EP1565905A2 - Verfahren und vorrichtung zur kühlung von ultraschallwandlern - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur kühlung von ultraschallwandlern

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EP1565905A2
EP1565905A2 EP03767582A EP03767582A EP1565905A2 EP 1565905 A2 EP1565905 A2 EP 1565905A2 EP 03767582 A EP03767582 A EP 03767582A EP 03767582 A EP03767582 A EP 03767582A EP 1565905 A2 EP1565905 A2 EP 1565905A2
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EP
European Patent Office
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transducer
coolant
flow
cooling
cooling liquid
Prior art date
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EP03767582A
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EP1565905B1 (de
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Harald Hielscher
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Dr Hielscher GmbH
Original Assignee
Dr Hielscher GmbH
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Publication date
Application filed by Dr Hielscher GmbH filed Critical Dr Hielscher GmbH
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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/004—Mounting transducers, e.g. provided with mechanical moving or orienting device
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
    • B06B1/0611—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements in a pile

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for cooling ultrasonic transducers with the features mentioned in the preambles of claims 1 and 6.
  • EP 0553804 A2 discloses a cooling system for a high-frequency ultrasound transducer, which is based on the principle of heat conduction.
  • a heat sink in the form of a heat sink is located behind the ultrasound transducer.
  • the heat sink is in turn connected to a housing by means of a thermally conductive resin.
  • the heat is first transferred from the converter into the heat sink and from there via the resin into the surrounding housing, where the heat is ultimately released into the surrounding air.
  • This type of cooling is inadequate for high outputs and cannot be used for high amplitudes of several micrometers, because this results in a high energy input into the resin.
  • cooling systems for ultrasonic transducers are based only on heat dissipation through the openings of a housing surrounding the transducer by means of convection (e.g. SONOPULS HD 60, BANDELIN electronic GmbH & Co. KG). This type of cooling is also not sufficient for high outputs.
  • the heat pipe as a channel is wholly or partially molded into the material surrounding the transducer in order to achieve the largest possible contact surface.
  • the coolant does not flow through the transducer, but through a cooling system in contact with the transducer.
  • heat dissipation is insufficient for high performance.
  • WO 0008630 AI an arrangement for heat dissipation, in particular for ultrasonic transducers of high power, is known from WO 0008630 AI.
  • the heat dissipation is based on the combination of heat conduction and convection.
  • the surface of the transducer body is provided with a vibration-absorbing layer, which reduces the mechanical friction losses during heat transfer.
  • a heat sink is arranged on this layer, from which the heat can be removed by means of a coolant by convection.
  • the disadvantage of this arrangement is that the temperature gradients created by the layer transitions reduce the efficiency in heat dissipation.
  • the invention has for its object to provide a method and a device for cooling ultrasonic transducers, which are characterized by a more effective heat dissipation of the heat generated by power losses than previously known and thus reliably and economically ensure the continuous operation of ultrasonic transducers at high power.
  • this object is achieved by a method having the features mentioned in claim 1 and a device having the features mentioned in claim 8.
  • the method according to the invention for cooling ultrasonic transducers is characterized in that a cooling liquid introduced under pressure flows through and / or flows around the body of the ultrasonic transducer.
  • a cooling liquid introduced under pressure flows through and / or flows around the body of the ultrasonic transducer.
  • the heat generated in the transducers is dissipated directly by convection. No heat conduction via cooling elements is required.
  • the heat dissipation achieved is considerably more effective than in the known methods, so that the continuous operation of ultrasonic transducers of high power can be guaranteed with the means according to the invention.
  • the pressure of the cooling liquid is dimensioned such that the cavitation is reduced or avoided.
  • the pressure is preferably set in a range from 2 to 20 bar. 5 bar is particularly preferably provided. This advantageously has the effect that the risk of damage to the device due to cavitation is significantly reduced and that an additional power input through cavitation generation is reduced or avoided.
  • the pressure of the cooling liquid can be generated by the dimensioning of flow channels and / or by gas pressure.
  • the flow through the body of the ultrasound transducer from the inner region to the outer region, the liquid pressure being built up in the inner region and the cooling liquid flowing off via the housing, or from the outer region to the inner region, the pressure being built up in the outer region and the coolant flows out over the interior, is realized.
  • the throughflow takes place in such a way that pressure is built up both inside and outside in order to avoid cavitation, a pressure gradient between the inside and outside being necessary for the flow of the cooling liquid.
  • the body of the ultrasound transducer is flowed around in the interior and / or in the exterior, since this removes heat from the transducer surface by convection.
  • the interior is in particular the cavity between the tension rod and the converter body, the exterior, in particular the space between the converter body and the housing.
  • the cooling liquid is an electrically non-conductive liquid, since this avoids electrical short circuits.
  • the device according to the invention for cooling ultrasonic transducers is characterized in that the device consists of at least one piezo package and at least two cylindrical transducer bodies, which together with the piezo package form a ⁇ / 2 oscillator, with two transducer bodies in each case in the case of multiple arrangements of transducers common transducer bodies can be combined and wherein at least one of the at least two transducer bodies has at least one through-flow channel, through which cooling liquid introduced under pressure can flow.
  • the heat generated in the transducers can be dissipated directly by convection. No heat conduction via cooling elements is required.
  • a large common contact surface between transducers and coolant can be realized with the means according to the invention.
  • the heat dissipation achieved is considerably more effective than in the known methods, so that the continuous operation of ultrasonic transducers of high power can be guaranteed with the means according to the invention.
  • the pressure of the cooling liquid is dimensioned such that the cavitation can be reduced or avoided.
  • the pressure is preferably set in a range from 2 to 20 bar. 5 bar is particularly preferably provided. This is advantageous achieved that the risk of damage to the device by cavitation is significantly reduced and that an additional power input by cavitation generation is reduced or avoided.
  • At least one through-flow channel is slot-shaped, since this enables a large common contact surface between the converter body and the coolant to be achieved. This leads to a higher efficiency in heat dissipation.
  • the device comprises a tension rod arranged in a cavity of the at least two transducer bodies with at least two openings and at least one guide channel through which the cooling liquid introduced under pressure can flow. In this way, a particularly simple to implement and even supply of the coolant into the cavity is achieved.
  • the cooling liquid can be supplied via the at least one guide channel and can be removed via the at least one flow channel. It is also preferably provided that the cooling liquid can be supplied via the at least one flow channel and can be removed via the at least one guide channel in the tensioning rod. In this way, there is a particularly easy-to-use and implementable possibility of flowing through the converter body from the inside to the outside or from the outside to the inside.
