DE2508175A1 - Ultraschallvorrichtung und verfahren zur verwendung eines stroemenden mediums in einer ultraschallvorrichtung und in einem arbeitsbereich um das vorstehende werkzeug der vorrichtung herum - Google Patents

Ultraschallvorrichtung und verfahren zur verwendung eines stroemenden mediums in einer ultraschallvorrichtung und in einem arbeitsbereich um das vorstehende werkzeug der vorrichtung herum

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DE2508175A1 DE19752508175 DE2508175A DE2508175A1 DE 2508175 A1 DE2508175 A1 DE 2508175A1 DE 19752508175 DE19752508175 DE 19752508175 DE 2508175 A DE2508175 A DE 2508175A DE 2508175 A1 DE2508175 A1 DE 2508175A1
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C1/00—Dental machines for boring or cutting ; General features of dental machines or apparatus, e.g. hand-piece design
    • A61C1/02—Dental machines for boring or cutting ; General features of dental machines or apparatus, e.g. hand-piece design characterised by the drive of the dental tools
    • A61C1/07—Dental machines for boring or cutting ; General features of dental machines or apparatus, e.g. hand-piece design characterised by the drive of the dental tools with vibratory drive, e.g. ultrasonic

Description

PATENTANWÄLTE
D:pl.-lng. P. WIRTH · Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK DlpHrtg. G. DANNENBERG · Dr. P. WEHvJHOLD · Dr. D. GUDEL
281134 β FRANKFURTAM MAIN
TELEFON (0611)
287014 GR. ESCHENHEIMER STRASSE
Case 68U
25.2.1975
Cavitron Corporation (Delaware)
Ultraschallvorrichtung und Verfahren zur Verwendung eines strömenden Mediums in einer Ultraschallvorrichtung und in einem Arbeitsbereich um das vorstehende Werkzeug der Vorrichtung herum.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Ultraschallwerkzeug für zahnärztliche Zwecke. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, bei der ein mit Ultraschall angetriebener Kopf in Verbindung mit Aussprühen einer Flüssigkeit oder eines Schlammes verwendet wird, der ein Abreibmittel enthält; das Werkzeug soll als Schneid- oder Reinigungswerkzeug bei zahnärztlichen Operationen oder Arbeitsgängen eingesetzt werden.
Vorrichtungen zum Schneiden und Reinigen, die akustisch in Schwingungen versetzt werden, besitzen im wesentlichen einen Vibrator, der seinerseits eineri elektromechanischen Teil aufweist, welcher mit relativ hohen Frequenzen bei kleiner Amplitude in
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Schwingungen versetzt wird, wenn ein den elektromechanischen Teil umgebendes elektromagnetisches Wechselfeld vorhanden ist, wie es durch eine Wechselstromquelle erzeugt wird. Der elektromechanische Teil kann beliebig in einer von mehreren Bauarten ausgeführt sein, z.B. elektrodynamisch, piezoelektrisch oder durch Magnetostriktion mit einer Arbeitsfrequenz in der Grössenordnung von 5000 bis 40000 Hertz und vorzugsweise in einem Frequenzbereich in der G-rössenordnung von 20000 bis ungefähr 30000 Hertz arbeitet.
In den Fällen, in denen der elektromechanische Teil durch Magnetostriktion arbeitet, ist sein eines Ende an einem Verbindungskörper befestigt, dessen anderes Ende in starrer Verbindung ein gewähltes Arbeitswerkzeug tragt. Der Verbindungskörper dient als akustischer Dämpfungsumformer und ist so gestaltet,und ausgebildet, dass er die Amplitude der Schwingungen, die von dem elektromechanischen Teil erzeugt und auf das Arbeitswerkzeug durch den Verbindungskörper übertragen werden, entweder vergrössert oder verringert. Der als Vibrator bezeichnete Schwingungserzeuger besteht im wesentlichen aus einem elektromechanischen Teil, einem Verbindungskörper und einem Arbeitswerkzeug, die starr vom einen zum anderen Ende als eine Einheit verbunden sind und durch ein geeignetes Gehäuse getragen werden.
