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Title:
METHOD AND DEVICE FOR OPERATING AN ULTRASOUND UNIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/020766
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relate to a method for operating an ultrasound unit (1) having at least one ultrasound generator (2) and at least one ultrasonic vibrator (3), which ultrasonic vibrator (3) is excited to vibration by the ultrasound generator (2), wherein an electric current flows and wherein the ultrasonic vibrator consumes an electric power and emits at least some of it in the form of mechanical output towards a preferably liquid medium (4), which is characterised in that the current and the power in the ultrasound generator (2) are controlled separately by means of at least two separate control circuits (7, 8), so that a power-dependent current limitation is produced. The invention also relates to a control unit for an ultrasound generator for carrying out the method and to an ultrasound unit comprising such a control unit.

Inventors:
WEBER DIETER (DE)
WEBER MARKUS (DE)
DREYER THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2012/063468
Publication Date:
February 14, 2013
Filing Date:
July 10, 2012
Export Citation:
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Assignee:
WEBER ULTRASONICS GMBH (DE)
WEBER DIETER (DE)
WEBER MARKUS (DE)
DREYER THOMAS (DE)
International Classes:
B08B3/12; B06B1/02
Foreign References:
DE4233016A11994-02-24
EP1495727A22005-01-12
US5026387A1991-06-25
US5151085A1992-09-29
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
NÜBOLD, Henrik et al. (DE)
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Claims:
Ansprüche

1 . Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallgeräts (1 ) mit mindestens einem Ultraschallgenerator (2) und mindestens einem Ultraschallschwinger (3), welcher Ultraschallschwinger (3) von dem Ultraschallgenerator (2) zum Schwingen angeregt wird, wobei ein elektrischer Strom fließt und wobei der Ultraschallschwinger (3) eine elektrische Leistung aufnimmt und in Form mechanischer Leistung zumindest teilweise an ein vorzugsweise flüssiges Medium (4) abgibt,

dadurch gekennzeichnet, dass

in dem Ultraschallgenerator (2) der Strom und die Leistung mittels wenigstens zweier separater Regelkreise (7, 8) getrennt geregelt werden, so dass eine ieistungsabhängige Strombegrenzung erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Leistungsregelung in Abhängigkeit von einem Ist-Wert des Stroms vorrangig gegenüber der Stromregelung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Stromregeiung vorrangig gegenüber der Leistungsregelung erfolgt, wenn der Ist-Wert des Stroms einen vorgegebenen Maximalwert erreicht.

4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

ein vorgegebener Maximalwert des Stroms von einem Ist-Wert der Leistung abhängt und vorzugsweise während des Betriebs des Ultraschallgeräts (1 ) regelmäßig neu ermittelt und entsprechend neu vorgegeben wird.

5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ais Führungsgröße für die Stromregelung eine variable, von einem Ist-Wert der Leistung abhängige Führungsgröße verwendet wird, vorzugsweise eine dem Ist-Wert der Leistung proportionale Führungsgröße.

Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

die Führungsgröße für den Strom zwischen einem ersten Maximalwert bei maximaler Leistung und einem zweiten Maximalwert bei minimaler Leistung gewählt wird und dabei vorzugsweise variabel ist.

Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

bei im Betrieb des Ultraschallgeräts (1 ) zunehmender Leistungsabgabe des Ultraschallschwingers (3) ein Wert der Führungsgröße für den Strom erhöht wird, vorzugsweise automatisch, höchst vorzugsweise sukzessive bis auf einen vorgegebenen Maximalwert.

Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

bei im Betrieb des UitraschaMgeräts (1 ) abnehmender Leistungsabgabe des Ultraschallschwingers (3) ein Wert der Führungsgröße für den Strom verringert wird, vorzugsweise automatisch, höchst vorzugsweise sukzessive bis auf einen vorgegebenen Minimalwert.

