[发明专利]超声波换能器

说明书

技术领域

本发明涉及一种作为超声波流量测量仪的主要部件的超声波换能器(Ultraschallwandler)，带有换能器壳体和换能元件，其中，换能器壳体具有超声窗(Ultraschallfenster)、壳管(Gehäuserohr)和壳体凸缘，且换能元件或者设置在壳管的面对应测量其流量率的介质的端部处，或者设置在壳管的背对应测量其流量率的介质的端部处，并且其中，超声波换能器可借助于壳体凸缘固定到换能器支架处，且为此换能器壳体的壳体凸缘可借助于夹紧螺栓和防松螺母夹紧到换能器支架的支架凸缘与壳体凸缘之间。

背景技术

在工业中，测量技术、控制技术、调节技术和自动化技术特别重要。这尤其适用于为控制技术、调节技术和自动化技术的基础的测量技术。测量技术的重要领域为流量测量技术(参见Dr. sc. nat. Otto Fiedler教授1992年10月在慕尼黑由R. Oldenbourg出版社出版的文献“Strömungs- und Durchflußmeßtechnik(流体和流量测量技术)”的全面的描述)。对于流量测量技术而言，特别重要的(参见“Strömungs- und Durchflußmeßtechnik”，出处同上)是根据机械工作原理的流量测量系统，尤其浮子式流量测量仪和科氏流量测量仪、热式流量测量仪、磁感应式流量测量仪以及超声波流量测量仪。

在超声波流量测量仪中充分利用如下效应，即在在测量管中输送的介质中使介质的输送速度与声信号的传播速度相叠加。当朝声信号的方向上输送介质时，声信号相对于测量管的测得的传播速度因此大于在静止的介质中的传播速度，而当与声信号的方向相反地输送介质时，声信号相对于测量管的速度小于在静止的介质中的速度。由于拖曳效应(Mitführeffekt)，声信号在发声器与声接收器(发声器和声接收器为超声波换能器)之间的运行时间取决于介质相对于测量管且因此相对于超声波换能器(即相对于发声器和声接收器)的输送速度。

此外，在本发明所基于的现有技术中，超声波换能器可借助于其壳体凸缘固定到换能器支架处。为此将壳体凸缘夹紧到换能器支架的支架凸缘与配对凸缘之间，更确切地说借助于夹紧螺栓和防松螺母来夹紧。

尤其当应测量其流量率的介质具有很高的温度(特别是处在高压下)时，那时超声波换能器在换能器支架处的固定必须满足很高的要求，固定还尤其必须以加压下不渗透的方式实现。在此不可防止：如图1显示的那样，在拧紧夹紧螺栓时配对凸缘经受拱弯；以及同样如图1显示的那样，配对凸缘的拱弯引起换能器壳体的壳体凸缘的拱弯。与此相联系的是换能器壳体的壳体凸缘的特别的负荷，以及设置在换能器壳体的壳体凸缘与换能器支架的支架凸缘之间的密封圈的特别的负荷。

发明内容

因此，本发明的目的在于对本发明所基于的超声波换能器进行如此设计和改进使得不再出现之前呈现出的问题。

根据本发明的超声波换能器(在其中，解决了之前导出且呈现的问题)首先且主要以此为特征：换能器壳体的壳体凸缘在其面对配对凸缘的侧部处具有这样的外轮廓，其允许在壳体凸缘没有倾斜的情况下夹紧配对凸缘。因此，根据本发明设法可实现配对凸缘的在靠着换能器壳体的壳体凸缘夹紧该配对凸缘时出现的拱弯，而在此换能器壳体的壳体凸缘对于拱弯的配对凸缘而言不必“软化”。换而言之，即必须设法可在这样的区域中实现配对凸缘的在靠着换能器壳体的壳体凸缘夹紧该配对凸缘时出现的拱弯，在换能器壳体的壳体凸缘的该区域中不存在材料。

之前已经概括性地阐述的具体地由此实现，即壳体凸缘在其面对配对凸缘的侧部处具有阶梯状的或切成斜面的外轮廓。

特别有利的是根据本发明的超声波换能器的一种这样的实施方式，在其中，换能器壳体的壳体凸缘在其面对配对凸缘的侧部处具有倒圆的外轮廓。优选地，壳体凸缘的外轮廓在其面对配对凸缘的侧部处具有这样的外轮廓，其带有允许配对凸缘在壳体凸缘的倒圆的外轮廓处滚动的圆角半径。

附图说明

现在具体存在设计和改进根据本发明的超声波换能器的各种不同的可行性方案。为此参照从属于专利权利要求1的专利权利要求和紧接着结合附图说明的且在附图中示出的实施例。其中：

图1显示了属于现有技术的超声波换能器，

图2显示了根据本发明的超声波换能器的第一实施例，

图3显示了根据本发明的超声波换能器的第二实施例，

图4显示了根据本发明的超声波换能器的优选的第三实施例，以及