DE1291547B

DE1291547B - Method for preloading ultrasonic transducers

Info

Publication number: DE1291547B
Application number: DE1966A0052538
Authority: DE
Inventors: Bell Steven A; Houghton Richard B
Original assignee: Aerojet General Corp
Current assignee: Aerojet Rocketdyne Inc
Priority date: 1965-10-23
Filing date: 1966-05-20
Publication date: 1969-03-27

Description

1 21 2

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum einheit- -^belastung ist einmal verhältnismäßig umständlich und liehen Vorbelasten von Ultraschallwandlern. kostspielig zu erreichen, zum anderen wird die Anwen-Ultraschalleistung wird im allgemeinen durch dung des Ultraschallschwingers durch seine Unter-Treiben oder Erregen entweder eines piezoelektrischen bringung in Flüssigkeit beträchtlich eingeengt.
Keramik- oder eines magnetostriktiven Ferritwandlers 5 Die deutsche Auslegeschrift 1 058 773 gibt an, daß erzeugt, wobei das vorgenannte Treiben mittels einer eine Vorspannung von Wandlerelementen durch Oszillatorschaltung erzielt wird, die ein integrierter Aufschrumpfen von Metallbändern erzielt werden Bestandteil des Wandlers ist. Insbesondere wird- kann. Das Aufschrumpfen von Metallbändern ist eng unabhängig von der Art des verwendeten Wandler, begrenzt auf einfache Geometrien des Kiistalls, inselementes, die Ultraschalleistung durch Umsetzung io besondere scheibenförmige Kristalle, um deren Umfang elektrischer Leistung in mechanische Leistung in die : ein Metallband aufgeschrumpft werden kann. Es ist Form mechanischer Schwingungen des Wandlers nicht möglich, praktisch die gesamte Oberfläche eines erzeugt, wobei die mechanischen Schwingungen oder Kristalls auf diese Weise unter Vorspannung zu Vibrationen den zur Erzeugung derselben verwendeten setzen.The invention relates to a method for unit loading - ^ loading is relatively cumbersome and borrowed preloading of ultrasonic transducers. costly to achieve, on the other hand, the application ultrasound power is generally considerably restricted by manure of the ultrasound oscillator by driving it under or by energizing either a piezoelectric application in liquid.
Ceramic or magnetostrictive ferrite transducer 5 The German Auslegeschrift 1 058 773 states that generated, the aforementioned driving being achieved by means of a pretensioning of transducer elements by means of an oscillator circuit, which is achieved by an integrated shrink-fitting of metal strips, is part of the transducer. In particular, will-can. The shrinking-on of metal strips is strictly independent of the type of transducer used, limited to simple geometries of the Kiistalls, inselementes, the ultrasonic power by converting io special disk-shaped crystals, around the scope of which electrical power can be shrunk into mechanical power: a metal band can be shrunk on. It is not possible for the transducer to form mechanical vibrations, practically the entire surface of one generated, the mechanical vibrations or crystals in this way biasing them into vibrations that are used to generate them.

elektrischen Schwingungen entsprechen. So wird 15 Aus der deutschen Auslegeschrift 1053 802 ist es beispielsweise beim geeigneten Anlegen eines schwin- bekannt, einen Wandler mit einem bei Raumtempegend sich ändernden magnetischen Feldes an einen ratur härtenden Kunstharz derart einzuschließen, daß magnetostriktiven Ferritwandler dieser zu sich wieder- die als Wandler verwendete Kristallplatte vollständig holendem Ausdehnen und Zusammenziehen gezwun- von Kunstharz umgeben ist. Die Kunstharzschicht gen, ein allgemein bekanntes Phänomen, das darin 20 hat jedoch nur den Zweck, den Kristall vor Wasserresultiert, daß der Wandler in einer Weise zum Schwin- dampf zu schützen; eine Vorbelastung wird weder gen gebracht wird, die gleich den angelegten Schwin- gewünscht noch erzielt,
gungen ist. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren auf-correspond to electrical vibrations. 15 From the German Auslegeschrift 1053 802 it is known, for example, with a suitable application of a Schwin- to enclose a transducer with a magnetic field that changes at room temperature on a temperature-hardening synthetic resin in such a way that magnetostrictive ferrite transducers use them as transducers The crystal plate is completely encompassing expansion and contraction by means of synthetic resin. The synthetic resin layer, a well-known phenomenon, but only has the purpose of protecting the crystal from water, that the transducer in a way to protect the vapor; a preload is neither brought about that would equal the applied oscillation, nor will it be achieved,
is done. The object of the invention is to provide a method