Regeleinheit (6) für einen Ultraschallgenerator (2) zum Betreiben mindestens eines Ultraschallschwingers (3), wobei ein elektrischer Strom fließt und wobei der Ultraschalischwinger (3) eine eiektrische Leistung aufnimmt und in Form mechanischer Leistung zumindest teilweise wieder abgibt,

dadurch gekennzeichnet, dass

in der Regeleinheit (6) zur getrennten Regelung des Stroms und der Leistung wenigstens zwei separate Regelkreise (7, 8) vorgesehen sind, welche dazu ausgebildet sind, eine leistungsabhängige Strombegrenzung vorzunehmen, vorzugsweise nach einem erfin- dungsgemäßen Verfahren, wobei der Regelkreis (8) für den Strom einen Stromregler (8c) umfasst und wobei der Regelkreis (7) für die Leistung einen Leistungsregler (7c) umfasst.

Regeleinheit (6) nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Leistungsregler (7c) gegenüber dem Stromregler (8c) Vorrang hat, bis eine Führungsgröße des Stromreglers (8c) einen vorgegebenen Wert erreicht, welcher Wert vorzugsweise variabel vorgebbar ist.

Regeleinheit (6) nach Anspruch 9 oder 10,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Regelkreis (8) für den Strom mit dem Regelkreis (7) für die Leistung signaltechnisch verbunden ist, so dass ein Ist-Wert der Leistung in die Bestimmung der vorzugebenden Führungsgröße d Stromreglers (8c) eingeht.

Regeleinheit (6) nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , gekennzeichnet durch

eine Bestimmungseinheit (8b), die zum Bestimmen einer Änderung der Führungsgröße des Stromreglers (8c) in Abhängigkeit von einem Ist-Wert der Leistung ausgebildet ist und zu diesem Zweck vorzugsweise mit einem Messgüed (7a) für den Ist-Wert der Leistung einerseits und mit dem Stromregler (8c) andererseits signaltechnisch verbunden ist.

Regeleinheit (6) nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Bestimmungseinheit (8b) dazu ausgebildet ist, die Änderung der Führungsgröße des Stromreglers (8c) proportionai zum Ist-Wert der Leistung zu bestimmen.

14. Regeleinheit (6) nach Anspruch 12 oder 13,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Bestimmungseinheit (8b) dazu ausgebildet ist, im Falle einer im Betrieb sich erhöhenden Leistungsabgabe des Ultraschalfschwin- gers (3) die Führungsgröße des Stromreglers (8c) zu erhöhen, vorzugsweise automatisch, höchst vorzugsweise sukzessive bis auf einen vorgegebenen Maximalwert.

15. Regeleinheit (6) nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass

die Bestimmungseinheit (8b) dazu ausgebildet ist, im Falle einer im Betrieb sich verringernden Leistungsabgabe des Ultraschallschwingers (3) die Führungsgröße des Stromreglers (8c) zu erniedrigen, vorzugsweise automatisch, höchst vorzugsweise sukzessive bis auf einen vorgegebenen Minimalwert.

16. Ultraschallgerät (1) mit mindestens einem Ultraschallgenerator (2) und mindestens einem Ultrascha!lschwinger (3), welcher Ultra- schalischwinger (3) von dem Ultraschallgenerator (2) zum Schwingen anregbar ist, wobei ein elektrischer Strom fließt und wobei der Ultraschallschwinger (3) eine elektrische Leistung aufnimmt und in Form mechanischer Leistung zumindest teilweise an ein vorzugsweise flüssiges Medium (4) abgibt,

dadurch gekennzeichnet, dass

in dem Ultraschallgenerator (2) oder in Wirkverbindung mit dem Ultraschallgenerator (2) eine Regeleinheit (6) vorgesehen ist, welche Regeieinheit (6) zur getrennten Regelung des Stroms und der Leistung wenigstens zwei separate Regelkreise (7, 8) aufweist, welche Regelkreise (7, 8) dazu ausgebildet sind, eine leistungsabhängige Strombegrenzung vorzunehmen, vorzugsweise nach einem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei der Regelkreis (8) für den Strom einen Stromregler (8c) umfasst und wobei der Regelkreis (7) für die Leistung einen Leistungsregler (7c) umfasst.

