專利名稱：用于超聲波功率轉(zhuǎn)換器的固定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個權(quán)利要求1前序部分記載的固定裝置。
這樣一個固定裝置屬于本申請人的內(nèi)部現(xiàn)有技術(shù)，就此下面還將詳細說明。
超聲波功率轉(zhuǎn)換器的功能是基于壓電效應(yīng)的轉(zhuǎn)換作用。通過在一個由壓電材料制成的板件的相反對置的兩側(cè)面(下面將以上側(cè)面和下側(cè)面表明)上施加一個電壓，該板件就產(chǎn)生超聲波振動。為此目的，由壓電材料制成的板件在其上側(cè)面和下側(cè)面上分別完全置有一個導(dǎo)電涂層，最好為銀涂層，其上各焊接一個導(dǎo)線并與一個電源相連接。板件的上和下側(cè)面的涂層是必需的，因為，否則的話電壓似乎僅以焊接位置的點狀方式傳遞到壓電材料上，與此相反，利用涂層就使電壓傳遞到板件的整個上和下側(cè)面上。
在石英鐘中的應(yīng)用就是一個公知的超聲波功率轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用方案。
此外，超聲波功率轉(zhuǎn)換器還構(gòu)成了醫(yī)療用的清洗器械的核心構(gòu)件，其中，在由壓電材料制成的板件的一個側(cè)面上置有液體。在板件的相反側(cè)面施加一個電壓的情況下，液體就被置于超聲波振蕩中。這振蕩液體的高速運動就產(chǎn)生氣蝕區(qū)域，它在內(nèi)爆炸的情況下會產(chǎn)生很高的溫度。通過這種作用，液體中的細菌或病毒就被殺死。
然而本申請人是按照其德國專利申請P4101303.4利用超聲波功率轉(zhuǎn)換器使液體燃料進行壓力霧化。其中，由壓電材料制成的板件固定在壁的一個孔中。該板件被燃料在其相反側(cè)面上亦即兩側(cè)面上加載，以便使燃料通過以超聲波頻率振蕩的板件造成的氣蝕區(qū)而被泡沫化。對于由壓電材料制成的板件的功能起決定性的是，其上側(cè)面和下側(cè)面是完全液體密封地彼此分離開，此外，在上和下側(cè)面之間形成一個電流的分開。否則的話，使上和下側(cè)面彼此相連接的液體對在上和下側(cè)面間所施加電壓起著電橋的作用，由此，就會形成一個短路。
為避免這種短路，按照本申請人的內(nèi)部現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)作為固定裝置而建議，由壓電材料制成的板件在其圓周上設(shè)置一個由電絕緣材料制成的密封件，由此該板件的上和下側(cè)面是液體密封隔絕的和彼此電流隔開的。另外利用一個固定裝置，以將板件固定在壁的孔上。同時該壁將一個容器分成兩個腔室，在容器中導(dǎo)入液體燃料。這些腔室通過一條長的燃料管道而彼此連通。
該液體密封裝置的問題不僅存在于由壓電材料制成的板件情況下，該板件是在兩側(cè)面用液體加載的，而且還存在于僅在一個側(cè)面用液體加載的情況。
在按照本申請人上面提及的老建議而設(shè)置的固定裝置中，已經(jīng)表明，液體密封的問題沒有完全排除，并較常發(fā)生短路問題。此外，在那些使電導(dǎo)線與板件的相應(yīng)上和下側(cè)面連接的焊接位置經(jīng)常斷裂，因為板件以超聲波頻率振動和因此這些焊位也不斷地在運動。另外的缺點是，板件的一個銀涂層也傾向于氧化。
本發(fā)明的任務(wù)是，在一個按權(quán)利要求1前序部分的固定裝置情況下，不僅使由壓電材料制成的板件之上和下側(cè)面之間的液體密封和電流隔開，而且使該板件與電源的電連接都加以改進，同時不限制其運動自由度。