Insbesondere ist die Erfindung eine Verbesserung der in der USA-PS 3 076 904 gezeigten Vorrichtung für akustischen Schwingungsantrieb beim Schneiden und Entfernen von Materialien. Die bekannten Vorrichtungen, die in dieser Patentschrift geschildert werden, verwenden eine gesonderte, aussermittig angeordnete Leitung und eine Düse zur Abgabe eines flüssigen Schlammes oder von Kühlwasser an das Werkzeug und den dem Werkzeug benachbarten Bereich. Zwar bestehen keine grossen Nachteile, eine solche versetzt angeordnete Leitung zu verwenden; jedoch müssen das Werkzeug und die Düse so angebracht werden, dass die Flüssigkeit in den Arbeitsbereich hinein abgegeben wird. Zum Beispiel kann die Düse so ausgebildet werden, dass sie Wasser in den Bereich des Werkzeugkopfes eines Werkzeuges abgibt, das aus der Achse der Vorrich-
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tung heraus weggebogen ist. Würde man ein nicht abgezogenes Werkzeugmundstück verwenden, so wird das strömende Medium nur dann gegen die richtige Stelle ausgestrahlt, wenn die Richtung der Düse geändert würde. Wenn ausserdem das Düsenmundstück aus dem Körper der Vorrichtung heraussteht, ist es mehr als sonst einer Verlagerung und Beschädigung ausgesetzt.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung an einem Ultraschallreinigungsgerät, das ein rohrförmiges Gehäuse "besitzt, ferner eine um dieses Gehäuse herum gehende Erregerwicklung und eine Vorrichtung zum Einführen eines strömenden Mediums in das eine Ende des Gehäuses. Die gemäss der Erfindung vorgesehene Verbesserung besteht darin, dass eine hohle Hülse vorgesehen ist, die einen Teil besitzt, der in das Gehäuse einsetzbar ist, und dass in Strömungsverbindung mit dem Gehäuse ein Werkzeugaggregat .vorgesehen ist, das einen Kopf besitzt; ferner ist gemäss der Erfindung ein Verbindungskörper vorgesehen, der in der hohlen Hülse einsetzbar gelagert ist und der einen geringeren Durchmesser als die hohle Hülse besitzt, derart, dass ein ringförmiger Raum zwischen dem Verbindungskörper und der hohlen Hülse gebildet wird; ausserdem ist bei der Vorrichtung nach der Erfindung ein bei Ultraschallfrequenz betätigbarer Vibrator vorgesehen^.wobei in das Gehäuse eintretendes strömendes Medium durch das Gehäuse, durch den ringförmigen Raum und aus diesem heraus durch eine Düse strömt, die zwischen dem Verbindungskörper und dem dtüsenförmigen Teil gebildet wird.
Vorzugsweise sind nach der Erfindung Mittel oder Vorrichtungen vorgesehen, die zwischen der Hülse und dem Verbihdungskörper gelagert sind und die absatzweise mit dem Verbindungskörper an dessen Knotenpunkt in Kontakt treten.
Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform, der Erfindung, die nachstehend beschrieben wird, besitzt der Verbindungskörper einen Schaft mit einem Ring, der an dem Schaft an dessen Knotenpunkt quer zum Schaft verlaufend gelagert ist. Die hohle Hülse besitzt
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einen quer verlaufenden Schlitz zur Aufnahme des Rings und Umleitungsmittel für eine Strömung, die dazu dienen, das strömende Medium um den Ring herum zu leiten. Vorzugsweise ist eine Büchse am offenen Ende der Hülse gelagert.
Ein Ziel der Erfindung "besteht darin, eine verbesserte Ultra-' schall-Reinigungsvorrichtung zu schaffen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, eine Ultraschall-Reinigungsvorrichtung zu schaffen, die eine neue und verbesserte Flüssigkeitsdüse besitzt.
Ein weiteres Ziel besteht bei der erfindungsgemässen Vorrichtung darin, ein Ultraschall-Handgerät mit einer neuen Kühlvorrichtung zu schaffen.
Ein weiteres Ziel besteht bei der erfindungsgemässen Vorrichtung darin, ein Ultraschall-Handgerät, das weniger merkliche Schwingungen auf die Hand der Bedienungsperson überträgt, zu schaffen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, ein Ultraschall-Reinigungsgerät zu schaffen, das ein neues Sprühstrahlmuster
der versprühten Flüssigkeit schafft.
