Блок из ультразвукового преобразователя и держателя преобразователя

Изобретение относится к блоку из ультразвукового преобразователя и держателя преобразователя. Блок из ультразвукового преобразователя (1) и держателя (2) преобразователя, причем ультразвуковой преобразователь (1) имеет корпус (3) преобразователя и преобразовательный элемент (4), причем корпус (3) преобразователя имеет ультразвуковое окно (5), корпусную трубку (6) и корпусный фланец (7), причем преобразовательный элемент (4) предусмотрен либо вблизи от ультразвукового окна (5) корпуса преобразователя или на удалении от ультразвукового окна корпуса преобразователя, причем держатель (2) преобразователя имеет фланец (8) держателя, и причем корпусный фланец (7) корпуса (3) преобразователя с помощью контрфланца (9) с промежуточным включением уплотнительного кольца (10) прижат к фланцу (8) держателя держателя (2) преобразователя. Блок из ультразвукового преобразователя (1) и держателя (2) преобразователя улучшен в отношении предотвращения передачи корпусных волн, а именно за счет того, что между корпусным фланцем (7) корпуса (3) преобразователя и фланцем (8) держателя держателя (2) преобразователя предусмотрено развязывающее кольцо (13). 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к блоку из ультразвукового преобразователя и держателя преобразователя, причем ультразвуковой преобразователь имеет корпус преобразователя и преобразовательный элемент, причем корпус преобразователя имеет ультразвуковое окно, корпусную трубку и корпусный фланец, причем преобразовательный элемент выполнен для передачи или приема ультразвуковых волн и предусмотрен либо вблизи от ультразвукового окна корпуса преобразователя или на удалении от ультразвукового окна корпуса преобразователя, причем держатель преобразователя имеет фланец держателя, и причем корпусный фланец корпуса преобразователя прижат к фланцу держателя держателя преобразователя с помощью контрфланца с промежуточным включением уплотнительного кольца.

В промышленности придается особое значение измерительной, управляющей, регулирующей технике и технике автоматизации. Это относится, прежде всего, к измерительной технике, которая является основой управляющей, регулирующей техники и техники автоматизации. Важной областью измерительной техники является расходомерная техника (ср. с развернутым изложением профессора, доктора естественных наук Отто Фидлера (Otto Fiedler) „Strömungs- und DurchfluBmeBtechnik", R. Oldenbowg Verlag Munchen 101992). Для расходомерной техники особое значение имеют (см. „Strömungs- und DurchfluBmeBtechnik", там же) устройства для измерения расхода с механическими принципами действия, прежде всего поплавковые расходомеры и кориолисовые расходомеры, тепловые расходомеры, магнитно-индукционные расходомеры, а также ультразвуковые расходомеры.

В ультразвуковых расходомерах используется эффект, заключающийся в том, что в транспортируемой по измерительной трубе среде на скорость распространения звукового сигнала налагается скорость транспортировки среды. Таким образом, если среда транспортируется в направлении звукового сигнала, то измеренная скорость распространения звукового сигнала по отношению к измерительной трубе больше, чем в покоящейся среде, а если среда транспортируется против направления звукового сигнала, то скорость звукового сигнала по отношению к измерительной трубе меньше, чем в покоящейся среде. Вследствие эффекта сопутствующего движения время распространения звукового сигнала между передатчиком звука и приемником звука - передатчик звука и приемник звука являются ультразвуковыми преобразователями - зависит от скорости транспортировки среды относительно измерительной трубы и, следовательно, относительно ультразвукового преобразователя, то есть относительно передатчика звука и приемника звука.

В ультразвуковых расходомерах проблематичным является то, что выработанные в ультразвуковом преобразователе ультразвуковые волны или же принятые ультразвуковым преобразователем ультразвуковые волны передаются в окружающую среду ультразвукового преобразователя не только с передающей и/или приемной стороны корпуса преобразователя, но переданные или принятые ультразвуковые волны передаются также через корпус преобразователя, в определенных случаях даже через держатель корпуса. Это является проблематичным не только потому, что при определенных обстоятельствах значительная часть мощности приемника или же мощности передатчика «теряется», а это, скорее, является проблематичным, прежде всего, потому, что переданные на корпус преобразователя посредством так называемых перекрестных наводок ультразвуковые волны могут привести также к значительным помехам с приемной стороны. Это основывается на том, что с приемной стороны невозможно, например, различить, были ли приняты принятые ультразвуковые волны через среду (полезный сигнал) или через корпус преобразователя.

