DE2929768C2 - Ultraschall-Zerstäuber - Google Patents
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Description
Die Erfindung bc/iehi sich ai'f einen Ultrasehall-Zrr- w
swiuber nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs I. Ein solcher lsi aus der I)Ii-OS 2b 00 980 bekannt.
Derartige llllraschal'/.crst, iber sind Quellen elektromagnetischer
Si.iriiHi» .-II. Is hat sich herausgestellt,
daß es aiii »rund tier icl.iiiv h« len I requenzen und r>
hohen Leistungen bei Ultraschall Zerstäubern zur /erst.iiibung von Wasser u.dgl. schwierig ist. den
Störpegel von hoi hlrcquenlcn Slorslrahlungen ausreichend /u vermindern. Die I reqnen/cn. mit denen solche
(Mtrasi'hall Zerstäuber betrieben werden, hegen zwi 4»
sehen I und 2 Ml I/ und die /ur Zerstäubung von 400 bis
500 cm1 pro Stunde ei forderliche Leistung liegt zwi
sehen IO und 30 Watt. Wenn Wasser /erstiiubl werden soll, dann ist es wegen der Sicherheitsbestimmungen
schwierig, das alliiere Gehäuse des Zerstäubers aus 4j
Metall /11 fertigen.
In der Vergangenheit hat man einen piezoelektrischen
Vibrator .in einer k.inimcrgrumlplallc befestigt,
die ,im Hoden ilis Zcrst.nibeigefalies des Ultraschall
Zersl.iubers ,inziibnngen im \ii die K.immergrundplat in
Ic hai man die (inindpl,iite eines freiberkreises
angebaut und eint, ringlormige Mel.iliplalle aus Kupfer
oder 'Miiniiniiim mil einer Wandstärke von etwa 0.2 bis
0.8 mm wurde mn einem Isolator um den Umfang der Grundplatte angeordnel. Obgleich man durch eine Ί5
selche Metallplatte Slorslrahlungen verringern kann, lsi
doch die Siromversorgungslciiiin» eine Quelle weiterer
Slorsti ,ihliingcn
Is ist aiuh hek.innl. ein Metallgehäuse /ur Abschii
niting des piezoelektrischen Vibrator·,, der auf der M)
Grundplatte der /.ersiaubereinheil montiert ist, und des
Trciberkrcisc? eirischijeßlicjt des Metztcifs einzusetzen.
In einer .solchen Anordnung hai mäh zusätzlich im
Metallgehäuse elektrische Filler angeordnet, um den .Störpegel zu verringern. Solche Anordnungen sind 6i
jedoch kompliziert und [euer, da mäh iii der
.Slrömvcrsorguligslcitting vor dem Gleichrichter ein
sydimetrisehes Filter benötigt. Weiterhin muß ein
solches I iller abgeschirmt sein, damit es cmstr.ihlimgsfest
ist
Der vorliegenden ! rlmditng liegt die Aulgithr
zugrunde, einen Ultraschall-Zerstäuber anzugehen, der
die vorerwähnten Nachteile nicht aufweist und bei dem
sowohl die Störspannungen als auch die Storsfahliiti
gen durch eine einfache Konstruktion vermindert sind.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelost. YVeiierbildun
gen der Erfindung sind Gegenstand des Unteranspri·-
chev
Beim erfindungsgemäßen Zerstäuber ist der Erregerkreis
fur den piezoelektrischen Vibrator in em Oszillaiorleil und ein Netzteil getrennt. Der Oszillatoren
ist durch ein Metallgehäuse abgeschirmt. Knie der
Stroniversoigungsleitiingen. die /um OsziIIatortt.il
fuhrt, erstreckt sich durch eine Öffnung im Metallgehäuse,
wahrend die andere Stromversorgungsleitung direkt
mit dem Metallgehäuse verbunden ist. Zweckmaßigerweise
ist die erstgenannte .Stromversorgungsleitung mit Hilfe eines Durchfuhrungskondensators durch das
Gehäuse gefuhrt.
Die Erfindung ermöglicht auch die Verwendung eines Fillers in einem solchen Oszillatorkrcis zusammen mit
einem Fmstellwiderstand. mit welchem man den
Oszillator regeln kann, wobei dieser Einstellwiderstand
außerhalb des Me'allgehäuses angeoidrel ist.
