流量计制造技术

本发明专利技术涉及一种流量计，它包括一液体或气体媒质可流过的测量管（１）以及至少两个超声转换器（６，７），后者与一交变频率发生器和接收器电路（１２）连接并与媒质接触。该超声转换器（６，７）由一扁平压电元件组成，该元件配有两电隔离的、梳状的叉指转换器的穿插电极，诸电极限定图中所示的方位并以梳状相互结合。所述电极只设置在所述压电元件两表面之一上。一转换器支座制成柔性的薄膜形式。该转换器支座可同时用作为压电元件。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的领域本专利技术涉及一种液体或气体介质或媒质的流量计，以及涉及一种适合于此目的的超声转换器。这种流量计利用超声波测量流过一管子的媒质的流速并可确定参考值。本专利技术的背景德国专利DE 30 20 282 A1揭示了一种带有测量管的超声流量计，在该超声流量计中，要测量的流体可流过并具有作为超声波发生器的叉指转换器。该叉指转换器是由陶瓷压电材料制成的扁平部件，该扁平部件的一侧上具有两个传送交变电压和叉指结构的电极。这种电极就像两把具有可互相穿插的齿但又互不接触的梳子。该扁平部件的另一侧，即朝向媒质的那一侧由一占据整个表面的质量量电极(mass electrode)组成。当相对180°的相位角的两相等频率f的交变电压被施加到一侧的两电极上以及另一侧的质量电极上时，由叉指结构覆盖的压电材料区域被激发成厚度(层)的振荡，使得超声波经以与质量量电极成直角度辐射过质量量电极。该辐射角度决取于交变电流的频率f以及叉指结构的周期性。英国专利GB 21 67 857 A单单建议使用PVDF作为流量计中的超声波发生器的压电材料。德国专利DE 36 33 306 C2揭示了一超声波发生器，它是以三文治形式叠置在彼此顶部的两叉指状转换器的组合。其中一叉指状转换器用作一超声波传送器，并使用陶瓷制成压电材料，如DE 30 20 282 A1所公开的叉指转换器，而另一叉指转换器用作一接收器并配有一由PVDF代替压电材料制成的板。传送器的电极与接收器的辅助电极在结构和大小上是相同的且彼此精确地对齐，两叉指转换器就像三文治一样一个叠置于另一个的顶部，以致带有质量电极的传送器的侧边面向叉指转换器的PVDF辅助电极。叉指转换器的PVDF质量电极处于与媒质接触，以致超声波的发射或接收可通过叉指转换器的PVDF质量电极。当它们接收超声波时，可自辅助电极接收一电讯号。大家都知道有各种超声流量计的构造模式。它们的不同之处主要在于超声波沿测量场传播的方向。除了平行于测量管的轴线(对角)声波传播(DE 29 24561 C2)以及斜线声波传播(GB 21 67 857 A)外，还有其他已知的传播路径，尤其是V形或W形传播(DE 39 41 544 A1)，或由多次反射获得(DE 43 36 370 C1)的螺旋形传播路径。Rmpps化学字典(ISBN 3-440-04515-3)第3325页有这样的叙述可耐很多化学品的、定向薄膜形式的聚氟乙烯(PVF)和聚偏氟乙烯(聚偏1，1-二氟乙烯(PVDF))具有技术上可利用的压电特性。超声波发射器被封装在一外壳中以保护它们免受媒质的作用，因而是很昂贵的。现有技术的流量计的制造成本也是昂贵的。虽然流量计没有运动部件，例如，当使用该技术测量热水或冷水的量时的优点是显而易见的，但这使超声流量计的适用范围实际限于遥控加热区段。本专利技术的概述本专利技术的目的是提供一种具有简化的超声转换器的合理价格的流量计以及一适用于该目的的超声转换器。本专利技术的目的可利用如下技术方案或特征成功地得到解决。本专利技术的测量液体或气体媒质流量的流量计，它具有一测量管和至少两个连接至一交变频率发生器和接收器电路的超声转换器，所述转换器包括在一扁平压电元件的一侧上形成一叉指结构的电隔离的、梳状穿插的电极，所述压电元件由挠性材料制成，所述超声转换器安置在所述测量管内，其中，所述材料用作防止媒质对所述叉指结构的作用，所述压电元件的一侧朝向测量管的内表面。带有一压电元件的超声转换器，其上设置有形成叉指结构的电极，其中，所述压电元件是挠性的，特别是由聚氟乙烯(PVF)、聚偏氟乙烯(PVDF)或具有至少一定比例的这些材料的聚合物混合物制成的。