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Brevets

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Numéro de publicationEP2743919 A2
Type de publicationDemande
Numéro de demandeEP20130189307
Date de publication18 juin 2014
Date de dépôt18 oct. 2013
Date de priorité25 oct. 2012
Autre référence de publicationDE202012010508U1, EP2743919A3, EP2743919B1
Numéro de publication13189307, 13189307.5, 2013189307, EP 2743919 A2, EP 2743919A2, EP-A2-2743919, EP13189307, EP20130189307, EP2743919 A2, EP2743919A2
InventeursRainer Jung, Roland Radandt
DéposantBANDELIN patent GmbH & Co. KG
Exporter la citationBiBTeX, EndNote, RefMan
Liens externes:  Espacenet, Registre européen des brevets
Device for applying ultrasound to liquid media through a membrane and ultrasound system
EP 2743919 A2
Résumé
The device (1) has an ultrasound generator (5) for generating ultrasound. A sound conducting element (2) conducts the generated ultrasound. The sound conducting element comprises a contact surface (15) for uncoupling the ultrasound at a flexible material i.e. membrane. The sound conducting element comprises a channel (18) with an opening (20) for applying low pressure to the channel, and another opening (17) for applying the low pressure to the flexible material. Piezoelectric elements (21, 22) are connected with a power supply for vibration stimulation of the piezoelectric elements. The sound conducting element is designed as a rotation symmetrical rod. An independent claim is also included for an ultrasound system.
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Revendications(15)  Langue du texte original : Allemand
  1. Vorrichtung (1) zur Beaufschlagung flüssiger Medien mit Ultraschall durch eine Membran, wobei die Vorrichtung Device (1) for applying liquid media by ultrasound through a membrane, wherein the apparatus
    - einen Ultraschallerzeuger (5) zur Erzeugung von Ultraschall und - An ultrasound generator (5) for generating ultrasound and
    - ein Schallleitelement (2) zum Leiten des vom Ultraschallerzeuger erzeugten Ultraschalls umfasst, - Comprises a Schallleitelement (2) for directing the ultrasound generated by the ultrasonic generator,
    und das Schallleitelement (2) eine Anlagefläche (15) zum Auskoppeln des Ultraschalls an ein flexibles Medium aufweist, and the Schallleitelement (2) has a contact surface (15) for coupling the ultrasound from a flexible medium,
    wobei das Schallleitelement (2) einen Kanal (18) mit einer ersten Öffnung (20) zum Anlegen von Unterdruck an den Kanal (18) und einer zweiten Öffnung (17) zum Anlegen des Unterdrucks an das flexible Material umfasst. wherein the Schallleitelement (2) comprises a channel (18) having a first opening (20) for applying negative pressure to the duct (18) and a second opening (17) for applying the negative pressure to the flexible material.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallerzeuger (5) mindestens ein piezoelektrisches Element (21, 22, 23, 24) umfasst, wobei der Ultraschallerzeuger (5) vorzugsweise mehrere piezoelektrische Elemente (21, 22, 23, 24) umfasst, wobei Device (1) according to claim 1, characterized in that the ultrasonic generator (5) comprises at least one piezoelectric element (21, 22, 23, 24), wherein the ultrasonic generator (5), preferably a plurality of piezoelectric elements (21, 22, 23, 24 ), wherein
    - mindestens ein erstes piezoelektrisches Element (21, 22) mit einer Spannungsversorgung zur Schwingungsanregung des ersten piezoelektrischen Elements verbunden ist und - At least one first piezoelectric element (21, 22) is connected to a voltage supply for vibration excitation of the first piezoelectric element, and
    - mindestens ein zweites piezoelektrisches Element (23, 24) mit einer Messvorrichtung zur Messung des das zweite piezoelektrische Element (23, 24) durchlaufenden Ultraschalls verbunden ist. - At least a second piezoelectric element (23, 24) with a measuring device for the measurement of the second piezoelectric element (23, 24) passing through ultrasound connected.
  3. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Öffnung (17) innerhalb der Anlagefläche (15) angeordnet ist. Device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the second opening (17) within the contact surface (15) is arranged.
  4. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Anlagefläche (15) ein die Anlagefläche (15) umlaufendes Dichtungselement (16) angeordnet ist und/oder dass die Anlagefläche (15') zum Bilden einer umlaufenden Dichtkante konkav geformt ist. Device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that a the abutment surface (15) circumferential seal member (16) is in the range of the bearing surface (15) and / or that the bearing surface (15 ') for forming a peripheral sealing edge concavely is formed.
  5. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schallleitelement (2) mindestens einen verjüngten Bereich (28) aufweist. Device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the Schallleitelement (2) has at least one tapered region (28).
  6. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schallleitelement (2) zumindest einen mit dem Ultraschallerzeuger (5) verbundenen ersten Teil (3) und einen die Anlagefläche (15) aufweisenden zweiten Teil (4) aufweist, wobei die beiden Teile (3, 4) miteinander verbunden, beispielsweise verschraubt, sind. Device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the Schallleitelement (2) at least one with the ultrasonic generator (5) connected to the first part (3) and a the abutment surface (15) comprising a second part (4), wherein the two parts (3, 4) are connected, for example screwed, are.
  7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, sofern dieser auf Anspruch 5 zurückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der verjüngte Bereich (28) in dem die Anlagefläche (15) aufweisenden zweiten Teil (4) angeordnet ist. Device (1) according to claim 6 when appendant to claim 5, characterized in that the tapered region (28) is arranged in which the abutment surface (15) comprising a second part (4).
  8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (18) den ersten und den zweiten Teil (3, 4) des Schallleitelements (2) jeweils zumindest teilweise durchläuft, wobei die erste Öffnung (20) des Kanals im ersten Teil (3) und die zweite Öffnung (17) des Kanals im zweiten Teil (4) angeordnet ist. Device (1) according to claim 6 or 7, characterized in that the channel (18) the first and the second part (3, 4) of Schallleitelements (2) each at least partially passes through said first opening (20) of the channel in the the first part (3) and the second opening (17) of the channel in the second part (4) is arranged.
  9. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend ein Abschlusselement (6), dass das der Anlagefläche (15) gegenüberliegende Ende der Vorrichtung bildet. Device (1) according to any one of the preceding claims, comprising a terminating element (6) that forms the opposite end of the device the abutment surface (15).
  10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (3) aus einem anderen Material als der zweite Teil (4) und/oder das Abschlusselement (6) ausgebildet ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first part (3) is formed from a different material than the second portion (4) and / or the closing element (6).
  11. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallerzeuger (5) zur Erzeugung von Ultraschall mit einer Frequenz zwischen 20 kHz und 100 kHz, beispielsweise einer Frequenz zwischen 30 kHz und 40kHz eingerichtet ist. Device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the ultrasonic generator (5) for generating ultrasound at a frequency between 20 kHz and 100 kHz, for example, a frequency between 30 kHz and 40 kHz is arranged.
  12. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Öffnung (20) des Kanals (18) in einer zu einer Abstrahlrichtung des Ultraschallerzeugers im Wesentlichen orthogonal ausgerichteten Seitenfläche des Schallleitelements angeordnet ist. Device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the first opening (20) of the channel (18) is arranged in a direction of emission of the ultrasonic generator to a substantially orthogonally oriented side face of the Schallleitelements.
  13. Ultraschallsystem umfassend Ultrasound system comprising
    - eine Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, - A device (1) according to one of the preceding claims,
    - eine Unterdruckquelle, beispielsweise eine Pumpe, die zur Erzeugung eines Unterdrucks eingerichtet und mit dem Kanal (18) verbunden ist. - A negative pressure source, for example a pump which is connected adapted to generate a negative pressure and with the channel (18).
  14. Ultraschallsystem nach Anspruch 13 umfassend ein an der Anlagefläche (15) anliegendes flexibles Material, insbesondere eine an der Anlagefläche anliegende Membran. The ultrasound system of claim 13 comprising a on the contact surface (15) abutting a flexible material, in particular a voltage applied to the contact surface membrane.
