DE880516C

DE880516C - Device for generating sound waves, in particular ultrasonic waves, for treating substances

Info

Publication number: DE880516C
Application number: DEA2519D
Authority: DE
Inventors: Friedrich Wilhelm Dr Kallmeyer
Original assignee: Atlas Werke AG
Current assignee: Atlas Werke AG
Priority date: 1939-10-01
Filing date: 1939-10-01
Publication date: 1953-06-22

Description

Vorrichtung zur Erzeugung von Schallwellen, insbesondere von Ultraschallwellen, zur Behandlung von Stoffen Die Erfindung bezieht sich auf eine Norricbtung zur Erzeugung von Schallwellen, insbesondere Ultraschallwellen, zur Behandlung von Stoffen.Device for generating sound waves, in particular ultrasonic waves, for treating fabrics The invention relates to a standard for production of sound waves, in particular ultrasonic waves, for the treatment of substances.

Hierbei besteht vielfach die Aufgabe, eine unmittelbare Berührung des elelitroakustischen Wandlers mit dem zu behandelnden Gut zu vermeiden; bei Metall- oder Glasschmelzen z. 13. muß der Schallerzeuger gegen den Einfluß der hohen Temperatur geschützt werden. Zu diesem Zweck hat man zwischen den Schallerzeuger und den Behälter zur Aufnahme des zu behandelnden Gutes eine Isoppelflüssigkeit eingeschaltet. Hierbei ist jedoch die Schallübertragung mit erheblichen Energieverlusten verbunden. Alaun hat deshalb auch schon versucht, einen magnetostriktiven Stal)sehxvinger am einen Ende mit einem schützenden Überzug, z.B. aus Porzellan, zu versehen und ihn so in das zu behandelnde Gut einzutauchen. Auch hierbei treten jedoch infolge ungenügend fester Kopplung zwischen Schwinger und Überzug starke Energieverluste auf, die im Betrieb durch weitere Lockerung der Schutzhülle noch zunehmen. In many cases the task here is direct contact to avoid the elelitroacoustic transducer with the material to be treated; for metal or glass melting e.g. 13. The sound generator must protect against the influence of high temperature to be protected. For this purpose one has between the sound generator and the container an isolating liquid is switched on to take up the material to be treated. Here However, sound transmission is associated with considerable energy losses. alum has therefore already tried to find a magnetostrictive stal) sehxvinger on one To provide the end with a protective coating, e.g. made of porcelain, and to put it in to immerse the item to be treated. Here too, however, occur insufficiently as a result strong coupling between the transducer and the coating, which in the Operation can be increased by further loosening the protective cover.

Erfindungsgemäß läßt sich eine feste und zuverlässige Kopplung zwischen Schallerzeuger und Trennkörper dadurch erzielen, daß sowohl der Schwinger als auch die den Schall auf den zu behandelnden Stoff übertragende Trennwand eine geschlossene ringförmige Gestalt aufweisen und unter gegenseitiger Anpassung der einander umschließenden Mantelflächen fest miteinander verspannt sind. According to the invention, a firm and reliable coupling between Achieve sound generator and separator in that both the transducer and the partition that transmits the sound to the material to be treated is closed Have annular shape and with mutual adaptation of the enclosing The outer surfaces are firmly clamped together.

Hierbei besteht die vorteilhafte Möglichkeit, daß wahlweise die nach innen oder außen gerichtete Schallstrahlung zur Schallbehandlung ausgenutzt werden kann. Will man den Schallerzeuger z. B. als Eintauch- bzw. Rührkörper benutzen, so wird zweckmäßig die radikale Außenstrahlung zur Wirkung gebracht und der Hüllkörper so ausgebildet, daß er die Mantelfläche des Schwingers fest umschließt und den Schwinger auch an seiner unteren Stirnfläche abdeckt. Die Ausnutzung der radialen Innenstrahlung des Ringschwingers zeichnet sich sowohl durch eine wirksame Schallbehandlung als auch durch einen besonders einfachen Aufbau und große Festigkeit aus. In beiden Fällen, der Außen-und Innenanordnung der Schutzwand, läßt sich ihre Verspannung mit dem Schwinger in besonders einfacher Weise dadurch erreichen, daß der äußere Ringkörper auf den inneren Körper aufgeschrumpft wird. Here there is the advantageous possibility that optionally the after Sound radiation directed inwards or outwards can be used for sound treatment can. If you want to use the sound generator z. B. use as immersion or stirring body, so the radical external radiation is expediently brought into effect and the enveloping body designed so that it tightly encloses the outer surface of the transducer and the transducer also covers at its lower end face. The utilization of the internal radial radiation The ring oscillator is characterized by an effective sound treatment as well as also characterized by a particularly simple structure and great strength. In both Cases, the outer and inner arrangement of the protective wall, can be their bracing achieve with the oscillator in a particularly simple manner that the outer Ring body is shrunk onto the inner body.

Die Erfindung sei an mehreren Ausführungsbeispielen veranschaulicht. The invention is illustrated using several exemplary embodiments.