Прежде всего, при применении ультразвуковых расходомеров для измерения расхода газообразных сред передаваемая от ультразвукового преобразователя в газообразную среду доля энергии колебаний по сравнению с общей выработанной энергией колебаний является очень малой, так что здесь проблема перекрестных наводок является особенно существенной.

Из уровня техники известны различные меры для того, чтобы снизить ранее поясненные перекрестные наводки, то есть возникновение корпусных волн. Некоторые меры включают в себя задачу недопущения даже возникновения такого рода корпусных волн. К ним относятся, например, определенные формы выполнения ультразвукового окна корпуса преобразователя на предмет особенно хорошего согласования полного сопротивления для максимизации переданной доли энергии или на предмет определения параметров ультразвукового окна, как λ/4-слоя для снижения отражений. Другие меры имеют дело с тем, чтобы воспрепятствовать дальнейшей передаче уже возникших корпусных волн, например, посредством рассогласованных акустических переходов полного сопротивления.

Относящиеся к блокам, о которых идет речь, ультразвуковые преобразователи известны посредством немецкой выложенной заявки №102008033098 и равнозначной по содержанию европейской выложенной заявки №2148322. В данных ультразвуковых преобразователях реализована другая мера для предотвращения передачи корпусных волн на корпус преобразователя ультразвукового преобразователя посредством того, что во второй области корпуса преобразователя предусмотрена относительно мягкая механическая система сопряжения, и эта система сопряжения имеет по меньшей мере два слабосопряженных, действующих, по существу, друг за другом в направлении распространения корпусных волн механических резонатора.

Посредством механических резонаторов, а именно посредством возбуждения колебаний механических резонаторов является возможным, прежде всего, местное «улавливание» транспортируемой ультразвуковыми волнами энергии. Механические резонаторы являются, как правило, описываемыми как системы «пружина - масса», причем в реальных системах «пружина - масса» - свойство пружин, а именно зависящее от отклонения действие силы не является реализуемым без внесения хотя бы очень малого приращения к массе резонатора, точно так же как масса вследствие ее конструктивного внесения в резонатор то же всегда влияет на амортизационную возможность системы «пружина - масса»; конструктивно пружина и масса не являются полностью отделимыми друг от друга.

За счет последовательного расположения по меньшей мере двух механических резонаторов в направлении распространения корпусных волн достигается то, что корпусные волны для достижения из первой области корпуса преобразователя третьей области корпуса преобразователя и наоборот должны пересечь все резонаторы. За счет слабого сопряжения обоих резонаторов достигается то, что резонаторы представляют собой, в целом, большее препятствие для корпусных волн, чем это имеет место при крепко сопряженных резонаторах, даже если в остальном им свойственны одинаковые колебательные характеристики. При крепком механическом сопряжении колебание одного резонатора передается на соседний резонатор практически непосредственно, чего при слабом механическом сопряжении не происходит, хотя здесь механическое взаимодействие между соседними резонаторами, разумеется, тоже имеет место.

Лежащая в основе изобретения задача состоит в том, чтобы усовершенствовать описанный вначале блок из ультразвукового преобразователя и держателя преобразователя в отношении предотвращения передачи корпусных волн.

Блок согласно изобретению, в котором решена ранее выведенная и раскрытая задача, по существу, отличается, прежде всего, тем, что между корпусным фланцем корпуса преобразователя и фланцем держателя держателя преобразователя предусмотрено развязывающее кольцо. Между корпусным фланцем корпуса преобразователя и развязывающим кольцом преимущественным образом предусмотрено уплотнительное кольцо.

В описанном предлагаемом блоке из ультразвукового преобразователя и держателя преобразователя по сравнению с известными из уровня техники блоками типа, о котором идет речь, передача корпусных волн усовершенствована за счет того, что дополнительно предусмотренное развязывающее кольцо и далее дополнительно предусмотренное уплотнительное кольцо приводят к акустическому рассогласованию.

