DE19809206A1

DE19809206A1 - Ultraschallwandlereinrichtung mit Zentrier-Formteil

Info

Publication number: DE19809206A1
Application number: DE19809206A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Thurn
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1998-03-04
Filing date: 1998-03-04
Publication date: 1999-09-23
Anticipated expiration: 2018-03-05
Also published as: EP0940801A2; EP0940801A3; DE19809206C2; DE59908332D1; EP0940801B1

Abstract

Die erfindungsgemäße Ultraschallwandlereinrichtung weist einen Ultraschallwandler aus einer Piezokeramikscheibe (2) und einer Anpaßscheibe (1) auf, die zumindest teilweise in einem Gehäuse (3) mittels eines Polymer-Schaumstoffs (5) eingebettet sind. Die Anpaßschichtscheibe (1) ist an ihrer Umfangsfläche durch ein Schaumstoff-Formteil (4) zentriert, das sich kostengünstig vorfertigen läßt und zudem die frontseitige Sichtfläche der Ultraschallwandlereinrichtung optisch nicht beeinträchtigt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ultraschallwandlerein richtung mit einem eine Piezokeramikscheibe und eine Anpaß schichtscheibe aufweisenden Ultraschallwandler, der teilweise in einem Gehäuse mittels eines Polymer-Schaumstoffs eingebet tet ist.

Eine gattungsgemäße Ultraschallwandlereinrichtung ist aus der DE 33 01 848 C2 und DE 37 34 070 C2 bereits bekannt. Hier werden zur Einbettung des Ultraschallwandlers getriebene oder syntaktische Schäume verwendet. Die Einbettung der Ultra schallwandler hat im wesentlichen drei Funktionen zu erfül len. Es sollen eine positionsgenaue und zuverlässige mechani sche Halterung des Ultraschallwandlers, eine mechanische Dämpfungswirkung sowie eine optisch ansprechende und gegen über Umwelteinflüssen unempfindliche Wandlersichtfläche er reicht werden. Die mechanische Dämpfungswirkung erfolgt in der Weise, daß die Wandlerschwingung zur Erzielung hoher aku stischer Empfindlichkeit mäßig und reproduzierbar gedämpft wird.

Bei der Fertigung solcher Ultraschallwandlereinrichtungen ist auf exaktes Positionieren und Zentrieren der Ultraschallwand ler zu achten, was üblicherweise mit einem hohem Aufwand unter Anwendung mit speziellen Vorrichtungen verbunden ist. An der Sichtfläche der Ultraschallwandlereinrichtungen treten aufgrund des Schäumens häufig Lunker und Luftblasen auf, die aufwendig nachgebessert oder ausgemustert werden müssen.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die obenge nannte Ultraschallwandlereinrichtung derart zu verbessern, daß der Ultraschallwandler auf einfache Weise zentriert ist und zugleich eine optisch ansprechende, lunkerfreie Sichtflä che gewährleistet ist.

Die Aufgabe wird dadurch erreicht, daß die Anpaßschichtschei be an ihrer Umfangsfläche durch ein Schaumstoff-Formteil zen triert ist. Es besteht hierbei der Vorteil, daß derartige Schaumstoff-Formteile sich maßgenau und kostengünstig, bei spielsweise durch Ausstanzen aus Schaumstoffplatten, herstel len lassen. Der Einsatz derartiger vorgefertigter und damit vorprüfbarer Zentrier-Formteile an der Wandlersichtfläche ermöglicht eine Serienfertigung mit sehr einfachen und kostengünstigen Vorrichtungen bei gleichzeitiger Minimierung des Ausschusses aufgrund von optischen Fehlern an der Sicht fläche. Moderne Schaumstoffe, wie z. B. diverse Zellkautschuk- Werkstoffe, Polyethylen- oder Polyurethan-Schaumstoffe sind mechanisch robust und beständig gegenüber klimatischen und chemischen Einflüssen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß das Schaumstoff-Formteil als Ring ausgebildet ist, an dem die Umfangsfläche der Anpaßschichtscheibe anliegt. Dies ist eine bezüglich der Formgebung sehr einfache und dabei stabile Ausführung des Schaumstoff-Formteils.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Schaumstoff-Formteil bündig mit der Abstrahlfläche der Anpaß schichtscheibe abschließt.

Um schädliche Einflüsse durch Feuchtigkeit oder ähnlichem von außen her zu vermeiden, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Schaumstoff-Formteil aus einem Schaumstoff mit ge schlossenzelliger Struktur hergestellt ist. Andernfalls ist nicht auszuschließen, daß beim Verguß des Ultraschallwandlers kleine Mengen an gießbarer Schaummasse in die Zellstruktur eindringen und diese damit verhärten, was die Schwingungs dämpfung sehr nachteilig beeinflußt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ultraschallwandlereinrichtung mit bündiger Sichtfläche und

Fig. 2 eine Ultraschallwandlereinrichtung mit einem elastischen Abstandshalter.

Fig. 1 zeigt eine Ultraschallwandlereinrichtung mit einem Ultraschallwandler, der im wesentlichen eine Anpaßschicht scheibe 1 und eine Piezokeramikscheibe 2 aufweist. Der Ultra schallwandler 1, 2 ist hier durch ein als Zentrierring 4 aus gebildetes Schaumstoff-Formteil zentriert, das bündig mit der Wandlersichtfläche und einem zylindrischen Gehäuse 3 ab schließt. Im Innenraum des Gehäuses 3 ist der Ultraschall wandler 1, 2 in einem Schaumstoff 5 eingebettet, so daß sich eine form- und kraftschlüssige mechanische Halterung des Ul traschallwandlers 1, 2 im Gehäuse 3 ergibt. Das Schaumstoff- Formteil 4 gewährleistet eine einwandfreie, lunkerfreie Sichtfläche. Wegen der Dichtungswirkung des Schaumstoff-Form teils 4 kann der Verguß mit dem Schaumstoff 5 praktisch ohne jeglichen Vorrichtungsaufwand durchgeführt werden.

Das weitere Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 zeigt eine ge ringfügige Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1. Diese besteht darin, daß ein weiteres Schaumstoff-Formteil 6 als elastischer Abstandshalter und Dichtungsring zwischen der Frontfläche des Ultraschallwandlers 1, 2 und dem hier auf der Frontseite nach innen überstehenden Gehäuse 3 eingesetzt ist. Bei dieser Ausführung ist das Schaumstoff-Formteil 6 weitge hend durch den Überstand des Gehäuses 3 abgedeckt, wodurch eine Schutzfunktion gegen mechanische Einwirkungen gegeben ist.

Claims

1. Ultraschallwandlereinrichtung mit einem eine Piezokeramik scheibe (2) und eine Anpaßschichtscheibe (1) aufweisenden Ultraschallwandler, der teilweise in einem Gehäuse (3) mit tels eines Polymer-Schaumstoffs (5) eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpaßschicht scheibe (1) an ihrer Umfangsfläche durch ein Schaumstoff- Formteil (4) zentriert ist.

2. Ultraschallwandlereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaumstoff- Formteil als Ring (4) ausgebildet ist, an dem die Umfangs fläche der Anpaßschichtscheibe (1) anliegt.

3. Ultraschallwandlereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaumstoff- Formteil (4) bündig mit der Ultraschallwellen-Abstrahlfläche der Anpaßschichtscheibe (1) abschließt.

4. Ultraschallwandlereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaumstoff-Formteil (4) aus einem Schaumstoff mit geschlos senzelliger Struktur hergestellt ist.