17. Ultraschallgerät (1) nach Anspruch 16,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Regeleinheit (6) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14 ausgebildet ist.

Description:
Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Ultraschaligeräts

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zum Betreiben eines Uitraschallgeräts, beispielsweise eines Uitraschallreinigungsgeräts, mit mindestens einem Ultraschallgenerator und mindestens einem Ultraschallschwinger, welcher Ultraschallschwinger von dem Ultraschallgenerator zum Schwingen angeregt wird, wobei ein elektrischer Strom fließt und wobei der Ultraschallschwinger eine elektrische Leistung aufnimmt und in Form mechanischer Leistung zumindest teilweise an ein vorzugsweise flüssiges Medium, insbesondere ein Reinigungsmedium, abgibt.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Regeleinheit nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9 für einen Ultraschallgenerator zum Betreiben mindestens eines Uitraschailschwingers, wobei ein elektrischer Strom fließt und wobei der Ultrascha!lschwinger eine elektrische Leistung aufnimmt und in Form mechanischer Leistung zumindest teilweise wieder abgibt.

Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Ultraschallgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 16 mit mindestens einem Ultraschallgenerator und mindestens einem Ultraschalischwinger, welcher Ultraschallschwinger von dem Ultraschallgenerator zum Schwingen anregbar ist, wobei ein elektrischer Strom fließt und wobei der Ultraschalischwinger eine elektrische Leistung aufnimmt und in Form mechanischer Leistung zumindest teilweise an ein vorzugsweise flüssiges Medium, beispielsweise ein Reinigungsmedium, abgibt.

Ultraschallgeräte der genannten Art sind dem Fachmann in vielfältigen Ausgestaltungen bekannt und werden oft als Ultraschallreinigungsgeräte eingesetzt, in der Rege! taucht dabei der Ultraschalischwinger in einem Behältnis mit einem Reinigungsmedium, beispielsweise Wasser oder einem anderen Lösemittel, ein und gibt die ihm zugeführte elektrische Leistung gemäß seinem Wirkungsgrad zumindest teilweise in Form von Ultraschailschwingungen an das Reinigungsmedium ab, wodurch in dem Reinigungsmedium befindliche Gegenstände von Verschmutzungen befreit werden können.

Bei vielen Ultraschallschwingern ist es in diesem Zusammenhang notwendig, einen Maximalstrom vorzugeben, das heißt einen dem Ultraschallschwinger von dem Ultraschallgenerator zugeführten Betriebsstrom auf einen Maximalwert zu begrenzen. Dieser Maximalstrom bezieht sich bei vorbekannten Geräten auf die maximale Leistung des Ultraschallschwingers. Der tatsächliche Betriebsstrom ist in der Regel deutlich niedriger als der vorgegebene Maximalwert (Maximalstrom).

Durch gewisse äußere Umstände, wie beispielsweise die materielle Beschaffenheit des Reinigungsmediums, wozu auch der Einfluß von Temperatur, Druck oder Füllstand zu rechnen ist, kann es vorkommen, dass der Betriebsstrom bei gleicher Leistung ansteigt. Wenn nun der Strom den eingestellten Maximalwert erreicht, wird er entsprechend begrenzt, und es ist möglich, dass der Ultraschallgenerator eine eingestellte bzw. vom Benutzer des Ultraschallreinigungsgeräts ausgewählte erforderliche Leistung nicht (mehr) erreicht.