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
nachstehenden beispielsweisen Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen, und zwar zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt des Vorderendes der erfindungsgemässen Ultraschallvorrichtung;
Fig. 2 einen Querschnitt durch den hinteren Teil der Vorrichtung gemäss der Erfindung;
Fig. 3 eine schaubildliche Darstellung der erfindungsgemässen
Vorrichtung;
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Fig. 4 einen Querschnitt des vorderen Teils einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung gemäss der Erfindung, und
Pig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der Pig. 4.
Akustisch in Schwingungen versetzte Reinigungsvorrichtungen sind nach dem Stand der Technik "bekannt. Sie haben verschiedene Formen und Abwandlungen, die von den Konstruktionsbedingungen, den bevorzugten Anwendungsgebieten, von den Kosten und von den Werkstoffen etc. und auch von der Zusammensetzung des Werkstücks und der daran auszuführenden Arbeit abhängen. Die bereits genannte US-PS 3 076 904 ist ein Beispiel für solche Vorrichtungen und auch für die verschiedenen Anwendungsarten und Abwandlungen, die verwendet werden können. Andere Abwandlungen solcher Vorrichtungen sind in der US-PS 3 368 280 für ein zahnärztliches Werkzeug und in der US-PS 3 075 288 für ein zahnärztliches Gerät dargestellt. Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Ultraschall-Reinigungsvorrichtung für zahnärztliche Zwecke, die u.a. die Kühlflüssigkeit vorteilhaft in den Arbeitsbereich überführt.
In diesem Sinne zeigen die Figuren 1 bis 3 eine be"vo rzugte Ausführungsform der Erfindung, bei der die Vorrichtung 12 in abgeschnittener Seitenansicht und in Fig;. 1 und 2 als Längsschnitt
rohrrörmiges Außendargestellt ist. Sie besitzt ein/Gehäuse 14, das dafür geeignet ist, in der einen Hand etwa ebenso wie ein Bleistift gehalten werden zu können. An dem nicht arbeitenden Ende der Vorrichtung ist eine Endkappe 16 auf das Gehäuse aufgeschraubt. Durch dieses Ende des Gehäuses erstreckt sich eine biegsame rohrförmige Leitung 18 in den Hauptteil der Vorrichtung 12 hinein. Die Leitung, die in der Endkappe in ziemlich üblicher Weise durch Klammern 20 festgehalten wird, enthält zwei Leitungsdrähte 22 und 24 und ein Zufuhrrohr 26 für ein strömendes Medium; alle drei Teile 22, 24 und 26 sind in üblicher Weise von nicht gezeichneten Stromquellen bzw. einer Mediumquelle gespeist.
Das das strömende Medium führende Rohr 26 ist in den Bodenteil eines Anschlußstücks 30 eingesetzt und mit diesem Bodenteil
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mittels eines Rohrhalters 32 "befestigt. Das Anschlußstück bildet das eine Ende eines rohrförmigen Gehäuses 34, das sich in axialer Richtung innerhalb des Aussengehäuses 14 erstreckt. Wie ersichtlich ist je ein Ende der Drähte 22 und 24 mit den beiden Enden einer schraubenlinienförmigen Wicklung 36 eines Stromlei-'tungsdrahtes verbunden, der z.B. aus Kupfer besteht, das mit einem geeigneten Überzug, z.B. Email isoliert ist. Der in der Wicklung fliessende Strom induziert ein elektromagnetisches Wechselfeld innerhalb des Innengehäuses 34, wenn Strom zugeleitet wird. Das Innengehäuse 34 kann aus irgendeinem geeigneten Material bestehen, z.B. Kunststoff oder Metall, jedenfalls ein Material, das den Aufbau des elektromagnetischen Wechselfeldes durch die Wicklung innerhalb des Innengehäuses nicht behindert. Dieses Gehäuse ist am vorderen Ende offen und besitzt hier einen ringförmigen Flansch 38, der eine ringförmige Nut aufweist. Innerhalb der Nut ist ein.elastomeres Dichtungselement, z.B. ein U-Ring 42, befestigt, und dieses Dichtungselement schafft eine dichte Passung und Abdichtung zwischen dem Innengehäuse und dem ,Inneren des Aussengehäuses. Vor dem Flanschteil 38 des Innengehäuses ist der Durchmesser des Aussengehäuses auf praktisch den gleichen Durchmesser reduziert wie das Innere des Innengehäuses. Die Wandung des Aussengehäuses 14, die an die Vorderseite des Innengehäuses 34 angrenzt, ist versenkt und dann zur vorderen Stirnfläche des Innengehäuses hin verjüngt. Das vordere Stirnende des Aussengehäuses hat einen geringeren Aussendurchmesser, behält aber im wesentlichen den gleichen Innendurchmesser wie das Innengehäuse.
