Besch reibung

Die Erfindung betrifft einen U ltraschall-Konverter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum An regen zweier Resonanzen eines daran anzusch ließenden oder angeschlossenen Stab- oder Roh rschwingers. Ein solcher U ltraschall-Konverter u mfasst ein Konverter-Oberteil mit mindestens einem piezokeramischem Wandler zu m Erzeugen von Ultraschallschwingungen bei geeigneter elektrischer Anregung und ein Konverter-Unterteil mit einem Koppelelement, welches Koppelelement einerseits mit dem Wandler in Wirkverbindung steht und andererseits zu m Ansch ließen des Stab- oder Rohrschwingers ausgebildet ist, u m d ie U ltraschall-Schwingungen an den Stab- oder Roh rschwinger zu übertragen . Das Konverter-Oberteil und das Konverter-Unterteil sind axial h intereinander angeordnet.

Zudem betrifft d ie Erfindung eine U ltraschall-Schwinganordnung aus einem U ltraschall-Konverter und einem daran angeschlossenen Stab-/Roh rschwinger.

Ein gattungsgemäßer U ltraschall-Konverter bzw. eine gattungsgemäße U ltraschall-Schwinganordnung ist beispielsweise aus der DE 1 0 2005 007 056 A1 bekannt. Vergleichbare Gegenstände finden sich auch in der EP 0 455 837 A1 , der DE 30 27 533 A1 sowie der EP 1 065 009 A1 .

Nachfolgend sei ku rz auf das Grundprinzip von sogenannten Stab- oder Roh rschwingern eingegangen , mit denen sich die vorliegende Erfindung beschäftigt:

Ein aus dem Stand der Technik bekannter, klassischer U ltraschall-Konverter führt eine longitud inale Schwingung aus, wenn d ie dort vorhandenen piezoke- ramischen Wandler in geeigneter Weise elektrisch angeregt werden .„Longitud i- nal" bedeutet in d iesem Zusammenhang eine Schwingung in Richtung der Konverter-Längsachse. Eine axiale Länge des Konverters entspricht dabei einer halben Wellen länge der beabsichtigten (Grund-)Frequenz. Der Konverter selbst besteht aus zwei Hälften oder Teilen , die jeweils d ie Länge einer Viertelwellenlänge haben : d ie eine Hälfte (das Konverter-Oberteil) setzt sich aus dem piezo- keramischen Wandler (oder piezokeramischem Paket) und einer h interen

Druckmasse zusammen , welche Druckmasse zur Vorspannung des genannten Pakets d ient. Zweckmäßigerweise ist in d iesem Zusammenhang noch ein geeignetes Vorspann mittel (Sch raube) vorgesehen . Die andere Hälfte (das Konverter- U nterteil) ist im Wesentlichen ein massives Metallteil, welches die du rch den Wandler angeregten Schwingungen an einen angesch lossenen Schwinger oder Strah ler, bzw. eine Sonotode weiterleitet.

Die longitud inale Amplitude an einer unteren Koppelfläche des Unterteils ist entscheidend für d ie An regung des angesch lossenen Strah lers. Neben einer entsprechenden longitud inalen Grund resonanz bei einer entsprechenden Grundresonanzfrequenz besitzt ein klassischer Konverter weitere Resonanzen bei höheren Frequenzen , d ie sich jedoch n icht zu r An regung des Strahlers eignen , weil keine ausreichende Longitudinalamplitude an der Koppelfläche vorliegt und zu hohe Verluste du rch unerwünschte Schwingungsanteile auftreten .

Der Erfindung liegt d ie Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Ultraschall-Konverter und eine h ierauf basierende U ltraschall-Schwinganordnung anzugeben , welche d ie vorstehend genannten Nachteile überwindet und die Anregung eines Strah lers bei wenigstens einer weiteren , höheren Frequenz ermöglicht, so dass ein Mehrfrequenzbetrieb, speziell ein Zweifrequenzbetrieb, ermöglicht wird .

