DE760163C

DE760163C - Einrichtung zur Erzeugung einer konvergenten Ultraschallstrahlung

Info

Publication number: DE760163C
Application number: DES139562D
Authority: DE
Inventors: Friedrich Theodor Dipl- Hueter
Original assignee: Siemens Reiniger Werke AG
Current assignee: Siemens Reiniger Werke AG
Priority date: 1939-12-19
Filing date: 1939-12-19
Publication date: 1953-05-18

Description

Einrichtung zur Erzeugung einer konvergenten Ultraschallstrahlung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung einer konrvergenten Ultraschallstrahlung. Hierzu ist bisher entweder eine Mehrzahl von Schwingern notwendig gewesen,. die auf einer sphärischen F'l'äche angeordnet worden sind,. oder ein einziger sphärisch gekrümmter Schwinger, der jedoch teuer und nicht mit beliebig großem Durchmesser herstellbar ist. Es ist auch bekannt, einen einzigen Schwinger mit ebenen Abstrahlungsflächen in dem einen Brennpunkt einer ellipsoidförmigen Reflexionsfläche anzuordnen; hierbei steht aber der Schwinger selbst den reflektierten Strahlen teilweise im Wege.
Die Erfindung bezweckt, die Nachteile der bekannten Einrichtungen zu beseitigen, und besteht darin, daß der Nutzleistung abgebenden Fläche des Schwingers ein gleichachsig zum Schwinger gelagerter und mit seiner Spitze dem Schwinger zugewendeter kegelförmiger Reflektor zugeordnet ist, der mit einem ringförmigen konkaven Reflektor zusammenwirkt, der ebenfalls gleichachsig zum Schwinger angeordnet und so geformt ist, daß er die am kegelförmigen Reflektor reflektierte Ultraschallstrahlung in eine konvergente Strahlung umwandelt.
Es ist zwar bereits früher vorgeschlagen worden, vor der die -Nutzleistung abgebenden, schallabstrahlenden Fläche einen Reflektor anzuordnen, dessen reflektierende Fläche unter einem Winkel gegen die polare Achse des Schwingers geneigt ist, sowie einen zweiten Reflektor, dessen reflektierende Fläche mit derjenigen des ersten einen Winkel einschließt. Während jedoch nach dem früheren Vorschlag die Reflektorflächen eben sind und eine konvergente Ultraschallstrahlung nicht erzeugt wird, ist für die Erfindung wesentlich, die besondere kegel- bzw. ringförmige Ausbildung der Reflektoren wie vorstehend angegeben.
Im nachfolgenden wird die Erfindung an dem in der Abbildung veranschaulichten Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Der piezoelektrische Schwinger i grenzt mit seiner einen schallerzeuenden Fläche an die Reflexionsschicht 8 an.' Seiner anderen Nutzleistung abgebenden schallerzeugenden Fläche ist der kegelförmige, mit seiner Spitze dem Schwinger zugewendete Reflektor zugeordnet, der aus einem gleichachsig zum Schwinger angeordneten, mit Luft gefüllten, dünnwandigen Metallkörper besteht. Mit dem Reflektor 2 zusammen wirkt die ringförmige konkave Reflektorfläche 3, welche die gleiche Höhe wie der kegelförmige Reflektor 2 hat und eine Wandung eines mit Luft gefüllten dünnwandigen Metallkörpers bildet und gleichachsig zum Schwinger angeordnet ist. Die ringförmige Reflektorfläche 3 ist mit der weiteren ringförmigen, gleich hohen Reflektorfläche .l zusammengebaut. Die Reflektorflächen 3 und 4 sind so geformt, daß die von dem kegelförmigen Reflektor 2 reflektierte Ultraschallstrahlung durch sie in eine konvergente Strahlung umgewandelt wird. Der Reflektor :2 ist axial verstellbar, derart, daß er entweder mit der Reflektorfläche 3 oder mit der Reflektorfläche 4. zusammenwirkt. Sind die Reflektorflächen 3 und 4. gleichgeformt, so haben die konvergenten Strahlungen, die von diesen Reflektorflächen ausgehen, zwar den gleichen Konv ergenzwinkel, die Konvergenzpunkte sind aber verschieden weit von der schallabstrahlenden Fläche des Schwingers entfernt. Bei einer verschiedenen Formung der Reflektorflächen 3 und 4, wie sie in der Abbildung veranschaulicht ist, sind außer den Lagen der Konvergenzpunkte auch die Konvergenzwinkel verschieden.
Die axiale Verschiebbarkeit des Reflektors2 ist dadurch erreicht, daß er mittels des Schraubenbolzens 16, der auf seiner ganzen Länge Gewinde hat, in die Mitte des metallenen Kreuzes 15 hineingeschraubt ist, das über die Öffnung des ringförmigen Reflektors gelegt ist. Der Boden des von den Reflexionsflächen 3, d. und der Wandung j begrenzten dünnwandigen metallenen Gehäuses geht in den Metallring 14 über, der an der schallabstrahlenden Fläche des Schwingers i anliegt und die Stromzuführung zu dieser Fläche vermittelt. Die Stromzuführung zu der mit der Korkscheibe 8 bedeckten schallerzeugenden Fläche geschieht über den Metallring 6. Der Schwinger i ist selbstverständlich auf seinen beiden schallerzeugenden Flächen metallisiert. Die ganze Anordnung wird getragen von der Grundplatte i i aus Isolierstoff, an der das Reflexionsgehäuse 3, 1, 3 über die Winkelstücke 13 angeschraubt ist. An der Mitte der Grundplatte i i ist mittels der Schraube 18 die Blattfeder 12 befestigt, die über die durch die Löcher io hindurchragenden Bolzen 9 den Metallring 6 federnd an den Schwinger andrückt. Die Korkschicht 8 ist an ihrer dem Schwinger abgewandten Seite mit der dünnen Metallschicht 7 bedeckt. Die beiden elektrischen Anschlußleitungen werden mit den Schrauben 17 und 18 verbunden. Die ganze Einrichtung wird zweckmäßig in einem an der Schallaustrittsstelle durch eine Membran abgeschlossenen, mit Isolierstoff, z. B. 0l, gefülltem Behälter untergebracht.
Der Spitzenwinkel des kegelförmigen Reflektors 2 kann selbstverständlich ein anderer sein als in der Abbildung angegeben. Es kommt ausschließlich darauf an, daß durch die zweimalige Reflexion der vom Schwinger ausgehenden praktisch parallelen Ultraschall-' strahlung an den Reflektorflächen 2 und 3 bzw. 2 und .4 eine konvergente Ultraschallstrahlung entsteht. Der ringförmige konkave Reflektor kann, wenn es -erwünscht ist, auch mehr als zwei verschieden geformte Reflexionszonen haben.