Abb. I zeigt eine Anordnung zur Schallbehandlung mit als Tauchkörper ausgebildetem Schwinger, Abb. 2 eine Anordnung zur Schallbehandlung mit außerhalb des Behälters angeordnetem Schwinger, Abb. 3 eine Abänderung der in Abb. 2 dargestellten Ausführungsform, Abb. 4 eine Stirnansicht zu Abb. 3. Fig. I shows an arrangement for sound treatment as an immersion body trained oscillator, Fig. 2 an arrangement for sound treatment with outside The vibrator arranged in the container, Fig. 3 is a modification of the one shown in Fig. 2 Embodiment, Fig. 4 is a front view of Fig. 3.

Bei der beispielsweisen Ausführung nach Abb. I ist I ein aus ringförmigen Blechlamellen aufgebauter Magnetostriktionsschwinger, der durch eine Wicklung 2 von einem Hochfrequenzgenerator aus zu radialen Schwingungen angeregt wird. Der Magnetostriktionsschwinger I ist mitsamt seiner Wicklung 2 von einem Hüllkörper 3 umschlossen und liegt mit seiner Mantelfläche fest gegen die Innenwandung dieses Hüllkörpers an. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, daß der Hüllkörper auf den Ringschwinger aufgeschrumpft wird. Der Hüllkörper 3 besteht aus Hartporzellan und hat die Aufgabe, einerseits den Ringschwinger 1 mit seiner Wicklung 2 gegen die Wärme der zu behandelnden Metallschmelze oder einer sonstigen hocherhitzten Masse zu schützen und andererseits eine Vlerunreinigung der zu behandelnden Stoffe durch Zersetzung des Schwingermaterials zu verhindern. Der Schwinger 2 mit Hüllkörper 3 wird zur Behandlung, beispielsweise von Metallschmelzen, in einen Tiegel 4 oder sonstigen, die Schmelze enthaltenden Behälter eingetaucht und kann zur Erzielung einer gleichmäßigen Behandlung der gesamten Masse eine Rührbewegung in dem Behälter 4 ausführen. In the exemplary embodiment according to Fig. I, I is a ring-shaped Magnetostriction oscillator built up from sheet metal lamellae, which is driven by a winding 2 is excited to radial vibrations by a high frequency generator. Of the Magnetostriction oscillator I, together with its winding 2, is made of an enveloping body 3 and lies with its outer surface firmly against the inner wall of this Enveloping body. This can e.g. B. can be achieved in that the enveloping body the ring oscillator is shrunk on. The enveloping body 3 consists of hard porcelain and has the task, on the one hand, of the ring oscillator 1 with its winding 2 against the heat of the molten metal to be treated or another highly heated one To protect mass and, on the other hand, to prevent contamination of the substances to be treated to prevent by decomposition of the transducer material. The transducer 2 with enveloping body 3 is used for treatment, for example of molten metal, in a crucible 4 or other, the melt containing container immersed and can be used to achieve a uniform treatment of the entire mass, a stirring movement in the container 4 run.

Beim Ausführungsbeispiel der Abb. I wird die Radialstrahlung der äußeren Mantelfläche des Ringschwingers auf die zu behandelnde Masse zur Wirkung gebracht. Zum Unterschied davon zeigen Abb. 2 und 3 Ausführungsbeispiele, bei denen die innere Mantelfläche des Schwingers als wirksame Strahlfläche zur Wirkung kommt. In the embodiment of Fig. I, the radial radiation is the outer circumferential surface of the ring oscillator on the mass to be treated to the effect brought. In contrast to this, Fig. 2 and 3 show exemplary embodiments in which the inner surface of the transducer acts as an effective beam surface.

Beim Ausführungsbeispiel der Abb. 2 ist der Ringschwinger S auf die zylindrische Mantelfläche eines Tiegels aufgeschrumpft. Die Schallstrahlung erfolgt hier durch die Tiegelwandung hindurch. In the embodiment of Fig. 2, the ring oscillator S is on the shrunk cylindrical outer surface of a crucible. The sound radiation occurs here through the crucible wall.

Dabei kann zur Erzielung einer gleichmäßigen Behandlung der in dem Tiegel 6 befindlichen Schmelze diese durch ein Rührwerk bewegt werden.In order to achieve a uniform treatment of the in the Crucible 6 located melt these are moved by an agitator.

Beim Ausführungsbeispiel der Abb. 3 und 4 ist der Magnetostriktionsschwinger 7 auf ein durch flußrohr 8 für die Metallschmelze aufgeschrumpft. In the embodiment of Figs. 3 and 4, the magnetostriction oscillator 7 is shrunk onto a flow tube 8 for the molten metal.

Dieses Durchflußrohr kann wieder aus Hartporzellan oder einem sonstigen wärmeisolierenden Material hergestellt sein.This flow tube can again be made of hard porcelain or some other be made of heat insulating material.

