DE1135687B - Piezoelektrischer Ultraschallgeber - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

H27586IXb/42s

ANMELDETAG: 16. JULI 1956

BEKANNTMACHUNG
DEH ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 30. AUGUST 1962

Die Erfindung bezieht sich auf einen piezoelektrischen Ultraschallgeber mit einem das Behandlungsgut enthaltenden Behälter, in dessen Boden der die Beschallung des Behandlungsgutes hervorrufende Quarzkristall befestigt ist, wobei unterhalb des Behälters eine mit dielektrischer Flüssigkeit, z. B. Öl, zur Spülung der Quarzunterseite gefüllte Kammer vorgesehen ist, in die von unten eine plattenförmige Elektrode hineinragt, welche parallel und in vorbestimmtem Abstand zur Quarzunterseite angeordnet ist.

Einrichtungen der genannten Art sind an sich bekannt, sie haben aber den Nachteil, daß sich auf der Unterseite des Quarzes unter dem Einfluß des Ultraschalls Gasblasen in der dielektrischen Flüssigkeit bilden, die einem durch den Quarz hervorgerufenen starken elektrischen Feld unterliegen, das im Innern der Blasen eine Ionisation hervorruft, die zu Explosionen und damit zu einer Zerstörung des Quarzes oder zumindest Verunreinigung der Flüssigkeit führt. Zwar ist bei der bekannten Einrichtung eine gewisse Ölzirkulation unterhalb des Quarzes vorhanden, die jedoch nicht ausreicht, die Gasblasen mit Sicherheit zu entfernen. Auch durch Schrägstellen der gesamten Einrichtung, damit die Blasen infolge ihres Auftriebs seitlich entweichen können, und Anordnung eines seitliehen Rohres, welches die Verbindung mit der Außenluft herstellt, wird das Problem nur ungenügend gelöst. Es mußte daher eine Pumpe vorgesehen werden, um die dielektrische Flüssigkeit in Umlauf zu setzen.

Bei einer anderen bekannten Anordnung steht die in die Flüssigkeit getauchte untere Fläche des Quarzes in direkter Berührung mit der Elektrode, die von. einer elastischen Kraft (Feder) gegen diesen Quarz angedrückt wird. Dabei wird aber die Flüssigkeit zu einem großen Teil von der Unterseite des Quarzes weggedrückt. Hierdurch entsteht eine Ionisation der Gase, die zwischen der Elektrode und dem Quarz vorhanden sind. Diese Ionisation hat elektrische Entladungen und infolge der Zersetzung der Flüssigkeitsspuren zwischen Elektrode und Quarz auch eine Entwicklung von Gasen zur Folge. Dies führt zu einer raschen Zerstörung des Quarzes, wenn man eine höhere elektrische Leistung an ihn anlegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die sich unter dem Einfluß des Ultraschalls in der dielektrisehen Flüssigkeit unterhalb des Quarzes bildenden Gasblasen durch Schaffung einer wirksamen natürlichen Zirkulation der dielektrischen Flüssigkeit entlang der Quarzunterseite zu beseitigen.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode eine zentrale Längsbohrung sowie eine Querbohrung aufweist, die Piezoelektrischer Ultraschallgeber

Anmelder:

Holding Electrosonic S. A.,
Freiburg (Schweiz)

Vertreter: Dr.-Ing. F.Mayer, Patentanwalt,
Berlin-Dahlem, Hüttenweg 15

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 21. Juli 1955 (Nr. 22 392)

Roger Legrand, Genf (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

mittels eines Kanals mit in den unteren Teil der Ölkammer mündenden Öffnungen einer die Elektrode tragenden Hülse in Verbindung stehen.

Infolge der Unterschiede in der Dichte des Öles, welche einerseits im Bereich der durch die Beschallung erzeugten Erwärmung nahe dem Quarz und andererseits im kühleren Bereich weiter unten in der Kammer bestehen, entsteht bei genügendem Abstand zwischen Quarz und Elektrode eine ölzirkulation, durch die die Gasblasen leicht von der unteren Seite des Quarzes entfernt werden. Infolge des guten Abzuges der Gasblasen kann dem Quarz eine wesentlich höhere Leistungsfähigkeit zugeteilt werden als bei den bekannten Einrichtungen.

Der zur Erzielung einer maximalen Ultraschallwirkung gewählte Abstand zwischen Quarzunterseite und Elektrodenoberseite gleich einem Viertel der Wellenlänge des Ultraschalls in Öl oder einem ungeraden Vielfachen davon erlaubt eine genügende Strömung der Flüssigkeit zwischen Quarz und Elektrode.

Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform ist der obere Teil der Ölkammer als ringförmiger Raum ausgebildet, der höher als der Quarz liegt und nicht vollständig mit Öl gefüllt ist. Er dient zum Sammeln der Gasblasen, wodurch gleichzeitig der Flüssigkeitsdruck in der Ölkammer erhöht und damit die Blasenbildung selbsttätig verringert wird.

In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist unterhalb der Elektrode eine Prallplatte angeordnet, um die Blasen von dem Quarz abzulenken, die sich weiter unten in der dielektrischen

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Flüssigkeit bilden, so daß diese Blasen die Quarzunterseite nicht erreichen können.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiels veranschaulicht.

Es zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt der Einrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht der Erregerelektrode für den Quarz.