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen U ltraschall-Konverter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Ultraschall-Schwinganordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 1 . Die jeweiligen Unteransprüche bilden die Erfindungsgegenstände in vorteilhafter Weise weiter.

Erfindungsgemäß ist ein U ltraschall-Konverter zu m An regen zweier Resonanzen eines daran anzusch ließenden oder angeschlossenen Stab- oder Roh rschwingers, aufweisend : ein Konverter-Oberteil mit wenigstens einem piezokerami- schen Wandler zum Erzeugen von U ltraschallschwingungen bei geeigneter elektrischer Anregung ; und ein Konverter-Unterteil mit einem Koppelelement, welches Koppelelement einerseits mit dem Wandler in Wirkverbindung steht und andererseits zum Anschließen des Stab- oder Rohrschwingers ausgebildet ist, u m d ie U ltraschallschwingungen an den Stab- oder Rohrschwinger zu übertragen ; welches Konverter-Oberteil und welches Konverter-Unterteil axial h intereinander angeordnet sind ; dadurch gekennzeichnet, dass in dem Koppelelement ein Hoh lrau m vorgesehen ist zu m Verstärken einer Rad ialkomponente einer U ltraschallschwingung bei einer höheren Frequenz als einer Grundschwingungsfrequenz des Konverters, welcher Hoh lrau m zu einer dem Konverter-Oberteil abgewandten Stirnseite des Konverter-Unterteils h in öffnet.

Eine erfindungsgemäße U ltraschall-Schwinganordnung u mfasst wenigstens einen erfindungsgemäßen U ltraschall-Konverter und einen daran angeschlossenen Stab- oder Roh rschwinger.

Dadurch , dass in dem Koppelelement des erfindungsgemäßen U ltraschall- Konverters ein Hoh lraum vorgesehen ist, lässt sich die Rad ialkomponente einer U ltraschallschwingung bei einer höheren Frequenz als der Grundschwingungsfrequenz oder Grund resonanzfrequenz des Konverters gezielt verstärken , wodurch der angestrebte Meh rfrequenzbetrieb ermöglicht wird .

Eine erste Weiterbildung des erfindungsgemäßen U ltraschall-Konverters sieht vor, dass eine Tiefe des Hoh lraums zwischen etwa 30% und etwa 60% einer Länge des Konverter-Unterteils in axialer Richtung beträgt, vorzugsweise etwa 40% bis etwa 50%, höchst vorzugsweise etwa 45% .

I m Zuge einer zweiten Weiterbildung des erfindungsgemäßen U ltraschall- Konverters kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein , dass ein lichter Durchmesser des Hoh lraums zwischen etwa 50% und maximal etwa 90% eines Au ßendurchmessers des Konverter-Unterteils quer zu der axialen Richtung beträgt, vorzugsweise etwa 60% bis etwa 80%, höchst vorzugsweise etwa 70%.

Auf diese Weise ergibt sich eine besonders effiziente Verstärkung der Rad ialkomponente der Schwingung des Unterteils du rch den dort vorgesehenen Hoh lraum . Eine stärkere Rad ialschwingung speziell im mittleren Bereich des Unterteils führt zu einer hohen longitudinalen Amplitude an der Koppelfläche, so dass d ie Schwingung entsprechend gut an den Strah ler übertragen wird . Der genannte Hohlrau m kann in Form einer Boh rung, speziell einer Sacklochboh rung, in dem Konverter-Unterteil ausgebildet sein , d ie sich vorzugsweise entlang dem Konverter-Längsachse erstreckt.

I n an sich bekannter Weise kann in Form einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen U ltraschall-Konverters vorgesehen sein , dass das Konverter- Oberteil neben dem Wandler, der vorzugsweise meh rere piezokeramische Scheiben oder Elemente nebst Anschlusselektroden umfasst, zu mindest noch einen Druckmasse und ein Vorspann mittel aufweist, wobei Wandler, Druckmasse und Vorspann mittel axial hintereinander angeordnet sind .