  15. Ultraschallsystem nach einem der Ansprüche 13 oder 14 sofern dieser auf Anspruch 8 zurückbezogen ist, umfassend mehrere gegeneinander auswechselbare zweite Teile (4) des Schallleitelements (2), wobei sich die gegeneinander auswechselbaren zweiten Teile (4) hinsichtlich einer Querschnittsfläche im Bereich der Verjüngung (28) und/oder hinsichtlich der Anlagefläche (15) unterscheiden. Ultrasonic system according to any one of claims 13 or 14 if the latter is dependent on claim 8, comprising a plurality of mutually interchangeable second parts (4) of the Schallleitelements (2), wherein the mutually interchangeable second parts (4) with respect to a cross-sectional area in the region of the taper (28 ) and / or differ in terms of the contact surface (15).
Description  Langue du texte original : Allemand
  • [0001] [0001]
    Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beaufschlagung flüssiger Medien mit Ultraschall durch eine Membran, wobei die Vorrichtung einen Ultraschallerzeuger zur Erzeugung von Ultraschall und ein Schallleitelement zum Leiten des vom Ultraschallerzeugers erzeugten Ultraschalls umfasst, und das Schallleitelement eine Anlagefläche zum Auskoppeln des Ultraschalls an ein flexibles Medium bzw. flexibles Material (die Begriffe "flexibles Medium" und "flexibles Material werden in der vorliegenden Anmeldung als Synonyme verwendet), insbesondere eine Membran, aufweist. The invention relates to a device for applying liquid media by ultrasound through a membrane, the apparatus comprising an ultrasonic generator for generating ultrasonic and a Schallleitelement for directing the ultrasound generated by the ultrasonic generator, and the Schallleitelement or a contact surface for coupling the ultrasound on a flexible medium . flexible material (the terms "flexible medium" and "flexible material used in the present application as synonyms), in particular a membrane having.
  • [0002] [0002]
    Bei bisher verfügbaren Vorrichtungen ist es problematisch einen effizienten Schallübergang zwischen der Vorrichtung und einem flexiblen Material, wie beispielsweise einer Membran, herzustellen. In devices currently available, it is problematic efficient sound transmission between the device and a flexible material, such as a membrane manufacture. Über ein solches flexibles Material kann auch eine Einkopplung in eine Flüssigkeit erfolgen. About such a flexible material can also be an injection into a liquid. Um den Übergang des Ultraschalls von der Vorrichtung zu einem flexiblen Material zu verbessern ist es bekannt, die Vorrichtung gegen das flexible Material zu drücken. In order to improve the transition of the ultrasound from the device to a flexible material, it is known to press the device against the flexible material. Hierbei wird das flexible Material mechanisch stark beansprucht, was zur Beschädigung des flexiblen Materials führen kann. In this case, the flexible material is high mechanical stress, which can lead to damage to the flexible material.
  • [0003] [0003]
    Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung vorzuschlagen, die eine möglichst effiziente Ultraschalleinkopplung an ein flexibles Material ermöglicht, wobei eine mechanische Beanspruchung des flexiblen Materials möglichst gering gehalten wird. The object of the invention is to propose a device which allows an efficient as possible Ultraschalleinkopplung a flexible material, whereby a mechanical stress of the flexible material is kept as low as possible.
  • [0004] [0004]
    Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 sowie ein Ultraschallsystem nach Anspruch 15 gelöst. This object is achieved by an apparatus according to claim 1 and an ultrasonic system according to claim 15. Weitere mögliche Ausgestaltungen werden in den abhängigen Ansprüchen erläutert. Other possible configurations are explained in the dependent claims.
  • [0005] [0005]
    Dadurch, dass das Schalleitelement einen Kanal mit einer ersten Öffnung zum Anschließen einer Pumpe an den Kanal und einer - beispielsweise innerhalb der Anlagefläche liegenden - zweiten Öffnung zum Anlegen eines Unterdrucks an das flexible Material umfasst, kann ein flexibles Material, in das Ultraschall eingekoppelt werden soll, mittels Unterdruck an die Anlagefläche angesaugt werden. Characterized in that the Schalleitelement a channel with a first opening for connecting a pump to the channel and a - located for example within the contact surface - comprises the second orifice for applying a vacuum to the flexible material, a flexible material is to be injected into the ultrasonic are sucked by means of negative pressure to the contact surface. Dies ermöglicht eine sehr gleichmäßige Verteilung einer Andruckkraft über die Anlagefläche. This allows for a very uniform distribution of contact pressure on the contact surface. Eine mechanische Beanspruchung des flexiblen Materials wird somit verringert. A mechanical stress of the flexible material is thus reduced. Außerdem kann ein Unterdruck besonders gut reproduzierbar und präzise eingestellt werden. In addition, a negative pressure can be adjusted particularly well reproducible and accurate.
  • [0006] [0006]
    Der Ultraschallerzeuger kann beispielsweise mindestens ein piezoelektrisches Element umfassen. The ultrasonic generator may for example comprise at least one piezoelectric element. Eine besonders präzise Steuerung der Intensität des eingestrahlten Ultraschalls wird möglich, wenn der Ultraschallerzeuger mehrere piezoelektrische Elemente umfasst, wobei mindestens ein erstes piezoelektrisches Element der Erzeugung von Ultraschall und mindestens ein zweites piezoelektrisches Element dem Nachweis von Ultraschall dient, und hierfür geeignet geschaltet ist. A particularly precise control of the intensity of the irradiated ultrasound is possible, when the ultrasonic generator comprises a plurality of piezoelectric elements, wherein at least a first piezoelectric element in the generation of ultrasound and at least a second piezoelectric element used for the detection of ultrasound, and is connected suitable for this purpose. Beispielsweise kann das mindestens eine erste piezoelektrische Element mit einer Spannungsversorgung zur Schwingungsanregung des ersten piezoelektrischen Elements verbunden sein. For example, this can be connected at least one first piezoelectric element to a voltage supply for vibration excitation of the first piezoelectric element. Das zweite piezoelektrische Element kann beispielsweise mit einer Messvorrichtung zur Messung des das zweite piezoelektrische Element durchlaufenden Ultraschalls verbunden sein. The second piezoelectric element may be connected, for example with a measuring device for measuring the second piezoelectric element passing through ultrasound. Die Messvorrichtung kann beispielsweise über die von dem mindestens einen zweiten piezoelektrischen Element erzeugte Spannung die Amplitude und/oder Leistung des das zweite piezoelektrische Element durchlaufenden Ultraschalls bestimmen. The measuring device can determine the amplitude and / or power of the second piezoelectric element passing through ultrasound, for example, via the at least one second piezoelectric element generated by the voltage. Das zweite piezoelektrische Element kann beispielsweise zwischen dem ersten piezoelektrischen Element und der Anlagefläche, insbesondere zwischen dem ersten piezoelektrischen Element und dem Schallleitelement angeordnet sein. The second piezoelectric element may for example be arranged between the first piezoelectric element and the bearing surface, in particular between the first piezoelectric element and the Schallleitelement. Stattdessen kann jedoch auch das erste piezoelektrische Element zwischen dem zweiten piezoelektrischen Element und dem Schallleitelement angeordnet sein. Instead, however, the first piezoelectric element between the second piezoelectric element and the Schallleitelement may be disposed.