  • the device comprises a liquid-tight housing. The housing serves on the one hand to protect the active elements of the converter and furthermore offers a particularly favorable possibility of taking up and guiding the coolant.
  • the device comprises a flange which is connected to the housing and / or a horn and / or a final mass.
  • the flange enables the housing to be fastened in a particularly simple manner.
  • the horn provides a particularly favorable connection possibility with a sonotrode.
  • the device has at least one connection device for a coolant line, through which the coolant can flow into the cavity of the converter body and / or can be removed from the cavity.
  • the device has at least one connection device for a coolant line, through which the coolant can flow into the at least one guide channel and / or can be removed from the at least one guide channel.
  • connection device for a coolant line through which the coolant can flow into the at least one guide channel and / or can be removed from the at least one guide channel.
  • At least one of the at least two transducer bodies can flow around the cooling liquid at least partially on the inner surface and / or at least partially on the outer surface. In this way, effective heat dissipation from the converter bodies is achieved by convection.
  • the converter bodies have no throughflow channels.
  • the converter bodies are only flowed around, the interior being connected to the exterior by a connecting channel.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of an ultrasonic transducer with a device for cooling with an axially arranged inlet for coolant
  • Figure 2 is a schematic sectional view of an ultrasonic transducer with a device for cooling with two radially arranged inlets for coolant
  • Figure 3 is a schematic sectional view of an ultrasonic transducer with a device for cooling without flow channels and with a connecting channel.
  • FIG. 1 schematically shows the longitudinal section of an ultrasound transducer with an embodiment of the device according to the invention for cooling the ultrasound transducer.
  • the ultrasound transducer is constructed from cylindrical transducer bodies 5, 6, each with piezo packs 4 arranged on the end face between two transducer bodies 5, 6, some of the transducer bodies 5, 6 being designed as common transducer bodies 6, each having a piezo pack 4 arranged on the end faces thereof.
  • Each piezo pack 4 forms a ⁇ / 2 oscillator with one of the transducer bodies 5 and half of one of the common transducer bodies 6 or with each half of two common transducer bodies 6.
  • the converter bodies 5, 6 have flow channels 7 in the radial direction.
  • Transducer bodies 5, 6 and piezo packs 4 are alternately lined up on a tie rod 3 with end threads.
  • the arrangement is fixed and tensioned with the aid of two threaded end masses 10 which are arranged on opposite ends of the tensioning bar 3 and which are each screwed onto an end thread of the tensioning bar 3.
  • the tie rod 3 has a guide channel 13 for coolant, at one end of which there is a connection device for a coolant line 1, which forms the inlet 1 for the coolant.
  • the tie rod has an outlet opening for the cooling liquid flowing out of the guide channel into the cavity 11 of the converter body.
  • the opposite end mass 10 is connected to a horn 8 which connects the offers the possibility of a sonotrode and is used to transmit the mechanical vibrations generated by the transducer.
  • the device is provided with a liquid-tight housing 12 for receiving the cooling liquid, which is connected to a flange 9, which offers a possibility for mounting in an external system.
  • the flange 9 is connected to the horn 8.
  • the flange 9 has a connection device for a coolant line 2, which forms the outlet 2 for the coolant from the housing 12.
  • the coolant line for the inlet 1 is guided through the housing 12.
  • the coolant is introduced under pressure into the guide channel 13 of the tie rod 3 via the inlet 1.
  • the cooling liquid is fed to the cavity 11 of the converter body via the guide channel 13, where. the coolant flows through the converter bodies in order to ultimately flow through the flow channels 7 of the converter bodies 5, 6. In this way, the heat generated by the transducers is transferred directly to the coolant by convection.
  • the cooling liquid emerging from the flow channels 7 is collected in the housing 12 and discharged from the device via the outlet 2. In this way, a more effective cooling of the ultrasonic transducer is achieved than in the known methods. With the aid of the means according to the invention, the continuous operation of ultrasonic transducers of high power is also guaranteed.
  • Openings for example circular bores, can be provided at the ends of the flow channels 7 in order to increase the service life of the converter bodies and / or to achieve an effective flow through the flow channels 7 designed as slots.
  • the diameter of the bores is advantageously larger than the width of the slots.
  • Figure 2 shows schematically the longitudinal section of the structure of an ultrasonic transducer with a further embodiment of the device according to the invention for cooling the ultrasonic transducer, which corresponds essentially to that shown in Figure 1.
  • there are two inlets 1 for the cooling liquid each of which is arranged radially and is guided from the outside through the housing 12 and the end masses 10 into the cavity 11 between the tension rod 3 and converter body 5, 6.
  • connection devices 1 for connecting the coolant lines to the cavity 11 are thus arranged at the opposite ends of the converter. In this way, the cooling liquid is introduced from the opposite ends under pressure into the cavity 11 and discharged through the flow channels 7. This advantageously results in a more uniform heat dissipation over the entire length of the device than in FIG. 1. An even more effective cooling of the ultrasound transducer is thus achieved than with the exemplary embodiment shown in FIG.
  • FIG. 3 shows a further embodiment variant of the invention, in which the converter bodies 5, 6 have no through-flow channels 7. However, the interior 11 is connected to the exterior 14 via a connecting duct 15.
  • the cooling liquid is supplied via the inlet 1, enters the interior 11 via the guide channel 13, flows around and cools the transducer bodies 5, 6, leaves the interior 11 via the connecting channel 15 and becomes via the exterior 14 and the outlet 2 dissipated.
  • the inside of the converter bodies 5, 6 is cooled.
  • the gas pressure nozzle 6 in the housing is used 12 generates a gas pressure, which in this embodiment is 6 bar.