Die Verwendung eines Ringschwingers zur Schallbehandlung gewährleistet eine außerordentlich wirksame allseitige Einwirkung des Schalls auf die zu behandelnden Stoffe und ermöglicht außerdem eine besonders leichte und sichere Verbindung mit der wärmeisolierenden Trennwand. Dabei ist die Innenanordnung des die Schmelze enthaltenden Behälters oder Rohres insofern besonders vorteilhaft, weil der Behälter oder das Rohr hierbei durch die Anpressung des Ringschwingers auf Druck beansprucht wird Die meisten für die Herstellung des Behälters in Frage kommenden Materialien oder Werkstoffe, z.B. Porzellan, weisen aber gerade gegenüber Druckbeanspruchungen eine besonders hohe Festigkeit auf. The use of a ring oscillator for sound treatment is guaranteed an extraordinarily effective all-round effect of the sound on those to be treated Fabrics and also enables a particularly easy and secure connection with the heat-insulating partition. The internal arrangement is that containing the melt The container or tube is particularly advantageous because the container or the The pipe is subjected to pressure by the pressure exerted by the ring oscillator Most of the materials or materials that can be used to manufacture the container However, materials, e.g. porcelain, have a particularly good resistance to pressure loads particularly high strength.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt; vielmehr sind noch mancherlei Ab änderungen und auch andere Ausführungen möglich. The invention is not restricted to the examples shown; on the contrary, many changes and other designs are still possible.

Gegebenenfalls kann auch die Resonanz des zu behandelnden Stoffs ausgenutzt werden, indem der Behälter für den zu behandelnden Stoff entsprechend bemessen wird. Bei dem Ausführungsbeispiel Abb. 3 und 4 wird hierbei zweckmäßig eine in bezug zur Wellenlänge große Rohrlänge für den Durchfluß des zu behandelnden Stoffs verwendet. Der Trennkörper wird bei den dargestellten Ausführungsbeispielen nicht zu selbständigen Eigenschwingungen angeregt, sondern bildet einen Teil des Ringschwingers. Gegebenenfalls kann auch seine Eigenresonanz ausgenutzt werden. If necessary, the resonance of the substance to be treated can also be used can be exploited by changing the container for the substance to be treated accordingly is measured. In the embodiment example Fig. 3 and 4 is useful here a long tube length in relation to the wavelength for the flow of the to be treated Substance used. The separating body is used in the illustrated embodiments not excited to independent natural oscillations, but forms part of the Ring oscillator. If necessary, its natural resonance can also be used.

Der Ringschwinger kann auch statt aus einem geschlossenen Ring aus einzelnen Stabsdiwingern zusammengesetzt sein, die im Kreis radial um eine Stege oder sonstwie fest miteinander verbunden sind. The ring oscillator can also be made from a closed ring instead of be composed of individual rod vibrators, which are radially arranged in a circle around a web or are otherwise firmly connected to each other.

Der Ring kann unrund sein.The ring can be out of round.

Schließlich ist die Erfindung auch nicht nur zur Behandlung von Metallschmelzen oder sonstigen Stoffen bei hoher Temperatur zu gebrauchen, sondern läßt sich auch mit Vorteil für andere Zwecke verwenden, z. B. zur Behandlung von Milch oder von Chemikalien. Dabei hat die Trennwand die Aufgabe zu übernehmen, den Schwinger gegen Stoffe zu schützen, die ihn angreifen, oder Verunreinigungen des zu behandelnden Stoffs zu vermeiden bzw. ein Durchfließen oder Eindringen des Stoffs zwischen die Lamellen des Schwingers zu verhindern. Finally, the invention is not only for the treatment of molten metals or other substances at high temperature, but can also use with advantage for other purposes, e.g. B. for the treatment of milk or of Chemicals. The partition wall has to take on the task of counteracting the oscillator To protect substances that attack it or impurities in the material to be treated Avoid the substance or allow the substance to flow through or penetrate between the To prevent slats of the transducer.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Device for generating sound waves, in particular Ultrasonic waves for the treatment of substances in which the sound of one magnetostrictive transducer through a partition wall on the to be treated Substance is transferred, characterized in that both the oscillator (I, 5, 7) as well as the partition that transmits the sound to the material to be treated (3, 6, 8) have a closed annular shape and with mutual adaptation the circumferential surfaces surrounding each other are firmly clamped together.

2. Apparatus according to claim I, characterized in that when used of the ring oscillator as an immersion body, the enveloping body formed by the partition wall Enclosing the oscillator and not only around the outer surface, but at least at least is also closed at the lower end.

3. Apparatus according to claim I, characterized in that the through the body formed by the partition is enclosed by the ring oscillator and as a container is designed to receive the substance to be treated.

4. Device according to claims I and 3, characterized in that that the melt or the like. Receiving container as a flow tube for the melt or other mass to be treated is formed.

5. Device according to claims I to 3, characterized in that that the separating body is excited to natural vibrations, so that it is with the sound generator forms a coupled oscillation system.

6. Apparatus according to claim I to 5, characterized in that the outer ring body is shrunk onto the inner body.

Referenced publications: Austrian patent specification No. I42 886; L. Bergmann, "Der Ultraschall", 2nd ed., 1939, pp. 13, 45, 279.