  • [0007] [0007]
    Um ein möglichst zeitlich konstantes Einbringen des Unterdrucks zu gewährleisten kann im Bereich der Anlagefläche ein die Anlagefläche umlaufendes Dichtungselement angeordnet sein. In order to ensure a possible temporally constant introduction of negative pressure can be arranged in the area used by the system on surface circumferential sealing element. Wird die Anlagefläche nun in Kontakt mit einem flexiblen Material gebracht, bilden das Dichtungselement, die Anlagefläche und das flexible Material einen Druckraum, in dem das flexible Material mit einem gleichmäßigen Druck gegen die Anlagefläche gesaugt wird. If the contact surface is now brought into contact with a flexible material, the sealing element, the contact surface and the flexible material forming a pressure chamber in which the flexible material is drawn with a uniform pressure against the contact surface. Alternativ oder zusätzlich zu einem Dichtungselement kann die Anlagefläche konkav geformt sein. Alternatively, or in addition to a sealing member may be concave shaped, the contact surface. Es ist jedoch auch eine planare Form (insbesondere wenn ein Dichtungselement verwendet wird) der Anlagefläche möglich. However, it is also a planar shape (especially if a sealing member is used) of the bearing surface possible. Der äußere Bereich der Anlagefläche bildet dann eine Dichtkante, die den gleichen Effekt wie ein Dichtungselement hat. The outer region of the bearing surface then forms a sealing edge which has the same effect as a seal member. Durch die Verwendung einer Dichtung und/oder konkav geformten Anlagefläche wird ein Entweichen des Unterdrucks weitgehend vermieden. By the use of a seal and / or concavely shaped bearing surface leakage of the negative pressure is largely avoided. Hierdurch kann ein Unterdruck durch eine Pumpe mit geringer Förderleistung aufrecht erhalten, was den Einsatz von pulsationsfreien Pumpen ermöglicht. As a result, a negative pressure by a pump with low capacity maintained, which allows the use of pulsation pump.
  • [0008] [0008]
    Das Schallleitelement, das so angeordnet sein kann, dass der Ultraschall durch das Schalleitelement hindurchgeleitet wird, kann mindestens einen verjüngten Bereich aufweisen. The Schallleitelement, which may be arranged so that the ultrasound is passed through the Schalleitelement, may have at least a tapered region. Als verjüngt wird ein Bereich angesehen, wenn in diesem Bereich die Querschnittsfläche des Schallleitelements in einer zur Schallausbreitungsrichtung orthogonalen Ebene kleiner ist als de Querschnittsfläche außerhalb dieses Bereichs. As a tapering area is considered, when the cross-sectional area of the Schallleitelements is smaller in a direction orthogonal to the direction of sound propagation level in this area as de cross-sectional area outside this range. Insbesondere kann die Querschnittsfläche im verjüngten Bereich kleiner sein als die Anlagefläche. In particular, the cross-sectional area in the tapered region may be smaller than the contact surface. Durch einen solchen verjüngten Bereich kann die Amplitude des Ultraschalls, der zur Anlagefläche gelangt, beeinflusst werden. By such a tapered region, the amplitude of the ultrasound reaches the abutment surface, can be influenced. Insbesondere kann durch den verjüngten Bereich der Ultraschall auf einen relativ kleinen Querschnitt konzentriert werden. In particular, can be concentrated on a relatively small cross-section through the tapered region of the ultrasound. Hierdurch ist eine Steigerung der Amplitude des Ultraschalls an der Anlagefläche auf das 3 bis 5 fache der direkt am Ultraschallerzeuger vorliegenden Amplitude möglich. As a result, an increase in the amplitude of the ultrasound on the contact surface on the 3 to 5 times the present right on the ultrasonic generator amplitude possible. Um eine Abnutzung des zweiten Teils des Schallleitelements und des flexiblen Mediums möglichst gering zu halten kann die maximale Amplitude an der Anlagefläche beispielsweise kleiner als 30 Mikrometern sein. Can wear to the second part of Schallleitelements and the flexible medium to minimize the maximum amplitude at the contact surface, for example, less than 30 microns be. Insbesondere kann die maximale Amplitude zwischen 10 und 20 Mikrometern betragen. In particular may be the maximum amplitude of 10-20 microns.
  • [0009] [0009]
    Das Schallleitelement kann beispielsweise rotationssymmetrisch und insbesondere als rotationssymmetrischer Stab ausgebildet sein. The Schallleitelement can for example be rotationally symmetrical and in particular as a rotationally symmetric rod. Es kann jedoch auch von einer rotationssymmetrischen Form abweichend gestaltet sein. However, it can also be designed by a rotationally symmetric shape differently. Beispielsweise kann das Schallleitelement als ein Stab mit drei- oder viereckigem Querschnitt geformt sein. For example, may be formed as a rod with triangular or rectangular cross-section, the Schallleitelement.
  • [0010] [0010]
    Das Schallleitelement kann einen mit dem Ultraschallerzeuger verbundenen ersten Teil und einen die Anlagefläche aufweisenden zweiten Teil aufweisen. The Schallleitelement may have one connected to the ultrasonic generator, the first part and a contact surface having the second part. Die beiden Teile sind dann miteinander verbunden, wobei die Verbindung insbesondere lösbar ausgebildet sein kann. The two parts are then joined together, wherein the connection may in particular be designed to be detachable. Beispielsweise kann die Verbindung als Schraubverbindung ausgebildet sein. For example, may be formed as a screw connection. Die zweiteilige Ausbildung des Schallleitelements lässt zu, mit geringem Aufwand den die Anlagefläche aufweisenden Teil auszutauschen. The two-part design of Schallleitelements allows to exchange ideas with little effort to the bearing surface having part. Dies ist von Vorteil, da die Anlagefläche am stärksten von Verschleiß betroffen ist. This is advantageous because the contact surface is most affected by wear.
  • [0011] [0011]
    Der verjüngte Bereich kann insbesondere in dem die Anlagefläche aufweisenden zweiten Teil angeordnet sein. The tapered portion can be arranged in particular in the second part of the contact surface having. Insbesondere können für die Vorrichtung mehrere zweite Teile vorliegen, die sich hinsichtlich des Querschnitts im verjüngten Bereich unterscheiden. In particular may be present for the apparatus a plurality of second parts which differ in terms of the cross section in the tapered region. Entsprechend kann die Intensität des Ultraschalls, die zur Anlagefläche gelangt, durch Austausch eines leicht auszuwechselnden Teils, das ohnehin verschleißbedingt gelegentlich auszutauschen ist, geändert werden. Accordingly, the intensity of the ultrasound, which comes to the bearing surface, easily interchangeable by replacing a part that is due to wear anyway exchange occasionally, be changed.
  • [0012] [0012]
    Zusätzlich kann ein Verjüngungsabschnitt, in dem der Querschnitt in Richtung der Anlagefläche abnimmt, im ersten Teil angeordnet sein. In addition, a taper portion in which the cross-section decreases towards the contact surface, be arranged in the first part. Durch diesen Verjüngungsabschnitt kann ein Ultraschallerzeuger mit großer Querschnittsfläche und geringer Amplitude verwendet werden, wobei der Ultraschall durch den Verjüngungsabschnitt auf eine kleinere Querschnittsfläche konzentriert wird. Due to this taper portion, an ultrasonic generator may be used with a large cross-sectional area and low amplitude, wherein the ultrasound is focused by the taper portion to a smaller cross-sectional area.
  • [0013] [0013]
    Liegt sowohl ein Verjüngungsabschnitt als auch verjüngter Bereich vor, tragen beide zur Verstärkung der Amplitude an der Anlagefläche bei. If there is both a neck portion and a tapered region, both contribute to the enhancement of the amplitude of the contact surface.
  • [0014] [0014]
    Der Kanal kann insbesondere sowohl den ersten als auch den zweiten Teil des Schallleitelements jeweils zumindest teilweise durchlaufen. The channel can in particular both the first and each pass through the second part of the Schallleitelements at least partially. Der zweite Teil kann beispielsweise auch vollständig vom Kanal durchlaufen werden. The second part may for example also be completely pass through the channel. Die in der Anlagefläche angeordnete zweite Öffnung ist dann Bestandteil des zweiten Teils, während die zum Anschließen einer Pumpe dienende erste Öffnung Bestandteils des ersten Teils ist. Arranged in the second opening of the contact surface is then a component of the second part, while the pump serving for connecting a first opening of the first component part. Dadurch, dass die zum Anschluss der Pumpe dienende Öffnung Bestandteil des ersten Teils ist, ist es bei (beispielsweise verschleißbedingtem) Austausch des zweiten Teils nicht notwendig, eine Verbindung zwischen der Pumpe und der Vorrichtung zu lösen. Characterized in that the connection of the pump to the serving opening is a part of the first part, it is not necessary in (for example, due to wear) the exchange of the second part, to disengage a connection between the pump and the apparatus.