Ein Einsatzaggregat 44 ist einsetzbar in dem Aussengehäuse 14 gelagert, und zwar ist es durch das Vorderende des Gehäuses einsetzbar. Ein wichtiges Merkmal der Vorrichtung liegt darin, dass die Anbringung des Einsatzaggregats 44 auf einfache Weise erlaubt, dieses Aggregat abzutrennen und aus dem Gehäuse zu entfernen und es'durch ein anderes Einsatzaggregat zu ersetzen, das in anderer "/eise arbeitet. Der äussere Teil des Einsätzaggregats
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44 ist eine einstückige Hülse 48, durch die eine verhältnismässig kleine Bohrung hindurchgeht. Der Aussendurchmesser der Hülse 48 ist in den verschiedenen Abschnitten des Aggregats unterschiedlich gross. Derjenige Abschnitt, der dem Werkzeugende am nächsten liegt, d.h. der vordere Abschnitt 52, besitzt einen kleineren Aussendurchmesser, um in diesem Bereich das Gewicht der Vorrichtung zu verringern; jedoch ist dieser Abschnitt ebenso starr ausgeführt wie die übrigen Teile der Hülse 48. Ein mittlerer Abschnitt 54 der Hülse besitzt einen grösseren Aussendurchmesser, wodurch genügend 7/andstärke für die Anbringung von drei Gewindelöchern 56 geschaffen wird, die in einer Querebene in Abstand von 120° durch den Mittelabschnitt der Hülse hindurchgebohrt sind und mit Innengewinde versehen sind. Ein dritter hinterer Abschnitt 58 der Hülse besitzt einen Aussendurchmesser, durch den es möglich gemacht wird, diesen Abschnitt abnehmbar in die vordere Stirnseite des Aussengehäuses 14 in dieses einzusetzen, wobei durch die Berührung von Oberfläche zu Oberfläche ein dichter Paßsitz zwischen dem Aussengehäuse und der Hülse hergestellt wird. Eine ringförmige Nut ist in die äussere Oberfläche des dritten Abschnitts eingeschnitten; in diese Nut ist ein 0-Ring 60 eingesetzt, der als Abdichtelement und Befestigungselement dient. Ein vierter Abschnitt 62 der Hülse erstreckt sich vom dritten Abschnitt aus nach hinten; er besteht im wesentlichen aus einem dünnwandigen Rohr, das den gleichen Aussendurchmesser wie der dritte Abschnitt hat. Die hintere innere Stirnfläche des dritten Abschnitts ist mit einer Versenkbohrung versehen, die so weit reicht, dass sie einen leichten Durchgang eines strömenden Mediums möglich macht, wie weiter unten beschrieben wird.
