装置和超声流量测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种装置，包括壳体壁、超声换能器和具有纵向轴线(L)的阻尼元件，该阻尼元件使超声换能器与壳体壁连接。超声换能器具有带介质接触表面的端片，超声信号从该介质接触表面被传递到气态或液态介质中，并且其中阻尼元件被设置在超声换能器与壳体壁之间，用于体声阻尼，并且其中阻尼元件具有至少一个振荡节点，尤其是多个振荡节点，其特征在于，在阻尼元件与壳体壁之间布置有至少第一密封环，该第一密封环位于振荡节点的高度处。

Device and ultrasonic flow measurement device

The invention relates to a device, which comprises a shell wall, an ultrasonic transducer and a damping element with a longitudinal axis (L), which makes the ultrasonic transducer connected with the shell wall. Ultrasonic transducer with end plate with medium contact surface, the ultrasonic signal from the surface of the medium contact is delivered to the gaseous or liquid medium, and wherein the damping element is arranged between the ultrasonic transducer and the wall of the shell body, for sound damping, and the damping element has at least one oscillation node, especially multiple node oscillation, which is characterized in that at least the first sealing ring is arranged between the damping element and the wall of the shell, the first sealing ring is located at the height of node oscillation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】装置和超声流量测量装置
本专利技术涉及一种如在权利要求1的前序部分中所定义的装置，并且涉及一种超声流量测量装置。
技术介绍
从EP1340964B1获知具有过滤元件的超声换能器的装置。然而，这种装置具有信号辐射弯板，弯板的边缘将体声馈送到过滤元件中。以这种方式，超声信号的确在中部集中，但辐射面积非常小。此外，未示出过滤元件的径向支撑件和壳体中的装置。因此，本专利技术的目的是利用子区段将过滤元件布置在壳体——例如，测量管喷嘴中，所述子区段被密封到介质，其中体声在密封位置处不被传递。
技术实现思路
本专利技术通过如权利要求1所定义的装置来实现该目的。本专利技术的装置包括壳体壁、超声换能器和具有纵向轴线的阻尼元件，该阻尼元件使超声换能器与壳体壁连接，其中超声换能器具有介质接触表面，超声信号从介质接触表面被传递到气态或液态介质中，并且其中阻尼元件设置在超声换能器与壳体壁之间，用于体声阻尼，其中阻尼元件具有至少一个——尤其是多个——振荡节点。根据本专利技术，在阻尼元件与壳体壁之间布置有至少第一密封环，该第一密封环位于振荡节点的高度处。术语超声换能器优选地不排外地指超声产生元件。因此，术语超声换能器排外地不限于压电元件或其它超声产生元件，而是代替的还可以包括超声信号在进入介质之前必须经过的布置区域。因此，术语超声换能器包括表面，在该表面处，预定信号路径上的超声信号被发射到被测介质。位于超声产生元件与该表面之间的所有层和部件都是超声换能器的部分。因此，术语超声换能器包括在将超声信号引入到被测介质中所涉及的元件。