Ein mit Leistungsübertragungen der obengenannten zuzeigen, mittels dessen eine einheitliche, sich über die Art verbundenes beträchtliches Problem besteht darin, 25 gesamte oder überwiegende Oberfläche erstreckende daß die Zugfestigkeit dieser Wandler niedrig ist, Vorspannung oder Vorbelastung eines Wandlers während ihre Druckfestigkeit hoch ist. Dies bedeutet, unabhängig von seiner Geometrie auf möglichst daß, wenn keine Maßnahmen zur Vorbelastung des _t einfache und billige Weise erzielt werden kann. Wandlers angewendet werden, dieser zum Brechen '-' Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch geneigt und deshalb ausfällt, wenn er bei hohen Leistungs- 30 kennzeichnet, daß der auf allen Seiten mit Epoxyharz pegeln betrieben wird. Es sind schon eine beachtliche gleichförmig umgebene Wandler in einem Ofen Anzahl von Maßnahmen versucht worden, und der gehärtet und anschließend langsam auf Umgebungsgrößte Prozentsatz derselben verwendet wahrscheinlich temperatur abkühlen gelassen wird und daß ein Bolzen, um die Vorbelastung zu erzeugen. Keine dieser Epoxyharz verwendetwird, dessen Wärmeausdehnungsbekannten Vorbelastungsmaßnahmen hat sich jedoch 35 koeffizient in ausgebackenem Zustand drei bis fünfmal aus den verschiedensten Gründen als vollständig größer als derjenige des Wandlers ist.
zufriedenstellend erwiesen. So wird im Falle der mit Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung der Hilfe von Bolzen erzeugten Vorbelastung die Aktivität in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele des Wandlers infolge einer durch die Belastung selbst näher erläutert. Es zeigtOne significant problem associated with power transmissions of the above, by means of which is uniform across the species, is that the tensile strength of these transducers is low, preloading or preloading a transducer while their compressive strength is high. This means, regardless of its geometry, as far as possible, that if no measures for preloading the _t can be achieved in a simple and inexpensive manner. Converter are used, this to break '-' The inventive method is inclined and therefore fails if it indicates at high power 30 that the level is operated on all sides with epoxy resin. A considerable number of measures have already been attempted in a uniformly encased transducer in an oven, and which is cured and then slowly allowed to cool to the greatest percentage of the same temperature and that a bolt is used to create the preload. None of this epoxy resin is used, but its thermal expansion preload measure has been found to be three to five times greater than that of the transducer for a variety of reasons for a variety of reasons.
Proven to be satisfactory. Thus, in the case of the preload generated with the aid of bolts, the activity in the drawing embodiments of the transducer as a result of the load itself is explained in more detail in the following description. It shows

hervorgerufenen elektromechanischen Phasenverschie- 40 F i g. 1 ein schematisches Schaltbild einer Ultra-induced electromechanical phase shift 40 F i g. 1 a schematic circuit diagram of an ultra

bung beträchtlich eingeschränkt. Außeidem werden, Schalleistungsquelle mit einem Wandler, der gemäßexercise considerably restricted. Beyond that, sound power source with a converter, according to

wenn das Wandlerelement magnetostriktiv ist, Wirbel- der vorliegenden Erfindung behandelt wurde,if the transducer element is magnetostrictive, eddy-the present invention has been treated,

strompfade eingeführt, die nicht nur Leistung nutzlos F i g. 2 einen Schnitt durch das WandlerelementCurrent paths introduced that not only make performance useless F i g. 2 shows a section through the transducer element

verbrauchen, sondern auch eine schädliche Auswirkung der F i g. 1 längs der Linien 2-2 undconsume but also a detrimental effect of the F i g. 1 along lines 2-2 and

auf die elektromechanische Arbeitsweise des Wandlers 45 F i g. 3 einen Wandler mit anderer Ausbildung alson the electromechanical mode of operation of the transducer 45 F i g. 3 a converter with a different training than

und der ihm zugeordneten Oszillatortreiberschaltung das Wandlerelement gemäß Fig. 1.and the oscillator driver circuit assigned to it, the converter element according to FIG. 1.