這一任務(wù)本發(fā)明通過權(quán)利要求1的特征方案加以解決。
根據(jù)本發(fā)明的固定裝置就可實現(xiàn)，密封件不僅在該固定裝置和壁之間，而且附加地在一個包圍該密封件的中間環(huán)和板件之間被一起壓緊，由此確保該液體密封作用。此外，由壓電材料制成的板件被夾緊在兩個薄的導(dǎo)電接觸板件中，它們靠置在板件的上和下側(cè)面上。該接觸板件通過電導(dǎo)線與一個電源相連接。這樣，將電導(dǎo)線焊接到由壓電材料制成的板件的上和下側(cè)面上的工作就不必要了。該電壓將均勻地施加到板件的上和下側(cè)面的邊緣處，因為，該接觸板件置有一個孔，它較小于板件。該接觸板件只在由壓電材料制成的板件邊緣處接觸該板件并也在這個位置夾緊該板件。并且該接觸板件是相對薄的結(jié)構(gòu)，并由彈簧材料制成，這樣，板件以超聲波頻率的振動就不會受到妨礙。
本發(fā)明優(yōu)選的結(jié)構(gòu)方案是從屬權(quán)利要求構(gòu)成的技術(shù)方案。
在權(quán)利要求2的本發(fā)明結(jié)構(gòu)方案中，該板件通過在其上和下側(cè)面上抓住的彈性彎曲的指形件而被彈性夾緊。在該指形件和上或下側(cè)面間的接觸形成一條斷續(xù)的線。因此，板件就其振動而言幾乎不受妨礙。這些彈性的指形件用于將電流從接觸板件傳遞到由壓電材料制成的板件上。這數(shù)個指形件確保了將電壓均勻地分配到壓電材料上(一般說，壓電材料的每毫米厚度上用1kv的高壓進行工作)。
按權(quán)利要求3的結(jié)構(gòu)方案，兩個環(huán)圈構(gòu)成了平坦的用于靠置接觸板件的支承面。這上環(huán)圈又附加作為固定裝置用于在其和壁間安置的板件、接觸板件、密封件、下環(huán)圈及所包圍的中間環(huán)。
在按本發(fā)明權(quán)利要求4的結(jié)構(gòu)方案中，這由壓電材料制成的板件是圓形的，因此，密封件就可以設(shè)置成簡單的圓線密封件，并且環(huán)圈是基本上圓形的，由此制造簡單。
按照權(quán)利要求5的固定裝置結(jié)構(gòu)方案，該接觸板件由彈簧鋼制成，因此，指形件的彈性得到特別地改善。
按本發(fā)明權(quán)利要求6的結(jié)構(gòu)方案進一步減小了在板件的上和下側(cè)面施加的電壓電短路的可能性。
按本發(fā)明權(quán)利要求7的結(jié)構(gòu)方案使得環(huán)圈的制作可以額外地簡單。同時，上和下環(huán)圈的結(jié)構(gòu)是相同的，因此，在固定裝置中采用的不同構(gòu)件數(shù)量就減少了。
在本發(fā)明權(quán)利要求8的結(jié)構(gòu)方案中，靠在上環(huán)圈的接觸板件雖然被牢固地擠壓到由壓電材料制成的板件上側(cè)面上，但是該接觸板件還可以通過較大的開孔而較容易地附加變形和配合到密封件上，這樣，用于夾緊由壓電材料制成的板件的作用力就進一步減小。在這個結(jié)構(gòu)方案中，由壓電材料制成的板件只在一個側(cè)面被支承。因此，它可以在相反的側(cè)面上以整個的有效表面振蕩。
按本發(fā)明權(quán)利要求9的結(jié)構(gòu)方案改進了固定裝置在孔處的固定情況。
一個明顯節(jié)省成本的方案來自本發(fā)明權(quán)利要求10的結(jié)構(gòu)設(shè)置，因為由壓電材料制成的板件在上和下側(cè)面上不再具有導(dǎo)電的涂層，而是壓電材料完全裸露的。在此，這個涂層是不必要的，因為通過接觸板件能夠在由壓電材料制成的板件之上和下側(cè)面的整個范圍內(nèi)實現(xiàn)一個無損失的電流傳遞。