In der Regel erfolgen die Prüfung, der Abgleich und ein Test-Dauerlauf derartiger Ultraschailreinigungsgeräte mit einem bestimmten Test-Reinigungsmedium, beispielsweise Wasser. Wenn nun beispielsweise im Rahmen der praktischen Verwendung des Ultraschallreinigungsgeräts ein anderes Reinigungsmedium zum Einsatz kommt, insbesondere ein lösemittelhaltiges Reinigungsmedium, kann es aus physikalisch-chemischen Gründen vorkommen, dass seitens des Uitraschalischwingers kaum noch eine Leistungsabgabe an das Reinigungsmedium möglich ist. In einem solchen Fall arbeitet der Ultraschallgenerator bei vorbekannten Geräten der genannten Art bei vollem Maximalstrom, würde jedoch kaum Leistung an den Ultraschallschwinger abgeben, wodurch sich die Gefahr einer Beschädigung des Ultraschailschwingers ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren, eine Regeleinheit und ein Ultraschalireinigungsgerät der jeweils oben genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass im Falle eingeschränkter Leistungsabgabe durch den Ultraschallschwinger eine Beschädigung des Ultraschallschwingers nach Möglichkeit vermieden wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 , bei einer Regeleinheit der eingangs genannten Art durch die Merkmale des Patentanspruchs 9 und bei einem Ultraschallgerät der genannten Art durch die Merkmale des Patentanspruchs 16 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand von Unteransprüchen, deren Wortlaut hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen wird, um Textwiederholungen nach Möglichkeit zu vermeiden.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallgeräts mit mindestens einem Ultraschallgenerator und mindestens einem Uitraschall- schwinger, welcher Uitraschallschwinger von dem Ultraschallgenerator zum Schwingen angeregt wird, wobei ein elektrischer Strom fließt und wobei der Uitraschallschwinger eine elektrische Leistung aufnimmt und in Form mechanischer Leistung zumindest teilweise an ein vorzugsweise flüssiges Medium, insbesondere Reinigungsmedium, abgibt, ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ultraschallgenerator der Strom und die Leistung mittels wenigstens zweier separater Regelkreise getrennt geregelt werden, so dass eine leistungsabhängige Strombegrenzung erfolgt.

Eine erfindungsgemäße Regeleinheit für einen Ultraschallgenerator zum Betreiben mindestens eines Ultraschallschwingers, wobei ein elektrischer Strom fließt und wobei der Uitraschallschwinger eine elektrische Leistung aufnimmt und in Form mechanischer Leistung zumindest teilweise wieder abgibt, ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Regeleinheit zur getrennten Regelung des Stroms und der Leistung wenigstens zwei separate Regelkreise vorgesehen sind, welche dazu ausgebildet sind, eine ieistungsabhängige Strombegrenzung vorzunehmen, vorzugsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei der Regelkreis für den Strom einen Stromregier umfasst und wobei der Regelkreis für die Leistung einen Leistungsregler umfasst. Ein erfindungsgemäßes Ultraschallgerät mit mindestens einem Ultraschallgenerator und mindestens einem Ultraschailschwinger, welcher Ultraschailschwinger von dem Ultraschallgenerator zum Schwingen anregbar ist, wobei ein elektrischer Strom fließt und wobei der Ultraschailschwinger eine elektrische Leistung aufnimmt und in Form mechanischer Leistung zumindest teilweise an ein vorzugsweise flüssiges Medium, insbesondere Reinigungsmedium, abgibt, ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ultraschallgenerator oder in Wirkverbin- dung mit dem Ultraschallgenerator eine Regeleinheit vorgesehen ist, welche Regeleinheit zur getrennten Regelung des Stroms und der Leistung wenigstens zwei separate Regelkreise aufweist, welche Regelkreise dazu ausgebildet sind, eine leistungsabhängige Strombegrenzung vorzunehmen, vorzugsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei der Regelkreis für den Strom einen Stromregler umfasst und wobei der Regelkreis für die Leistung einen Leistungsregler umfasst.

Erfindungsgemäß ist also eine leistungsabhängige Strombegrenzung vorgesehen, um die weiter oben geschilderte Problematik zu vermeiden. Dabei geht trotz leistungsabhängiger Verminderung des Stroms die Wirkleistung am Ultraschallgenerator bzw. Ultraschailschwinger kaum zurück, während sich die Lebensdauer des Ultraschallschwingers deutlich verlängert. Wird nun bei Verwendung der vorliegenden Erfindung während des Betriebs das (Reinigungs-)Me- dium gewechselt, so dass der Uitraschalischwinger wieder mehr Leistung abgeben kann, erhöht sich durch die erfindungsgemäße doppelte Regelung mit getrennten Regelkreisen für den Strom und die Leistung automatisch wieder der zulässige Maximalstrom nach Art einer dynamischen Führungsgröße für den Stromregler bzw. Stromregelkreis. Dies wird vorliegend auch als„Fold-Back- Funktion" bezeichnet.