这些元件可以包括例如一个或多个耦合层或匹配层。特别优选地，例如，超声换能器的一部分可以是金属端片，超声信号从金属端片被传递到气态或液态介质中。特别优选地，该金属端片与阻尼元件接合。超声信号从表面被传递到气态或液态介质中。在流量测量装置的情况下，介质可以是被测介质，或者在填充水平测量的情况下，介质可以是例如空气。壳体壁可以是例如超声流量测量装置的测量管上的喷嘴。在这种情况下，喷嘴形成超声换能器的壳体。然而，壳体也可以属于固定地或可释放地与槽连接的填充水平测量装置。阻尼元件也可以称为带通滤波器。它用于体声阻尼，相应地用于将体声从壳体壁去耦合。阻尼元件优选地实施为中空筒状，并且包括通过接口与超声换能器邻接的端面。驻波的振荡节点本身是已知的。因此，对于本领域技术人员来说，可以理解的是，在体声作用的情况下，即在超声换能器的操作期间，形成相应的振荡节点。关于高度，这意味着密封环沿着阻尼元件的纵向轴线布置在与振荡节点相同的轴向位置处，并且与纵向轴线径向间隔开。已经发现，密封环的定位不在例如具有最大振荡振幅的位置处而是位于振荡节点的位置处使得能够减少体声朝壳体壁的横向传递。同时，确保了阻尼元件的侧表面附近阻尼元件的机械支撑。本专利技术的有利实施例是从属权利要求的主题。阻尼元件有利地具有中空筒状和旋转对称的基本形式，使得在轴向引入体声时形成均匀的驻波。为了实现对体声的进一步有利的消除，阻尼元件有利地在末端处坐接在圆环体或球形体上。为了阻尼元件的更佳横向支撑，该装置附加地有利地在阻尼元件与壳体壁之间具有密封元件——尤其是可旋转对称的密封元件，该密封元件延伸遍及在阻尼元件与壳体壁之间的阻尼元件长度的至少20％的区域，其中第一密封环被布置在密封元件与阻尼元件之间。为了防止在两个位置处的横向声音传递，该装置有利地具有第二密封环，该第二密封环被布置在密封元件和壳体壁之间、阻尼元件的振荡节点的高度处。因为声波在所有方向上都均匀散射，所以环形形状特别有利于消除声音。因此，密封环有利地具有圆绳(roundcord)轮廓。因此，当阻尼元件具有至少一个——优选地，至少两个——环形凹槽时，在纵向延伸经过阻尼元件的声路上，实现了对体声的尤其有效的消除。然而，在环形凹槽的上方和下方，尤其是在环形凹槽之间，可以设置环形体区段。该装置包括在阻尼元件的末端区域中的封闭的中空空间，在该中空空间中设置有第一密封环，以防止被测介质进入中空空间中。布置在该中空空间中的可以是例如用于超声换能器的发声元件的连接线。因此，连接线相应地被保护免受测介质的伤害。根据DINENISO868和/或DINISO7619-1，第一和/或第二密封环的硬度达60-80ShA，优选地达65-75ShA。柔软弹性体的常用Shore-A测试方法通常是已知的，并且被应用于测量上述肖氏硬度。密封环的材料优选为硅基弹性体合成材料，尤其是硅酮。本专利技术的装置可以在过程测量技术的现场装置中——尤其是在用于测量气态介质的超声流量测量装置中——提供。超声流量测量装置包括测量管，在该测量管上安装如权利要求1所述的装置。流量测量可以借助于仅使用一个装置的多普勒原理或者借助于使用两个装置的行程时差原理发生。替选地，该装置也可以应用在填充水平测量装置中，其中在这种情况下，测量管最经常被例如槽或仓的容器取代。来自过程测量
的其它现场装置也可以使用这种装置。附图说明现在将基于附图更详细地解释本专利技术，附图的图形示出如下：图1：非本专利技术的包括超声换能器和阻尼元件的装置；图2：本专利技术的包括超声换能器和阻尼元件的第一装置；图3：图2的阻尼元件的体声振荡的示意表征；图4：图2的阻尼元件的体声振荡的另一个示意表征；图5：非本专利技术的阻尼元件的附加实施例的体声振荡的示意表征；以及图6：本专利技术的阻尼元件的第二实施例的体声振荡的示意表征。具体实施方式在填充水平测量装置的情况下以及在流量测量装置的情况下都可以应用本装置。然而，在下文中，将主要针对超声流量测量装置来描述结构、操作及由所述结构和操作产生的优点。然而，这些论点主要也可以应用于超声填充水平测量。超声流量测量装置广泛应用于工艺和自动化技术。它们允许简单地确定管道中被测介质的体积流量和/或质量流量。已知的超声流量测量装置根据行程时差原理频繁地工作。在行程时差原理的情况下，超声波——尤其是超声脉冲，所谓的脉冲串——的不同行程时间被评估为液体流动方向的函数。