Блок согласно изобретению дополнительно приобретает существенное практическое значение тогда, когда развязывающее кольцо сопряжено с корпусным фланцем корпуса преобразователя опосредованно. Для опосредованного сопряжения развязывающего кольца с корпусным фланцем корпуса преобразователя предусмотрено скользящее кольцо, которое жестко соединено с развязывающим кольцом, например приварено или привинчено.

В частности, теперь имеются различные возможности выполнения и усовершенствования блока согласно изобретению. Для этого делается ссылка на зависимые от п.1 формулы изобретения пункты формулы изобретения и на описанные в дальнейшем в сочетании с фигурами и представленные на фигурах примеры выполнения.

На фигурах показано:

Фиг.1 известный из уровня техники блок из ультразвукового преобразователя и держателя преобразователя,

Фиг.2 предпочтительный пример выполнения блока согласно изобретению из ультразвукового преобразователя и держателя преобразователя,

Фиг.3 относящийся к блоку согласно изобретению согласно фиг.2 ультразвуковой преобразователь с предусмотренным согласно изобретению развязывающим кольцом и следующим уплотнительным кольцом, которое преимущественным образом имеется в наличии.

На фиг.1 показан известный из уровня техники блок из ультразвукового преобразователя 1 и держателя 2 преобразователя. Ультразвуковой преобразователь 1 имеет корпус 3 преобразователя и преобразовательный элемент 4. Корпус 3 преобразователя имеет ультразвуковое окно 5, корпусную трубку 6 и корпусный фланец 7. Преобразовательный элемент 4 выполнен для передачи или приема ультразвуковых волн и предусмотрен либо, как показано на фигурах, вблизи от ультразвукового окна 5 корпуса преобразователя либо на удалении от ультразвукового окна корпуса преобразователя, как это показано, например, в описании немецкого патента 19812458 и в равнозначном по содержанию описании европейского патента 1046886.

Для относящегося к современному уровню техники изображенного на фиг.1 блока, как и для блока согласно изобретению, изображенного на фиг.2, имеет силу то, что держатель 2 преобразователя имеет фланец 8 держателя и корпусный фланец 7 корпуса 3 преобразователя с помощью контрфланца 9 с промежуточным включением уплотнительного кольца 10 прижат к фланцу 8 держателя держателя 2 преобразователя, а именно с помощью стяжных болтов 11 и контргаек 12.

Согласно изобретению, как показано на фиг.2, между корпусным фланцем 7 корпуса 3 преобразователя и фланцем 8 держателя держателя 2 преобразователя предусмотрено развязывающее кольцо 13. В изображенном примере выполнения между корпусным фланцем 7 корпуса 3 преобразователя и развязывающим кольцом 13 предусмотрено уплотнительное кольцо 14.

Кроме того, для изображенного на фиг.2 примера выполнения блока согласно изобретению имеет силу то, что развязывающее кольцо 13 сопряжено с корпусным фланцем 7 корпуса 3 преобразователя опосредованно. В деталях для опосредованного сопряжения развязывающего кольца 13 с корпусным фланцем 7 корпуса преобразователя предусмотрено скользящее кольцо 15, и скользящее кольцо 15 жестко соединено с развязывающим кольцом 13, например приварено или привинчено.

В описанном и изображенном на фиг.2 предпочтительном примере выполнения блока согласно изобретению ультразвуковой преобразователь 1 с развязывающим кольцом 13, уплотнительным кольцом 14 и скользящим кольцом 15 может быть вставлен в держатель преобразователя как относящийся к уровню техники ультразвуковой преобразователь.

1. Блок из ультразвукового преобразователя (1) и держателя (2) преобразователя, причем ультразвуковой преобразователь (1) имеет корпус (3) преобразователя и преобразовательный элемент (4), причем корпус (3) преобразователя имеет ультразвуковое окно (5), корпусную трубку (6) и корпусный фланец (7), причем преобразовательный элемент (4) предусмотрен либо вблизи от ультразвукового окна (5) корпуса преобразователя или на удалении от ультразвукового окна корпуса преобразователя, причем держатель (2) преобразователя имеет фланец (8) держателя, и причем корпусный фланец (7) корпуса (3) преобразователя с помощью контрфланца (9) с промежуточным включением уплотнительного кольца (10) прижат к фланцу (8) держателя держателя (2) преобразователя, отличающийся тем, что между корпусным фланцем (7) корпуса (3) преобразователя и фланцем (8) держателя держателя (2) преобразователя предусмотрено развязывающее кольцо (13).