  • connection device for coolant lines inlet housing inlet Connection device for coolant lines, outlet tie rod piezo package transducer body common transducer body flow channel Hörn flange final mass cavity, interior liquid-tight housing guide channel outer space connecting channel gas pressure connector ring line

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung von Ultraschallwandlern.Die erfindungsgemässe Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung aus mindestens einem Piezopaket (4) und mindestens zwei zylindrischen Wandlerkörpern (5), die gemeinsam mit dem Piezopaket (4) einen l/2-Schwinger bilden, besteht, wobei bei Mehrfachanordnungen von Wandlern jeweils zwei Wandlerkörper (5) zu einem gemeinsamen Wandlerkörper (6) kombinierbar sind und wobei die Wandlerkörper (5, 6) Durchströmkanäle (7) aufweisen, durch welche unter Druck eingebrachte Kühlflüssigkeit strömbar ist. Das erfindungsgemässe Verfahren zur Kühlung von Ultraschallwandlern zeichnet sich dadurch aus, dass der Körper des Ultraschallwandlers von einer unter Druck eingebrachten Kühlflüssigkeit durchströmt und/oder umströmt wird. Auf diese Weise wird vorteilhaft erreicht, dass die in den Wandlern erzeugte Wärme direkt durch Konvektion abgeführt wird. Weiterhin lässt sich mit den erfindungsgemässen Mitteln eine grosse gemeinsame Kontaktoberfläche zwischen Wandlern und Kühlflüssigkeit realisieren. Die erzielte Wärmeabführung ist wesentlich effektiver als bei den bekannten Verfahren, so dass mit den erfindungsgemäßen Mitteln der Dauerbetrieb von Ultraschallwandlern hoher Leistung gewährleistet werden kann.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Kühlung von Ultraschallwandlern
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung von Ultraschallwandlern mit den in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 6 genannten Merkmalen.
Bei dem Betrieb von Ultraschallwandlern treten Verlust- leistungen in Form von Wärme auf. Die Ursache hierfür sind einerseits elektrische Verluste und darüber hinaus innere Reibungsverluste in den Piezoelementen, welche bei der Umwandlung der elektrischen Energie in mechanische Energie entstehen. Die Ableitung der dabei entstehenden Wärmemengen unter der Anwendung verschiedenartiger Wirkprinzipien ist allgemein bekannt. Die Funktionsweise der bekannten Kühlsysteme beruht auf den Prinzipien der Wärmeübertragung durch Wärmeleitung oder durch Konvektion. Meist wird eine Kombination beider Wirkprinzipien angewandt.
Die Schwierigkeit bei der Kühlung von Hochleistungsultraschallwandlern, welche naturgemäß große Schwingungsamplituden aufweisen, besteht darin, die entstehenden großen Wärmemengen ohne zusätzliche Belastung in Form von Reibung oder zusätzlicher Wärmeerzeugung abzuführen. Unter Anwen- düng der effektiveren Wärmeabführung durch Konvention ist dies bisher nur mit gasförmigen Medien möglich, da durch den Einsatz von Kühlflüssigkeiten ein hoher zusätzlicher Leistungseintrag durch Kavitation erfolgt, welcher zu Beschädigungen des Wandlers führen kann. Bei der Verwendung gasförmiger Kühlmittel sind große Gasmengen mit hohem Druck zur Kühlung erforderlich, wodurch dieses Kühlverfahren sehr unwirtschaftlich ist. Weiterhin muß das Kühlgas frei von festen oder flüssigen Verunreinigungen sein, damit insbe- sondere aufgrund der bei Hochleistungsultraschallwandlern auftretenden hohen Spannungen keine Kurzschlüsse durch Brückenbildungen entstehen.
Aus EP 0553804 A2 ist ein Kühlsystem für einen Hoch- frequenzultraschallwandler bekannt, welches auf dem Prinzip der Wärmeleitung beruht. Hinter dem Ultraschallwandler angeordnet befindet sich eine Wärmesenke in Form eines Kühlkörpers. Der Kühlkörper ist seinerseits mittels eines wärmeleitfähigen Harzes mit einem Gehäuse verbunden. Die Wärme wird zunächst vom Wandler in den Kühlkörper übertragen und von dort über das Harz in das umgebende Gehäuse, wo die Wärme letztlich an die umgebende Luft abgegeben wird. Diese Art der Kühlung ist für hohe Leistungen unzureichend und für hohe Amplituden von mehreren Mikrometern nicht anwendbar, weil dabei ein hoher Energieeintrag in das Harz erfolgt.
In vielen Fällen basiert die Funktionsweise von Kühlsystemen für Ultraschallwandler lediglich auf der Wärmeabfuhr durch die Öffnungen eines den Wandler umgebenden Gehäuses mittels Konvektion (z.B. SONOPULS HD 60, BANDELIN electronic GmbH & Co. KG) . Auch diese Art der Kühlung ist für hohe Leistungen nicht ausreichend.
Weiterhin sind zahlreiche Varianten dieser Kühlungssysteme bekannt, bei welchen eine zusätzliche Kühlung durch Lüfter oder durch Pressluft erreicht wird. Nachteilig bei dieser Art der Kühlung ist, dass Staub oder Feuchtigkeit verstärkt in das Gehäuse transportiert werden können, worin sich die Gefahr eines elektrischen Kurzschlusses durch Brückenbildung mittels elektrisch leitfähiger Verunreinigungen erhöht. Auch geschlossene Systeme mit Lüfter und Wärmeaustausch von innen nach außen sind bekannt, die jedoch gerätetechnisch aufwendig sind und ebenfalls nur eine begrenzte Wärmeabfuhr erlauben. Aus EP 0782125 A2 ist ferner eine Anordnung zur Kühlung eines hochfrequenten Ultraschallwandlers bekannt, bei welchem eine flüssigkeitsführende Wärmeleitröhre mit einem hinter dem Wandler angeordneten Kühlkörper verbunden ist. Die Kühlflüssigkeit wird über Zuleitungen zu- und abgeführt. Die Wärmeabfuhr von dem Kühlkörper erfolgt somit durch Konvektion. In einer speziellen Ausgestaltung dieses Kühlsystems ist die Wärmeleitröhre als Kanal ganz oder teilweise in das den Wandler umgebende Material eingeformt, um eine möglichst große Kontaktoberfläche zu realisieren. Die Kühlflüssigkeit durchströmt nicht den Schallwandler, sondern ein mit dem Schallwandler in Berührung befindliches Kühlsystem. Auch hier ist die Wärmeableitung für hohe Leistung unzureichend.
Darüber hinaus ist aus WO 0008630 AI eine Anordnung zur Wärmeableitung, insbesondere für Ultraschallwandler hoher Leistung bekannt. Die Wärmeabführung beruht auf der Kombination von Wärmeleitung und Konvektion. Hierbei ist die Oberfläche des Wandlerkörpers mit einer schwingungs- absorbierenden Schicht versehen, welche die mechanischen Reibungsverluste bei der Wärmeübertragung reduziert. Darüber befindet sich eine Schicht wärmeleitfähigen Materials. Auf dieser Schicht ist ein Kühlkörper ange- ordnet, von welchem die Wärme mittels eines Kühlmittels durch Konvektion abführbar ist. Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, dass die durch die Schichtübergänge entstehenden Temperaturgradienten eine Reduzierung des Wirkungsgrades bei der Wärmeabführung bewirken. Weiterhin ist die maximal mögliche gemeinsame Kontaktoberfläche zwischen Wandler und Kühleinrichtung auf die Wandleroberfläche beschränkt, wodurch der Dauerbetrieb von Ultraschallwandlern hoher Leistung nur unter Zufuhr großer Mengen an Kühlmittel gewährleistet werden kann, woraus eine geringe Wirtschaftlichkeit des Verfahrens resultiert. Mit der US 5,936,163 schließlich wird ein Ultraschallwandler beschrieben, welcher in Hochtemperaturumgebung wie Reaktoren und Dampfleitungen zum Einsatz gelangt. Zur Abführung der aus der Umgebung in den Wandler eingetragenen Wärme wird der Körper des Ultraschallwandlers mittels eines zirkulierenden Kühlmediums gekühlt.