Im Zuge einer ersten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Leistungsregelung in Abhängigkeit von einem Ist-Wert des Stroms vorrangig gegenüber der Stromregelung erfolgt. Erst wenn der Betriebsstrom den vorgegebenen, dynamischen Maximalwert erreicht, übernimmt der Stromregler, so dass die Stromregelung im Zuge einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorrangig gegenüber der Leistungsregelung erfolgt. Eine entsprechende Weiterbildung der erfindungsgemäßen Regeleinheit sieht vor, dass der Leistungsregier gegenüber dem Stromregler Vorrang hat, bis eine Führungsgröße des Stromreglers einen vorgegebenen Wert erreicht, welcher Wert vorzugsweise variabel vorgebbar ist.

Dabei hängt im Rahmen einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens der vorgegebene Maximalwert des Stroms von einem Ist-Wert der Leistung ab und kann dabei während des Betriebs des Ultraschallgeräts regelmäßig neu ermittelt und entsprechend neu vorgegeben werden. Dadurch wird der Maximalwert des Stromes in Abhängigkeit der Ist-Leistung gestellt, und die nach dem Stand der Technik statische Führungsgröße des Stromreglers wird im Rahmen einer entsprechenden Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens in eine variable, der Ist-Leistung vorzugsweise proportionale Größe umgewandelt.

Eine entsprechende Weiterbildung der erfindungsgemäßen Regeleinheit sieht vor, dass der Regelkreis für den Strom mit dem Regelkreis für die Leistung signaltechnisch verbunden ist, so dass ein Ist-Wert der Leistung in die Bestimmung der vorzugebenden Führungsgröße des Stromreglers eingeht.

Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Regeleinheit sieht vor, dass diese eine Bestimmungseinheit aufweist, die zum Bestimmen einer Änderung der Führungsgröße des Stromreglers in Abhängigkeit von einem Ist-Wert der Leistung ausgebildet ist. Zu diesem Zweck kann die Bestimmungseinheit mit einem Messglied für den Ist-Wert der Leistung einerseits und mit dem Stromregler andererseits signaltechnisch verbunden sein.

Eine wieder andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Regeleinheit sieht vor, dass die Bestimmungseinheit dazu ausgebildet ist, die Änderung der Führungsgröße des Stromreglers proportional zum Ist-Wert der Leistung zu bestimmen.

Auf diese Weise ist es bei entsprechender Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, den Maximalwert des Stroms auf einen maximalen Wert bei maximaler Leistung bzw. auf einen minimalen Wert bei minimaler Leis- tung einzustellen. Der momentane Maximalwert des Stroms wird sich im Betrieb auf einen Wert zwischen diesen beiden Extremwerten einstellen.

Wenn nun im Betrieb des Ultraschallgeräts die Leistungsabgabe des Ultraschallschwingers zunimmt, erhöht sich im Rahmen einer entsprechenden Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Wert der Führungsgröße für den Strom vorzugsweise automatisch, und zwar höchst vorzugsweise sukzessive bis auf den genannten Maximaiwert bei maximaler Leistung,

Umgekehrt ist es durch Anwendung einer entsprechenden Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, dass sich der Wert für die Führungsgröße des Stroms im Betrieb des Ultraschallgeräts bei abnehmender Leistungsabgabe vorzugsweise automatisch verringert, und zwar höchst vorzugsweise sukzessive bis auf den genannten Minimaiwert des Stroms bei minimaler Leistung.

Die genannten Extremwerte können dabei jeweils fest vorgegeben sein.