  • [0015] [0015]
    Ein Durchmesser des Kanals kann sich über seine Länge ändern. A diameter of the channel may vary along its length. Insbesondere kann sich der Durchmesser des Kanals innerhalb des zweiten Teils und/oder im Bereich der Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Teil ändern. In particular, the diameter of the channel may change within the second part and / or in the region of the connection between the first and the second part. Durch Austausch des zweiten Teils gegen einen ähnlich ausgebildeten zweiten Teil, der sich jedoch hinsichtlich des Durchmessers des Kanals im Bereich der Anlagefläche (dh hinsichtlich des Durchmessers der zweiten Öffnung) unterscheidet, kann eine an der Anlagefläche vorliegende Saugkraft geändert werden. By exchange of the second portion against a similarly formed second part which, however, (ie, in terms of the diameter of the second opening) is different in the diameter of the channel in the region of the contact surface, a suction force present at the contact surface can be changed.
  • [0016] [0016]
    Zusätzlich kann die Vorrichtung ein Abschlusselement umfassen, das auf der vom Schallleitelement abgewandten Seite des Ultraschallerzeugers angeordnet ist. Additionally, the device may comprise a termination element, which is arranged on the side remote from Schallleitelement side of the ultrasonic generator.
  • [0017] [0017]
    Der erste Teil, der zweite Teil und/oder das Abschlusselement können aus dem gleichen oder auch aus verschiedenen Materialien ausgebildet sein. The first part, the second part and / or the closure element can be formed of the same or of different materials. Als Materialien kommen insbesondere ein Festkörpermaterial das hohe Schwing-/Dehnbeanspruchungen aushält in Frage. As materials are in particular a solid material, the high vibration / Dehnbeanspruchungen endures in question. Das Material bzw. die Materialien sollen dämpfungsarm sein. The material or materials should be low loss. Beispielsweise können geeignete Metalle, Legierungen, Kunststoffe oder Keramiken als Material verwendet werden. For example, suitable metals, alloys, plastics, or ceramics can be used as the material.
  • [0018] [0018]
    Das Schallleitelement kann auch einteilig ausgebildet sein. The Schallleitelement can also be formed in one piece. Auch bei einer einteiligen Ausführung können die oben erwähnten Materialien für das Schalleitelement verwendet werden. Even with a one-piece embodiment, the above-mentioned materials for the Schalleitelement can be used.
  • [0019] [0019]
    Der Ultraschallerzeuger kann zur Erzeugung von Ultraschall mit einer Frequenz zwischen 20 kHz und 100 kHz (insbesondere zwischen 30 kHz und 40 kHz) eingerichtet sein. The ultrasonic generator may be configured for generating ultrasound at a frequency between 20 kHz and 100 kHz (in particular between 30 kHz and 40 kHz). Die Länge der Vorrichtung kann insbesondere die Hälfte der Ultraschallwellenlänge betragen, so dass sich eine stehende Welle im Ultraschall-Wandler ausbilden kann. The length of the device may be in particular half of the ultrasonic wavelength so that a standing wave in the ultrasonic transducer can be formed. Die Vorrichtung kann also als λ/2-Wandler ausgebildet sein. The device can thus be designed as a λ / 2 converter.
  • [0020] [0020]
    Eine Verbindung zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil des Schallleitelements kann insbesondere zwischen einem Sechzehntel und drei Sechzehnteln der Wellenlänge λ von der Anschlussfläche entfernt sein. A connection between the first part and the second part of the Schallleitelements can in particular be removed between one sixteenth and three sixteenths of the wavelength λ of the pad. Als "Wellenlänge λ" soll hier die Wellenlänge des Ultraschalls im Material des Schallleitelements (beispielsweise Titan) verstanden werden. As a "wavelength λ" is intended (for example, titanium) are meant here is the wavelength of the ultrasound in the material of Schallleitelements. Diese Anordnung der Verbindung ist von Vorteil, da in diesem Bereich der Vorrichtung die Schwingungsamplitude noch gering, und die Zugspannung gegenüber der Zugspannung in der Mitte der Vorrichtung bereits deutlich abgefallen ist. This arrangement of connection is advantageous because in this region of the device, the oscillation amplitude is still low, and the tension with respect to the tensile stress is already significantly dropped off in the middle of the device. Die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Teil des Schallleitelements wird somit nicht überbeansprucht, dh die mechanische Beanspruchung der Verbindung liegt im tolerablen Bereich. The connection between the first and the second part of Schallleitelements is thus not overloaded, ie, the mechanical stress of the compound is in the tolerable range.
  • [0021] [0021]
    Prinzipiell ist es auch möglich, den zweiten Teil als dünnen tellerförmigen Aufsatz auszugestalten. In principle, it is also possible to configure the second part as a thin plate-shaped tower. Die Verbindung ist dann nur geringfügig von der Anlagefläche entfernt. The connection is then only slightly removed from the contact surface. Dies hat jedoch eine deutlich größere Schwingungsamplitude im Bereich der Verbindung zur Folge. However, this has a much larger vibration amplitude in the region of the connection result. Hierdurch kann ein Spalt zwischen dem ersten und zweiten Teil entstehen, wobei dies nicht wünschenswert ist. As a result, a gap between the first and second partial result, and this is not desirable. Außerdem wäre die Gestaltungsfreiheit hinsichtlich des Kanals und der Anlagefläche stark eingeschränkt. In addition, the design freedom would be severely limited in terms of the channel and the contact surface.
  • [0022] [0022]
    Die erste Öffnung des Kanals, die wie bereits erwähnt im ersten Teil angeordnet sein kann, kann beispielsweise ungefähr ein Viertel der Wellenlänge (insbesondere zwischen 0,2λ und 0,3λ) von der Anschlussfläche entfernt sein, dh die erste Öffnung kann insbesondere in den mittleren 20% der Länge des Ultraschallwandlers angeordnet sein. The first opening of the channel, which as already mentioned may be arranged in the first part, can for example, about a quarter of the wavelength (in particular between 0,2λ and 0,3λ) away from the connecting surface, ie the first opening can in particular in the middle 20% of the length of the ultrasonic transducer may be arranged. Hiermit ist gemeint, dass die Öffnung des Kanals von einer Schwingungsnullebene der Vorrichtung (dh der Ebene, in der die Amplitude der Schwingung null ist) in Längsrichtung um weniger als ±10% der Länge der Vorrichtung entfernt sein kann. By this is meant that the opening of the channel from a zero vibration plane of the device (ie, the plane in which the amplitude of vibration is zero) may be removed by less than ± 10% of the length of the device in the longitudinal direction. In diesem Bereich liegt nur eine geringe longitudinale Amplitude vor. In this area, only a small longitudinal amplitude is present. Somit wird eine Verbindung zu einer Pumpe nur geringfügig belastet, was das Risiko des Auftretens von Undichtigkeiten in der Verbindung zwischen dem Kanal und der Pumpe signifikant reduziert. Thus a connection is only slightly loaded to a pump, which significantly reduces the risk of the occurrence of leaks in the connection between the conduit and the pump.
  • [0023] [0023]
    Eine Leistung des Ultraschalls, der durch den Ultraschallerzeuger erzeugt wird, kann insbesondere zwischen 5W und 20W betragen. A power of the ultrasound generated by the ultrasonic generator, can in particular be between 5W and 20W. Die Amplitude des Ultraschalls kann an der Anlagefläche beispielsweise zwischen 10 und 30 µm betragen. The amplitude of the ultrasound can be on the contact surface for between 10 and 30 microns. Eine Amplitude in diesem Bereich reicht aus, um bei zu behandelnden Flüssigkeiten bei dämpfungsarmer Membran Kavitation herbeizuführen, wobei die Amplitude noch hinreichend gering ist um eine Abnutzung im Bereich der Anlagefläche gering zu halten. An amplitude in this area is sufficient to induce cavitation in liquids to be treated at low-loss membrane, wherein the amplitude is still sufficiently low to wear in the area of the contact surface to be kept low.