为此，超声脉冲以一定角度与流动同向以及逆向地发送到管轴。根据行程时间差，可以确定流速，并且因此，在管道段的已知直径的情况下，可以确定体积流量。在所谓的超声换能器的帮助下产生和接收超声波。为此，超声换能器与相关管道段的管壁牢固地连接。该装置类型也被本领域技术人员视作内嵌超声流量测量装置。还存在夹装超声流量测量系统，其被外部地放置——例如被固定——在测量管上。然而，夹装超声流量测量装置不是本专利技术的主题。通常，超声换能器具有例如机电换能器元件，例如一个或多个压电元件。在夹装系统以及内嵌系统这两者的情况下，超声换能器都布置在测量管上的共享平面中，在测量管的相对地横卧的两侧中的任一侧上，在这种情况下，声信号然后沿着在穿过测量管的管横截面上投影的割线行进一次，或者在测量管的同一侧上行进一次，在这种情况下，声信号然后在测量管的相对横卧侧上反射，由此声信号沿着在穿过测量管的横截面上投影的割线横穿测量管两次。在图1的实施例的具体示例中，装置1被实施为具有对应超声换能器2，超声换能器2具有其中一个布置在另一个之上的两个机电换能器元件11，尤其是两个压电元件。然而，也可以在相同位置仅提供一个换能器元件。超声波换能器2还包括具有介质接触表面6的端片4。在该表面6处，由一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置(12、30)，包括壳体壁(14、39)、超声换能器(13、31)和具有纵向轴线(L)的阻尼元件(19、32)，所述阻尼元件(19、32)使所述超声换能器(13、31)与所述壳体壁(14、39)连接，其中所述超声换能器(13、31)具有介质接触表面(15)，超声信号从所述介质接触表面被传递到气态或液态介质中，其中所述阻尼元件(19、32)设置在所述超声换能器(13、31)与所述壳体壁(14、39)之间，用于体声阻尼，并且其中所述阻尼元件(19、32)具有至少一个——尤其是多个——振荡节点(27)，其特征在于，在所述阻尼元件(19、32)与所述壳体壁(14、39)之间布置有至少第一密封环(21、40)，所述第一密封环(21、40)位于振荡节点(27)的高度处。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.24 DE 102015106352.21.一种装置(12、30)，包括壳体壁(14、39)、超声换能器(13、31)和具有纵向轴线(L)的阻尼元件(19、32)，所述阻尼元件(19、32)使所述超声换能器(13、31)与所述壳体壁(14、39)连接，其中所述超声换能器(13、31)具有介质接触表面(15)，超声信号从所述介质接触表面被传递到气态或液态介质中，其中所述阻尼元件(19、32)设置在所述超声换能器(13、31)与所述壳体壁(14、39)之间，用于体声阻尼，并且其中所述阻尼元件(19、32)具有至少一个——尤其是多个——振荡节点(27)，其特征在于，在所述阻尼元件(19、32)与所述壳体壁(14、39)之间布置有至少第一密封环(21、40)，所述第一密封环(21、40)位于振荡节点(27)的高度处。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阻尼元件具有中空筒状和旋转对称的基本形式。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述阻尼元件(19、32)在末端处坐接在圆环体上或球形体(25、38)上。4.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，所述装置(12)附加地在所述阻尼元件(19)与所述壳体壁(14)之间具有密封元件(24)——尤其是旋转对称的密封元件，所述密封元件延伸遍及在所述阻尼元件(19)与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：林遥婴，阿尔弗雷德·里德，沃尔夫冈·德拉赫姆，米哈尔·贝兹杰克，皮埃尔·于贝尔施拉克，
申请(专利权)人：恩德斯豪斯流量技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH