超聲波換能器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種超聲波換能器，具體而言，涉及一種作為超聲波流量測(cè)量?jī)x的主要部件的超聲波換能器，帶有換能器殼體和換能元件，其中，換能器殼體具有超聲窗、殼管和殼體凸緣，且換能元件或者設(shè)置在殼管的面對(duì)應(yīng)測(cè)量其流量率的介質(zhì)的端部處，或者設(shè)置在殼管的背對(duì)應(yīng)測(cè)量其流量率的介質(zhì)的端部處，并且其中，超聲波換能器可借助于殼體凸緣固定到換能器支架處，且為此換能器殼體的殼體凸緣可借助于壁螺栓和防松螺母夾緊到換能器支架的支架凸緣與配對(duì)凸緣之間。根據(jù)本發(fā)明的超聲波換能器由此改善，即換能器殼體的殼體凸緣在其面對(duì)配對(duì)凸緣的側(cè)部處具有這樣的外輪廓，其允許在殼體凸緣沒(méi)有傾斜的情況下靠著換能器殼體的殼體凸緣夾緊配對(duì)凸緣。
【專(zhuān)利說(shuō)明】超聲波換能器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種作為超聲波流量測(cè)量?jī)x的主要部件的超聲波換能器(Ultraschallwandler),帶有換能器殼體和換能元件，其中，換能器殼體具有超聲窗(Ultraschallfenster)、殼管(Gehjiuserohr)和殼體凸緣,且換能元件或者設(shè)置在殼管的面對(duì)應(yīng)測(cè)量其流量率的介質(zhì)的端部處，或者設(shè)置在殼管的背對(duì)應(yīng)測(cè)量其流量率的介質(zhì)的端部處，并且其中，超聲波換能器可借助于殼體凸緣固定到換能器支架處，且為此換能器殼體的殼體凸緣可借助于夾緊螺栓和防松螺母夾緊到換能器支架的支架凸緣與殼體凸緣之間。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)中，測(cè)量技術(shù)、控制技術(shù)、調(diào)節(jié)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)特別重要。這尤其適用于為控制技術(shù)、調(diào)節(jié)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)的測(cè)量技術(shù)。測(cè)量技術(shù)的重要領(lǐng)域?yàn)榱髁繙y(cè)量技術(shù)(參見(jiàn)Dr.sc.nat.0tto Fiedler教授1992年10月在慕尼黑由R.0ldenbourg 出版社出版的文獻(xiàn)“Str5mungs- und DurchfIufimefitechnik(流體和流量測(cè)量技術(shù))”的全面的描述)。對(duì)于流量測(cè)量技術(shù)而言，特別重要的(參見(jiàn)“Str0mungs- undDurchflufimefitechnik”,出處同上)是根據(jù)機(jī)械工作原理的流量測(cè)量系統(tǒng)，尤其浮子式流量測(cè)量?jī)x和科氏流量測(cè)量?jī)x、熱式流量測(cè)量?jī)x、磁感應(yīng)式流量測(cè)量?jī)x以及超聲波流量測(cè)量?jī)x。
[0003]在超聲波流量測(cè)量?jī)x中充分利用如下效應(yīng)，即在在測(cè)量管中輸送的介質(zhì)中使介質(zhì)的輸送速度與聲信號(hào)的傳播速度相疊加。當(dāng)朝聲信號(hào)的方向上輸送介質(zhì)時(shí)，聲信號(hào)相對(duì)于測(cè)量管的測(cè)得的傳播速度因此大于在靜止的介質(zhì)中的傳播速度，而當(dāng)與聲信號(hào)的方向相反地輸送介質(zhì)時(shí)，聲信號(hào)相對(duì)于測(cè)量管的速度小于在靜止的介質(zhì)中的速度。由于拖曳效應(yīng)(MitfUhrefTekt)，聲信號(hào)在發(fā)聲器與聲接收器(發(fā)聲器和聲接收器為超聲波換能器)之間的運(yùn)行時(shí)間取決于介質(zhì)相對(duì)于測(cè)量管且因此相對(duì)于超聲波換能器(即相對(duì)于發(fā)聲器和聲接收器)的輸送速度。
[0004]此外，在本發(fā)明所基于的現(xiàn)有技術(shù)中，超聲波換能器可借助于其殼體凸緣固定到換能器支架處。為此將殼體凸緣夾緊到換能器支架的支架凸緣與配對(duì)凸緣之間，更確切地說(shuō)借助于夾緊螺栓和防松螺母來(lái)夾緊。