2. Блок по п.1, отличающийся тем, что между корпусным фланцем (7) корпуса (3) преобразователя и развязывающим кольцом (13) предусмотрено уплотнительное кольцо (14).

3. Блок по п.1 или 2, отличающийся тем, что развязывающее кольцо (13) сопряжено с корпусным фланцем (7) корпуса (3) преобразователя опосредованно.

4. Блок по п.3, отличающийся тем, что для опосредованного сопряжения развязывающего кольца (13) с корпусным фланцем (7) корпуса (3) преобразователя предусмотрено скользящее кольцо (15), и скользящее кольцо (15) жестко соединено с развязывающим кольцом (13), например приварено или привинчено.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к акустике, в частности к пьезоэлектрическим преобразователям, снабженным мембраной. Преобразователь содержит генератор, цилиндрический корпус, соосно расположенные в нем круглый биморфный пьезоэлемент с выпуклой мембраной над ним и общий плоский кольцевой держатель, снабженный у основания выпуклой мембраны отштампованным на нем кольцевым V-образным диффузором с углом раскрытия от 15 до 60 град в радиальном сечении.

Изобретение относится к вибрационной технике. Вибратор содержит корпус и пьезоэлемент.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано при разработке направленных эффективных волноводных преобразователей для гидроакустических средств различного назначения.

Использование: для контролируемого нагревания тканей тела с помощью высокоинтенсивного фокусированного ультразвука. Сущность изобретения заключается в том, что изогнутый высокоинтенсивный фокусированный ультразвуковой (HIFU) преобразователь содержит множество изогнутых композитных керамических пьезоэлектрических плиток, имеющих противоположные выпуклые и вогнутые поверхности, причем каждая плитка имеет электроды на поверхностях, электрически связанные с композитным керамическим пьезоэлектрическим материалом, и множество областей акустической передачи, находящихся на каждой плитке и возбуждаемых посредством электродов на выпуклой поверхности, причем области передачи и электроды акустически отделены от окружающих областей надрезами в композитном керамическом пьезоэлектрическом материале, при этом множество плиток подогнаны друг к другу, чтобы образовывать, по существу, непрерывную изогнутую композитную пьезоэлектрическую поверхность, которая передает HIFU акустическую энергию.

Использование: для контролируемого нагревания тканей тела с помощью высокоинтенсивного фокусированного ультразвука. Сущность изобретения заключается в том, что конвексный преобразователь высокоинтенсивного фокусированного ультразвука (HIFU) содержит конвексную пьезоэлектрическую антенную решетку, имеющую противоположные выпуклую и вогнутую заднюю поверхности, причем передняя поверхность содержит акустическую передающую поверхность, и множество электродов, расположенных на выпуклой задней поверхности, для применения электрических передающих сигналов к антенной решетке, и печатную плату, расположенную на отдалении от и напротив задней поверхности конвексной пьезоэлектрической антенной решетки, которая связывает электрические сигналы с электродами антенной решетки, причем пространство между печатной платой и конвексной пьезоэлектрической антенной решеткой содержит акустический воздушный задний проход пьезоэлектрической антенной решетки для воздушного охлаждения конвексной пьезоэлектрической антенной решетки и печатной платы.

Использование: для ультразвукового применения в текучей среде. Сущность изобретения заключается в том, что ультразвуковой преобразователь для применения в текучей среде включает в себя по меньшей мере один сердечник, который содержит по меньшей мере один электроакустический преобразующий элемент, и по меньшей мере один корпус, имеющий по меньшей мере две корпусные части, из которых по меньшей мере одна первая корпусная часть по меньшей мере частично окружает сердечник с обеспечением возможности доступа к тыльной, обращенной от текучей среды стороне электроакустического преобразующего элемента, а по меньшей мере одна вторая корпусная часть соединена с первой корпусной частью и в основном закрывает ультразвуковой преобразователь с его обращенной от текучей среды стороны, причем ультразвуковой преобразователь также содержит по меньшей мере одну контактную скобу для электрического контактирования электроакустического преобразующего элемента, в частности по существу формоустойчивую контактную скобу, причем контактная скоба проходит через вторую корпусную часть во внутреннее пространство ультразвукового преобразователя и в нем электрически соединена с электроакустическим преобразующим элементом, и контактная скоба соединена с первой корпусной частью, в частности с геометрическим и/или силовым замыканием.