Der Nachteil aller bekannten Lösungen besteht darin, dass der Dauerbetrieb von Ultraschallwandlern bei hoher Leistung nicht oder nicht ohne großen Aufwand und/oder ohne eine Verschlechterung des Wirkungsgrades gewährleistet werden kann.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung von Ultraschallwandlern zu schaffen, welche sich durch eine effektivere Wärmeabführung der durch Verlustleistungen entstandenen Wärme als bisher bekannt auszeichnen und somit auch den Dauerbetrieb von Ultraschallwandlern bei hoher Leistung zuverlässig und wirtschaftlich gewährleisten.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen und eine Vorrichtung mit den in Anspruch 8 genannten Merkmalen gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kühlung von Ultraschallwandlern zeichnet sich dadurch aus, dass der Körper des Ultraschallwandlers von einer unter Druck eingebrachten Kühl- flüssigkeit durchströmt und/oder umströmt wird. Auf diese Weise wird vorteilhaft erreicht, dass die in den Wandlern erzeugte Wärme direkt durch Konvektion abgeführt wird. Es ist keine Wärmeleitung über Kühlelemente erforderlich. Durch das Durchströmen des Wandlerkörpers wird eine große gemeinsame Kontaktoberfläche zwischen Wandlern und Kühlflüssigkeit realisiert. Die erzielte Wärmeabführung ist wesentlich effektiver als bei den bekannten Verfahren, so dass mit den erfindungsgemäßen Mitteln der Dauerbetrieb von Ultraschallwandlern hoher Leistung gewährleistet werden kann. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist bevorzugt vorgesehen, dass der Druck der Kühlflüssigkeit derart dimensioniert ist, dass die Kavitation reduziert oder vermieden wird. Bevorzugt wird der Druck hierbei in einem Bereich von 2 bis 20 bar eingestellt. Insbesondere bevorzugt sind 5 bar vorgesehen. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, dass die Gefahr einer Beschädigung der Vorrichtung durch Kavitation signifikant reduziert wird und dass ein zusätzlicher Leistungseintrag durch Kavitationserzeugung vermindert oder vermieden wird.
Der Druck der Kühlflüssigkeit kann durch die Dimensionierung von Durchströmkanälen und/oder durch Gasdruck erzeugt werden.
Ferner ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt vorgesehen, dass die Durchströmung des Körpers des Ultraschallwandlers vom Innenbereich zum Außenbereich, wobei der Flüssigkeitsdruck im Innenbereich aufgebaut wird und die Kühlflüssigkeit über das Gehäuse abfließt, oder vom Außenbereich zum Innenbereich, wobei der Druck im Außenbereich aufgebaut wird und die Kühlflüssigkeit über den Innenbereich abfließt, realisiert wird. Auf diese Weise wird eine besonders effektive Abführung der Wärme von den Wand- lern erzielt. Darüber hinaus ist insbesondere bevorzugt vorgesehen, dass die Durchströmung derart erfolgt, dass zur Kavitationsvermeidung sowohl im Innen- als auch im Außenbereich Druck aufgebaut wird, wobei ein Druckgradient zwischen Innen- und Außenbereich zum Strömen der Kühlflüssig- keit erforderlich ist.
Bevorzugt vorgesehen ist weiterhin, dass der Körper des Ultraschallwandlers im Innenbereich und/oder im Außenbereich umströmt wird, da hierdurch Wärme von der Wandleroberfläche durch Konvektion abgeführt wird. Der Innenbereich ist hierbei insbesondere der Hohlraum zwischen Spannstab und Wandlerkörper, der Außenbereich, insbesondere der Raum zwischen Wandlerkörper und Gehäuse.
Weiterhin ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt vorgesehen, dass die Kühlflüssigkeit eine elektrisch nichtleitende Flüssigkeit ist, da hierdurch elektrische Kurzschlüsse vermieden werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kühlung von Ultraschallwandlern zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung aus mindestens einem Piezopaket und mindestens zwei zylindrischen Wandlerkörpern, die gemeinsam mit dem Piezopaket einen λ/2-Schwinger bilden, besteht, wobei bei Mehrfachanordnungen von Wandlern jeweils zwei Wandlerkörper zu einem gemeinsamen Wandlerkörper kombinierbar sind und wobei mindestens einer der mindestens zwei Wandlerkörper mindestens einen Durchströmkanal aufweist, durch welchen unter Druck eingebrachte Kühlflüssigkeit strömbar ist. Auf diese Weise wird vorteilhaft erreicht, dass die in den Wandlern erzeugte Wärme direkt durch Konvektion abführbar ist. Es ist keine Wärmeleitung über Kühlelemente erforderlich. Weiterhin lässt sich mit den erfindungsgemäßen Mitteln eine große gemeinsame Kontaktoberfläche zwischen Wandlern und Kühlflüssigkeit realisieren. Die erzielte Wärmeabführung ist wesentlich effektiver als bei den bekannten Verfahren, so dass mit den erfindungsgemäßen Mitteln der Dauerbetrieb von Ultraschallwandlern hoher Leistung gewährleistet werden kann.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist bevorzugt vorgesehen, dass der Druck der Kühlflüssigkeit derart dimensioniert ist, dass die Kavitation reduzierbar oder vermeidbar ist. Bevorzugt ist der Druck hierbei in einem Bereich von 2 bis 20 bar eingestellt. Insbesondere bevorzugt sind 5 bar vorgesehen. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, dass die Gefahr einer Beschädigung der Vorrichtung durch Kavitation signifikant reduziert wird und dass ein zusätzlicher Leistungseintrag durch Kavitationserzeugung vermindert oder vermieden wird.