下面，參考附圖詳細描述本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例。它表示

圖1本發(fā)明固定裝置的一個橫剖圖;
圖2圖1中固定裝置的俯視圖，和圖3圖1和2中固定裝置安裝在一個殼體中的實施例視圖。
圖1表示一個用于超聲波功率轉(zhuǎn)換器或超聲波振蕩器的固定裝置，該超聲波轉(zhuǎn)換器為由壓電材料構(gòu)成的圓形板件結(jié)構(gòu)11，其具有一個圓周表面13和一個上側(cè)面15和一個相反對置的下側(cè)面17。這種壓電材料在板件11的上側(cè)面15和下側(cè)面17上是無復(fù)蓋的，也就是說，板件11不具有導(dǎo)電層。在板件11的圓周表面13上，靠置一個(結(jié)構(gòu)為一個圓線密封件的)密封件21。在密封件21的外邊徑向安置一個中間環(huán)25。板件11的直徑和圓線密封件21的橫截面厚度以及中間環(huán)25的內(nèi)徑是如此依次確定的，即，在這三個構(gòu)件間不存在徑向間隙，以便依此提高密封作用。板件11和中間環(huán)25的厚度是接近相同的，但是它們稍小于圓線密封件21的橫截面厚度(直徑)。板件11是壓電陶瓷制成，而中間環(huán)25由一種(如被用于導(dǎo)體板那樣的)絕緣材料制成。
板11是在兩個由不銹彈簧鋼制成的薄接觸板27之間夾緊安置的，即，兩個板件27靠置在板件11的上側(cè)面15及下側(cè)面17上。該(兩個)接觸板27具有一個中心孔，其直徑稍微大于板件11的直徑。從中心孔的圓周徑向向里伸出(多個)指形件31，它們支承著板件11，致使中心孔的內(nèi)部直徑稍微小于板件11的直徑。由此，板件11僅在其圓周邊緣處被接觸板件27的指形件31所接觸和夾緊。在靠置在板件11的上側(cè)面15上的接觸板件27的上方安置一個與板件11對中的上環(huán)圈19。在板件11的下側(cè)面17上的接觸板件27又均勻地放置在一個下環(huán)圈23上。該上和下環(huán)圈19，23，同樣由一種(如被應(yīng)用在導(dǎo)電板上那樣的)絕緣材料制成。這上邊的環(huán)圈19具有一個孔33，它大于下環(huán)圈23上的相應(yīng)孔35的。該孔33的直徑大致與中間環(huán)25的內(nèi)徑相一致，因此，在將固定裝置組裝在一起和進而夾緊在一起的情況下，處于板件11的上側(cè)面15上的接觸板件27就可以較好地配合到環(huán)線密封件21上并因此板件11的作用表面被擴大了。而孔35的直徑是小于板件11的外直徑的，以便構(gòu)成一個環(huán)形的支承面用于靠在板件11的下側(cè)面17上的接觸板件27。
在圖2中，可以看出固定裝置的外形輪廓和其構(gòu)件。同時，接觸板件27的開孔置有數(shù)個向里指向的小指形件31、它們以共同的朝著板件11的方向彎曲，如從圖1看出的。在固定裝置組裝一起的情況下，接觸板件27是如此安置和中間環(huán)25的厚度是如此選定的，即，彎曲的小指形件31總是在指向板件11的方向，而板件11通過抓在上側(cè)面15和下側(cè)面17上的指形件31被彈性地夾緊。
上環(huán)圈19和下環(huán)圈23及中間環(huán)25的外形輪廓就直徑而言是相同的。但是，接觸板件27的外輪廓直徑是稍大的，因此，該接觸板件27相對于環(huán)圈19，23和中間環(huán)25是向外稍超出的。環(huán)圈19，23，中間環(huán)25和接觸板件27具有4個向外徑向延伸的環(huán)形凸耳37，其分別設(shè)置一個通孔29′及29用于容置擰緊固定裝置的螺栓。同時，接觸板件27的通孔29是大于環(huán)圈19，23和中間環(huán)25的通孔29′的，因此，在容置螺栓時，不存在與接觸板件27相接觸，這樣，通過螺栓本身就可在兩個接觸板件27之間實現(xiàn)一個電導(dǎo)通連接。