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ultraschall- Konverters sieht vor, dass eine axiale Länge des Konverter-Unterteils und eine axiale Länge des Konverter-Oberteils in einem Verhältnis von im Wesentlichen etwa 2: 1 stehen . Auf diese Weise lässt sich bei entsprechender Weiterbildung der Erfindung auch erreichen , dass trotz des Hohlrau ms in dem Konverter- U nterteil d ie erste Grundresonanz bei der gleichen Frequenz und der gleichen Schwingungsform verbleibt, wie nach dem klassischen Design . Zu d iesem Zweck ist allerdings das Unterteil länger als im klassischen Design auszubilden . Vorteilhafterweise kann deshalb im Speziellen weiter vorgesehen sein , dass eine axiale Länge des Konverter-Oberteils im Wesentlichen etwa 1 /6 einer lon- gitud inalen Grundwellen länge des anzusch ließenden oder angesch lossenen Stab- oder Roh rschwingers bei der Grundschwingungsfrequenz beträgt, und dass eine axiale Länge des Konverter-Unterteils im Wesentlichen etwa 2/6 einer longitudinalen Grundwellen länge des anzusch ließenden oder angeschlossenen Stab- oder Roh rschwingers bei der Grundschwingungsfrequenz beträgt.

Beim klassischen Design war dagegen vorgesehen , dass beide Längen im Wesentlichen genau 1 /4 der longitudinalen Grundwellen länge betragen .

I m Zuge einer wieder anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ultraschall-Konverters kann noch vorgesehen sein , dass der Hoh lrau m im Bereich seiner Öffnung eine umlaufende Schu lter und einen erweiterten lichten Du rchmesser aufweist. Auf diese Weise ist gewäh rleistet, dass eine Druckverteilung über d ie Koppelflächen von Konverter und Strahler auch im Randbereich der Koppelfläche für einen ausreichend hohen Druck sorgt, so dass auch dort eine einwandfreie Schallübertragung gewäh rleistet ist, weil für einen angestrebten Mehrfrequenzbetrieb gerade dieser Randbereich besonders wichtig ist.

Wieder eine andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen U ltraschall-Konverters sieht vor, dass das Konverter-Unterteil im Wesentlichen , mit Ausnah me des Hoh lraums, als ein massives Metallteil ausgebildet ist, vorzugsweise in Titan oder einem vergleichbaren Metall.

Zu m Verbinden mit dem eigentlichen Stab- oder Rohrschwinger bzw. Strah ler kann weiterh in vorgesehen sein , dass das Konverter-Unterteil im Bereich des Hohlrau ms ein Innengewinde aufweist, welcher un mittelbar zum Einsch rauben des Stab- oder Roh rschwingers oder zu m Einsch rauben eines Verbindungselements zu m Anschließen des Stab- oder Roh rschwingers d ient.

Eine entsprechende erste Weiterbildung der erfindungsgemäßen U ltraschall- Schwinganordnung sieht vor, dass der Stab- oder Rohrschwinger einen axialen Vorsprung aufweist, mit dem er zu Verbindungszwecken in den Hoh lraum im Konverter-Unterteil oder in ein dort eingebrachtes, vorzugsweise eingesch raubtes Verbindungselement eingreift, insbesondere eingesch raubt ist.

Eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen U ltraschall-Schwinganordnung sieht dagegen vor, dass der Stab-/Roh rschwinger eine axiale Gewindeboh rung aufweist, in d ie ein an dem Konverter-Unterteil vorgesehener axialer Gewindevorsprung eingesch raubt ist. Dieser Gewindevorsprung kann seinerseits an einem in den Hoh lraum im Konverter-Unterteil eingebrachten , vorzugsweise eingesch raubten Verbindungselement vorgesehen sein .