hervorrufen. Es besteht deshalb schon seit langem der Die F i g. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung einercause. The F i g has therefore existed for a long time. 1 shows a circuit arrangement of a

Bedarf für eine einfache, jedoch vollkommen wirksame Ultraschalleistungsquelle und enthält einen magneto-Need for a simple but fully effective ultrasonic power source and includes a magneto

Maßriahme, um die gewünschte Vorbelastung dieser striktiven Wändler 10 in Form eines Kernes undMeasure to the desired preload this strict wanderer 10 in the form of a core and

Wandler zu erreichen. 50 zweier Transistoren, die allgemein mit 11 und 12To achieve converter. 50 of two transistors, generally numbered 11 and 12

Aus der USA.-Patentschrift 3 030 606 ist es bekannt, bezeichnet sind. Das Wandlerelement 10 ist mit einemIt is known from US Pat. No. 3,030,606 to be designated. The transducer element 10 is with a

einen aus zwei konischen Ultraschallschwingern Epoxyharzmaterial 10 a beschichtet und entwederone of two conical ultrasonic transducers epoxy resin material 10 a coated and either

zusammengesetzten Ültraschallwandler mit einer Be- mittels einer Spule oder einem Permanentmagnetencomposite ultrasonic transducer with a loading by means of a coil or a permanent magnet

schichtung aus Kunstharz zu umgeben. Die dort geeignet vorgespannt; da die Vorspannungsmaßnahmelayering of synthetic resin to surround. The suitably biased there; because the pretensioning measure

angewandte Maßnahme dient jedoch nur dazu, den 55 so allgemein bekannt und standardisiert ist, ist sieThe measure applied only serves to ensure that 55 is so generally known and standardized, it is

Ultraschallwandler vor äußeren mechanischen Ein- nicht in der Figur gezeigt. Wie vorstehend erwähnt,Ultrasonic transducer in front of external mechanical input is not shown in the figure. As mentioned above,

flüssen zu schützen. Deshalb ist die Dicke des Ein- ist die Epoxyharzbeschichtung ein wichtiges Merkmalprotect rivers. Therefore, the thickness of the one, the epoxy resin coating is an important feature

bettungsmaterials entsprechend groß, nämlich größer der Erfindung. Die Kollektoren der Transistoren 11bedding material correspondingly large, namely larger of the invention. The collectors of the transistors 11

als diejenige des elektrostriktiven Materials gewählt. und 12 sind über eine Wicklung 13 gekoppelt, diechosen as that of the electrostrictive material. and 12 are coupled via a winding 13 which

Die anwendbaren Kunststoffe sollen die mechanischen 60 einen Mittelabgriff 14 besitzt. Die Wicklung 13 ist aufThe plastics that can be used should have a mechanical 60 with a center tap 14. The winding 13 is open

Eigenschaften von Wasser besitzen. Eine Vorspannung dem Kern 10 über der Epoxyharzbeschichtung 10 aHave properties of water. Biasing the core 10 over the epoxy resin coating 10 a

des Ultraschallwandlers zur Erhöhung der Ausgangs- aufgewickelt und als Primärwicklung zu betrachten,of the ultrasonic transducer to increase the output wound and to be regarded as the primary winding,

energie soll damit nicht erreicht werden. Die Emitter sind kurzgeschlossen oder direkt mitein-energy is not supposed to be achieved with it. The emitters are short-circuited or connected directly

Die schweizerische Patentschrift 235 800 offenbart, ander und auch mit der positiven Klemme einerThe Swiss patent specification 235 800 discloses, other and also with the positive terminal one

daß ein Zerreißen des Schwingkristalls bei zu großer 65 Spannungsquelle, beispielsweise einer Batterie 15, ver-that a tearing of the oscillating crystal if the voltage source is too high, for example a battery 15,

Schwingleistung dadurch vermieden wird, daß der bunden.Vibration power is avoided by the fact that the bound.

Ultraschallschwinger in einer unter Druck stehenden Eine Sekundärwicklung 16 mit Mittelabgriff 17 istUltrasonic transducer in a pressurized secondary winding 16 with center tap 17 is

Flüssigkeit untergebracht wird. Eine derartige Vor- ebenfalls über der Epoxyharzbeschichtung 10a aufLiquid is housed. Such a front also over the epoxy resin coating 10a

den Kern 10 gewickelt, wobei die beiden Enden dieser tungselemente in der Figur Bezug nehmen. Die Sekundärwicklung direkt mit den Basen der Tran- Parameter sind folgende:wound the core 10, the two ends of these processing elements referring to the figure. the Secondary winding directly with the bases of the Tran parameters are as follows:

sistoren 11 und 12 verbunden sind. Zwischen dentransistors 11 and 12 are connected. Between

Enden der Sekundärwicklung 16 und damit auch t:¹⁹ ^ «ohEnds of the secondary winding 16 and thus also t: ¹⁹ ^ «oh

zwischen den Basen der Transistoren ist ein Konden- 5 γ?⁰ ~ ^ a/tv*' r between the bases of the transistors is a condensation 5 γ? ⁰ ^ a / tv * ' r

sator 18 geschaltet, mittels dessen unerwünschte Schwin- ^{Cl8 = 4} Mikrofarad. _Sator 18 switched, by means of which unwanted Schwin- ^{Cl8 = 4} microfarads. _

gungstypen in der Schaltung unterdrückt werden. £^ie T^ransist°^reiL^U "^nd *? ^{smd pnp}"action types in the circuit are suppressed. £ ^ie T ^ransist ° ^rei L ^U " ^nd *? ^{Smd pnp} "

Deshalb ist der Wert der Kapazität des Kondensators 18 Transistoren des Typs 2N441.Therefore, the value of the capacitance of the capacitor 18 is 2N441 type transistors.

so gewählt, daß der Kondensator mit der Sekundär- ¹⁵ _A Y,". .. ... „_ , .chosen so that the capacitor with the secondary ¹⁵ _A Y, ". .. ..." _,.

wicklunglö bei der gleichen Frequenz wie der magneto- ίο Die Primärwicklung 13 besitzt insgesamtwinding at the same frequency as the magneto ίο The primary winding 13 has a total of

striktive Wandler 10 schwingt. Schließlich enthält die Jf. Windungen.strict transducer 10 oscillates. Finally, the Jf. Turns.

Schaltung noch einen aus zwei in Reihe über die ^Die Sekundärwicklung 16 besitzt ins-Circuit another of two series on ^the secondary winding 16 has INS

Spannungsquelle 15 gelegten Widerständen 19 und 20 §^{esamt 8} Windungen,Voltage source 15 connected resistors 19 and 20 § ^{es with 8} turns,

bestehenden Spannungsteiler. Insbesondere ist der Das magnetostriktive Kernelement 10 ist einexisting voltage divider. In particular, the magnetostrictive core element 10 is a

Widerstand 19 zwischen den Mittelabgriff 17 und der 15 magnetostriktiver Ferrit und das Epoxyharzmaterial negativen Klemme der Spannungsquelle 15 gelegt, 10 a ist ein im Handel erhältliches Epoxyharz mit während der Widerstand 20 zwischen den Mittel- einem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der im ausabgriff 17 und die positive Klemme der gleichen gebackenen festen Zustand das Drei- bis Fünffache Spannungsquelle geschaltet ist. Es ist zu erwähnen, desjenigen des Wandlers ist.Resistor 19 between the center tap 17 and the 15 magnetostrictive ferrite and the epoxy resin material negative terminal of the voltage source 15 placed, 10 a is a commercially available epoxy resin with while the resistance 20 between the mean and a coefficient of thermal expansion, which is taken off 17 and the positive terminal of the same baked solid state three to five times Voltage source is switched. It is to be mentioned which one is the converter.

daß der Widerstandswert der Widerstände 19 und 20 ao An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß die in so gewählt ist, daß eine geeignete Arbeitsvorspan- F i g. 1 gezeigte Schaltung in verschiedener Hinsicht nung für die Transistoren 11 und 12 gewährleistet modifiziert werden kann. So ist es beispielsweise für wird. den Fachmann der Ultraschalltechnik klar, daß derthat the resistance of the resistors 19 and 20 ao. At this point it should be noted that the in is chosen so that a suitable Arbeitsvorspan- F i g. 1 in various respects voltage for the transistors 11 and 12 can be modified guaranteed. This is how it is for, for example will. those skilled in the ultrasound technology understand that the