圖3表示該固定裝置安裝在一個立方形殼體40中的實施例。殼體40的4個彼此鄰接的側(cè)壁41分別設(shè)置一個中心孔43。在每個孔43上，借助4個螺栓45將一個固定裝置從外邊固定在側(cè)壁41上。該固定裝置，通過一個在上環(huán)圈19上靠置的蓋罩47在外邊封蓋住。該接觸板件27(如已經(jīng)提及的)，是稍稍超出環(huán)圈19，23和中間環(huán)25的外輪廓的，因此，在這些位置上總可以固定一個電導(dǎo)線，它們連至一個未表示的電源。在將蓋板47(用螺栓)擰緊在側(cè)壁41上的情況下，該固定裝置的構(gòu)件就同時彼此被擠壓和夾緊，這樣，該圓線密封件21就發(fā)生變形，而且它就達到與接觸板件27、板件11和中間環(huán)25完全接觸的狀態(tài)。依此，就可確保，在板件11的上側(cè)面15和下側(cè)面17上承載液體燃料時，該燃料不會起到上側(cè)面15和下側(cè)面17之間電橋的作用。
該液體燃料，通過一個管道49輸入到蓋罩47內(nèi)，該蓋罩47置有通孔51，其一方面將液體燃料導(dǎo)向板件11的上側(cè)面15處，另一方面則通過一個U形的管道53導(dǎo)向?qū)χ聜?cè)面17的殼體40內(nèi)部。同時，該U形的管道53是如此的長度，即，由它(53)所流過的液體燃料(其將板件11的上側(cè)面15和下側(cè)面17彼此連接起來)，具有一個足夠的電阻，以便不可能發(fā)生短路。同時，該管道53還起到熱交換器的作用，因為，通過它流過的液體燃料吸收了由壓電材料制成的板件11產(chǎn)生的熱量，這些熱量被管道53以其U形的表面區(qū)域傳給周圍環(huán)境。
從電源通過所屬的電導(dǎo)線和接觸板件27，將一個電壓施加到由壓電材料制成的板件11的上側(cè)面15和下側(cè)面17上。因此，該板件11就產(chǎn)生振蕩，并將這個振蕩作用傳遞到液體燃料，該燃料則由于產(chǎn)生的氣蝕區(qū)而起泡沫。
該板件11僅在其外邊緣處被彈性地夾緊在接觸板件27的指形件31之間，這樣，振蕩運動可以接近無阻礙地進行，并且在板件11的上側(cè)面15和下側(cè)面17之間確保一個可靠的液體密封和電流的分離。
為了理想地利用板件11的振蕩運動，則板件11的上側(cè)面15和下側(cè)面17用液體的燃料加載。而只有下側(cè)面17一個側(cè)面用燃料加載時具有的缺點是，該板件11自身變熱和其效率受到損失。在這種情況下，這不受燃料加載的側(cè)面至少必須用空氣沖流，以確保通過對流將熱量排出。這樣的缺點是，人們不能將超聲波振蕩器置于其內(nèi)部處于壓力下的一個容器的壁中。并且，該超聲波振蕩器將會變成一個破裂的圓盤。
一個優(yōu)選的實施方案在于，該密封件21和中間環(huán)25是制成一個整體構(gòu)件。
權(quán)利要求