Ein Werkzeugaggregat 64 ist gleitend verschiebbar in den Bohrungen des Hülsenaggregats gehalten; allerdings erstrecken sich wesentliche Teile dieses Werkzeugaggregats aus jedem der Enden der Hülse heraus. Das Werkzeugaggregat 64 weist ein Yferkzeug-Vorder-, teil 66 auf, das ausserhalb des vorderen ersten Abschnitts der Hülse angeordnet ist. Im allgemeinen ist das Werkzeug-Vorderteil ein zugespitzter und verhältnismässig harter Vorsprung; für ver-
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schiedene Zwecke kann jedoch ein verhältnismässig weiches Werkzeug-Vorderteil aus Gummi oder Kunststoff verwendet werden. Das Werkzeug-Vorderteil ist bleibend an dem einen Ende eines massiven rohrförmigen Schaftes 68 angebracht, der durchweg den gleichen •Durchmesser besitzt. Der Durchmesser des Schaftes ist etwas geringer als der Durchmesser der Innenbohrung der Hülse 48, so dass sich ein ringförmiger Zwischenraum 70 zwischen Schaft und Hülse ergibt. Die Länge des Schaftes ist so gross, dass er sich durch die Bohrung der Hülse hindurch bis zu ·. demjenigen Bereich des Hülsenrohres erstreckt, in welchem der Schaft bei seiner spanabhebenden Bearbeitung einen grösseren Durchmesser erhalten hat und dadurch einen Verbindungskörper 72 bildet. Der Verbindungskörper 72 hat einen kleineren Durchmesser als der Innendurchmesser der Hülse und hat deshalb vorder Innenseite des die Hülse verlängernden Hülsenrohres einen Abstand. An den Verbindungskörper ist ein magnetostriktiv arbeitender Vibrator oder Schwingungserzeuger 74 angelötet, der vorzugsweise aus einer Metallegierung besteht, wie Permanickel, Nickel, Permendeur oder eine sonstige Legierung, die hohe Zugfestigkeit besitzt und starke magnetostriktive Eigenschaften aufweist. Gemäss der Zeichnung ist der Vibrator 74 langgestreckt und in Längsrichtung im Innern des Innengehäuses 34 angebracht. Der Vibrator ist daher direkt und vorsätzlich den elektrodynamischen Einwirkungen unterworfen, die auf ihn von den durch die Wicklung 36 hindurchgehenden Wechselströmen ausgeübt werden. Auf diese Weise wird der Wandler in Schwingungen versetzt, die vorzugsweise im Frequenzbereich von 10000 bis 40000 Hertz liegen. Diese Ültraschallsehwingungen werden durch den Verbindungskörper und den Schaft auf das Werkzeug-Vorderteil übertragen, das hierdurch seinerseits in Schwingungen in diesem Frequenzbereich versetzt wird, aber Schwingungen mit kleinerer Amplitude. Ein longitudinaler Knotenpunkt für das Werkzeugaggregat liegt vorzugsweise im mittleren Abschnitt der Hülse an der Stelle, an der die drei mit Gewinde versehenen Bohrungen 56 angebracht sind. Feststellschrauben 76 sind fest in die Bohrungen 56 eingeschraubt, wobei jede der Schraubenspitzen mit dem Verbindungskörper in Berührung steht· Die Feststellschrauben 76
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ORIGINAL !MSPECTED
haben vorzugsweise weiche Spitzen, se dass sie die harte Oberfläche des Verbindungskörpers nicht abschrubbene
Bei Inbetriebnahme des Geräts wird\o.n einer (nicht gezeichneten) "äusseren Stromquelle aus Hochfrequenz-Wechselstrom der Wicklung 36 zugeführt und dadurch eine hochfrequente Schwingung in dem Werkzeugaggregat und an dem ϊ/erkzeug-Vorderteil des Werkzeugaggregats erzeugt. Gleichzeitig wird ein strömendes Medium, im allgemeinen Wasser, durch die Leitung 18 eingeführt und strömt durch das Rohr in das Innengehäuse 34 an einer Stelle, an der der Querschnitt für das strömende Medium verhältnismässig wenig verengt ist. Nach Verlassen des Innen gehäuses tritt das Wasser in die verengten Ringräume ein, die zwischen dem Verbindungskörper und der Verlängerung der Hülse gebildet sind. Hiernach strömt das Wasser in den kleineren, zwischen dem Schaft und der Hülse gebildeten Ringraum und tritt schliesslich durch eine Düse 78 aus, die durch den Schaft und das Ende der Hülse gebildet wird. Diese Anordnung dient zusätzlich zur Schmierung des Schafts und des Verbindungskörpers in der Weise der Schmierung eines hydrostatischen Lagers. Zugleich verursacht die Düse ein Sprühstrahlmuster, das rings um den Arbeitskopf der Vorrichtung herum auftrifft, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.