Die F.rfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen naher erläutert werden, ['s zeigen
I ig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Ultraschall
ZerslaubvVs nach der Erfindung:
F 1 g. 2 einen Schaltkreis des Netzteils und Oszillatorteils
des Zerstäubers nach F i g. I:
I 1 g. 3 ilen Verlauf von Storsignalkurven;
I ig. 4 einen Schaltkreis einer alternativen Ausführungsform der Erfindung, und
I 11;. Ί cm !ili>ckdiagr.imiii eines I lir.isi. I1.1II-Zerstäubers,
der den Schaltkreis nach I ig. 4 enthalt.
(icmall den I 1 g 1 und 2 lsi der i.riegel kreis fm ilen
piezoelektrischen Vibrator 2 .ml l ner K.immcrgiund
platte I montiert und ist in einen Oszillator IO und cm
Net/teil Il unierieill. l.et/lcrcs befindet snh auf einer
Ciriinclpl.ilte 3 Der Oszillator 10 ist von einem
Metallgehäuse 12 beispielsweise aus Kupfer oder
Aluminium abgeschirmt, das auf der Grundplatte 1 befestigt ist Der Oszillator IO kann ein üblicher
Transistoroszillator sein, wie er beispielsweise in 1 ig 2
dargestellt ist. bestehend .ins einen; Transistor 13 und
anderen Schaltelementen Die negative Slromvcrsor gungsleilupg V tiihri eine Gleichspannung vom
negativen Ausgang eines Gleichrichters 14 des Net/teiK
Il zum Oszillator Diese I ellung V isi mit den;
Metallgehäuse 12 ν ei hunden. Die positive Slromvcrsor
gungsleiiiing /' erslreckl sich vom positiven \usgang
des Gleichrichters 14 über eine Induktiv 11.1t 16 zum
Oszillator 10 Sie ist mittels einer isolierenden Hülse 15
eines Diirchfuhrungskordcns.itors oddgl durch die
Wand des Mel.illgehauses 12 geführt. Zwischen die
Ausgangsanschliisse ties Gleichrichters 14 is; ein
Kondensator 17 und zuisi hen seine Fingangsanschlusse
A und ßiuem Kundens«itur legcschalLcl.
Bei der oben beschriebenen Anordnung wird eine ,y,
vom Oszillator 10 ausgehende Störstrahlung durch das !■'
Metallgehäuse 12 abgeschirmt Und bemerkenswert herabgesetzt. Der Siörspahnungspegcl. der an der
positiven Sirömversorgimgsleiuing P vorhanden ist,
wird wirksam durch ein elektrisches Filter ufiicfdriickl.
das aus dem Diirchführungskortdenstor 15, der Indukti-
vitiit 16 und dem KoiuL-ns.itor 17 bestehl. Der
Kondensator !8 schließt ebenfalls Siorsp.iniuingssigna-Iean
den Eingangen Λ und /f des Gleichrichters kurz.
I ig. 3 zeigi die Wirkung, die die Erfindung
hinsichtlich der Siorunterdrückung hervorrult. Die
Kurve 4 zt igt das Verhältnis zwischen dem Störpegel und der I requenz einer bekannten Anordnung, wahrend
die Kurve Ii die entsprechenden Zustände bei dem
Schaltkreis nach I'ig. 2 zeigt Vergleicht man diese beiden Kurven, tiann sieht man. daß der Störpegel durch »
die Erfindung ganz beträchtlich herabgesetzt wird, !•"olgende Effekte lassen sich erkennen:
1. Das Aufteilen des Erregerkreises in den Oszillator
IO und das Netzteil 11. die Abschirmung des r Oszillators 10 durch ein Metallgehäuse 12 und die
Zuführung der Versorgungsspannung über einen Durchfuhrungskondensator 15 in das Metallgehäuse
12 seizl den Slorstrahlungspegel bemerkenswert
herab. -'"
2. Die Anordnung eine·· Storfilters h der Stromversorgungsleilung
zwischen dem Oszillator 10 und dem Gleichrichter 14 setzt die Anzahl der
benötigten Bauteile und die Kosten ho.'ab im Vergleich zu einer Lösung, bei der das Störfilter in ■?'
der Weehselspannungs-Versorgungsleitung angeordnet ist.
3. Außerdem sei hervorgehoben, daß das Metallgehäuse
12 dennoch mit kleinen Belüftungslöchern zur Wärmeabfuhr versehen sein kann. J'
In vielen Fallen ist es erwünscht, den Oszillator zu
verstellen. Dabei sollte der Einstellknopf an der Außenseite des Zerstäubers angeordnet seit», damit er
leicht zugänglich isl. Dies macht nummer längere J'.
Anschlußleitungen für das einstellbare Bauelement notwendig.
E i e. 4 zeigt ein Beispiel eines Schaltkreises, in
welchem die oben beschriebenen Komponenten enthalten sind. Dieser Schaltkreis umfaßt einen Erregerkreis *»
mit einem C'olpilts-Oszillator. bei welchem der Kollektor
des Oszillalortransistors geerdet ist.
Bei diesem Schaltkreis wird die .in den Eingangsanschlüssen
A und B anliegende Wechselspannung von einem Gleichrichter 21 gleichgerichtet, von einem 4>
Siebkondensator 22 gegl.'iiet un'1 der positiven
Stromversorgungsleitung /' ι ml der negativen Stromversorgungsleitung
/V als Gleichspannung zugeführt. Der Kollektor des Transistors 23 isl direkt mn der
positiven Stromversorgunssleuiing /' verbunden. Der >"
limitier des Transistors 23 isl über Drahivv indungen 24
und 25 mit der negativen Stioimcrsorgungsleitung /V
verbunden. Zwischen dem Kollektor und der Basis des Transistors 23 isl ein piezoelektrischer Vibrator 26
eingeschaltet, der cmc mech.inisi.he I 'hraschallschwin- "
gung erzeugt Ein Anschluß .in der I Itraschall-Strah
lungsscilc des piezoelektrischen Vibrators 26 ist daher
mit der positiven Strnmversorgiin^sleitung /' verbunden.
Diese Leitung isl geerdet Zvvisihen dom Kollektor
des Transistors 23 und dem Vcrbindungspiinkt der wl
beiden Drahlwieklungen 24 und 25 ist ein Kundensator
i.27 eingeschaltet Zwischen der Transistorbasis und dem erwähnten Verbindungspunki ist ein Kondensator 28
eirigcschalleL Der Basis des Transistors 23 ist über einen
Vorwiderstand 29 und einen einstellbaren Widerstand <"
al, zu welchem Leitungen 30 führen und der mil dem Vofwidcrslarrd 29 in Serie liegt, ein Vorslrom zugeführt.
In einem solchen Kreitv bilden der Kondensator 27
und die Drahtvv icklung 25 einen Parallclresonanzkrcis.
der einen Ac|uivalcimvert hat. Die Wicklung 24 ist eine
Komplemeuiarspule zur Beeinflussung der Km venioi iv
der Schwingung Der Kondensator 22 setzt die
Hochfrequenzimpedanz zwischen der positiven Leitung P und der negativen Leitung N herab Dieser
C'olpitls-Oszillator erzeugt eine Schwingung nut einer
Leitung von einigen 10 Watt, solange der Parallel
resonanzkreis kapaz'tiv isl und der piezoelektrische Vibrator 26 induktiv ist.
In einem solchen Schaltkreis ist es möglich, den
Kollektor des Transistors 23 /u erden. so daß von dei
Kollekiotseiie des Transistors keine Siöisirahlungen
ausgehen. Siörspannungen. die von der Verhindungsleitung
30. die mit der Basis des Transistors verbunden isl. ausgehen, führen normalerweise zu einigen Problemen.
Es isl besser, wenn der einstellbare Widerstand 31 zur Veränderung der Oszillatorausgangs->pan:uing im Ge
häuse des Zerstäubers an einer Stelle untergebraciit ist.
die einen bequemen Zugriff zu dem Finstellknopl ermöglichen. Dies bedingt jedoch - ufig eine lange
Verbindungsieitung 30. die wie eine uiicune zur
Abstrahlung von Hochfrequenzenergie wirkt.
Um dieses Problem zu beseitigen, sieht die vorliegende
Erfindung ein Filter vor. das zwischen die Basis des
den Osz 'latortransistor vorspannenden Kreises und die
besagte Verbindungsieitung 30 eingeschaltet ist. I ι g. 4 zeigt einen F iltcrkreis 42 mit einer Spule 40 und einem
Kondensator 41. der in den Vorspannungskreis des Oszillatortransistors 23 eingeschaltet ist. [Der Vorvviderstand
29 und der einstellbare Widerstand 31 sind in Serie mit diesem filter zwischen den Kollektor und die Basis
des Oszillatortransistors 23 geschaltet.