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen U ltraschall- Schwinganordnung sieht vor, dass das Verbindungselement den Hoh lrau m im Konverter-Unterteil auch im eingebrachten bzw. eingesch raubten Zustand nu r teilweise ausfüllt, so dass auch im Betrieb der Ultraschall-Schwinganordnung ein Hoh lrau m im Konverter-Unterteil verbleibt, was d ie weiter oben ausführlich besch riebenen Vorteile mit sich bringt.

Das Verbindungselement kann im Zuge einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen U ltraschall-Schwinganordnung zumindest teilweise hü lsenartig ausgebildet sein und in seinem in dem Hohlraum befindlichen Abschnitt seinerseits einen Hohlraum aufweisen, der auch bei angeschlossenem Stab-/Rohr- schwinger im Wesentlichen frei bleibt. Dies ist gleichbedeutend damit, dass das Verbindungselement den Hohlraum im Konverter-Unterteil nur teilweise ausfüllt, worauf bereits hingewiesen wurde.

Alternativ liegt es jedoch auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung, den Stab-/Rohrschwinger bzw. Strahler stoffschlüssig oder in sonstiger Weise an dem Konverter zu befestigen.

Vorliegend wird demnach ein Mehrfrequenzbetrieb oder speziell ein Zweifrequenzbetrieb des Stab-/Rohrschwingers dadurch ermöglicht, dass eine zweite, in einem geeignet ausgebildeten Stab oder Rohr bereits vorhandene Resonanz mit demselben Konverter angeregt wird, wie die eingangs beschriebene longitu- dinale Grundresonanz. Der Konverter ist zu diesem Zweck derart ausgebildet, dass er neben der longitudinalen Grundresonanz noch wenigstens eine weitere Resonanz aufweist, die an seiner unteren Koppelfläche (Stirnseite oder Stirnfläche des Konverter-Unterteils) eine für die Anregung des Stabs oder Rohrs ausreichend hohe Longitudinalamplitude aufweist. Die Frequenz dieser zweiten Resonanz kann - je nach Durchmesser des Konverters - zwischen etwa dem 1 ,5- fachen und dem 2-fachen der longitudinalen Grundfrequenz betragen. Die Form der Resonanz setzt sich aus radialen und longitudinalen Schwingungsanteilen zusammen.

Wie bereits weiter oben verdeutlicht wurde, besteht ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung darin, die Radialkomponente der Schwingung des Unterteils durch den dort vorgesehenen Hohlraum (Bohrung) zu verstärken. Auf vorteilhafte Tiefen- und Durchmesserabmessungen des Hohlraums bzw. der Bohrung wurde weiter oben bereits hingewiesen. Eine verstärkte Radialschwingung im Bereich des Konverter-Unterteils - speziell in dessen mittlerem Bereich - führt zu einer hohen longitudinalen Amplitude an der Koppelfläche, die entsprechend an den Strahler oder Schwinger übertragen werden kann, um den angestrebten Mehrfrequenzbetrieb zu ermöglichen.

Um trotz des Hohlraums die erste Grundresonanz bei der gleichen Frequenz und Schwingungsform zu behalten, wie dies nach dem Stand der Technik be- kannt ist, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das Konverter-Unterteil länger als beim klassischen Design auszubilden. Die Längenaufteilung zwischen Oberteil und Unterteil erfolgt im Verhältnis 1 :2, worauf weiter oben bereits detailliert hingewiesen wurde.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen.

Figur 1 zeigt zwei verschiedene Ultraschall-Schwinganordnungen, wobei ei- nerseits der Strahler aus einem Vollmaterial und andererseits der

Strahler aus einem Rohrmaterial gebildet ist (Stab- bzw. Rohrschwinger);

Figur 2 zeigt einen Ultraschall-Konverter gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung;

Figur 3 zeigt ein Verbindungselement zum Verbinden beispielsweise des

Konverters aus Figur 2 mit einem Strahler (aus Vollmaterial); und Figur 4 zeigt ein anderes Verbindungselement zum Verbinden beispielsweise des Konverters aus Figur 2 mit einem Strahler (Rohrstrahler).