Eine entsprechende Weiterbildung der erfindungsgemäßen Regeleinheit sieht in diesem Zusammenhang vor, dass die Bestimmungseinheit dazu ausgebildet ist, im Falle einer im Betrieb sich erhöhenden Leistungsabgabe des Ultraschallschwingers die Führungsgröße des Stromreglers zu erhöhen. Dies geschieht vorzugsweise automatisch, und zwar höchst vorzugsweise sukzessive bis auf einen vorgegebenen Maximalwert.

Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Regeleinheit sieht vor, dass die Bestimmungseinheit dazu ausgebildet ist, im Falle einer im Betrieb sich verringernden Leistungsabgabe des Ultraschallschwingers die Führungsgröße des Stromreglers zu erniedrigen. Dies geschieht vorzugsweise automatisch, und zwar höchst vorzugsweise sukzessive bis auf einen vorgegebenen Minimaiwert.

Nachfolgend werden bestimmte Ausgestaltungen der Erfindung anhand analoger Schaltungen näher beschrieben. Es Hegt hier für den Fachmann unmittelbar auf der Hand, dass sich die beschriebenen Funktionalitäten auch mit Hilfe digitaler Schaltungsanordnungen realisieren lassen. Hierzu werden die vorhandenen analogen Signale, insbesondere analoge Stromstärke- und Spannungssignaie, mitteis geeigneter Analog-Digital-Wandler (ADC) in entsprechende digitale Signale gewandelt, welche anschließend in geeigneter weise digital weiterverarbeitet werden können, beispielsweise mittels eines Mikroprozessors, eines Mikro- controllers oder eines digitalen Signalprozessors (DSP), wodurch sich dieselben Funktionalitäten erreichen lassen, wie nachfolgend beschrieben. Selbstverständlich Hegen derartige Ausgestaltungen ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung, wie sie durch die angehängten Patentansprüche definiert ist.

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

Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ultraschallgeräts in Form eines Ultraschallreini- gungsgeräts mit einer erfindungsgemäßen Regelungseinheit, welches sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet; und

Figur 2 zeigt graphisch die Abhängigkeit der Leistung des Ultraschallgeräts gemäß Figur 1 in Abhängigkeit vom Betriebsstrom in Form einer Fo!d-Back-Kennlinie.

Die Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Ultraschailgeräts (nachfolgend: Uitraschallreinigungsgerät), welches in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist.

Das Uitraschallreinigungsgerät 1 umfasst einen Ultraschallgenerator 2 in elektrischer bzw. signaltechnischer Wirkverbindung mit wenigstens einem Uitraschall- schwinger 3. Der Ultraschallschwinger 3 ist mittels des Ultraschallgenerators 2 zum Schwingen anregbar, wobei ein elektrischer Strom fließt und wobei der Ult- raschallschwinger 3 eine elektrische Leistung aufnimmt und in Form mechanischer Leistung zumindest teilweise an ein Reinigungsmedium 4 abgibt, welches zusammen mit dem Ultraschallschwinger 3 in einem geeigneten Behältnis (Tank) 5 angeordnet ist. Der Generator 2, dessen elektrische Energieversorgung vorliegend nicht dargestellt ist, steht in signaltechnischer Wirkverbindung mit einer Regeleinheit 6, die in Figur 1 mittels einer strichpunktierten Box symbolisiert ist. Die Regeleinheit 6 umfasst zwei separate Regelkreise 7, 8 zur getrennten Regelung des vom Ultraschallgenerator 2 an den Ultraschalischwinger 3 gelieferten Stroms bzw. der entsprechend gelieferten Leistung. Die genannten Regelkreise sind in der Figur jeweils durch gestrichelte Boxen symbolisiert und werden nachfolgend auch als Leistungsregelkreis 7 und Stromregeikreis 8 bezeichnet.