Claims

PATEITA\SPRCCHE: i. Einrichtung zur Erzeugung einer konvergenten Ultraschallstrahlung mittels eines Schwingers mit ebenen schallerzeugenden Flächen, mittels eines der Nutzleistung abstrahlenden Fläche des Schwingers zugeordneten Reflektors, dessen reflektierende Fläche unter einem Winkel gegen die polare Achse des Schwingers geneigt ist, und eines zweiten Reflektors, dessen reflektierende Fläche mit derjenigen des ersten einen Winkel einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß der erstgenannte Reflektor als ein gleichachsig zum Schwinger gelagerter und mit seiner Spitze dem Schwinger zugewandter kegelförmiger Reflektor, der zweite als ein ringförmiger konkaver Reflektor ausgebildet ist, der ebenfalls gleichachsig zum Schwinger angeordnet und so geformt ist, daß er die am kegelfärmigen Reflektor reflektierte Schall= strahlung in eine konvergente Strahlung umwandelt.
2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Reflektor in an sich bekannter Weise aus einem dünnwandigen, mit einem Medium mit kleinem akustischem Widerstand gefüllten, vorzugsweise metallenen Gehäuse besteht.
3. Einrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige konkave Reflektor mindestens doppelfit so hoch ist wie der kegelförmige Reflektor und einer der Reflektoren axial verschiebbar ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Reflektor aus zwei oder mehreren verschieden geformten Reflektorflächen zusammengesetzt ist. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Französische Patentschriften Nr. 597 7o6, 745 6II; Bergmann, Ludwig, »Der Ultraschall«, I. Aufl., Berlin 1937, S. 24 und 33.