Figur 1 zeigt in einer rechten und einer linken Teilabbildung jeweils eine erfindungsgemäße Ultraschall-Schwinganordnung, die in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist. Die Ultraschall-Schwinganordnung 1 umfasst einen Ultraschall-Konverter 2, auf den nachfolgend anhand von Figur 2 genauer eingegangen wird, so dass die einzelnen Bestandteile des Ultraschall-Konverters 2 in Figur 1 nicht näher bezeichnet sind. Der Ultraschall-Konverter (oder kurz: Konverter) 2 ist mit einem sogenannten Strahler 3 bzw.3' verbunden, wobei der Strahler 3 in der linken Teilabbildung aus einem Vollmaterial gebildet ist, während der Strahler 3' im rechten Teil der Abbildung aus einem Rohrmaterial besteht. Der Strahler 3, 3' endet in an sich bekannter Weise in einer Spitze 4, worauf vorliegend nicht genauer einzugehen ist. Der Konverter 2 und der Strahler 3 bzw.3' sind bei einer Kontaktfläche 5 miteinander verbunden und stehen in flächiger Anlage, so dass durch den Konverter 2 erzeugte Ultraschallschwingungen in den Strahler 3 bzw.3' einkoppelbar sind, worauf noch genauer eingegangen wird. Figu r 2 zeigt eine detailliertere Darstellung des Konverters 2 gemäß Figu r 1 . Er setzt sich zusammen aus einem Konverter-Oberteil (oder kurz: Oberteil) 2a, welches Oberteil eine Länge LO aufweist, sowie aus einem Konverter-Unterteil (oder ku rz Unterteil) 2b, welches Unterteil 2b eine Länge LU aufweist. Das Oberteil 2a u mfasst Vorspann mittel in Form einer Vorspannschraube 2aa, eine (hintere) Druckmasse 2ab und einen piezokeramischen Wandler 2ac, der aus einer Abfolge von piezokeramischen Scheiben 2ad und Ansch lusselektroden 2ae gebildet ist, wie sich der Figu r 2 entnehmen lässt. Ein solcher Aufbau des Konverter-Oberteils 2a ist dem Fachmann an sich bekannt. Der piezokeramische Wandler 2ac d ient zum Erzeugen von (mechan ischen ) U ltraschallschwingungen nach Maßgabe einer geeigneten elektrischen An regung. Diese U ltraschallschwingungen werden auf das Konverter-Unterteil 2b übertragen .

Das Konverter-Unterteil 2b umfasst im Wesentlichen ein sogenanntes Koppelelement 2ba , an dem bei Bezugszeichen 2bb ein an sich bekannter Montageflansch oder dergleichen angeordnet ist. Das Koppelelement 2ba d ient dazu , den in Figu r 1 gezeigten Stab- oder Rohrschwinger bzw. -strah ier 3, 3' anzuschließen und d ie genannten U ltraschallschwingungen an den Stab- oder Rohrschwinger zu übertragen .

Wie sich der Figur 2 weiterh in entneh men lässt, ist in dem Koppelelement 2ba ein Hoh lrau m 2bc in Form einer Sacklochbohrung vorgesehen , d ie zu einer mit dem Bezugszeichen 2bd bezeichneten Stirnseite oder Stirnfläche des Konverters 2 bzw. des Unterteils 2b h in öffnet. Der genannte Hoh lrau m 2bc weist im Wesentlichen eine Tiefe TH und einen lichten Öffnungsdurch messer DH auf. Der Au ßendurchmesser des Unterteils 2b ist mit dem Bezugszeichen DU bezeichnet. I m Rahmen der vorliegenden Ausgestaltung der Erfindung gilt einerseits: 0,5 DU < DH < 0,9 DU . Andererseits gilt: 0,3 LU < TH < 0,6 LU .