Weiterhin ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass mindestens ein Durchströmkanal schlitzförmig ausgebildet ist, da hierdurch eine große gemeinsame Kontaktoberfläche zwischen Wandlerkörper und Kühlflüssig- keit realisierbar ist. Dies führt zu einem höheren Wirkungsgrad bei der Wärmeabführung.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass die Vorrichtung einen in einem Hohlraum der mindestens zwei Wandlerkörper angeordneten Spannstab mit mindestens zwei Öffnungen und mindestens einem Führungskanal umfasst, durch welchen die unter Druck eingebrachte Kühlflüssigkeit strömbar ist. Hierdurch wird eine besonders einfach zu realisierende und gleichmäßige Zuführungsmöglichkeit der Kühlflüssigkeit in den Hohlraum erzielt.
Darüber hinaus ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Kühlflüssigkeit über den mindestens einen Führungskanal zuführbar und über den mindestens einen Durchströmkanal abführbar ist. Bevorzugt vorgesehen ist weiterhin, dass die Kühlflüssigkeit über den mindestens einen Durchströmkanal zuführbar und über den mindestens einen Führungskanal im Spannstab abführbar ist. Auf diese Weise ist eine besonders einfach handhabbare und realisierbare Möglichkeit der Durchströmung der Wandlerkörper vom Innen- zum Außenbereich bzw. vom Außen- zum Innenbereich gegeben. Darüber hinaus ist in einer Ausgestaltung der Erfindung bevorzugt vorgesehen, dass die Vorrichtung ein flüssigkeitsdichtes Gehäuse umfasst. Das Gehäuse dient einerseits zum Schutz der aktiven Elemente des Wandlers und bietet weiterhin eine besonders günstige Möglichkeit der Aufnahme und Führung der Kühlflüssigkeit.
Darüber hinaus ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Vorrichtung einen Flansch umfasst, welcher mit dem Gehäuse und/oder einen Hörn und/oder einer Endmasse verbunden ist. Durch den Flansch wird eine besonders einfach zu realisierende Befestigungsmöglichkeit des Gehäuses erzielt. Weiterhin ist durch das Hörn eine besonders günstige Verbindungsmöglichkeit mit einer Sonotrode gegeben. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass die Vorrichtung mindestens eine Anschlusseinrichtung für eine Kühlflüssigkeitsleitung aufweist, durch welche die Kühlflüssigkeit in den Hohlraum der Wandlerkörper strö bar und/oder aus dem Hohlraum abführbar ist. Durch diese Mittel wird eine besonders einfach handhabbare Anschlussmöglichkeit des Hohlraumes an eine Kühlflüssig- keitsversorgungseinrichtung und eine Versorgungsmöglichkeit des Hohlraums mit Kühlflüssigkeit realisiert.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Vorrichtung mindestens eine Anschlusseinrichtung für eine Kühlflüssigkeitsleitung aufweist, durch welche die Kühlflüssigkeit in den mindestens einen Führungskanal strömbar und/oder aus dem mindestens einen Führungskanal abführbar ist. Durch diese Mittel wird eine besonders einfach handhabbare Anschlussmöglichkeit des mindestens einen Führungskanals an eine Kühlflüssigkeits- versorgungseinrichtung und eine Versorgungsmöglichkeit des mindestens einen Führungskanals mit Kühlflüssigkeit reali- siert. Ferner ist in besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Vorrichtung mindestens eine Anschlusseinrichtung für eine Kühlflüssigkeitsleitung aufweist, durch welche die Kühlflüssigkeit in das Gehäuse strömbar und/oder aus dem Gehäuse abführbar ist. Durch diese Mittel wird eine besonders einfach handhabbare Anschlussmöglichkeit .des Gehäuses an eine Kühlflüssigkeits- versorgungseinrichtung und eine Versorgungsmöglichkeit des mindestens einen Führungskanals mit Kühlflüssigkeit reali- siert.
Schließlich ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass mindestens einer der mindestens zwei Wandlerkörper zumindest teilweise an der Innenfläche und/oder zumindest teilweise an der Außenfläche von der Kühlflüssigkeit umströmbar ist. Hierdurch wird eine effektive Abführung der Wärme von den Wandlerkörpern durch Konvektion erzielt .
In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung weisen die Wandlerkörper keine Durchströmkanäle auf. Bei dieser Ausführungsvariante werden die Wandlerkörper lediglich umströmt, wobei der Innenraum mit dem Außenraum durch einen Verbindungskanal verbunden ist.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ultraschallwandlers mit einer Vorrichtung zur Kühlung mit einem axial angeordneten Zulauf für Kühlflüssigkeit Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung eines Ultraschallwandlers mit einer Vorrichtung zur Kühlung mit zwei radial angeordneten Zuläufen für Kühlflüssigkeit
Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung eines Ultraschallwandlers mit einer Vorrichtung zur Kühlung ohne Durchströmkanäle und mit Verbindungskanal .