Der Querschnitt des Wandlers 10 ist deutlich Kondensator 18 aus der Schaltung weggelassen werden in Fig. 2 gezeigt, ebenso das Epoxyharzma- 25 kann. Ohne den Kondensator neigt jedoch der terial 10 a, mit dem der Wandler beschichtet Wandler 10 zum Schwingen mit seinem niedrigsten ist, als auch die Primär- und Sekundärwicklung Schwingungstyp, der durch die Abmessungen des 13 bzw. 16. Wandlers bestimmt ist. Die Schaltung würde auchThe cross-section of the transducer 10 is clearly capacitor 18 omitted from the circuit shown in Fig. 2, as well as the Epoxyharzma- 25 can. Without the capacitor, however, the material 10 a, with which the transducer coated transducer 10 to oscillate at its lowest is, as well as the primary and secondary winding vibration type, which is determined by the dimensions of the 13 or 16 converter is determined. The circuit would too

Die Arbeitsweise der Schaltung ist folgende: Wenn genauso wirksam bei Polaritätsumkehr der angelegten die Stromversorgung angeschaltet wird, dann leitet 30 Spannung und bei Ersetzen der pnp-Transistoren 11 einer der beiden Transistoren, entweder der Tran- und 12 durch npn-Transistoren arbeiten. Schließlich sistor 11 oder der Transistor 12, mehr als der andere. ist erkenntlich, daß Vakuumröhrentrioden in diesem Dies kommt daher, daß die beiden Transistoren nicht Falle mit den Transistoren äquivalent sind und an vollkommen identisch sind. Nimmt man an, daß deren Stelle treten könnten.The operation of the circuit is as follows: If just as effective when reversing the polarity of the applied the power supply is switched on, then conducts 30 voltage and when replacing the pnp transistors 11 one of the two transistors, either the tran and 12 working through npn transistors. In the end transistor 11 or transistor 12, more than the other. can be seen that vacuum tube triodes in this This is because the two transistors are not trap equivalent with the transistors and on are completely identical. One assumes that their place could take place.

anfänglich der Transistor 11 mehr leitet als der 35 Das Phänomen dieser Arbeitsweise kann wie folgt Tiansistor 12, dann fließt in der Primärwicklung 13 erklärt werden: Wenn die Masse eines schwingenden ein unausgeglichener Strom. Der Fachmann erkennt, mechanischen Systems vergrößert wird, dann verrindaß dieser sich ergebende unausgeglichene Strom eine gert sich die Schwingungsfrequenz. Das Vorspannen Änderung in der Dimension des magnetostriktiven des Ultraschallwandlers durch Drücken auf sein Ende Elementes 10 erzeugt. Diese Abmessungsänderung 40 oder Eintauchen des Endes in eine Flüssigkeit hat die wiederum induziert in der Sekundärwicklung 16 einen gleiche Wirkung wie eine Vergrößerung dei Masse. Strom, wobei die Wicklungen unter den gegebenen Die elektromechanische Charakteristik des Wandlers-Bedingungen eine derartige Phasenlage zueinander bei Resonanz stellt sich als eine Frequenzbeziehung besitzen (derartig gewickelt sind), daß die Sekundär- mit negativer Impedanz dar, d. h., wenn die Frequenz wicklung den Transistor 11 zum vollständigen Leiten 45 abfällt, dann steigt die elektrische Impedanz, die hier treibt, während der Transistor 12 gleichzeitig gesperrt größtenteils eine induktive Reaktanz ist. Somit stellt wird. Hieraus ergibt sich eine Rechteckstromwellen- die effektive Induktanz in der Ausgangsspule ein form, und damit liegt ein ähnliches magnetisches Feld Anwachsen dar, das die Resonanzfrequenz der an dem Wandler, d.h. an dem magnetostriktiven elektrischen Schaltung verringert, bis ein neuer Gleich-Element 10; da dieses selbst ein Resonanzelement ist, 50 gewichtszustand erreicht ist.initially the transistor 11 conducts more than the 35. The phenomenon of this mode of operation can be as follows Tiansistor 12, then flows in the primary winding 13 can be explained: When the mass of an oscillating an unbalanced stream. Those skilled in the art will recognize that mechanical systems are enlarged, then reduced this resulting unbalanced current increases the frequency of oscillation. The pre-tensioning Change in the dimension of the magnetostrictive of the ultrasonic transducer by pressing on its end Element 10 is generated. This dimensional change 40 or immersion of the end in a liquid has the in turn induces in the secondary winding 16 the same effect as an increase in the mass. Current, with the windings under the given The electromechanical characteristic of the converter conditions such a phase relation to one another at resonance turns out to be a frequency relationship have (wound in such a way) that the secondary is negative impedance, i.e. i.e. if the frequency winding the transistor 11 drops to fully conduct 45, then the electrical impedance rises here drives, while the transistor 12 is blocked at the same time largely an inductive reactance. Thus represents will. This results in a square wave - the effective inductance in the output coil shape, and thus there is a similar magnetic field increase that the resonance frequency of the on the transducer, i.e. on the magnetostrictive electrical circuit, is reduced until a new DC element 10; since this is itself a resonance element, 50 weight state has been reached.