  • [0024] [0024]
    Die erste Öffnung kann insbesondere in einer zu einer Abstrahlrichtung des Ultraschallerzeugers im Wesentlichen orthogonal ausgerichteten Seitenfläche angeordnet sein. The first opening can be arranged in a particular to an emission of the ultrasonic generator substantially orthogonally oriented side surface. Eine Seitenfläche wird als im Wesentlichen orthogonal angesehen, wenn ihre Flächennormale einen Winkel zwischen 60° und 120° zur Abstrahlrichtung aufweist. A side surface is regarded as being substantially orthogonal when their surface normal is at an angle between 60 ° and 120 ° to the direction of radiation. Insbesondere kann der Winkel zwischen 80° und 100° liegen. In particular, the angle between 80 ° and 100 ° can be.
  • [0025] [0025]
    Zusätzlich zu einer Vorrichtung betrifft die Erfindung auch ein Ultraschallsystem, welches eine Vorrichtung, wie vorangehend beschrieben, aufweist. In addition to a device, the invention also relates to an ultrasonic system comprising a device as described above comprises. Das Ultraschallsystem umfasst des Weiteren eine Pumpe, die zur Erzeugung eines Unterdrucks eingerichtet und mit dem Kanal über die erste Öffnung verbunden ist. The ultrasound system further comprises a pump which is adapted to generate a negative pressure and connected to the channel via the first aperture. Das Ultraschallsystem kann des Weiteren eine an der Anlagefläche anliegende Membran als flexibles Material aufweisen. The ultrasound system may further include a voltage applied to the contact surface membrane of a flexible material. Von einer derartigen Membran können beispielsweise mit Ultraschall zu behandelnde Flüssigkeiten umgeben sein. Of such a membrane may be surrounded example ultrasonically treated liquids.
  • [0026] [0026]
    Außerdem kann das Ultraschallsystem eine Spannungsversorgung aufweisen, die dazu ausgebildet ist, den Ultraschallerzeuger - der wie oben erwähnt ein piezoelektrisches Element aufweisen kann - mit einer Spannung zur Schwingungsanregung des Ultraschallerzeugers zu versorgen. In addition, the ultrasound system may include a power supply that is adapted to the ultrasonic generator - of as mentioned above, a piezoelectric element may have - to be supplied with a voltage for excitation of vibrations of the ultrasonic generator. Des Weiteren kann das Ultraschallsystem eine Messvorrichtung zur Bestimmung der Amplitude und/oder Intensität des erzeugten Ultraschalls aufweisen. Further, the ultrasound system may comprise a measuring device for determining the amplitude and / or intensity of the ultrasound generated. Die Messvorrichtung kann die Amplitude und/oder Intensität insbesondere über die Spannung von dem zweiten piezoelektrischen Element bestimmen. The measuring device can determine the amplitude and / or intensity in particular on the voltage of the second piezoelectric element. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to FIGS. Es zeigen: In the drawings:
    Fign. FIGS. 1a und 1b 1a and 1b
    Schnitt durch und Aufsicht auf eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Beaufschlagung flüssiger Medien mit Ultraschall durch eine Membran, Section through and a plan view of embodiment of a device for applying liquid media by ultrasound through a membrane,
    Fig. 1c Fig. 1C
    Detailansicht einer Variante der Vorrichtung aus den Detail view of a variant of the device from the Fign. FIGS. 1a und 1b 1a and 1b , .
    Fign. FIGS. 2a bis 2d 2a to 2d
    Schnittansicht, Aufsicht sowie zwei Detailansichten eines ersten Teils des Schallleitelements der Vorrichtung aus Sectional view oversight as well as two detailed views of a first part of the apparatus of Schallleitelements Fig. 1 Fig. 1 , .
    Fign. FIGS. 3a und 3b 3a and 3b
    Schnittansicht sowie Aufsicht eines zweiten Teils des Schallleitelements der Vorrichtung auf Sectional view and plan view of a second portion of the device on Schallleitelements Fig. 1 Fig. 1 , .
    Fig. 4 Fig. 4
    ein Querschnitt durch einen weiteren Teil der Vorrichtung aus a cross-section through a further part of the apparatus of Fig. 1 Fig. 1 , .
    Fig. 5 Fig. 5
    ein prinzipieller Verlauf der Spannung und der Schwingungsamplitude über die Vorrichtung aus A principal characteristic of the voltage and the oscillation amplitude about the device from Fig. 1 Fig. 1 , .
    Fign. FIGS. 6a und 6b 6a and 6b
    Schnittansicht sowie Aufsicht einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur Beaufschlagung flüssiger Medien mit Ultraschall durch eine Membran und -Sectional view and plan view of another embodiment of a device for applying liquid media by ultrasound through a membrane and
    Fig. 7a bis 7d Fig. 7a to 7d
    Schnittansichten durch sowie Aufsichten auf alternativer Ausgestaltungen einer Ansaugfläche für die Vorrichtung aus -Sectional views and plan views through alternative embodiments of a suction area for the device of Figur 1 Figure 1 . ,
  • [0027] [0027]
    In den In the Fign. FIGS. 1a und 1b 1a and 1b ist eine Vorrichtung 1 im Querschnitt sowie in Aufsicht dargestellt. is shown in cross-section and in plan view a device 1. Die Vorrichtung 1 weist ein Schallleitelement 2, bestehend aus einem ersten Teil 3 und einem zweiten Teil 4 (auch als Ultraschall-Saugfuß bezeichnet) auf. The device 1 comprises a Schallleitelement 2, consisting of a first part 3 and a second portion 4 (also referred to as an ultrasonic suction cup) to. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung einen Ultraschallerzeuger 5 und ein rückseitiges Abschlusselement 6. Furthermore, the device comprises an ultrasound generator 5 and a rear end element. 6
  • [0028] [0028]
    Der Ultraschallerzeuger 5, der in diesem Ausführungsbeispiel zum Erzeugen von Ultraschall mit einer Frequenz von 30 kHz eingerichtet ist, ist zwischen dem ersten Teil 3 des Schallleitelements 2 und dem rückseitigen Abschlusselement 6 eingeklemmt. The ultrasonic generator 5, which is arranged in this embodiment for generating ultrasound at a frequency of 30 kHz, is clamped between the first part 3 of the Schallleitelements 2 and the rear closure element 6. Hierzu ist das Abschlusselement 6 mit einer Aufnahme 7 für eine Schraube ausgestattet. For this purpose, the closing element 6 is provided with a receptacle 7 for a screw. Der erste Teil des Schallleitelements 2 weist wiederum eine Gewindebohrung 8 auf, in die eine Schraube 9, deren Kopf 10 im Abschlusselement 6 angeordnet ist, eingeschraubt ist. In turn, the first part of the Schallleitelements 2 has a threaded bore 8, in which a screw 9, the head 10 is located in the financial statements element 6 is screwed. Der erste Teil 2 weist des Weiteren eine vom Ultraschallerzeuger 5 weg gerichtete Einschrauböffnung 11 auf, in die der zweite Teil 4 des Schallleitelements 2 eingeschraubt ist. The first part 2 further has a directed away from the ultrasonic generator 5 screw-in 11, in which the second part 4 of the Schallleitelements 2 is screwed. Hierzu weist der zweite Teil 4des Schallleitelements 2 ein Gewinde 12 auf. For this, the second part 4DES Schallleitelements 2 a thread 12. Um ein Einschrauben des zweiten Teils 4 des Schallleitelements 2 in den ersten Teil 3 zu erleichtern, weisen sowohl der erste als auch der zweite Teil 4 des Schallleitelements Schlüsselflächen 13 und 14 auf, an denen mittels eins herkömmlichen Schraubenschlüssels eine Kraft eingebracht werden kann. By screwing the second part 4 to facilitate the Schallleitelements 2 in the first part 3, have both the first and the second part 4 of the Schallleitelements