Dadurch dass die Vorrichtung als ein hydrostatisches Lager arbeitet, bei dem das unter Druck stehende strömende Medium als Schmiermittel benutzt wird, wird das Aussengehäuse praktisch von den Ultraschall-Schwingungselementen der Vorrichtung isolierte Dies ist wichtig für eine Vorrichtung, welche als von Hand betätigtes Gerät verwendet werden soll, weil die Hände der Bedienungsperson möglicherweise empfindlich gegen jede Art von Schwingungen sind.
Zusätzlich bewirkt das strömende Medium, im allgemeinen Wasser, eine Kühlung des Innengehäuses, des Vibrators, des Sinsatzaggregats und des Werkzeugaggregats, wodurch die Lebensdauer dieser Teile verlängert und verhindert wird, dass die das Gerät haltende Hand überhitzt wird.
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Ein anderes Merkmal einer "bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung besteht darin, dass die ringförmige Düse mit ihrer Öffnung schräg zu der Seite eingestellt v/ird, an der die Arbeit mit dem Werkzeug ausgeführt wird. Das heisst, wenn das Werkzeug dem Arbeitsbereich zugeführt und in diesem angesetzt wird, wird durch das Werkzeug-Vorderteil durch das Y/erkzeugaggregat hindurch eine gewisse Kraft übertragen, die sich so auswirkt, dass diejenige Seite der Düse 78 geöffnet wird, die sich auf der Seite befindet, an der das Werkzeugden Arbeits- oder Werkstückbereich berührt. Auf diese Weise wird natürlich ein etwas grösserer Strömungsbereich an derjenigen Seite des V/erkzeugs gebildet, an der sich der Arbeitsbereich befindet. So kann man eine grössere Menge von kühlendem Medium an die Seite des Werkzeugs abgeben, an der die Arbeit ausgeführt wird. Vorteile dieser Arbeitsweise sind für den Fachmann leicht ersichtlich.
In Fig. 4 ist eine andere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung als Schnittansicht der vorderen Hälfte der Vorrichtung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist ein dem Einsatzaggregat 44 ähnliches Einsatzaggregat 84 einsetzbar im Aussengehäuse gelagert. Wie oben erwähnt, liegt die Bedeutung dieses Merkmals darin, dass ermöglicht v/ird, das Binsatzaggregat leicht abzunehmen und zu entfernen oder es in das Aussengehäuse einzusetzen, so dass ein leichter Austausch des Einsatzaggregats und des gewünschten Werkzeug-Vorderteils gewährleistet ist. Der Einsatz 84 weist eine Aussenhülse 86 auf, die vorzugsweise aus zwei langgestreckten Hälften von geeignetem Kunststoff geformt ist, die bleibend zu einem Aggregat verbunden sind. Die einstückige Hülse 86 besitzt eine durchgehende Bohrung 90, die etwas grosser ist als diejenige, die bei den anderen Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung oben beschrieben wurde. Diese Bemessung ist deshalb gewählt, weil es in gewissem Maße schwierig ist, zwei aus Kunststoff bestehende Hälften mit kleinen Toleranzen herzustellen*
Um die Hülse 84 auswechseln zu können, besitzt sie einen hinte-
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ren Teil 92, der den gleichen Aussendurchmesser wie die Hülse 44 "besitzt und der eine Ringnut aufweist, der zur Aufnahme eines O-Rings 96 vorgesehen ist, der gewährleistet, dass der Einsatz in dem Aussengehäuse dicht aufgenommen und festgehalten wird. Der mittlere Teil der Hülse 84 hat eiiKverhältnismässig grossen Durchmesser, um zusätzliche Festigkeit für die innen durchgehenden Kanäle zu schaffen, ferner um einen gegen das Aussengehäuse anliegenden Teil zu schaffen und um benachbarterem Knotenpunkt des schwingenden Werkzeugaggregats genügend Raum für verschiedene Ausschnitte zu schaffen.