schwingt es mit seiner natürlichen Frequenz. Während Es wird nun auf das Verfahren Bezug genommen,it vibrates at its natural frequency. While reference is now made to the procedure,

es schwingt, kehrt der Wandler von seinei anfänglichen mittels dessen die Epoxyharzbeschichtung auf dem Verschiebung auf seine ursprüngliche Abmessung oder Wandler aufgebracht wird. Zur Herstellung wird der Ausgangslage zurück und verändert oder verschiebt Ofen (curing oven) auf eine Temperatur zwischen 210 sich in entgegengesetzter Richtung. Es zeigt sich, daß 55 und 220° C vorgeheizt. Gleichzeitig wird der Wandler bei dieser Veränderung in entgegengesetzter Richtung gereinigt, was zwei Schritte umfaßt. Zuerst wird die ein umgekehrter Strom in der Sekundärwicklung 16 Oberfläche des Wandlers sandgeblasen, wodurch sich durch ihn induziert wird. Hierdurch wird der Tran- eine glatte, im wesentlichen schmutzfreie Oberfläche sistor 11 gesperrt und leitet somit keinen Strom mehr, ergibt. Zum zweiten folgt dem Sandblasen eine während gleichzeitig der Transistor 12 in den Zustand 60 Ultraschallreinigung des Wandlers durch Eintauchen des vollständigen Leitens getrieben wird. Somit ist der in ein flüssiges Lösungsmittel, an das Ultraschall-Resonanzzyklus vollständig und wird stetig wiederholt, leistung angelegt wird. Wie allgemein bekannt ist, da sich die Schaltungsschwingung infolge der ma- bewirken die Ultraschallschwingungen des Lösungsgnetostriktiven Rückkopplung selbst aufrechter- mittels, daß der Schmutz von der Wandleroberfläche hält. 65 entfernt wird, wodurch der Wandler für alle prak-As it vibrates, the transducer reverses its initial by means of which the epoxy resin coating on the Displacement is applied to its original dimension or transducer. The Go back to the starting position and change or move the curing oven to a temperature between 210 going in the opposite direction. It can be seen that 55 and 220 ° C are preheated. At the same time the converter cleaned in the opposite direction during this change, which comprises two steps. First the a reverse current in the secondary winding 16 is sandblown surface of the transducer, causing itself is induced by him. This makes the oil a smooth, essentially dirt-free surface sistor 11 blocked and thus no longer conducts any current, results. Second, the sandblowing is followed by a while at the same time the transistor 12 in the state 60 ultrasonic cleaning of the transducer by immersion of full conduction. Thus, in a liquid solvent, it is part of the ultrasonic resonance cycle completely and is repeated over and over again, power is applied. As is well known since the circuit oscillation as a result of the ma- cause the ultrasonic oscillations of the solution gnetostrictive Feedback itself maintains that dirt from the transducer surface holds. 65 is removed, making the converter suitable for all

Eine Gruppe von Parametern für eine spezielle tischen Zwecke vollkommen rein ist. Natürlich gibt Schaltungsanordnung wird nachstehend angegeben, es auch andere Reinigungsverfahren, die verwendet wobei die verschiedenen Indexzahlen auf die Schal- werden können, doch haben sich die obengenanntenA group of parameters for a specific table purpose is perfectly pure. Of course there Circuitry is given below, there are other cleaning methods used where the various index numbers on the scarf can be, but the above have become