Bei diesem Schaltkreis ist eine ausreichend hohe Impedanz im Vergleich zur Erregerimpedanz des
piezoelektrischen Vibrators 26 fur Hochfrequenz-Schwingungen mi \ orspannungskreis aufgrund des
filters 42 vorhanden Im Vorspannungskreis fheHt
daher ein wesenthch verringerter Ilochireciiienzs rom
Es ist auf diese Weise möglich. .Störstrahlungen, die von
der VerbindungsleUung 30 ausgehen, wesentlich zu
vern.indem, d. h. die Lange dieser Leitung braucht nicht
allzu kurz gewählt zu werden
I i g. 5 zeigt einen Ultraschall-Zerstäuber mit den
Merkmalen der IΊ g. 1 und 4. Der Oszillator 50 ist ein
Colpitts Oszillator mit geerdetem Kollektor und mit
dem Filierkreis 42 nach I ι g. 4 Eine Stromv ersorgungs
leitung erstreckt sich ulvr einen Durchführungskondcn
salor 51 in einer Öffnung im Abschirmgehause 52 zum
Oszillator 50 Diese I.ellung isl über em I Hler 53 mn
dem Netzteil 54 »erblinden. Der piezoelektrische Vibrator 26 ist am Bojen eines Behalters 55 helestigi
und das F!nde der Ull-aschallwcllen abstrahlenden
Oberfl1 Cl(C berührt die F lussigk.-it 56 im Behälter 55.
Der einstellbare Widerstand 31 ist mn dem Oszillaloi 50
überdic leitung 30 ·. .rbunden
Im Schaltkreis nach I ι g. ~>
ist es möglich, nicht nur die
von der I i-itung 30 ausgehende Strahlung zu beseitigen,
sondern auch die Strahlung, die von der Siromvcrsor
gungsleitung ausging. Fs hell sich nachweisen, daß die
F cldstiirke bei Linsatz einer Abschirmung und eines
Filiers in der Stromversorgung, wie es F-"ig.5 darstellt,
etwa 55 clß (OdB =1 ((Wm) beträgt, wennι lief Kondensator
4i im Filterkreis 42 eine Kapaz.ität von lOOOOpF aufweist und die Wicklung 40 eine Induktivität von
100 μΗ aufweist, Extrem gulc Ergebnisse ergaben >ich
durch Verwendung des Fillcrkrciscs 42 im Vorspanniingskrcis
des O.szillnlortrnnsistors.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Ultrasehall Zerstäuber, bestehend mis einem
Oszillatorkreis mn piezoelektrischen? Vibrator und
i-ineni einen Gleichrichter aufw eisenden Nei/teil /ur ί
Stromversorgung des Oszillatorkreises, dadurch
ge k e η η / e ich ne ι, daU der Os/illatorkreis (10;
50) in einem Metallgehäuse (12; 52) und das Net/teil
außerhalb davon angeordnet sind, daß cine (N) der
beiden das Net/teil (11; 54) mit dem Os/illatorkreis m
(10; 50) verbindenden Stmmversorgungsleitungen
(N. P) mit dem Metallgehäuse (12; 52) galvanisch verbunden ist. daß /wischen Os/illatorkreis und
Net/teil außerhalb -les Metallgehäuse* (12; 52) ein
l.C -Filter (16, 17; 5J) vorgesehen ist. und daß die ,s
/weite Stromversorgungsleitung (P) isoliert in das Metallgehäuse (12; 52) eingeführt ist.
2. Ultraschall-Zerstäuber nach Anspruch 1 mit
einer Einstellvorrichtung /ur Beeinflussung der Schwin»"ngsampliiude. die getrennt von dem zn
Os/illatij.-Äreis außerhalb des Metallgehäuses angeordnet
ist. dadurch gekennzeichnet, daß /wischen der Einstellvorrichtung (31) und dem Os/illatcrkreis
(10; 50) em I Hier (42) parallel /um piezoelektrischen
Vibrator (26) vorgesehen ist. >j
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