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к конструированию волноводного направленного преобразователя, способного работать в полосе частот для гидроакустических средств различного назначения, в том числе и буксируемых, в качестве антенн систем: гидролокации, связи, навигации, профилирования, акустической томографии, подсветки подводной обстановки и т.д.

Использование: для неразрушающего контроля изделий. Сущность изобретения заключается в том, что ультразвуковой раздельно-совмещенный широкозахватный преобразователь содержит призмы-волноводы, установленную на первой призме излучающую пьезопластину и размещенные на второй призме в ряд в одной плоскости приемные пьезопластины, состыкованные друг с другом, а между излучающей и приемными пьезопластинами размещен электроакустический экран, при этом преобразователь оснащен вторым электроакустическим экраном и третьей призмой - волноводом, на которой размещены дополнительные приемные пьезопластины, причем третья призма расположена с противоположной стороны относительно первой призмы симметрично второй призме, приемные пьезопластины призм смещены относительно друг друга на половину их длины так, что стыки пьезопластин второй призмы располагаются напротив центра пластин, установленных на третьей призме, а второй электроакустический экран размещен между первой и третьей призмами.

Изобретение относится к области конструирования гидроакустической аппаратуры, в частности гидроакустических антенн, герметизированных полимерами. Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности антенны в режимах излучения и приема.

Изобретение относится к области медицинской диагностики и направлено на создание ультразвукового нелинейного томографа, содержащего малое количество приемных и излучающих преобразователей, преимущественно для маммографии, дефектоскопии и неразрушающего контроля различных объектов.

Изобретение относится к ультразвуковому преобразователю. Ультразвуковой преобразователь как существенная часть ультразвукового расходомера, с корпусом преобразователя, имеющим ультразвуковое окно, корпусную трубку и корпусный фланец, и преобразовательным элементом, выполненным для передачи и приема ультразвуковых волн и предусмотренным либо вблизи ультразвукового окна корпуса преобразователя, либо на удалении от ультразвукового окна корпуса преобразователя, причем предусмотрена относительно мягкая механическая система сопряжения, предпочтительно имеющая по меньшей мере один слабо связанный механический резонатор или по меньшей мере два слабо связанных механических резонатора, отличается тем, что предусмотрена вторая мягкая механическая система сопряжения, причем из двух систем сопряжения одна система сопряжения расположена с ближней к ультразвуковому окну стороны корпусного фланца, а другая система сопряжения расположена с дальней от ультразвукового окна стороны корпусного фланца, при этом система сопряжения, предусмотренная с ближней к ультразвуковому окну стороны корпусного фланца, на своем ближнем к ультразвуковому окну конце соединена с корпусной трубкой, а на своем удаленном от ультразвукового окна конце соединена с корпусным фланцем, и система сопряжения, предусмотренная с дальней от ультразвукового окна стороны корпусного фланца, на своем удаленном от ультразвукового окна конце соединена с корпусной трубкой, а на своем ближнем к ультразвуковому окну конце соединена с корпусным фланцем.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля и измерения расхода диэлектрических материалов, перемещаемых воздухом по металлическому трубопроводу.

Изобретение относится к средствам измерения скорости транспортируемой по трубопроводу текучей среды. Устройство для измерения скорости текучей среды в трубопроводе содержит измерительную вставку, оснащенную концевыми патрубками с фланцами, между которыми расположен мерный участок, выполненный в виде измерительной секции трубопровода из диэлектрического композиционного материала, закрепленной на указанных патрубках.