In Fig. 1 ist der mit 1 bezeichnete Behälter mit io die Blasen oberhalb des Ölspiegels im Ringraum 20 einem abnehmbaren Boden 2 versehen, der seinerseits zerplatzen. Das Luftkissen 21, das sich oberhalb des einen Quarzkristall aufweist, welcher Ultraschallwel- Öles befindet, gestattet es dem Öl, sich entsprechend len in ein nicht dargestelltes, oberhalb des Bodens 2 den Temperaturschwankungen zu verteilen, ohne daß im Behälter 1 befindliches Behandlungsgut aussendet.

während es in Höhe der Öffnungen 18 einen kühleren Bereich aufweist, entsteht eine Ölzirkulation in Richtung der in Fig. 1 eingezeichneten Pfeile, so daß die Ölblasen von der Unterseite des Quarzes vertrieben werden und sich dort nicht mehr ansammeln können. Die Blasen werden dann in einem ringförmigen Raum im oberen Teil der Ölkammer gesammelt. Der ringförmige Raum 20 besitzt ein höheres Niveau als der Quarz 3 und ist nicht vollständig mit Öl gefüllt, so daß

Der Boden 2 ist mit einem Außengewinde 4 versehen, durch das er in den unteren Teil des Behälters 1 eingeschraubt werden kann. Der Quarz 3 ist am Boden 2 festgeklebt, etwa mit Hilfe eines polymerisierbaren Harzes.

Eine isolierende zylindrische Wandung 5 ist unten in den Boden 2 eingeschraubt, um eine Kammer 6 zu bilden, die mit einer dielektrischen Flüssigkeit, etwa Öl, gefüllt ist. Dieses Öl spült die Unterseite des Quarzes 3. Der Boden der Kammer 6 wird von einer Platte 7 gebildet, die aus Isolierstoff besteht, unten in den Zylinder 5 eingeschraubt ist und eine von einem Bolzen 8 durchquerte Mittelöffnung aufweist. Der Bolzen ist mit einem Teil 9 größeren Durchmessers versehen und am unteren Ende mit Gewinde ausgestattet, um ihn mittels einer Schraubmutter 10 befestigen zu können. Eine Hülse 11, die gleitbar auf ihm sitzt, trägt eine Prallplatte 12 und eine Elektrode 13, die nahe der Unterseite des Quarzes 3 parallel zu diesem angeordnet ist. Eine Feder 14, die den Bolzen 8 umgibt, versucht die Elektrode 13 elastisch gegen den Quarz 3 zu drücken. Dabei weist die Oberseite der Elektrode 13 einen ringförmigen Ansatz oder Vorsprung 15 auf, der sich gegen die Unterseite des Quarzes 3 legt, um so die Elektrode 13 im gewünschten Abstand vom Quarz 3 zu halten. Der ringförmige Vor-Sprung 15 der Elektrode 13 ist viermal durchbrochen (Fig. 2), um so das Öl mittels dieser Durchbrüche 16 entlang der Unterseite des Quarzes 3 zirkulieren zu lassen. Außerdem besitzt die Elektrode 13 eine zentrale Längsbohrung 17, die mittels eines Kanals 22 mit Öffnungen 18 der Hülse 11 in Verbindung steht, welche weiter unten in die Ölkammer 6 münden. Ferner besitzt die Elektrode 13 eine Querbohrung 19, die ebenfalls mit den Öffnungen 18 in Verbindung steht.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Elektrode 13 kann man dem Quarz 3 über den Bolzen 8, der Elektrode 13 und dem Boden 2 eine sehr kraftvolle Erregung zuteil werden lassen, weil die Blasen, die sich im Öl bilden, nicht an der Unterseite des Quarzes verbleiben. Infolge der Unterschiede in der Dichte des Öles in der Kammer 6, das durch den Ultraschall in der Nähe des Quarzes 3 erwärmt wird, in der Kammer 6 ein zu hoher Druck entsteht.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Piezoelektrischer Ultraschallgeber mit einem das Behandlungsgut enthaltenden Behälter, in dessen Boden der die Beschallung des Behandlungsgutes hervorrufende Quarzkristall befestigt ist, wobei unterhalb des Behälters eine mit dielektrischer Flüssigkeit, z. B. Öl, zur Spülung der Quarzunterseite gefüllte Kammer vorgesehen ist, in die von unten eine plattenförmige Elektrode hineinragt, welche parallel und im vorbestimmten Abstand zur Quarzunterseite angeordnet ist, da durch gekennzeichnet, daß die Elektrode (13) eine zentrale Längsbohrung (17) sowie eine Querbohrung (19) aufweist, die mittels eines Kanals (22) mit in den unteren Teil der ölkammer (6) mündenden Öffnungen (18) einer die Eelektrode tragenden Hülse (11) in Verbindung stehen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölkammer (6) im oberen Teil einen ringförmigen Raum (20) aufweist, der höher als der Quarzkristall (3) liegt und nicht vollständig mit Öl gefüllt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Elektrode (13) eine Prallplatte (12) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite der Elektrode (13) ringförmige Ansätze oder Vorsprünge (15) aufweist, die unter der Wirkung einer Feder (14) gegen die Unterseite des Quarzes (3) angedrückt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:

USA.-Patentschrift Nr. 2 632 634; französische Patentschrift Nr. 977 783; schweizerische Patentschrift Nr. 287 916;

Elektrotechnik und Maschinenbau. 68, 1951, S. 174 bis 177;

Aneter-Bolt, »Sonics«, 1955, S. 230;

L. Bergmann, »Der Ultraschall«, 1954, S. 160 bis 161.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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