein in eine Keil nut 41 eingesetzter Keil 40 ist gegen die Montagefeder 32 gepresst und verankert diese an der Gebrauchsstelle in der Bohrung 36 mit Hilfe einer Feststellschraube 42. Nach dem Einsetzen der Feder wird die Schraubenhal terung durch einen Stopfen 43 abgedichtet.
An dem zur Feder entgegengesetzten Ende ist im Joch 35 ein Durchlass 44 vorgesehen. Ungefähr im Be zirk des Durchlasses weist das Joch einen Teil 45 mit einem kleineren Durchmesser auf. Die Innenwandung 47 eines aus einem Material wie Faserglas bestehenden rohr- förmigen Handgriffes 46 weist einen wesentlich grösseren Durchmesser auf als die Aussenseite des Teiles 45, wo durch ein Zwischenraum gebildet wird, der mit einem Abdichtungsmittel 47' ausgefüllt ist,
das für die vor geschlagenen Betriebsfrequenzen im unteren Schallbe reich ausgezeichnete Schallwellenisolierungs- und Ab- sorbierungseigenschaften aufweist. Das Abdichtungsma terial, das hochtemperaturfest und dielektrisch fest ist, dient zum Isolieren des rohrförmigen Handgriffes 46 gegen das Joch 35, wobei zusätzlich eine Trennschulter und ein Dichtungsmittel verwendet werden, das den Ab stand 48 des Joches 35 von einer verstärkten Kante 49 des Handgriffes 46 ausfüllt.
Um zu verhindern, dass Schallwellen über diese Stelle hinaus und durch den Handgriff nach aussen vordringen, sind die niederfre quente Schallwellen absorbierenden Waffeln 50, 51 und 52 vorgesehen, die sich im Innern des Handgriffes zu sammengepresst und abgedichtet mit verschiedenem Ab stand voneinander angeordnet befinden. Die Waffeln sind in vorherbestimmten Abständen voneinander an geordnet, wobei darauf zu achten ist, dass die Entfer nung zwischen zwei Waffeln sich von der Entfernung zwischen zwei anderen Waffeln unterscheidet, ungeach tet, wie viele Waffeln verwendet werden, und dass die Entfernungen nicht gerade Vielfache oder Brüche der grössten Entfernung sind. Der Handgriff ist am Aussen ende durch eine Kappe 54 aus einem Material wie Faserglas abgeschlossen.
Von einer Klemmenplatte, die im Motorgehäuse 31 in der Mitte und ziemlich nahe an der Befestigungs stelle der Aufhängefeder 32 angebracht ist, gehen die elektrischen Leiter 55 und 56 ab. Die Leiter verlaufen daher von der Klemmenplatte aus durch das Motor gehäuse 31 und durch die Feder 32 hindurch sowie durch einen Jochabschnitt 35' nach aussen, der mit zwei kleinen Bohrungen für die Drahtleiter versehen ist und der mit Isoliermaterial abgedichtet ist.
Die Leiter ver laufen dann durch den Durchlass 44 nach aussen, in welchem Durchlass die Leiter in einem Füllmaterial 44' eingekapselt und abgedichtet ruhen, das eine sehr gute dielektrische Festigkeit aufweist und gegen die Schall wellen isoliert. Vom Durchlass 44 aus verlaufen die Lei ter durch zwei Bohrungen an einem Abdichtungsstopfen 45' aus einem Material wie Faserglas, wo auch die Boh rungen für die Leiter mit Isoliermaterial abgedichtet sind, während der Abdichtungsstopfen 45' im Jochteil 45 sitzt und den Durchlass 44 verschliesst.
Die Leiter verlaufen dann weiter nach aussen durch die die Waf- feln 50, 51 und 52 tragende Isolation nach aussen und können an eine Stromquelle angeschlossen werden.
Es kann gelegentlich erforderlich sein, die Drehzahl der rotierenden Masse bzw. die Drehzahl des Motors 30 zu ändern, zu welchem Zweck ein Regelwiderstand 60 verwendet werden kann, der mit den Leitern 55 und 56 verbunden ist. Wird die Drehzahl des Motors ver ändert, so wird auch die Frequenz der Schallenergie wellen verändert, welche Massnahme erwünscht sein kann, wenn die Schallenergiewellen für medizinische Zwecke benutzt werden.
Die rotierende Antriebskraftmasse 30 kann aus einem getriebelosen Reihenmotor bestehen, der eine Lei stung von 40 bis 70 Watt verbraucht und der mit Gleichstrom oder Wechselstrom betrieben werden kann und eine Drehzahl zwischen 3000 und 9000 U./min auf weist. Das eine Ende der Motormasse ist an einer zy lindrischen Schraubenfeder 32 gelagert, deren Tragfä higkeit und Biegsamkeit so bemessen ist, dass eine freie Bewegung der rotierenden Motormasse und die resul tierende Bewegung, die durch die Versetzung des Ex zenters 24 in bezug auf das Traglager 22 bewirkt wird, möglich ist.
Es ist ferner wichtig, dass nach der Fig. 1 der Ort des Radius der Kreiselbewegung 61 der sich drehenden Masse des Motors 30 sich an einer Stelle be findet, die in der Mitte des volumetrischen Raumes in nerhalb des kugelförmigen Gehäuses 62 gelegen ist und die ferner auf der Schnittlinie II-II liegt.
Obwohl die Kugelform des Gehäuses als die gün stigste Lösung beschrieben worden ist, so kann jedoch hiervon abgewichen werden, wobei die Rundung in nur einer Ebene vorhanden ist. Als wirksame Schallquellen können Gehäuse in verschiedenen Formen verwendet werden, wenn die Energiequelle am Gehäuse an einer einzigen Stelle befestigt wird.
Obwohl bei den Amplituden oder bei der Exzentri zität ein ziemlich grosser Bereich bestehen kann, in dem die erzeugten Schallwellen wirksam sind, so liegt doch der günstigste Bereich bei einer tragbaren Einrichtung für einen wirksamen Betrieb bei mässigem Leistungs verbrauch zwischen ungefähr 4 und 11 mm für ein Gehäuse mit einem Durchmesser von ungefähr 10 cm, wobei ein Motor mit einem Leistungsverbrauch von 40 bis 70 Watt verwendet wird.
Bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfin dung wurde als die periodische Massenantriebskraft eine exzentrisch gelagerte Motormasse angeführt. Es können für diesen Zweck jedoch auch andere Mittel verwendet werden, z. B. ein Gewicht an nur einer Seite der Dreh achse und der unausgewuchtete Anker eines Motors.