In Figur 1 ist schematisch der Längsschnitt eines Ultraschallwandlers mit einer Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kühlung des Ultraschallwandlers dargestellt. Der Ultraschallwandler ist aus zylindrischen Wandlerkörpern 5, 6 mit jeweils stirnseitig zwischen zwei Wandlerkörpern 5, 6 angeordneten Piezopaketen 4 aufgebaut, wobei einige der Wandlerkörper 5, 6 als gemeinsame Wandlerkörper 6 ausgeführt sind, an deren Stirnseiten jeweils ein Piezopaket 4 angeordnet ist. Jeweils ein Piezopaket 4 bildet mit einem der Wandlerkörper 5 und der Hälfte eines der gemeinsamen Wandlerkörper 6 oder mit jeweils der Hälfte zweier gemeinsamer Wandlerkörper 6 einen λ/2-Schwinger . Die Wandlerkörper 5, 6 weisen in radialer Richtung Durchströmkanäle 7 auf. Wandlerkörper 5, 6 und Piezopakete 4 sind wechselweise auf einen Spannstab 3 mit Endgewinden aufgereiht. Mit Hilfe zweier an gegenüberliegenden Enden des Spannstabes 3 angeordneter Endmassen 10 mit Gewinde, welche jeweils auf ein Endgewinde des Spannstabes 3 aufgeschraubt sind, wird die Anordnung fixiert und gespannt. Der Spannstab 3 weist einen Führungskanal 13 für Kühlflüssig- keit auf, wobei an dessen einem Ende eine Anschlussvorrichtung für eine Kühlflüssigkeitsleitung 1 angebracht ist, welche den Zulauf 1 für die Kühlflüssigkeit bildet. Der Spannstab weist Austrittsöffnung für die aus dem Führungskanal strömende Kühlflüssigkeit in den Hohlraum 11 der Wandlerkörper auf. Die gegenüberliegende Endmasse 10 ist mit einem Hörn 8 verbunden, welches die Verbindungs- möglichkeit mit einer Sonotrode bietet und zur Übertragung der vom Wandler erzeugten mechanischen Schwingungen dient. Die Vorrichtung ist mit einem flüssigkeitsdichten Gehäuse 12 zur Aufnahme der Kühlflüssigkeit versehen, welches mit einem Flansch 9 verbunden ist, der eine Möglichkeit zur Montage in einer äußeren Anlage bietet. Der Flansch 9 ist mit dem Hörn 8 verbunden. Der Flansch 9 weist eine Anschlusseinrichtung für eine Kühlflüssigkeitsleitung 2 auf, welche den Ablauf 2 für die Kühlflüssigkeit aus dem Gehäuse 12 bildet. Die Kühlflüssigkeitsleitung für den Zulauf 1 ist durch das Gehäuse 12 hindurch geführt. Die Kühlflüssigkeit wird über den Zulauf 1 unter Druck in den Führungskanal 13 des Spannstabes 3 eingebracht. Über den Führungskanal 13 wird die Kühlflüssigkeit dem Hohlraum 11 der Wandlerkörper zugeführt, wo. die Wandlerkörper von der Kühlflüssigkeit durchströmt werden, um letztlich durch die Durchströmkanäle 7 der Wandlerkörper 5, 6 zu strömen. Die von den Wandlern erzeugte Wärme wird auf diese Weise direkt durch Konvektion auf die Kühlflüssigkeit übertragen. Die aus den Durchströmkanälen 7 austretende Kühlflüssigkeit wird in dem Gehäuse 12 aufgefangen und über den Ablauf 2 aus der Vorrichtung abgeführt. Auf diese Weise wird eine effektivere Kühlung des Ultraschallwandlers als bei den bekannten Verfahren erzielt. Mit Hilfe der erfindungs- gemäßen Mittel wird auch der Dauerbetrieb von Ultraschallwandlern hoher Leistung gewährleistet.
Zur Erhöhung der Lebensdauer der Wandlerkörper und/oder zur Realisierung einer effektiven Durchströmung der als Schlitze ausgebildeten Durchströmkanäle 7 können an den Enden der Durchströmkanäle 7 Öffnungen, zum Beispiel kreisförmige Bohrungen, angebracht werden. Der Durchmesser der Bohrungen ist zweckmäßigerweise größer als die Breite der Schlitze. Figur 2 zeigt schematisch den Längsschnitt des Aufbaus eines Ultraschallwandlers mit einer weiteren Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kühlung des Ultraschallwandlers, welcher im wesentlichen dem in Figur 1 gezeigten entspricht. Im Unterschied zu dem Aufbau in Figur 1 sind zwei Zuläufe 1 für die Kühlflüssigkeit vorhanden, welche jeweils radial angeordnet und von außen durch das Gehäuse 12 und die Endmassen 10 hindurch in den Hohlraum 11 zwischen Spannstab 3 und Wandlerkörper 5, 6 geführt sind. Die Anschlusseinrichtungen 1 für den Anschluss der Kühl- flüssigkeitsleitungen an den Hohlraum 11 sind somit an den gegenüberliegenden Enden des Wandlers angeordnet. Auf diese Weise wird die Kühlflüssigkeit von den gegenüberliegenden Enden aus unter Druck in den Hohlraum 11 eingebracht und durch die Durchströmkanäle 7 abgeleitet. Hierdurch ergibt sich vorteilhaft eine gleichmäßigere Wärmeabführung über die gesamte Länge der Vorrichtung als in Figur 1. Es wird somit eine noch effektivere Kühlung des Ultraschallwandlers als mit dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erreicht.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung, bei welcher die Wandlerkörper 5, 6 keine Durchströmkanäle 7 aufweisen. Allerdings ist der Innenraum 11 mit dem Außenraum 14 über einen Verbindungskanal 15 verbunden.
In einer ersten Variante wird die Kühlflüssigkeit über den Zulauf 1 zugeführt, gelangt über den Führungskanal 13 in den Innenraum 11, umströmt und kühlt die Wandlerkörper 5, 6, verlässt über den Verbindungskanal 15 den Innenraum 11 und wird über den Außenraum 14 und den Ablauf 2 abgeführt. Bei dieser Variante wird lediglich die Innenseite der Wandlerkörper 5, 6 gekühlt.
Alternativ ist es in einer zweiten Variante möglich, nur die Außenseite der Wandlerkörper 5, 6 zu kühlen, indem über den Gehäusezulauf la sowie eine Ringleitung 17 Kühlflüssigkeit zugeführt wird. Die über den Gehäusezulauf la zugeführte Kühlflüssigkeit wird über die Ringleitung 17 gleichmäßig zugeführt und verteilt und umströmt nun die Außenseite der Wandler 5, 6 oder bildet zumindest hier einen Kühlmittelfilm und wird über den Ablauf 2 abgeführt. In einer dritten Variante ist es möglich, sowohl die Innenseiten als auch die Außenseiten der Wandlerkörper 5, 6 zu kühlen, indem sowohl über den Zulauf 1 in den Innenraum 11 als auch über den Gehäusezulauf la in den Außenraum 14 Kühlmittel zugeführt wird. Die Abführung des über den Zulauf 1 zur Kühlung der Innenseiten sowie des über den Gehäusezulauf la zur Kühlung der Außenseiten der Wandlerelemente 5, 6 zugeführten Kühlmittels erfolgt über den Ablauf 2. Zur Vermeidung der Kavitation wird im vorliegenden Ausfüh- rungsbeispiel über den Gasdruckstutzen 6 im Gehäuse 12 ein Gasdruck erzeugt, welcher in diesem Ausführungsbeispiel 6 bar beträgt.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die hier darge- stellte Ausführungsvariante. Vielmehr ist es möglich, durch Kombination der beschriebenen Mittel und Merkmale weiterer Ausführungsvarianten zu realisieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
Anschlusseinrichtung für Kühlflüssigkeits- leitungen, Zulauf Gehäusezulauf Anschlusseinrichtung für Kühlflüssigkeits- leitungen, Ablauf Spannstab Piezopaket Wandlerkörper gemeinsamer Wandlerkörper Durchströmkanal Hörn Flansch Endmasse Hohlraum, Innenraum flüssigkeitsdichtes Gehäuse Führungskanal Außenraum Verbindungskanal Gasdruckstutzen Ringleitung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Kühlung von Ultraschallwandlern durch Abführung der durch Verlustleistungen entstandenen Wärme, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper des Ultraschallwandlers von einer Kühlflüssigkeit durchströmt und/oder umströmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck in der Kühlflüssigkeit erzeugt wird und dieser derart dimensioniert ist, dass die Kavitation reduziert oder vermieden wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck durch die Dimensionierung von Durchströmkanälen und/oder durch Gasdruck erzeugt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck der Kühlflüssigkeit im
Bereich von 2 bis 20 bar eingestellt wird und vorzugsweise 5 bar beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchströmung des Körpers des
Ultraschallwandlers vom Innenbereich zum Außenbereich oder vom Außenbereich zum Innenbereich realisiert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper des Ultraschallwandlers im Innenbereich und/oder im Außenbereich von der Kühlflüssigkeit umströmt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlflüssigkeit eine elektrisch nichtleitende Flüssigkeit ist.