key surfaces 13 and 14, in which by means of one conventional wrench, a force can be introduced. Der zweite Teil 4 des Schallleitelements 2 weist außerdem eine Anlagefläche 15 auf, die mit einem umlaufenden O-Ring 16 ausgestattet ist und zum Auskoppeln des Ultraschalls in ein flexibles Medium dient. The second part 4 of the Schallleitelements 2 also has a contact surface 15, which is equipped with a circumferential O-ring 16 and serves for coupling out of the ultrasound in a flexible medium. In der Mitte der Anlagefläche 15 ist eine Öffnung 17 angeordnet, die mit einem Kanal 18 in Verbindung steht. In the middle of the contact surface 15 an opening 17 is arranged, which is in communication with a channel 18. Der Kanal 18 durchquert den zweiten Teil 4 des Schallleitelements vollständig und den ersten Teil 3 zumindest teilweise. The channel 18 passes through the second part 4 of Schallleitelements complete and the first part 3 at least partially. Das von der Öffnung 17 weg weisende Ende des Kanals 18 ist innerhalb des ersten Teils 3 des Schallleitelements angeordnet. The opening of the 17 points away end of the channel 18 is disposed within the first portion 3 of the Schallleitelements. Dort steht der Kanal 18 mit einem Anschlussstück 19, welches eine Öffnung 20 aufweist, in Verbindung. There, the channel 18 communicates with a connector 19 having an opening 20 in connection. Über dieses Anschlussstück 19 kann ein herkömmlicher Schlauch geschoben und beispielsweise mit einer Schlauchschelle befestigt werden. About this connector 19 may be a conventional tube being pushed and fixed, for example with a hose clamp. Über das Anschlussstück 19 kann der Kanals 18 somit mit einer Pumpe (nicht dargestellt) verbunden werden, über die ein Unterdruck zum Ansaugen des flexiblen Mediums an die Anlagefläche 15 aufgebracht werden kann. Via the connection piece 19 of the channel 18 can thus with a pump (not shown) may be connected, via which a negative pressure for sucking the flexible medium can be applied to the contact surface 15. Der Durchmesser des Kanals 18 ändert sich innerhalb des zweiten Teils 4. Durch die Geometrie des Kanals im zweiten Teil 4 wird somit die Saugkraft an der Anlagefläche beeinflusst. The diameter of the channel 18 varies within the second part 4. Due to the geometry of the channel in the second part 4, the suction force is thus affected at the contact surface. Als Pumpe kann insbesondere eine pulsationsfreie Pumpe verwendet werden. As a particular pump, a pulsation pump can be used.
  • [0029] [0029]
    Der bereits erwähnte Ultraschallerzeuger 5 umfasst mehrere Piezoelemente 21 bis 24. Zwei der Piezoelemente 21 und 22 sind mit einer nicht dargestellten Spannungsquelle verbunden und zum Erzeugen des Ultraschalls eingerichtet. The aforementioned ultrasonic generator 5 includes a plurality of piezo elements 21 to 24. Two of the piezoelectric elements 21 and 22 are connected to a voltage source, not shown and arranged to generate the ultrasound. Die beiden Piezoelemente 23 und 24 hingegen weisen keine Stromzuführung sondern einen Signalabgriff auf, der mit einer ebenfalls nicht dargestellten Messeinrichtung in Verbindung steht. The two piezoelectric elements 23 and 24, however, have no power supply but a signal tap, which is in communication with a measuring device, also not shown. Diese Messeinrichtung kann anhand einer von den Piezoelementen 23 und 24 abhängig von der vorliegenden Ultraschallamplitude erzeugten Spannung die Amplitude und/oder Intensität des Ultraschalls bestimmen. This measuring device can determine the amplitude and / or intensity of the ultrasound based on a function of the piezoelectric elements 23 and 24 produced by the present ultrasonic amplitude voltage. Wie in der Aufsicht aus As in the supervision of Fig. 1b Fig. 1B zu erkennen ist, weist die Vorrichtung 1 außerdem einen Flansch 25 auf, an dem sie befestigt werden kann. It can be seen, the device 1 further comprises a flange 25, on which it can be attached.
  • [0030] [0030]
    Die Vorrichtung 1 weist eine Länge, dh eine Gesamtausdehnung in Schallausbreitungsrichtung x auf, die der Hälfte der Wellenlänge des erzeugten Ultraschalls entspricht. The device 1 has a length, ie, a total extent in the x direction of sound propagation, which corresponds to half the wavelength of the ultrasound generated. Die Vorrichtung kann somit als λ/2-Wandler bezeichnet werden. The apparatus may thus be referred to as a λ / 2 converter. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 1 zur Erzeugung von Ultraschall mit einer Frequenz von 30 kHz eingerichtet. In the present embodiment, the device 1 is arranged for generating ultrasound at a frequency of 30 kHz. Das Schallleitelement 2 ist aus Titan und das Abschlusselement 6 aus Aluminium gefertigt. The Schallleitelement 2 is made of titanium and the final element 6 aluminum. Die Länge der Vorrichtung beträgt somit etwas über 17 cm. The length of the device is thus about 17 cm. Das Schallleitelement 2 kann wie dargestellt zweiteilig oder auch einteilig ausgebildet sein. The Schallleitelement 2 may be formed as shown in two parts or in one piece. Der erste Teil 3, der zweite Teil 4, das gesamte Schallleitelement 2 und/oder das Abschlusselement 6 können statt aus Titan auch aus einem anderen Metall einer Legierung, einem Kunststoff oder einer Keramik ausgebildet sein. The first part 3, the second part 4, the entire Schallleitelement 2 and / or the closing element 6 can be made of titanium instead formed from a different metal alloy, a plastic or a ceramic. Dass Schallleitelement 2 kann einen rotationssymmetrischen Querschnitt aufweisen. That Schallleitelement 2 may have a rotationally symmetrical cross-section. Ein Querschnitt des Schallleitelements 2 kann jedoch auch von einer rotationssymmetrischen Form abweichen. However, a cross section of Schallleitelements 2 may also deviate from a rotationally symmetrical form. Beispielsweise ist ein drei- oder viereckiger Querschnitt des Schallleitelements 2 möglich. For example, a three- or four-cornered cross-section of Schallleitelements 2 is possible.
  • [0031] [0031]
    In In Fig. 1c Fig. 1C ist die Ansaugfläche 15' als Detail einer alternativen Variante einer Vorrichtung 1 dargestellt. 'is shown as 15 detail an alternative version of a apparatus 1, the suction surface. In dem dargestellten Detail ist die Anlagefläche 15' gekrümmt ausgebildet. In the illustrated detail the bearing surface 15 'is curved. Durch die gekrümmte, konkav geformte Ausbildung der Anlagefläche 15' ist keine Dichtung erforderlich, da die Außenkante 26 der Anlagefläche 15' als Dichtkante dient. The curved, concave-shaped configuration of the contact surface 15 'is not a seal is required, since the outer edge 26 of the abutment surface 15' serves as the sealing edge. Alternativ kann die Anlagefläche auch konvex, dh in entgegengesetzte Richtung gekrümmt ausgebildet sein. Alternatively, the contact surface can also be convex, that is to say be formed curved in the opposite direction. Die Anlagefläche kann dann zum Herstellen eines zuverlässigen Kontakts gegen ein flexibles Material (insbesondere eine Membran) gedrückt und über die Öffnung 17 mittels Unterdruck mit dem flexiblen Material verbunden werden, sodass das flexible Material der Bewegung der Anlagefläche folgt. The contact surface can then (especially a membrane) pressed and via port 17 by negative pressure to the flexible material so that the flexible material of the movement of the contact surface follows for producing a reliable contact against a flexible material.
