DE4203729A1

DE4203729A1 - Mechanischer amplitudenverstaerker

Info

Publication number: DE4203729A1
Application number: DE19924203729
Authority: DE
Inventors: Harald Dr Ing Hielscher
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-02-06
Filing date: 1992-02-06
Publication date: 1993-08-12

Description

Die Erfindung betrifft einen mechanischen Ampli tudenverstärker zur sehr hohen Verstärkung von Ultraschall-Schwingungen.

Diese macht sich erforderlich, weil die zur Um wandlung von elektrischer HF-Energie in mechani sche HP-Schwingungen verwendeten Piezoelemente nur begrenzte Amplituden erzeugen können und zu große Amplituden zur Verringerung des Wirkungs grades und zur Erhöhung der Eigenerwärmung der Piezoelemente führen.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Amplitu denverstärker, wie sie bevorzugt in Ultraschall desintegratoren Verwendung finden, bestehen aus hochelastischem Material, meist aus Titanlegie rungen. Sie sind derart ausgebildet, daß die An regungsfläche F_e des Amplitudenverstärkers, auf welche die mechanischen Schwingungen durch den Ultraschallwandler übertragen werden, um ein Mehrfaches größer ist als die Abstrahlungsfläche F_a desselben, wobei der Amplitudenverstärker ähnlich einem abgestuften Zylinder als Lamb da/2-Schwinger ausgebildet ist. Dabei ist das Verhältnis von Abstrahlungsamplitude A_a und An regungsamplitude A_e bei einem als Stufenhorn ausgebildeten Amplitudenverstärker annähernd

Um eine hohe Amplitudenverstärkung zu erreichen, ist es bisher üblich, daß die Anregungsfläche F_e des meist zylindrischen Oberteiles sehr groß aus gebildet ist oder sogar mehrere Amplitudenver stärker hintereinander angebracht werden müs sen.

Als nachteilig daran erweist sich der große Auf wand an hochwertigem Material, das hohe Gewicht und die damit verbundene Unhandlichkeit des Des integrators sowie die durch die große Masse ver ursachten höheren Anforderungen an die kompli zierte elektronische Schaltung des HF-Genera tors.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Materialeinsatz bei einer vorgegebenen Am plitudenverstärkung gegenüber dem bisherigen Stand der Technik deutlich zu verringern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Der Amplitudenverstärker als Lambda/2-Schwinger ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Abstufung desselben, also bei ei ner Länge von etwa Lambda/4 der Querschnitt F_m deutlich kleiner als der Querschnitt der Ab strahlungsfläche F_a ausgebildet wird. Dadurch läßt sich eine Amplitudenverstärkung erreichen, die annähernd dem Verhältnis

entspricht.

Durch den zum Ende des Amplitudenverstärkers hin größer werdenden Querschnitt wird darüberhinaus bei gleicher Frequenz eine insgesamt kürzere Ausführung erreicht.

Erfindungsgemäß kann das mit der in Fig. 1 dar gestellten Anordnung erreicht werden.

Dabei zeigt Fig. 1, daß sich die Querschnitts fläche des Unterteiles 6 in Richtung, Mitte des Amplitudenverstärkers bis zum Querschnitt 1 ver jüngt.

Durch die konische Ausführung wird erreicht, daß beim Eintauchen in Flüssigkeiten die Abstrahlung der Schalleistung wie gewünscht über die Ab strahlungsfläche 2 erfolgt und parasitäre Schall abstrahlungen in andere Richtungen vermieden werden.

In Fig. 2 wird die erfindungsgemäße Lösung da durch erreicht, daß im Bereich der Abstufung des Amplitudenverstärkers durch eine vom Oberteil 5 her eingebrachte Bohrung 4 die gewünschte Quer schnittsverringerung erreicht wird. Die Bohrung muß dabei mindestens zu 50% in die Länge des Un terteiles 6 hineinragen. Die Bohrung kann auch von dem Unterteil 6 ausgehend bis zur Abstufung des Amplitudenverstärkers eingebracht sein.

Claims

1. Mechanischer Amplitudenverstärker zur Ver stärkung von Ultraschallamplituden, der ähn lich einem abgestuften Zylinder als Lambda/2- Schwinger ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Abstufung desselben, bei ei ner Länge von etwa Lambda/4 der Querschnitt (1) deutlich kleiner als der Querschnitt der Ab strahlungsfläche (2) ausgebildet ist.

2. Mechanischer Amplitudenverstärker nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Quer schnitt des Unterteiles (6) desselben sich zur Mitte des Amplitudenverstärkers konusartig verringert.

3. Mechanischer Amplitudenverstärker nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Boh rung (4) derart ausgebildet ist, daß diese im Bereich der Abstufung des Amplitudenverstär kers eine Veringerung des Querschnitts (1) be wirkt.