,Reinigungsschritte als am zweckmäßigsten und wirksamsten erwiesen. Nach dem Reinigen des Wandlers in der oben beschriebenen Art und nach Trocknen an der Luft wird das Epoxyharzmaterial auf die gesamte Oberfläche aufgebracht, was durch Anstreichen mit einer gewöhnlichen Farbbürste oder einem Pinsel erfolgt; der Wandler wird während dieser Zeit mittels einer Klammer oder einer ähnlichen Vorrichtung gehalten. Zur Beendigung des Anstreichvorganges .Wird der Wandler auf Stifte oder Glieder mit minimal bedeckender Oberfläche gelegt, so daß das Epoxyharz auch auf diejenigen Flächen aufgebracht werden kann, die dasselbe infolge der Halteklammern oder der Vorrichtung oder aus anderen Gründen noch nicht erhalten haben. Die Stifte oder die Glieder mit minimal berührender Oberfläche, die in Berührung mit dem Wandler und dem Epoxyharz darauf kommen, werden mit einem Loslösungsmittel vorbehandelt, das 'das Epoxyharz von ihnen abhält. Ein Beispiel für ein derartiges Loslösungsmittel ist Silikonfett., Purification steps as the most convenient and effective proven. After cleaning the converter in the manner described above and after drying it on the epoxy resin material is applied to the entire surface by painting with air is done with an ordinary paint brush or paintbrush; the converter is means during this time held by a clamp or similar device. To end the painting process .When the transducer is on pins or links with minimal covering surface so that the epoxy resin can also be applied to those surfaces not yet the same as a result of the retaining clips or the device or for other reasons have received. The pins or the links with minimally contacting surface that are in contact with the transducer and the epoxy on it are pretreated with a solvent that 'the epoxy keeps them away. An example of such a solvent is silicone grease.

Nachdem nun die Wandlerfläche vollständig mit ,dem Epoxyharzmaterial bedeckt ist, wird der Stift-,mechanismus zusammen mit dem darauf ruhenden Wandler in den Ofen gebracht, der, wie schon erwähnt, ,auf eine Temperatur von annähernd 220° C vorgeheizt as wurde und sich auf dieser Temperatur befindet. Der Wandler bleibt in dem Ofen und wird für mehrere Stunden gebacken, wobei die notwendige Stundenzahl von dem speziellen verwendeten Epoxyharz abhängt. Am Ende der Backzeit ist das Epoxyharz hart. Hiernach wird der beschichtete Wandler aus dem Ofen genommen und langsam in der Luft für eine Zeit von '2 bis 3 Stunden abkühlen gelassen. Der Wandler ist nun zur Verwendung fertig, und es kann erwartet werden, daß er infolge dieser Beschichtungstechnik die vier- bis fünffache Nennleistung des Wandlers liefert. Als ein spezielles Beispiel der Verbesserung, das auf diese Weise erzielt werden kann, erzeugt dann der Wandler 200 Watt bei einer Nennleistung von weniger als 50 Watt.Now that the transducer surface is completely covered with the epoxy resin material, the pin mechanism, together with the transducer resting on it, is placed in the furnace, which, as already mentioned, has been preheated to a temperature of approximately 220 ° C and is on this temperature is located. The transducer remains in the oven and is baked for several hours, the number of hours required depending on the particular epoxy resin used. At the end of the baking time, the epoxy resin is hard. The coated transducer is then removed from the oven and allowed to cool slowly in the air for a period of 2 to 3 hours. The transducer is now ready for use and can be expected to provide four to five times the power rating of the transducer as a result of this coating technique. As a specific example of the improvement that can be achieved in this way, the converter then produces 200 watts at a rating of less than 50 watts.

Es wurde bereits erwähnt, daß eine Anzahl verschiedener Epoxyharze im Handel erhältlich ist. Was auch für ein Epoxyharz für die Zwecke der vorliegenden Erfindung gewählt wird, es muß ein Material [sein, das die Fähigkeit besitzt, während der Abkühlstufe wesentlich schneller zu schrumpfen als das den 'magnetostriktiven Wandler darstellenden Ferritmate-.rial, und zwar drei- bis fünfmal schneller als der Ferrit. Wenn das Epoxyharz diese Fähigkeit besitzt, dann wird die gewünschte Vorspannung gleichmäßig über den ganzen Wandler angelegt, und dieser kann dann, wie oben beschrieben, mit wesentlich höherer .Leistung betrieben werden. Als Beispiel für ein Epoxyharz, das verwendet werden kann, ist als ,Stycast Nr. 2651, hergestellt von Emerson and Cumming, Inc. of Canton, Massachusetts, bekannt. Die Back- oder Erhitzungszeit für Stycast Nr. 2651 ist 2 Stunden bei der erwähnten Ofentemperatur, nämlich zwischen 210 und 220° C.It has already been mentioned that a number of different epoxy resins are commercially available. Whatever an epoxy resin is chosen for the purposes of the present invention, it must be a material [which has the ability to shrink much faster than the one during the cooling stage '' Ferrite material representing magnetostrictive transducers, three to five times faster than ferrite. If the epoxy resin has this ability, then the desired bias is applied evenly over the entire transducer, and this can then, as described above, can be operated with significantly higher power. As an example of a Epoxy resin that can be used is as, Stycast No. 2651, manufactured by Emerson and Cumming, Inc. of Canton, Massachusetts. The baking or reheating time for Stycast # 2651 is 2 hours at the oven temperature mentioned, namely between 210 and 220 ° C.