1.用于將一個超聲波功率轉(zhuǎn)換器固定在一個壁(41)的孔(43)中的固定裝置，該轉(zhuǎn)換器由一個壓電材料板件(11)構(gòu)成，該板件(11)具有一個圓周表面(13)以及一個由液體加載的上側(cè)面(15)和下側(cè)面(17)，該固定裝置具有至少一個在板件(11)圓周上設(shè)置的密封件(21)，其由電絕緣材料構(gòu)成用于上側(cè)面(15)和下側(cè)面(17)之間的液體密封和電流隔開，和具有至少一個將板件(11)固定在壁(41)的孔(43)中固定裝置；其特征在于板件(11)在兩個側(cè)面(15，17)上被夾緊在兩個薄的接觸板件(27)之間，它們(27)由彈性的導(dǎo)電材料制成并具有一個孔，該孔的內(nèi)部直徑比板件(11)稍小的孔，并且，在這兩個接觸板件(27)之間沿圓周上離開板件(11)有間距地安置一個包圍密封件(21)的中間環(huán)(25)，同時，密封件(21)在外圓周上包圍著該板件(11)，并結(jié)構(gòu)閉合地被夾緊到圓周表面(13)和中間環(huán)(25)之間。
2.按權(quán)利要求1所述的固定裝置，其特征在于接觸板件(27)的孔具有多個向里指向的小指形件(31)，它們在到板件(11)的方向上被彎曲，因此，板件(11)通過抓在上側(cè)面(15)和下側(cè)面(17)上的指形件(31)被夾緊。
3.按權(quán)利要求1或2所述的固定裝置，其特征在于在靠置在板件(11)的下側(cè)面(17)上的接觸板件(27)的下方，安置一個下環(huán)圈(23)，并且在靠置在上側(cè)面(15)上的接觸板件(27)的上方，安置一個上環(huán)圈(19)作為固定裝置。
4.按權(quán)利要求1至3之一所述的固定裝置，其特征在于板件(11)是由壓電材料制成的圓形構(gòu)件，并，密封件(21)是一個圓線密封件，而環(huán)圈(19，23)是基本上圓環(huán)形的。
5.按權(quán)利要求1至4之一所述的固定裝置，其特征在于接觸板件(27)由彈簧鋼制成。
6.按權(quán)利要求1至5之一所述的固定裝置，其特征在于環(huán)圈(19，23)和中間環(huán)(25)是由電絕緣材料制成的，或者，至少在其表面上設(shè)置一個絕緣涂層。
7.按權(quán)利要求1至6之一所述的固定裝置，其特征在于該上環(huán)圈(19)和下環(huán)圈(23)是相同結(jié)構(gòu)的。
8.按權(quán)利要求1至6之一所述的固定裝置，其特征在于該上環(huán)圈(19)具有一個比下環(huán)圈(23)較大的孔(33)。
9.按權(quán)利要求1至8之一所述的固定裝置，其特征在于該上環(huán)圈(19)和下環(huán)圈(23)，中間環(huán)(25)和接觸板件(27)具有通孔(29，29′)，它們?nèi)葜寐菟?45)以便將固定裝置擰緊在壁(41)上。
10.按權(quán)利要求1至9之一所述的固定裝置，其特征在于在板件(11)的上側(cè)面(15)和下側(cè)面(17)上，該壓電材料是完全裸露的。
11.按權(quán)利要求1至10之一所述的固定裝置，密封件(21)和中間環(huán)(25)組成一個構(gòu)件。
全文摘要
用于超聲波功率轉(zhuǎn)換器的固定裝置，其中，一個由壓電材料制成的板件11在兩個側(cè)面15，17上加載有液體，以使液體通過以超聲波頻率振蕩的板件11作超聲波處理。在板件11的側(cè)面15，17上，并在圓周邊緣外通過環(huán)形的接觸板件27均勻地施加電壓，該接觸板件27具有朝板件11方向上彎曲的彈性指形件31，用于電壓傳遞及均勻地夾緊板件11。在板件11的圓周上安置一個密封件21，其在板件11和中間環(huán)25之間和在接觸板件27之間被密封地夾緊。
文檔編號G10K11/00GK1086745SQ93107179
公開日1994年5月18日 申請日期1993年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月19日
發(fā)明者京特·波舍爾 申請人:Ppv管理股份有限公司