I m Bereich seiner Öffnung an der Stirnseite 2bd weist der Hoh lrau m 2bc eine u mlaufende Stufe 2be verbunden mit einer Vergrößerung seines lichten Du rchmessers im Bereich 2bf auf.

Der Hoh lraum 2bc kann im Bereich seiner Seitenwände ein (I nnen-)Gewinde (nicht gezeigt) aufweisen , auf dessen Funktion weiter unten noch genauer eingegangen wird . Auch auf die Funktion der Stufe oder Schulter 2be bzw. des vergrößerten Hohlraum-Durchmessers bei Bezugszeichen 2bf wird weiter unten noch genauer eingegangen.

Figur 3 zeigt in zwei Teilabbildungen ein sogenanntes Verbindungselement 6, welches dazu dient, einen Strahler, insbesondere den Strahler 3 gemäß Figur 1, mit dem Konverter 2 gemäß Figur 1 oder Figur 2 zu verbinden. Das Verbindungselement 6 ist nach Art einer Hülse mit Außengewinde 6a und innerer Bohrung 6b ausgebildet und weist an seiner geschlossenen Stirnseite 6c einen axialen Vorsprung 6d auf, an dem ebenfalls einer Außengewinde 6e vorgesehen ist. Ein Durchmesser des Vorsprungs 6d ist kleiner als ein (Außen-)Durchmesser des restlichen Hülsenteils und ist auf einen Durchmesser einer (nicht gezeigten) axialen Gewindebohrung in dem Strahler 3 abgestimmt, so dass der Strahler 3 auf den Vorsprung 6d aufgeschraubt werden kann. Mit dem Gewinde 6a wird das Verbindungselement 6 in ein entsprechendes (Innen-)Gewinde im Bereich des Hohlraums 2bc des Konverters 2 eingeschraubt, worauf weiter oben bereits hingewiesen wurde. Auf diese Weise lassen sich Strahler 3 und Konverter 2 (lösbar) miteinander verbinden, wobei der Strahler 3 zwecks Schwingungsübertragung mit seiner dem Konverter 2 zugewandten Stirnseite flächig im Bereich der Stirnseite 2bd des Konverters 2 (vgl. Figur 2) anliegt. Innerhalb des Konverter-Unterteils 2b verbleibt zumindest der mit Bezugszeichen 6b bezeichnete Hohlraum im Inneren des Verbindungselements 6.

Figur 4 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Verbindungselements, welches dort mit dem Bezugszeichen 6' bezeichnet ist. Das Verbindungselement 6' ist in seinem oberen Teilabschnitt identisch zu dem Verbindungselement 6 gemäß Figur 3 ausgebildet, d.h. mit Außengewinde 6a und innerem Hohlraum 6b. Allerdings erstreckt sich der Hohlraum 6b gemäß Figur 4 durch das gesamte, hülsenartig ausgebildete Verbindungselement 6', welches in seinem unteren Teilabschnitt eine Vergrößerung des Außendurchmessers erfährt, so dass bei Bezugszeichen 6c' ein umlaufender Absatz oder eine umlaufende Stufe gebildet ist. Demgemäß weist das Verbindungselement 6' in dem genannten unteren Teilabschnitt ein Außengewinde 6e' mit einem gegenüber dem Gewinde 6a vergrößerten Gewindedurchmesser auf. Das Verbindungselement 6' gemäß Figur 4 eignet sich zur Verwendung mit dem Rohrstrahler 3' gemäß der rechten Teilabbildung in Figur 1. Wiederum wird vorzugsweise der Teilabschnitt mit dem Außengewinde 6a in ein entsprechendes Innengewinde im Bereich des Hohlraums 2bc des Konverters 2 (vgl. Figur 2) eingeschraubt, während der untere Teilabschnitt mit dem Außengewinde 6e' dazu dient, den rohrförmigen Strahler 3', der über ein (nicht gezeigtes) entsprechendes Innengewinde verfügt, aufzuschrauben. Wiederum verbleibt im Inneren des Konverter-Unterteils 2b ein Hohlraum, der durch den Hohlraum 6b im Inneren des Verbindungselements 6' definiert ist.