Der Leistungsregelkreis 7 beinhaltet ein Messglied 7a für die vom Ultraschallgenerator 2 an den Ultraschalischwinger 3 gelieferte Ist-Leistung. Weiterhin um- fasst der Leistungsregelkreis 7 ein Element 7b zum Vorgeben einer Soll- Leistung als Führungsgröße für einen Leistungsregler 7c. Der genannte Leistungsregler 7c ist über eine Additionsstelie 7d signaltechnisch mit dem Leistungsmessglied 7a und dem weiteren Element 7b verbunden, wobei die Eingänge der Additionsstelle 7d entsprechend den eingezeichneten Vorzeichen addiert (+) oder subtrahiert (-) werden.

Entsprechend umfasst der Stromregelkreis 8 einen Stromregler 8c, welcher über eine Additionsstelle 8d mit einem Messglied 8a für den Ist-Strom zwischen Ultraschallgenerator 2 und Ultraschalischwinger 3 verbunden ist. Am anderen Ein- gang der Additionsstelle 8d ist eine Bestimmungseinheit 8b angeordnet, welche als Führungsgröße des Stromregiers 8c einen leistungsproportionaien Maximalstrom vorgibt. Die Bestimmungseinheit 8b ist entsprechend zur Berechnung des leistungsproportionaien Maximalstroms ausgebildet und zu diesem Zweck weiterhin signaltechnisch mit dem Messglied 7a des Leistungsregelkreises 7 verbunden, so dass die Bestimmung des leistungsproportionalen Maximalstroms unter Berücksichtigung der bei 7a bestimmten Ist-Leistung erfolgt bzw. erfolgen kann.

Die Ausgänge der beiden Regelkreise 7, 8 sind über eine weitere Additionsstelie 9 signaltechnisch verknüpft, und der Ausgang der Additionsstelle 9 ist mit dem Ultraschallgenerator 2 verbunden.

Die Pfeilspitzen in Figur 1 geben die jeweiligen Signallaufwege an, was dem Fachmann geläufig ist, so dass vorliegend hierauf nicht vertiefend eingegangen werden muss. Im Betrieb arbeitet das beschriebene Ultraschallreinigungsgerät 1 wie folgt:

Der Ultraschallgenerator 2 treibt den Ultraschallschwinger 3, welcher entsprechend Leistung in Form von Ultraschallschwingungen an das Reinigungsmedium 4 im Behältnis 5 abgibt. Wenn nun aufgrund äußerer Umstände, insbesondere durch einen Austausch des Reinigungsmediums 4 gegen ein anderes Reinigungsmedium, z. B. ein Lösemittel mit veränderten Eigenschaften, eine Leistungsabgabe durch den Ultraschallschwinger nur noch eingeschränkt möglich ist, bestünde ohne die erfindungsgemäße doppelte Regelungslösung die Gefahr, dass der Ultraschallgenerator 2 bei einem fest vorgegebenen Maximalstrom als Führungsgröße arbeitet, jedoch kaum Leistung an das Reinigungsmedium 4 abgeben kann, was zu einer Beschädigung des Ultraschallschwingers 3 führen würde. Dies wird vorliegend durch das Zusammenwirken der beiden Regelkreise 7, 8 verhindert.

Dabei besitzt der Leistungsregler 7c bzw. der Leistungsregelkreis 7 grundsätzlich Vorrang gegenüber dem Stromregler 8c bzw. dem Stromregelkreis 8. Erst wenn der Ist-Strom den durch die Bestimmungseinheit 8b aktuell vorgegebenen Maximalwert erreicht, übernimmt der Stromregler 8c bzw. der Stromregelkreis 8. Allerdings handelt es sich bei dem Maximalwert des Stromes erfindungsgemäß nicht um eine statische Führungsgröße, sondern um eine variable, von der Ist- Leistung abhängige und dieser vorzugsweise proportionale Größe. Zu diesem Zweck bestimmt das Messglied 7a des Leistungsregelkreises 7 die momentane Ist-Leistung und stellt eine entsprechende Signalinformation der Bestimmungs- einheit 8b im Stromregelkreis 8 zur Verfügung. Die Bestimmungseinheit 8b bestimmt dann unter Berücksichtigung der Ist-Leistung die Führungsgröße des Stromreglers 8c, welche entsprechend einen Wert zwischen einen ersten Maximalwert bei maximaler Leistung und einen zweiten Maximalwert bei minimaler Leistung annimmt. Auf diese Weise ist es möglich, den Generatorstrom in Ab- hängigkeit von der momentanen Leistung zu reduzieren, was einer leistungsabhängigen Strombegrenzung entspricht. Aufgrund dieser Verminderung des Stroms geht die Wirkleistung am Ultraschallschwinger 3 zurück, während sich allerdings die Lebensdauer des Ultraschallschwingers 3 deutlich erhöht. Wird nun während des Betriebs das Reinigungsmedium 4 (erneut) gewechselt, so dass der Ultraschallschwinger 3 wieder mehr Leistung abgeben kann, erhöht sich durch die vorgesehene Regelung automatisch wieder der zulässige Maximalstrom und entsprechend die Effizienz des Ultraschallreinigungsgeräts 1.