[0005]尤其當(dāng)應(yīng)測(cè)量其流量率的介質(zhì)具有很高的溫度(特別是處在高壓下)時(shí)，那時(shí)超聲波換能器在換能器支架處的固定必須滿(mǎn)足很高的要求，固定還尤其必須以加壓下不滲透的方式實(shí)現(xiàn)。在此不可防止:如圖1顯示的那樣，在擰緊夾緊螺栓時(shí)配對(duì)凸緣經(jīng)受拱彎；以及同樣如圖1顯示的那樣，配對(duì)凸緣的拱彎引起換能器殼體的殼體凸緣的拱彎。與此相聯(lián)系的是換能器殼體的殼體凸緣的特別的負(fù)荷，以及設(shè)置在換能器殼體的殼體凸緣與換能器支架的支架凸緣之間的密封圈的特別的負(fù)荷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，本發(fā)明的目的在于對(duì)本發(fā)明所基于的超聲波換能器進(jìn)行如此設(shè)計(jì)和改進(jìn)使得不再出現(xiàn)之前呈現(xiàn)出的問(wèn)題。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的超聲波換能器(在其中，解決了之前導(dǎo)出且呈現(xiàn)的問(wèn)題)首先且主要以此為特征:換能器殼體的殼體凸緣在其面對(duì)配對(duì)凸緣的側(cè)部處具有這樣的外輪廓，其允許在殼體凸緣沒(méi)有傾斜的情況下夾緊配對(duì)凸緣。因此，根據(jù)本發(fā)明設(shè)法可實(shí)現(xiàn)配對(duì)凸緣的在靠著換能器殼體的殼體凸緣夾緊該配對(duì)凸緣時(shí)出現(xiàn)的拱彎，而在此換能器殼體的殼體凸緣對(duì)于拱彎的配對(duì)凸緣而言不必“軟化”。換而言之，即必須設(shè)法可在這樣的區(qū)域中實(shí)現(xiàn)配對(duì)凸緣的在靠著換能器殼體的殼體凸緣夾緊該配對(duì)凸緣時(shí)出現(xiàn)的拱彎，在換能器殼體的殼體凸緣的該區(qū)域中不存在材料。
[0008]之前已經(jīng)概括性地闡述的具體地由此實(shí)現(xiàn)，即殼體凸緣在其面對(duì)配對(duì)凸緣的側(cè)部處具有階梯狀的或切成斜面的外輪廓。
[0009]特別有利的是根據(jù)本發(fā)明的超聲波換能器的一種這樣的實(shí)施方式，在其中，換能器殼體的殼體凸緣在其面對(duì)配對(duì)凸緣的側(cè)部處具有倒圓的外輪廓。優(yōu)選地，殼體凸緣的外輪廓在其面對(duì)配對(duì)凸緣的側(cè)部處具有這樣的外輪廓，其帶有允許配對(duì)凸緣在殼體凸緣的倒圓的外輪廓處滾動(dòng)的圓角半徑。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]現(xiàn)在具體存在設(shè)計(jì)和改進(jìn)根據(jù)本發(fā)明的超聲波換能器的各種不同的可行性方案。為此參照從屬于專(zhuān)利權(quán)利要求1的專(zhuān)利權(quán)利要求和緊接著結(jié)合【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】的且在附圖中示出的實(shí)施例。其中:
圖1顯示了屬于現(xiàn)有技術(shù)的超聲波換能器，
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的超聲波換能器的第一實(shí)施例，
圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的超聲波換能器的第二實(shí)施例，
圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的超聲波換能器的優(yōu)選的第三實(shí)施例，以及圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的超聲波換能器的在圖4中示出的實(shí)施例，其中，夾緊螺栓被擰緊，即處在夾緊狀態(tài)中。
【具體實(shí)施方式】
[0011]圖1如上面進(jìn)一步闡述的那樣顯示了一種屬于現(xiàn)有技術(shù)的超聲波換能器，而圖2至5顯示了根據(jù)本發(fā)明的超聲波換能器。
[0012]對(duì)于示出的所有超聲波換能器而言適用的是其相應(yīng)為此外未示出的超聲波流量測(cè)量?jī)x的主要部件且具有換能器殼體I和換能元件2。換能器殼體I具有超聲窗3、殼管4和殼體凸緣5。
[0013]在附圖顯示的所有的超聲波換能器中，換能元件2相應(yīng)設(shè)置在殼管4的面對(duì)應(yīng)測(cè)量其流量率的介質(zhì)的端部處。與此相反，換能元件2可設(shè)置在殼管4的背對(duì)應(yīng)測(cè)量其流量率的介質(zhì)的端部處。超聲波換能器(在其中，換能元件設(shè)置在殼管的背對(duì)應(yīng)測(cè)量其流量率的介質(zhì)的端部處)的一種這樣的實(shí)施方式例如在德國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)198 12 458中進(jìn)行了說(shuō)明和示出。對(duì)此，何時(shí)和為什么選擇這種實(shí)施方式可參照上述公開(kāi)的文獻(xiàn)。