Insbesondere durch Verwendung des Konverters 2a gemäß Figur 2 mit einem entsprechenden Verbindungselement 6, 6' gemäß Figur 3 oder Figur 4 in Verbindung mit einem jeweils geeigneten Strahler 3, 3' gemäß Figur 1 lässt sich eine Ultraschall-Schwinganordnung schaffen, die für einen Betrieb an mehreren Frequenzen, speziell bei zwei verschiedenen Frequenzen, geeignet ist. In diesem Zusammenhang ist im Hinblick auf die axiale Länge LO des Konverter- Oberteils 2a im Verhältnis zur Länge LU des Konverter-Unterteils 2b vorgesehen, dass das Verhältnis LU:LO im Wesentlichen gerade 2:1 beträgt. In absoluten Zahlenwerten ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass LU etwa 2/6 einer Wellenlänge einer longitudinalen Grundschwingung des Konverters 2 entspricht, während LO gerade 1/6 der genannten Grundwellenlänge entspricht. Auf diese Weise weicht der in Figur 2 gezeigte Konverter 2 deutlich vom„klassischen Design" ab, bei dem gilt: LU = LO = 1/4 Grundwellenlänge.

Neben der unter Bezugnahme auf Figur 3 und Figur 4 beschriebenen„Hülsenlösung" für das Verbindungselement liegen noch weitere Befestigungsmöglichkeiten im Rahmen der Erfindung. Beispielsweise kann der Strahler über eine Schweißverbindung oder eine sonstige stoffschlüssige Verbindung ohne Gewinde an dem Konverter 2 befestigt sein. Ein alternativer Lösungsansatz besteht in der Verwendung einer kurzen, nicht durchbohrten Koppelschraube.

Die wesentliche Schallübertragung vom Konverter 2 an den Strahler 3 erfolgt - wie bereits ausgeführt - über die stirnseitige Koppelfläche bei Bezugszeichen 2bd in Figur 2 (vgl. Bezugszeichen 5 in Figur 1 ). Zwar überträgt auch die Innenoberfläche des Hohlraums 2bc (vgl. Figur 2) über das Verbindungselement 6 gemäß Figur 3 bzw. das Verbindungselement 6' gemäß Figur 4 Schallschwin- gungen an den Strahler; hierbei handelt es sich jedoch nur um einen Randeffekt, während für die nutzbare Anregung des Strahlers allein die stirnseitige Koppelfläche ausschlaggebend ist.

Gemäß der hier näher beschriebenen Ausführungsform sind Konverter 2 und Strahl 3, 3' zentral miteinander verschraubt. Wären die zusammenwirkenden Koppelflächen von Konverter 2 und Strahler 3, 3' plan, würde die Druckverteilung an den Koppelflächen von innen nach außen abnehmen. Da die erzeugte Ultraschallschwingung die gesamte Anordnung in Bewegung bringt, könnte dies dazu führen, dass am äußeren Rand die Kopplung zwischen Konverter 2 und Strahler 3, 3' nicht mehr stark genug ist, was eine effiziente Schallübertragung verhindern würde. Die weiter oben beschriebene, umlaufende Schulter bei Bezugszeichen 2be hat den Effekt, dass bei einer zentralen Verschraubung auch (oder vor allem) am Rand der Koppelfläche ein ausreichend hoher Druck herrscht und eine einwandfreie Schallübertragung gewährleistet ist, da bei dem vorgeschlagenen Konverter-Design gerade dieser Randbereich für die Funktionsweise und den Mehrfrequenzbetrieb ausschlaggebend ist.