Figur 2 zeigt die Abhängigkeit der Leistungsaufnahme des Ultraschallgeräts 1 gemäß Figur 1 in Abhängigkeit vom Betriebsstrom. Dabei ist die Leistung in Figur 2 mit Bezugszeichen P und der Betriebsstrom mit Bezugszeichen I bezeichnet. I max bezeichnet einen vorgegebenen Maximalstrom, bei weichem das Ultraschallgerät 1 optimal, ordnungsgemäß und ohne die Gefahr von Beschädigungen arbeitet. I kr tt bezeichnet einen kritischen Stromwert, ab weichem Beschädigungen des Ultraschaiigeräts zu erwarten sind. P ne nn bezeichnet die Nennleistung des Ultraschallgeräts, welche bei ordnungsgemäßem Normaibetrieb und insbesondere bei einem Fließen des genannten maximalen Betriebsstroms \ max erreicht wird.

Die Punkte 1 bis 4 in Figur 2 symbolisieren bestimmte Betriebszustände des Ultraschallgeräts 1 gemäß Figur 1 . Dabei bezeichnen die Punkte 1 und 2„normale" Betriebszustände des Ultraschallgeräts, die sich dadurch auszeichnen, dass der Betriebsstrom i unterhalb des Maximalwerts l max und die aufgenommene Leistung P entsprechend unterhalb oder gerade bei der Nennleistung P ne nn liegt. Beispielsweise erreicht das Ultraschailgerät nach seinem Einschalten bei einem Hochfahren oder Ansteigen des Betriebsstroms I zunächst den Betriebszustand 1 und anschließend den Betriebszustand 2, wobei es in letzterem mit maximalem Betriebsstrom l ma bei seiner Nennleistung P nen n betrieben wird.

Kommt es nun beispielsweise aufgrund von Veränderungen der Beschaffenheit des (Reinigungs-)Mediums (vgl. Bezugszeichen 4 in Figur 1 ) zu einer Erhöhung des Betriebsstroms i bei gleich bleibender Leistungsaufnahme P (Beträebszu- stand 3 in Figur 2), so steuert ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Ultraschallgerät gegen, bevor der Strom seinen kritischen Wert m erreicht. Dies geschieht im Rahmen der vorliegenden Erfindung über die ausführlich beschriebene leistungsabhängige Strombegrenzung, wodurch in der graphischen Darstellung gemäß Figur 2 der Betriebszustand 4 mit speziell bis auf den Wert l max reduziertem Stromfluss bei entsprechend verringerter Leistungsaufnahme erreicht wird, um das Ultraschallgerät vor einer Beschädigung zu schützen. Aufgrund des dargestellten Verlauf der P-I-Kennlinie in Figur 2 zwischen den Punkten 2 und 4 wird dargestellte Kennlinienverlauf vorliegend auch als„Fold-Back-Kennlinie" bezeichnet.

Wie bereits angemerkt wurde, lassen sich die vorstehend anhand von analogen Schaltungen beschriebenen Funktionalitäten im Zuge alternativer Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung auch zumindest teilweise digital implementieren, beispielsweise unter Verwendung eines DSP.