Nachdem die Art und Weise, wie der Wandler beschichtet wird, beschrieben wurde, sei nun erwähnt, daß der Wandler 10 oder seine zugeordnete Treiberschaltung gemäß F i g. 1 in verschiedener Hinsicht abgewandelt werden kann. Eine derartige Modifikation wurde bereits an früherer Stelle erwähnt, nämlich, daß der Kondensator 18 aus der Schaltung weggelassen werden kann. Eine andere Modifikation kann bezüglich der Form oder Konfiguration des Wandlers vorgenommen werden, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist, die einen ringförmigen Wandler 10' darstellt, der an die Stelle des Wandlers gemäß F i g. 1 treten kann. Der Wandler 10' ist ebenso mit einer Epoxyharzbeschichtung 10 a bedeckt und ist infolge seiner Form so aufgebaut, daß er radial und nicht longitudinal schwingt, wenn Leistung an ihn angelegt wird. Eine Primärwicklung 13' und eine Sekundärwicklung 16' sind ebenfalls um den Wandler 10 gewickelt, wobei die Leitungen, die von der Primärwicklung 13' wegführen, als a, e und /und die Leitungen, die von der Sekundärwicklung 16' wegführen, als b, c und d bezeichnet sind. Beim Einsetzen des Wandlers 10' an die Stelle des Wandlers 10 werden die Leitungen α bis / gemäß F i g. 3 an denjenigen Punkten der Treiberschaltung gemäß Fig. 1 eingesetzt, an denen die Leitungen in entsprechender Weise bezeichnet sind.Having described the manner in which the transducer is coated, it should now be mentioned that the transducer 10 or its associated driver circuit as shown in FIG. 1 can be modified in various ways. Such a modification has already been mentioned earlier, namely that the capacitor 18 can be omitted from the circuit. Another modification can be made to the shape or configuration of the transducer, as shown in FIG. 3, which depicts an annular transducer 10 'replacing the transducer of FIG. 1 can kick. The transducer 10 'is also covered with an epoxy resin coating 10a and, due to its shape, is constructed so that it vibrates radially rather than longitudinally when power is applied to it. A primary winding 13 'and a secondary winding 16' are also wound around the transducer 10, the lines leading away from the primary winding 13 'as a, e and / and the lines leading away from the secondary winding 16' as b, c and d are designated. When the converter 10 'is inserted in place of the converter 10, the lines α to / according to FIG. 3 used at those points of the driver circuit according to FIG. 1 at which the lines are designated in a corresponding manner.

Die Ultraschalleistungsquelle gemäß F i g. 1 ist auch zur Verwendung eines piezoelektrischen Keramikwandlers an Stelle eines magnetostriktiven Wandlers geeignet, der ebenfalls mit Epoxyharz beschichtet worden ist.The ultrasonic power source according to FIG. 1 is also to use a piezoelectric ceramic transducer in place of a magnetostrictive transducer, which is also coated with epoxy resin has been.

Claims

Patent claims:

1. A method for uniform pre-loading of an ultrasonic transducer, characterized in that that the transducer, uniformly surrounded on all sides with epoxy resin, in one Ufen is hardened and then allowed to cool slowly to ambient temperature and that an epoxy resin; is used, its coefficient of thermal expansion in baked State is three to five times greater than that of the converter.

2. The method according to claim 1, characterized in that before applying the epoxy resin the transducer is cleaned by means of a sand blower and an ultrasonic bath.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the baking at a temperature takes place in the order of 210 to 220 ° C.

1 sheet of drawings