带有一压电元件的超声转换器，其上设置有形成叉指结构的电极，其中，提供一转换器支座，其上设置有所述压电元件和所述电极，该转换器支座是一挠性薄膜。这些解决方案使对取代目前普遍使用的、廉价的旋转叶轮计的决定步骤成为可能。本专利技术的基本概念是制作一种挠性型超声转换器，该超声转换器可引入测量管中，几乎不需要机械介入就可实现超声转换器引入。在一简易形式的实施例中，一超声转换器只由一具有压电特性的挠性材料组成，其包括一叉指转换器且可固定在测量管内。较佳的材料是PVF或PVDF制成的薄膜。该薄膜形成一保护层，保护电极免于腐蚀，特别是适于在大约＜40°的温度下使用。通常使用的对电极则不是必需的。该类型的超声转换器易于引入几乎任何形式的测量管内。主要是由于低的外形(low profile)，几乎根本不妨碍流体的流动。其制造惊人地简单，而且适合于自动化系列的生产，所谓自动化系列的生产指的是生产可提供具有良好的竞争价格并具有很高的经济价值。下文将对其他的优点和细节进行描述。本专利技术的流量计和超声转换器原则上适用于所有的气体或液体媒质。附图的简单叙述本专利技术的实施例以下将结合附图予以详细描述，其中附图说明图1所示为一流量计的纵向剖视图；图2所示为一叉指转换器的平面视图；图3所示为叉指转换器的横截面视图；图4所示为两个叉指转换器的布置图；图5所示为流量计的横截面视图；图6所示为管状流量计的横截面视图；图7所示为叉指转换器的斜向布置图；以及图8所示为成对的叉指转换器的布置图。较佳实施例的详细描述在图1中，标号1表示一测量管，2，2’表示测量管1的内表面，3表示一测量管的轴线，4表示一超声波的反射镜，5表示一转换器支座，6和7表示超声转换器，8表示一管子，9表示一多极电缆，9a表示一钻孔，10a表示介质或媒质的流向。图1中示出了使用例如一V形声波路径11在流量计D中建立起的测量。两个超声转换器6和7以预定的间距A设置在测量管1的内表面2的转换器支座5上，并且它们按媒质流动的方向10先后排列。在一实施例中，转换器支座5在转换器的一侧上是平的，其另一侧与测量管1的内表面2紧密配合。一交变频率发生器和接收器电路12通过管子8引入的电缆9与超声转换器6，7连接，管子8被密封以防媒质渗漏。交变频率发生器12产生预定频率f的相移交变电压以起动超声转换器6，7。还可以用一设有导线路径(通路)的薄膜来代替电缆9。第一超声转换器6可沿着例如相对于测量轴线3成发射角α的超声波路径11传送超声波，此超声波可从一反射面或从反射镜4上反射至与第二超声转换器7相对的内表面2’。超声波在超声转换器7中产生相互相移的接收信号，这些信号经由电缆9传导至接收器12。对于接下来的测量，超声转换器6，7可变换传递和接收的功能。在另一实施例中，两超声转换器6，7同时传送超声波，然后，各自等待接收由另一超声转换器发射的声波。根据所接收的信号，交变频率发生器和接收器电路12计算沿测量管3的轴线流动的媒质，例如冷水和热水等的流速和量，并将与一规定的参考量成比例的脉冲发送至一计数器13。转换器支座5可由例如一将超声转换器6，7安置在其上的薄膜组成，每个超声转换器是自主或独立的且与媒质隔离。然而，转换器支座5也可由一PVF或PVDF薄膜形成，以便超声转换器的功能可藉由一叉指状结构执行。图2以举例的方式示出用于通常识别其操作的超声转换器6，7(见图1)的一压电元件14。该压电元件14是一由平行于其厚度极化的压电材料制成的基底，其上表面支承两电极15，16，两电极的毗邻边制成为一叉指结构15，16本文档来自技高网...

【技术保护点】
测量液体或气体媒质流量的流量计，它具有一测量管（１）和至少两个连接至一交变频率发生器和接收器电路（１２）的超声转换器（６，６’，７），所述转换器包括在一扁平压电元件（１４）的一侧上形成一叉指结构的电隔离的、梳状穿插的电极（１５，１６），其特征在于，所述压电元件（１４）由挠性材料制成，所述超声转换器（６，６’，７）安置在所述测量管（１）内。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R施塔克，A赖辛格，
申请(专利权)人：兰迪斯GYR有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]