8. Vorrichtung zur Kühlung von Ultraschallwandlern, bestehend aus mindestens einem Piezopaket (4) und mindestens zwei zylindrischen Wandlerkörpern (5) , die gemeinsam mit dem Piezopaket (4) einen λ/2-Schwinger bilden, wobei bei
5 Mehrfachanordnungen von Wandlern jeweils zwei Wandlerkörper zu einem gemeinsamen Wandlerkörper (6) kombinierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlerkörper (5, 6) von einem Innenraum (11) und einem Außenraum (14) umgeben sind und dass mindestens einer der 0 mindestens zwei Wandlerkörper (5, 6) mindestens einen Durchströmkanal (7) aufweist, durch welchen unter Druck eingebrachte Kühlflüssigkeit strömbar ist und/oder zwischen dem Innenraum (11) und dem Außenraum (14) mindestens ein Verbindungskanal (15) angeordnet ist. 5
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck derart dimensioniert ist, dass die Kavitation reduzierbar oder vermeidbar ist und der Druck im Bereich von 2 bis 20 bar eingestellt ist und vorzugs- 0 weise 5 bar beträgt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Durchströmkanal (7) schlitzförmig ausgebildet ist und dass die Vorrichtung 5 einen in einem aus mindestens zwei Wandlerkörper (5, 6) gebildeten Hohlraum (11) angeordneten Spannstab (3) mit mindestens einer Öffnungen und mindestens einem Führungskanal (13) umfasst, durch welchen die unter Druck eingebrachte Kühlflüssigkeit strömbar ist und dass die 0 Kühlflüssigkeit über den mindestens einen Führungskanal (13) zuführbar und über den mindestens einen Durchströmkanal (7) abführbar ist und dass die Kühlflüssigkeit über den mindestens einen Durchströmkanal (7) zuführbar und über den mindestens einen Führungskanal
>5 (13) im Spannstab (3) abführbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein flüssigkeitsdichtes Gehäuse (12) und einen Flansch umfasst, welcher mit dem Gehäuse (12) und einem Hörn (8) verbunden ist und dass die Vorrichtung mindestens je eine Anschlusseinrichtung (1, 2) für eine Kühlflüssigkeitsleitung aufweist, durch welche die Kühlflüssigkeit in den Hohlraum (11) strömbar und/oder aus dem Hohlraum (11) abführbar ist oder dass die Vorrichtung mindestens je eine Anschlusseinrichtung (1, 2) für eine Kühlflüssigkeitsleitung aufweist, durch welche die Kühlflüssigkeit in den mindestens einen Führungskanal (13) strömbar und/oder aus dem mindestens einen Führungskanal (13) abführbar ist oder dass die Vorrichtung mindestens je eine Anschlusseinrichtung (la, 2) für eine Kühlflüssigkeitsleitung aufweist, durch welche die Kühlflüssigkeit in das Gehäuse (12) strömbar und/oder aus dem Gehäuse (12) abführbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der mindestens zwei Wandlerkörper (5, 6) zumindest teilweise an der Innenfläche und/oder zumindest teilweise an der Außenfläche von der Kühlflüssigkeit umströmbar ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchströmkanäle (7) an ihren Enden Öffnungen mit einem Durchmesser größer als die Breite der Durchströmkanäle (7) aufweisen.
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Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10254894B3 (de) * 2002-11-20 2004-05-27 Dr. Hielscher Gmbh Vorrichtung zur Kühlung von Ultraschallwandlern
EP1868182A1 (de) * 2006-06-14 2007-12-19 Telsonic Holding AG Ultraschallgeber mit Kühlflüssigkeit, Ultraschall-Schweissanordnung und Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallgebers
US8475375B2 (en) * 2006-12-15 2013-07-02 General Electric Company System and method for actively cooling an ultrasound probe
US7879200B2 (en) * 2007-07-05 2011-02-01 Nevada Heat Treating, Inc. Ultrasonic transducer and horn used in oxidative desulfurization of fossil fuels
US7790002B2 (en) * 2007-07-05 2010-09-07 Nevada Heat Treating, Inc. Ultrasonic transducer and horn used in oxidative desulfurization of fossil fuels
FR2929040B1 (fr) * 2008-03-18 2010-04-23 Super Sonic Imagine Dispositif d'insonification presentant une chambre de refroidissement interne
US20100191113A1 (en) * 2009-01-28 2010-07-29 General Electric Company Systems and methods for ultrasound imaging with reduced thermal dose
RU2452872C2 (ru) 2010-07-15 2012-06-10 Андрей Леонидович Кузнецов Пьезоэлектрический насос
CN104620374A (zh) * 2012-04-03 2015-05-13 西门子公司 冷却设备
DE102012014892A1 (de) 2012-07-27 2014-01-30 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Stellantrieb und Verfahren zum Entwärmen eines in einem Stellantrieb mit einem Stellglied eingehausten Festkörperaktors
CN106661535B (zh) * 2014-01-21 2021-03-02 普罗美迪卡生物电子学公司 用于超声波测试的设备
RU2665744C2 (ru) * 2014-03-31 2018-09-04 Общество С Ограниченной Ответственностью "Рэнк" Устройство для создания механических колебаний
CN104148270A (zh) * 2014-08-05 2014-11-19 曹学良 一种适用于防爆环境的换能器连接方式
CN106139426A (zh) * 2015-04-16 2016-11-23 金相植 具有液体冷却系统的超声波手术用手持件以及装置
US11039814B2 (en) 2016-12-04 2021-06-22 Exo Imaging, Inc. Imaging devices having piezoelectric transducers
RU2667476C2 (ru) * 2016-12-05 2018-09-20 Общество с Ограниченной Ответственностью "РЭНК" ООО "РЭНК" Шаговый пьезоэлектрический двигатель