Im Innern der Hülse ist an der inneren Oberfläche der Bohrung an dem Knotenpunkt eine ringförmige Nut 98 quer zur Geräteachse verlaufend angebracht, d.h. an der Stelle, die der Anordnung der Schrauben 76 bei der anderen Ausführungsform entspricht, die vorstehend beschrieben wurde. Der rohrförmige Schaft 68, der innerhalb der Bohrung angebracht ist, trägt einen Ring 100, der an den Schaft in der Nähe des Knotenpunktes angelötet ist und so bemessen ist, dass er lose in die Nut 98 passt. Der Ring 100 besitzt an seinem äusseren Umfang einen einzelnen Keil 102, der in die eine von zwei halbkreisförmigen Umleitungen 104 passt, die in Längsrichtung an der inneren Oberfläche der Bohrung verlaufen, 180° im Winkel zueinander versetzt sind und mit ihrem Radius oder ihrer Höhe zu der Nut 98 zentriert sind. Der Keil wird in der einen der Umleitungen nach dem Zusammensetzen des Geräts festgehalten. Die Umleitungen dienen daher einerseits als Halter für den Keil und zum anderen als ein um den Ring herum führender Strömungsweg.
Der Vorderteil der Hülse ist mit einer in Querrichtung verlaufenden Nut 106 in Anschluss an deren Snde versehen; die Nut dient dazu, eine Büchse 108 festzuhalten, die den Schaft umgibt. Die Büchse besitzt einen Plansch 110, der in die vordere Nut 106 eingepasst ist. Im Betrieb bildet die Büchse eine ringförmige Düse 112 mit einem eingestellten Abstand ihrer inneren Oberfläche von der Aussenseite des Schaftes, und zwar unabhängig von den
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Toleranzen der Kunststoffhülse. Auf diese Yfeise verhindert die Büchse in der Hegel Verschleiss am Ende der Hülse, welcher durch die Einwirkung des austretenden Mediumstroms und durch die Vibration des Schaftes auftreten würde, wenn die Büchse nicht vorhanden wäre. Um einen zusätzlichen Betrag an Sprühmittel zur abgebogenen Seite der Werkzeugspitze zuzuführen, wird an dem Schaft ein langgestreckter flacher Kanal 114 ausgebildet, der sich von der Innenseite der Hülsenbohrung entlang der Büchse bis zur Werkzeugspitze hin erstreckt. In Bezug auf die Arbeitsweise arbeiten beide Ausführungsformen der Erfindung, die vorstehend beschrieben sind, in ähnlicher Weise; die Ausführungsform, die die Büchse und die Kunststoffhülse aufweist, ist in der Herstellung etwas billiger und verkörpert verschiedene Verbesserungen und/Abänderungen, z.B. den flachen Kanal, mit dem zusätzliches Wasser in den Bereich der Werkzeugspitze geleitet wird.
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Claims (13)

Cavitron Corporation 25.2.1975 PW/Ar Patent- bzw· Schutzansprüche
1. IUltraschallvorrichtung mit einem Gehäuse, Antriebsmittel im Anschluss an das Gehäuse und einer Einrichtung zur Zuführung eines strömenden Mediums in das eine Ende .des Gehäuses, dadurch gekennzeichnet, dass eine hohle Hülse (48 bzw. 86) einsetzbar im einen Ende des Gehäuses (34) gelagert ist und in Strömungsverbindung für ein strömendes Medium mit diesem Gehäuse steht;
dass ferner im Gehäuse ein Ultraschallerzeuger (74) gelagert und durch Antriebsmittel (36) angetrieben ist;
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dass ferner/Verbindungsmittel (72) mit dem einen Ende des Vibrators verbunden ist und sich durch die hohle Hülse erstreckt, wobei das Verbindungsmittel in Abstand von der hohlen Hülse derart angebracht ist, dass es einen ringförmigen Zwischenraum bildet, der in Strömungsverbindung für die Strömung des Mediums mit dem Gehäuse steht; dass ferner eine Düse (78) durch den ringförmigen Zwischenraum im Anschluss an das vordere .'Ende der hohlen Hülse gebildet wird und
dass ein Werkzeug (66) mit den Verbindungsmitteln in axialer Anordnung fest in Abstand von der Düse angebracht ist und durch die Schwingungen des Ultraschallvibrator in Schwingungen versetzt wird, wodurch eine Ultraschall-Schwingungskraft auf einen Gegenstand übertragen wird, der sich in Berührung mit dem Werk zeug befindet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hohle Hülse (48 bzw. 86) Trägerorgane (76) aufweist, die quer zur Hülse verlaufend an der Innenseite der Hülse angebracht sind und das Verbindungsglied (72) ungefähr an seinem Knotenpunkt abstützen.