  • [0032] [0032]
    In den In the Fign. FIGS. 2a bis 2d 2a to 2d ist der erste Teil 3 des Schallleitelements 2 von der Vorrichtung 1 aus den is the first part 3 of the Schallleitelements 2 of the device 1 from the Fign. FIGS. 1a und 1b 1a and 1b im Schnitt sowie in Aufsicht dargestellt. shown in section and in plan view. In der Schnittansicht 2a sind die beiden Gewindebohrungen 8 und 11 zum Verbinden mit der Schrauben 10 bzw. dem zweiten Teil 4 besonders gut zu erkennen. In the sectional view of Figure 2a, the two threaded bores 8 and 11 can be seen particularly well for connecting with the coil 10 and the second part 4.
  • [0033] [0033]
    Außerdem ist zu erkennen, dass der erste Teil einen Verjüngungsbereich 32 aufweist in dem der Querschnitt (dh die Schnittfläche orthogonal zur Richtung x aus In addition, it can be seen that the first part comprises a tapering portion 32 in which the cross-section (that is, the sectional area orthogonal to the direction x of Figur 1 Figure 1 ) vom Ultraschallerzeuger 5 zur Anlagefläche hin abnimmt, sowie einen Koppelungsbereich 33 in dem die Gewindebohrung 11 angeordnet ist und der somit der Ankopplung an den zweiten Teil 4 dient. ) Decreases from the ultrasonic generator 5 to the contact surface, and a coupling portion 33 in which the threaded bore 11 is arranged and thus serves as the interface to the second part 4. Der Verjüngungsbereich 32 dient einer Verstärkung der Amplitude des Ultraschalls, wobei die Verstärkung dadurch erreicht wird, dass der Ultraschall in der verringerten Querschnittfläche konzentriert wird. The taper portion 32 serves to reinforce the amplitude of the ultrasound, wherein the amplification is achieved by the fact that the ultrasound is concentrated in the reduced cross-sectional area.
  • [0034] [0034]
    Die dem Ultraschallerzeuger 5 zugewandte Gewindebohrung 8 ist in der Detailansicht aus The ultrasonic generator 5 facing threaded hole 8 is in the detail view of Fig. 2b FIG. 2b genauer dargestellt, während die dem zweiten Teil 4 des Schallleitelements 2 zugewandte Gewindebohrung 11 in der Detailansicht aus shown in more detail, while the second part 4 of Schallleitelements 2 facing threaded bore 11 in the detail view of Fig. 2c Fig. 2c genauer darstellt ist. is showing more detail. In der Aufsicht aus In the plan of Fig. 2b FIG. 2b ist insbesondere der Flansch 25, der zur Befestigung der Vorrichtung 1 verwendet werden kann, zu erkennen. In particular the flange 25, which can be used to attach the device 1 to recognize.
  • [0035] [0035]
    In den In the Fign. FIGS. 3a und 3b 3a and 3b ist der zweite Teil 4 des Schallleitelements im Detail dargestellt. is the second part 4 of the Schallleitelements in detail. Im Bereich der Anlagefläche 15 weist der zweite Teil des Schallleitelements eine die Anlagefläche 15 umlaufende Nut 27 auf, die zur Befestigung des O-Rings 16 (vgl. In the area of the contact surface 15, the second part of the Schallleitelements to the contact surface 15 circumferential groove 27 for mounting the O-ring 16 (see FIG. Fig. 1a Fig. 1A ) dient. ) Is used. In einem geringen Abstand zur Anlagefläche 15 weist der Teil 4 des Schallleitelements einen verjüngten Bereich 28 auf, über den die Amplitude des Ultraschalls, der zur Anlagefläche 15 gelangt, weiter wird. At a small distance to the contact surface 15, the part 4 of the Schallleitelements on a tapered portion 28, through which the amplitude of ultrasound which passes to the abutment surface 15, is continued. Zusammen mit dem Verjüngungsbereich 32 des ersten Teils 3 ergibt sich somit eine Verstärkung der Amplitude an der Anlagefläche 15 gegenüber der Amplitude am Ultraschallerzeuger 5 um den Faktor 3 bis 5. Der zweite Teil 4 des Schallleitelements 2 ist sehr leicht auszutauschen, um einen Betriebsausfall, wenn eine Wartung aufgrund einer Abnutzung der Anlagefläche 15 erforderlich ist, möglichst kurz zu halten. Together with the taper portion 32 of the first part 3 this results in a gain of the amplitude at the contact surface 15 relative to the amplitude of the ultrasonic generator 5 by a factor of 3 to 5. The second part 4 of the Schallleitelements 2 is very easy to change to an operating loss, if maintenance due to wear of the bearing surface 15 is required to maintain a minimum. Der zweite Teil 4 kann auch ausgetauscht werden, um eine Intensität des zur Anlagefläche 15 gelangenden Ultraschalls zu ändern. The second part 4 can be replaced to change an intensity of the contact surface 15 entering ultrasound. Hierzu kann ein eingebautes zweites Teil 4 des Schallleitelements 2 gegen eine Alternative des zweiten Teils 4 ausgetauscht werden, die sich hinsichtlich des Querschnitts im Bereich des verjüngten Bereichs 28 unterscheidet. To this end, a built-in part 4 of the second Schallleitelements 2 be replaced by an alternative of the second part 4, which differs with respect to the cross section in the area of the tapered portion 28.
  • [0036] [0036]
    In In Fig. 4 Fig. 4 ist das Abschlusselement 6 im Schnitt dargestellt. is shown in section 6, the final element. Wie zu erkennen ist, weist das Abschlusselement 6 die Aufnahme 7 für den Schraubenkopf sowie eine Durchgangsbohrung für den Schaft der Schraube 9 auf. As can be seen, the closing element 6, the receptacle 7 for the screw head as well as a through bore for the shank of the screw 9.
  • [0037] [0037]
    In In Fig. 5 Fig. 5 ist der prinzipielle Verlauf 29 der Zugspannung sowie der prinzipielle Verlauf 30 der Schwingungsamplitude über die Länge des Wandlers 1 aufgetragen. is the basic course 29 of the tensile stress and the basic shape 30 of the vibration amplitude plotted over the length of the transducer 1. Die Position der Anlagefläche 15 ist auf der X-Achse markiert. The position of the bearing surface 15 is marked on the X-axis. Wie anhand des Verlaufs 30 zu erkennen ist, ist die Amplitude der Ultraschallschwingung im Bereich der Enden der Vorrichtung 1 maximal. As can be seen from the course 30, the amplitude of the ultrasonic vibration in the region of the ends of the device 1 is maximized. Sie kann dort beispielsweise zwischen 20 und 30 Mikrometern betragen. It can range from 20 to 30 micrometers there, for example. Die Zugspannung ist im Bereich der Enden am geringsten. The tensile stress is at a minimum in the region of the ends. Im Bereich der Schwingungsnullebene der Vorrichtung 1 hingegen ist die Zugspannung deutlich größer, die Amplitude jedoch sehr gering. In the range of zero vibration plane of the device 1, however, the tensile stress, however, the amplitude is considerably greater, very low. Dadurch, dass die Gewindebohrungen 8 und 11 nahe, aber nicht direkt in der Schwingungsnullebene der Vorrichtung 1 angeordnet sind, ist die Amplitude der Schwingung im Bereich der Gewindebohrung noch gering, wobei die Zugspannung gegenüber einer Zugspannung in der Mitte der Vorrichtung 1 bereits deutlich abgefallen ist. Characterized in that the threaded bores 8 and 11 near, but are not arranged directly in the oscillation null plane of the device 1, the amplitude of vibration in the area of the threaded bore is still low, the tensile stress is resistant to a tensile stress in the middle of the device 1 already significantly dropped , Der Anschluss 19 ist in Längsrichtung (dh x-Richtung) des Wandlers in der Schwingungsnullebene angeordnet, da dort die Amplitude minimal ist. The connection 19 is arranged in the longitudinal direction (ie, the x-direction) of the transducer in the vibration level zero, since there the amplitude is minimal.