CN108333574B (zh) * 2017-12-22 2022-09-06 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 一种特殊空间覆盖的水声换能器
US10648852B2 (en) 2018-04-11 2020-05-12 Exo Imaging Inc. Imaging devices having piezoelectric transceivers
US10656007B2 (en) 2018-04-11 2020-05-19 Exo Imaging Inc. Asymmetrical ultrasound transducer array
EP3797412B1 (de) 2018-05-21 2024-10-09 Exo Imaging Inc. Ultraschallwandler mit q-spoiling
CA3108024A1 (en) 2018-08-01 2020-02-06 Exo Imaging, Inc. Systems and methods for integrating ultrasonic transducers with hybrid contacts
EP3857308A4 (de) 2018-09-25 2022-06-08 Exo Imaging Inc. Bildgebungsvorrichtungen mit selektiv veränderlichen eigenschaften
WO2020139775A1 (en) 2018-12-27 2020-07-02 Exo Imaging, Inc. Methods to maintain image quality in ultrasound imaging at reduced cost, size, and power
CN109513598B (zh) * 2018-12-28 2023-09-19 深圳先进技术研究院 背衬结构、背衬结构的制作方法以及超声换能器
CN110479687B (zh) * 2019-08-01 2022-04-15 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种动力电池铝壳的超声清洗装置
KR20250069990A (ko) 2019-09-12 2025-05-20 엑소 이미징, 인크. 에지 홈, 가상 피봇, 및 자유 경계를 통한 증가된 mut 커플링 효율성 및 대역폭
CN114555247B (zh) 2019-10-10 2023-09-01 新宁研究院 用于冷却超声换能器和超声换能器阵列的系统和方法
CN111111583A (zh) * 2019-12-17 2020-05-08 湖州师范学院 一种多超声耦合强化高粘度有机废弃物热解炭化装置
CN113795789B (zh) 2020-03-05 2022-10-25 艾科索成像公司 具有可编程解剖和流成像的超声成像装置
CN112370595B (zh) * 2020-11-13 2023-04-14 武汉盛大康成医药科技有限公司 多功能清创仪
US11819881B2 (en) 2021-03-31 2023-11-21 Exo Imaging, Inc. Imaging devices having piezoelectric transceivers with harmonic characteristics
US11951512B2 (en) 2021-03-31 2024-04-09 Exo Imaging, Inc. Imaging devices having piezoelectric transceivers with harmonic characteristics
US12486159B2 (en) 2021-06-30 2025-12-02 Exo Imaging, Inc. Micro-machined ultrasound transducers with insulation layer and methods of manufacture
DE102021123704A1 (de) 2021-09-14 2023-03-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Ultraschallwandler, verfahren zur herstellung eines ultraschallwandlers und vorrichtung für eine medizinische therapie mit hochintensivem fokussiertem ultraschall

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2917642A (en) * 1955-02-21 1959-12-15 Wright Pressure-responsive transducer
US3104335A (en) * 1959-09-15 1963-09-17 Endevco Corp Accelerometer
AT215704B (de) * 1959-10-02 1961-06-26 Hans Dipl Ing Dr Techn List Piezoelektrischer Druckgeber
US3555297A (en) * 1969-10-13 1971-01-12 Eastman Kodak Co Cooled ultrasonic transducer
CA933276A (en) * 1971-02-05 1973-09-04 J. Last Anthony Ultrasonic motor
US3694675A (en) * 1971-02-25 1972-09-26 Eastman Kodak Co Cooled ultrasonic transducer
GB2137316A (en) * 1983-03-31 1984-10-03 Paul Fuller Valve apparatus
JPS60104762A (ja) * 1983-11-10 1985-06-10 Nippon Soken Inc 電歪式アクチュエータ及びそれを用いた燃料噴射弁
DE4026458A1 (de) * 1990-08-17 1992-02-20 Mannesmann Ag Us-pruefvorrichtung
FR2665844B1 (fr) * 1990-08-20 1996-02-09 Cogema Traitement d'agglomerats de particules solides en suspension dans un liquide afin d'obtenir un melange circulant sans depots.
JPH04181041A (ja) * 1990-11-16 1992-06-29 Toyota Motor Corp 車両振動低減装置
US5213103A (en) * 1992-01-31 1993-05-25 Acoustic Imaging Technologies Corp. Apparatus for and method of cooling ultrasonic medical transducers by conductive heat transfer
US5371429A (en) * 1993-09-28 1994-12-06 Misonix, Inc. Electromechanical transducer device
US5560362A (en) * 1994-06-13 1996-10-01 Acuson Corporation Active thermal control of ultrasound transducers
US5630420A (en) * 1995-09-29 1997-05-20 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Ultrasonic instrument for surgical applications
US5721463A (en) * 1995-12-29 1998-02-24 General Electric Company Method and apparatus for transferring heat from transducer array of ultrasonic probe
US5961465A (en) 1998-02-10 1999-10-05 Hewlett-Packard Company Ultrasound signal processing electronics with active cooling
US5955823A (en) 1998-05-12 1999-09-21 Ultra Sonus Ab High power ultrasonic transducer
US5936163A (en) * 1998-05-13 1999-08-10 Greathouse; John D. Portable high temperature ultrasonic testing (UT) piezo probe with cooling apparatus
DE19836229C1 (de) 1998-08-04 2000-03-23 Hielscher Gmbh Anordnung zur Wärmeableitung, insbesondere für Ultraschallwandler mit hoher Leistung
DE19837262A1 (de) 1998-08-17 2000-03-09 Kari Richter Ultraschall-Applikator
DE10027264C5 (de) * 2000-05-31 2004-10-28 Dr. Hielscher Gmbh Ultraschallwandler
DE10254894B3 (de) * 2002-11-20 2004-05-27 Dr. Hielscher Gmbh Vorrichtung zur Kühlung von Ultraschallwandlern

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2004047073A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004047073A3 (de) 2004-09-10
ATE527651T1 (de) 2011-10-15
US8004158B2 (en) 2011-08-23
US20060126884A1 (en) 2006-06-15
CN1739137A (zh) 2006-02-22
EP1565905B1 (de) 2011-10-05
KR20050075035A (ko) 2005-07-19
JP4739759B2 (ja) 2011-08-03
JP2006506633A (ja) 2006-02-23
AU2003292052A1 (en) 2004-06-15
KR101248716B1 (ko) 2013-03-28
DE10254894B3 (de) 2004-05-27
WO2004047073A2 (de) 2004-06-03

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