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3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum zwischen der hohlen Hülse (48 bzw. 84) und -■ dem Verbindungsglied (72) so klein ist, dass das strömende Medium an der Düse (78) als Sprühstrahl oder Sprühnebel austritt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (78) zu der Seite hin geneigt ist, an der Kraft auf das Werkzeug ausgeübt wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragorgane aus drei in gleichem Abstand voneinander angebrachten Schrauben (76) bestehen, die in drei in gleichem Abstand von 120° voneinander an der hohlen Hülse (48 bzw. 84) angebrachten Gewindebohrungen (56) eingeschraubt sind, wobei die Spitze jeder der Schrauben mit dem Verbindungsglied (76)bzw. Verbindungsgliedern in Berührung steht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitzen der Schrauben (76) weich ausgebildet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (34) rohrförmig ausgebildet ist und dass die Antriebsmittel (36) aus einer um das Gehäuse herumgewickelten Wicklung bestehen und dass das Gehäuse und die Wicklung von einem Aussengehäuse (14) umschlossen sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (78) eine Büchse auf v/eist, die im Innern der hohlen Hülse (48 bzw. 86 ) in der Nähe oder benachbart dem offenen Ende dieser Hülse angebracht ist und die einen Innendurchmesser hat, der in Abstand von dem Verbiniurgsglied (72) endet und mit diesem eine Ringdüse bildet.
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9. Vorrichtung räch einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsglied bzw. der Verbindungskörper (72) einen Schaft (68) aufweist, dass ein Ring (100) an diesem Schaft an seinem Knotenpunkt quer zum Schaft gelagert ist, dass die hohle Hülse (86) einen Querschlitz (104) aufweist, der den Hing aufnimmt, und dass Strömungsumleitorgane vorgesehen sind, um strömendes Medium um den Ring herumzuleiten.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskörper (72) einen Schaftteil (68) besitzt, der sich durch die hohle Hülse (86)hindurch erstreckt, dass ein Ring (100) in Querrichtung an diesem Schaffteil an dessen Knotenpunkt gelagert ist, dass die hohle Hülse (86) einen Querschlitz (104) besitzt, der dafür eingerichtet ist, den Ring (100) aufzunehmen und dass Strömungsumleitungsorgane vorgesehen sind, die um den Ring herum Strömungskanäle für das strömende Medium bilden.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskörper (72) einen flachen Längskanal oder eine Längsnut aufweist, der bzw. die sich vom Innern der hohlen Hülse (84) an der Büchse vorbei erstreckt und zur Zufuhr zusätzlichen Sprühnebels des Mediums zu dem Werkzeug dient.
12. Verfahren zur Verwendung eines strömenden Mediums in einer Ultraschallvorrichtung, insbesondere in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
zur Verwendung in einem Arbeitsbereich um das vorstehende Werkzeug einer solchen Ultraschallvorrichtung herum, dadurch gekennzeichnet, dass das strömende Medium in die Ultraschallvorrichtung eingeführt wird, dass der Vibrator innerhalb der Vorrichtung dadurch gekühlt wird, dass das strömende Medium über die Vibratorteile geleitet wird, dass ein Verbindungsglied, das mit dem Vibrator verbunden ist,
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Ab
dadurch gekühlt wird, dass das strömende Medium durch einen zwischen dem Verbindungsglied und einer hohlen Hülse gebildeten Ringraum hindurchgepresst wird, dass gleichzeitig mit dem Kühlen des Verbindungsgliedes die von dem Verbindungsglied zu der Hülse gehende Schwingungsübertragung gedämpft wird, und dass das strömende Medium in einen Bereich ausgesprüht wird, der sich über 360° um ein mit dem Verbindungsglied vervundenes Werkzeug herum erstreckte
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzlicher Sprühstrahl an eine dem Werkzeug am nächsten liegende Stelle gerichtet wird.
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Leerseite
DE2508175A 1974-03-19 1975-02-26 Ultraschallwerkzeug Expired DE2508175C2 (de)

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