  • [0038] [0038]
    Es sei erwähnt, dass die dargestellten Verläufe 29 und 30 nur prinzipielle Darstellungen sind. It should be noted that the curves shown are 29 and 30 only conceptual diagrams. Die genauen Verläufe, die durch die Form der Vorrichtung 1 und insbesondere durch die Verjüngung 28 und den Verjüngungsbereich 32 beeinflusst werden, können deutlich unterschiedlich zu den dargestellten Verläufen 29, 30 sein. The exact gradients, which are affected by the shape of the device 1 and in particular by the taper 28 and the taper portion 32 can be clearly different from the illustrated curves 29, 30.
  • [0039] [0039]
    Eine geringfügig modifizierte Variante einer Vorrichtung 1 ist in den A slightly modified variant of a device 1 is shown in Fign. FIGS. 6a und 6b 6a and 6b in einer Schnittansicht und einer Aufsicht dargestellt. shown in a sectional view and a plan. Die Ausführungsform unterscheidet sich lediglich dahingehend, dass statt einem Abschlusselement 6 und einem Ultraschallerzeuger 5 eine zusammenhängende Antriebseinheit 31 vorgesehen ist, die einen Ultraschallerzeuger enthält und die in die Gewindebohrung 8 des ersten Teils 3 des Schallleitelements 2 eingeschraubt werden kann. The embodiment differs only in that instead of a closing element 6, and an ultrasonic generator 5 a continuous drive unit 31 is provided, which contains an ultrasound generator and which can be screwed into the threaded bore 8 of the first part 3 of the Schallleitelements 2.
  • [0040] [0040]
    In den In the Figuren 7a bis 7c 7a to 7c sind drei verschiedene weitere Ausgestaltungen einer Anlagefläche 15 im Schnitt sowie in einer Aufsicht dargestellt. are shown in section and in plan three further embodiments of a bearing surface 15. Die in The in Figur 7a Figure 7a dargestellte Anlagefläche weist vier über den Umfang verteilte, in 90° Winkeln zueinander angeordnete Ansaugöffnungen 34 auf, die jeweils mit dem Kanal 18 verbunden sind. contact surface shown has four, distributed over the periphery, on one another at 90 ° angles arranged suction orifices 34 which are respectively connected to the channel 18. Hierzu ist der Kanal nicht bis zur Anlagefläche 15 als zentraler Kanal durchgeführt sondern teilt sich in vier mit jeweils einer der Öffnungen verbundene Teilkanäle 35 auf. For this purpose, the channel is not performed but is divided into four, each one of said apertures associated subchannels 35 up to the bearing surface 15 as the central channel. Der Kanal 18 kann in den zweiten Teil 4 von der zum ersten Teil 3 weisenden Seite des zweiten Teils durch Bohren zunächst teilweise eingebracht werden. The channel 18 may be initially partially inserted into the second part 4 of the first part 3 facing side of the second part by drilling. Die eingebrachte Bohrung durchdringt den zweiten Teil 4 nicht vollständig und ist somit als Sackloch ausgebildet. The introduced bore penetrates the second part 4 is not complete and is thus designed as a blind hole. Die Teilkanäle 35 können anschließend ausgehend von der Anlagefläche 15 eingebracht werden, derart, dass sie im unteren Ende des Sacklochs enden. The sub-channels 35 can then be introduced starting from the contact surface 15 such that they end up in the bottom of the blind hole.
  • [0041] [0041]
    Die Variante aus The variant of Figur 7a Figure 7a kann auch dahingehend abgeändert werden, dass der Kanal 18 (insbesondere mit verringertem Querschnitt) bis zur Anlagefläche 15 durchgeführt wird. can also be modified such that the channel is 18 (in particular reduced cross section) made up to the contact surface 15. Die mit den Teilkanälen 35 verbundenen Ansaugöffnungen 34 wirken dann als zusätzliche Ansaugpunkte (ergänzend zu einer zentralen Öffnung 17 wie aus The costs associated with the sub-channels 35 intake ports 34 then act in addition to a central opening 17 such as additional sampling points (from Figur 1 Figure 1 bekannt) und verbessern eine Gleichmäßigkeit der Andruckkraft der Membran an der Anlagefläche gegenüber der Variante aus known) and can improve a uniformity of the pressing force of the diaphragm at the contact surface with respect to the variant of Figur 1 Figure 1 . ,
  • [0042] [0042]
    Die Variante aus The variant of Figur 7b Figure 7b weist einen durchgehenden zentralen Kanal 18 auf, der genauso wie in has a continuous central channel 18, the same as in Figur 1 Figure 1 ausgebildet ist. is formed. Sternförmig von der Öffnung 17 ausgehend, sind in die Anlagefläche 15 jedoch oberflächliche Kanäle 36 eingearbeitet. Star-shaped opening 17 of the starting, however superficial channels 36 are incorporated into the bearing surface 15. Eine Höhe der Kanäle nimmt hierbei mit steigendem Abstand von der Anlagefläche 15 ab. A height of the channels increases in this case decreases with increasing distance from the contact surface 15.
  • [0043] [0043]
    Die Variante aus The variant of Figur 7c Figure 7c weist ebenfalls einen durchgehenden Kanal 18 wie aus also reported a continuous channel 18 as Figur 1 Figure 1 bekannt auf. known. In die Anlagefläche sind ein ringförmiger Kanal 37 sowie Verbindungskanäle 38 eingearbeitet. In the contact surface, an annular channel 37 and connecting channels 38 are incorporated. Selbstverständlich können auch mehrere ringförmige Kanäle 37 vorgesehen werden und auch die Anzahl der Verbindungskanäle 38 kann variiert werden. Of course, a plurality of annular channels 37 may be provided and the number of the connection channels 38 can be varied.
  • [0044] [0044]
    Die Variante aus The variant of Figur 7d Figure 7d weist ebenfalls einen durchgehenden Kanal 18 auf. also has a through channel 18. Von diesem Ausgehend gehen mehrere Hauptkanäle 39 ab, die sich wiederum in Nabenkanäle 40 aufzweigen. From this basis several main channels go from 39, which in turn aufzweigen in hub 40 channels. Diese wiederum können sich nach dem Prinzip einer selbstähnlichen Struktur weiter verzweigen, wobei dies jedoch in der Figur nicht dargestellt ist. This in turn can further branch out according to the principle of a self-similar structure, although this is not shown in the figure. Die Hauptkanäle 39 weisen, wie der Schnittansicht zu entnehmen ist, eine größere Höhe als die Nebenkanäle 40 auf. The main channels 39 have, as seen from the sectional view, has a greater height than the side channels 40 on.
Citations de brevets
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Citations hors brevets
Référence
1None
Classifications
Classification internationaleB05B17/06
Classification coopérativeB05B17/063, B05B17/0646, G10K11/004, B06B1/0611, G10K9/125
Événements juridiques
DateCodeÉvénementDescription
18 juin 2014AKDesignated contracting states:
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18 juin 201417PRequest for examination filed
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18 juin 2014AXRequest for extension of the european patent to
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25 févr. 2015RIC1Classification (correction)
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Ipc: G10K 11/00 20060101AFI20150120BHEP
Ipc: G10K 9/125 20060101ALI20150120BHEP
25 févr. 2015AXRequest for extension of the european patent to
Extension state: BA ME
25 févr. 2015AKDesignated contracting states:
Kind code of ref document: A3
Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
16 sept. 2015RBVDesignated contracting states (correction):
Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
16 sept. 2015R17PRequest for examination filed (correction)
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30 mars 201617QFirst examination report
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7 déc. 2016REGReference to a national code
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11 janv. 2017RIC1Classification (correction)
Ipc: B05B 17/06 20060101AFI20161207BHEP
18 janv. 2017INTGAnnouncement of intention to grant
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15 févr. 2017INTGAnnouncement of intention to grant
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12 juil. 2017AKDesignated contracting states:
Kind code of ref document: B1
Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
12 juil. 2017REGReference to a national code
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14 juil. 2017REGReference to a national code
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15 juil. 2017REGReference to a national code
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9 août 2017REGReference to a national code
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24 août 2017REGReference to a national code
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15 nov. 2017REGReference to a national code
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27 nov. 2017REGReference to a national code
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