[0014]如所有的附圖顯示的那樣，超聲波換能器借助于殼體凸緣5固定在換能器支架6處。為此，換能器殼體I的殼體凸緣5借助于夾緊螺栓9和防松螺母10夾緊到換能器支架6的支架凸緣7與配對(duì)凸緣8之間。
[0015]由圖1可得悉本發(fā)明所基于的問(wèn)題。通過(guò)借助于夾緊螺栓9和防松螺母10靠著換能器殼體I的殼體凸緣5夾緊配對(duì)凸緣8出現(xiàn)配對(duì)凸緣8的拱彎。配對(duì)凸緣8的拱彎還已經(jīng)直接引起換能器殼體I的殼體凸緣5的拱彎。由此如在圖1中表明的那樣引起換能器殼體I的殼體凸緣5的很高的負(fù)荷，但還引起設(shè)置在換能器殼體I的殼體凸緣5與換能器支架6的支架凸緣7之間的密封圈11的很高的負(fù)荷。
[0016]現(xiàn)在，根據(jù)本發(fā)明提供換能器殼體I的殼體凸緣5在其面對(duì)配對(duì)凸緣8的側(cè)部處具有這樣的外輪廓12，其允許在殼體凸緣5沒(méi)有傾斜的情況下夾緊配對(duì)凸緣8。
[0017]對(duì)于根據(jù)圖2的實(shí)施例而言，換能器殼體I的殼體凸緣5在其面對(duì)配對(duì)凸緣8的側(cè)部處具有階梯狀的外輪廓12。在根據(jù)圖3的實(shí)施例中，換能器殼體I的殼體凸緣5在其面對(duì)配對(duì)凸緣8的側(cè)部處具有切成斜面的外輪廓12。
[0018]圖4和5顯示了根據(jù)本發(fā)明的超聲波換能器的一種完全特別優(yōu)選的實(shí)施例。在該實(shí)施例中，殼體凸緣5在其面對(duì)配對(duì)凸緣8的側(cè)部處具有倒圓的外輪廓12。在此，設(shè)置在殼體凸緣5的面對(duì)配對(duì)凸緣8的側(cè)部處的倒圓的外輪廓12具有允許配對(duì)凸緣8在殼體凸緣5的外輪廓12處滾動(dòng)的圓角半徑。
[0019]如果比較根據(jù)本發(fā)明的超聲波換能器的在圖4和5中示出的實(shí)施例與在圖1中示出的屬于現(xiàn)有技術(shù)的超聲波換能器，那么根據(jù)本發(fā)明已經(jīng)達(dá)到了什么立即變得很明顯，即避免了換能器殼體I的殼體凸緣5的特別的負(fù)荷，以及避免了設(shè)置在換能器殼體I的殼體凸緣5與換能器支架6的支架凸緣7之間的密封圈11的特別的負(fù)荷。
【權(quán)利要求】
1.一種作為超聲波流量測(cè)量?jī)x的主要部件的超聲波換能器，帶有換能器殼體(I)和換能元件(2)，其中，所述換能器殼體⑴具有超聲窗(3)、殼管(4)和殼體凸緣(5)，并且所述換能元件(2)或者設(shè)置在所述殼管(4)的面對(duì)應(yīng)測(cè)量其流量率的介質(zhì)的端部處，或者設(shè)置在所述殼管(4)的背對(duì)應(yīng)測(cè)量其流量率的介質(zhì)的端部處，并且其中，所述超聲波換能器可借助于所述殼體凸緣(5)固定在換能器支架(6)處，并且為此所述換能器殼體(I)的殼體凸緣(5)可借助于壁螺栓(Wandschraube) (9)和防松螺母(10)夾緊到所述換能器支架(6)的支架凸緣(7)與配對(duì)凸緣⑶之間，其特征在于，所述換能器殼體⑴的殼體凸緣(5)在其面對(duì)所述配對(duì)凸緣(8)的側(cè)部處具有這樣的外輪廓(12)，其允許在所述殼體凸緣(5)沒(méi)有傾斜的情況下靠著所述換能器殼體(I)的殼體凸緣(5)夾緊所述配對(duì)凸緣(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波換能器，其特征在于，所述換能器殼體(I)的殼體凸緣(5)在其面對(duì)所述配對(duì)凸緣(8)的側(cè)部處具有階梯狀的外輪廓(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波換能器，其特征在于，所述換能器殼體(I)的殼體凸緣(5)在其面對(duì)所述配對(duì)凸緣(8)的側(cè)部處具有切成斜面的外輪廓(12)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波換能器，其特征在于，所述換能器殼體(I)的殼體凸緣(5)在其面對(duì)所述配對(duì)凸緣(8)的側(cè)部處具有倒圓的外輪廓(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波換能器，其特征在于，所述換能器殼體(I)的殼體凸緣(5)的外輪廓(12)具有允許所述配對(duì)凸緣⑶在所述換能器殼體⑴的殼體凸緣(5)的外輪廓(12)處滾動(dòng)的圓角半徑。
【文檔編號(hào)】G01F1/66GK103968902SQ201410041437
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月28日
【發(fā)明者】J.M.范克盧斯特, A.休伊澤爾 申請(qǐng)人:克洛納有限公司