Изобретение относится к системам водоотведения. В системе, включающей модуль перекачки воды, содержащий насосы, приемный резервуар с подводящим трубопроводом, модуль анализа диагностируемых параметров, модуль контрольно-измерительных приборов, блок ввода объемов приемного резервуара, блок анализа водопритока, модуль анализа диагностируемых параметров, снабженный блоками ввода геометрических характеристик приемного резервуара, ввода гидравлических характеристик подводящего трубопровода, анализа откачки воды из приемного резервуара, модуль контрольно-измерительных приборов снабжен датчиками уровня воды, установленными на подводящем трубопроводе и в приемном резервуаре, модуль перекачки воды снабжен запорно-регулирующим устройством с исполнительным органом, установленным на подводящем трубопроводе, устройством управления, при этом выходы блоков ввода геометрических характеристик приемного резервуара, ввода гидравлических характеристик подводящего трубопровода и блока анализа откачки воды из приемного резервуара подключены к входу блока анализа водопритока.

Описан ультразвуковой преобразователь (110) для применения в текучей среде (116). Ультразвуковой преобразователь (110) включает в себя по меньшей мере один сердечник (118) с по меньшей мере одним акустоэлектрическим преобразующим элементом (112), в частности пьезоэлектрическим преобразующим элементом (112).

Заявленная группа изобретений относится к ультразвуковым преобразователям для контроля текучей среды. Ультразвуковой преобразователь для контроля текучей среды включает в себя по меньшей мере один корпус с по меньшей мере одним внутренним пространством и по меньшей мере один размещенный во внутреннем пространстве сердечник с по меньшей мере одним электроакустическим преобразующим элементом.
Изобретение относится к области гидроакустической метрологии. Сущность: при использовании известного свойства электроакустических излучателей изменять соотношение величин активной и реактивной составляющих своего сопротивления излучения в соответствии с флюктуациями характеристик среды - ее плотности, температуры и давления.

Изобретение относится к измерительной технике и преимущественно предназначено для использования в системах контроля и измерения скорости и расхода жидких и газообразных продуктов.

Изобретение относится к ультразвуковому проточному датчику (110) для применения в текучей среде. Предложенный ультразвуковой проточный датчик (110) содержит, по меньшей мере, два ультразвуковых преобразователя (120, 122), расположенных в проточной трубе (112), вмещающей поток текучей среды, и разнесенных вдоль потока текучей среды.

Устройство для прохождения сигналов ультразвуковой частоты через контролируемую среду в трубопроводе содержит источник сигналов ультразвуковой частоты, как минимум, «N»-управляемых ключей, подсоединенных своими соответствующими выводами к выходу источника сигналов ультразвуковой частоты через схему развязки, как минимум, «М»-первых ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей, установленных на трубопроводе с контролируемой средой и подсоединенных своими соответствующими выводами к соответствующим вторым выводам одних из, как минимум, «N»-соответствующих управляемых ключей, «М»-вторых ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей, установленных на трубопроводе с контролируемой средой и подсоединенных своими соответствующими выводами к соответствующим вторым выводам других из, как минимум, «N»-соответствующих управляемых ключей, усилитель, непосредственно подсоединенный своим входом к выходу схемы развязки, и схему управления, подсоединенную своими соответствующими выходами к управляющим входам «N»-управляемых ключей и к выходу источника сигналов ультразвуковой частоты.

Изобретение относится к ультразвуковым расходомерам для измерения расхода жидкости и газа. Расходомер содержит основной корпус расходомера, кожух, камеру, расположенную между кожухом и основным корпусом расходомера, охватывающий корпус, соединенный с основным корпусом расходомера и выполненный с возможностью размещения электронных средств. Кожух расположен вокруг основного корпуса расходомера и имеет первую криволинейную кромку с радиусом R, расположенную в первой из указанных канавок, и вторую криволинейную кромку с радиусом R, расположенную во второй из указанных канавок, и дополнительно содержит, по меньшей мере, первую часть кожуха и вторую часть кожуха. Первая часть кожуха размещена между охватывающим корпусом и основным корпусом расходомера. Вторая часть кожуха прикреплена к первой части кожуха с возможностью раскрепления. Корпус расходомера имеет внешнюю поверхность и две кольцевые канавки с радиусом R на этой внешней поверхности, которые расположены на заданном расстоянии друг от друга. Технический результат - обеспечение защиты от повреждения кабелей преобразователя, а также обеспечение легкодоступности обслуживания. 4 н. и 24 з.п. ф-лы, 15 ил. .
Наверх