Пьезоэлектрический преобразователь

 

Изобретение относится к акустической контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения возможности установки преобразователя в отверстии сосуда со средой, в том числе и агрессивной, находящейся под давлением. Преобразователь закрепляют на патрубке 10, при этом пьезоэлемент 1 с демпфером 3 и протектором 2 фиксируется коаксиально отверстию патрубка при помощи буртика 5 металлической трубки 4 и покрывающего ее ранта 7 демпфера 3, а крышка 9 герметизирует место установки преобразователя. Поскольку в ранте 7 буртика 5 выполнены сквозные отверстия 8, часть преобразователя из полимерного материала, заключающая в себе пьезоэлемент, испытывает одинаковое давление среды 11 со всех сторон. Выполнение электрических выводов 6 в виде проводников в химстойкой оболочке с частично оголенными участками 12, залитыми демпфером 3, предотвращает возможность прохождения агрессивной среды 11 по капиллярному каналу между проводником и оболочкой. 1 з.п. ф-лы 1 ил. (Л С /7 19 v| ч| О 00 О CJ ю /2 11

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ, "СПУБЛИК (я)я G 01 N 29/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/4

ГОСУДАР CTBE ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1670592 (21) 4774744/28 (22) 26,12.89 (46) 23.10,92. Бюл. N 39 (71) Самарское специальное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Нефтехимавтоматика" (72) Н,С,Марьин (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1670592, кл, G 01 N 29/24, 1990. (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ Ь (57) Изобретение относится к акустической контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения воэможности установки преобразователя в отверстии сосуда со средой, в том числе и агрессивной, находящейся под давлением. Преобразова„„Я „„1770893 А2 тель закрепляют на патрубке 10, при этом пьезоэлемент 1 с демпфером 3 и протектором 2 фиксируется коаксиально отверстию патрубка при помощи буртика 5 металлической трубки 4 и покрывающего ее ранта 7 демпфера 3, а крышка 9 герметизирует место установки преобразователя, Поскольку в ранте 7 буртика 5 выполнены сквозные отверстия 8, часть преобразователя из полимерного материала, заключающая в себе пьезоэлемент, испытывает одинаковое давление среды 11 со всех сторон. Выполнение электрических выводов 6 в виде проводников в химстойкой оболочке с частично оголенными участками 12, залитыми демпфером 3, предотвращает воэможность прохождения агрессивной среды 11 по капиллярному каналу между проводником и оболочкой, 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

1770893

10

Изобретение относится к области акустической контрольн -измерительной техники, является усовершенствованием пьезоэлектрического преобразователя по авт.св. М ... no заявке и 4709207/28 и может быть использовано в ультразвуковых (уз) расходомерах и уровнемерах, особенно ра- ботающих в агрессивных средах и в аппаратах высокого давления.

Известен пьезоэлектрический и реобразователь, содержащий пьезоэлемент, установленные на его противоположных поверхностях и выполненные как единое целое протектор и демпфер, установленную в теле демпфера соосно пьезоэлементу металлическую трубку и размещенные в ней электрические выводы от пьезоэлемента, причем величина диаметра D демпфера и четвертьволновой высоты h прожектора связаны с диаметром Dn пьезоэлемента и высотой hp демпфера следующими соотношениями: D = Dn + Dn, h < 0,1Ьд, 1/2

Его недостатком является недостаточно широкая область применения вследствие затруднения использования в отверстии сосуда со средой, находящейся под давлением, а также в агрессивных средах.

Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения возможности установки преобразователя в отверстии сосуда со средой, находящейся под давлением, а также в агрессивных средах.

На чертеже представлен пьезоэлектрический преобразователь в разрезе, установленный в отверстии сосуда со средой, находящейся под давлением.

Пьезоэлектрический преобразователь содержит пьезоэлемент 1 и установленные на его противоположных поверхностях и выполненные как единое целое из композитного материала протектор 2 и демпфер

3. Высота 2 протектора выбрана равной четверти длины волны из колебаний рабочей частоты, а высота демпфера 3 составляет не менее десяти высот протектора 2. Диаметр демпфера 3 превышает диаметр пьезоэлемента 1 на величину, равную корню квадратному из диаметра пьезоэлемента 1, Пьезоэлектрический преобразователь также содержит установленную в теле демпфера 3 соосно пьезоэлементу 1 металлическую трубку 4 с расположенным на удаленном от пьезоэлемента 1 торце буртиком 5 и размещенные в трубке 4 электрические выводы 6 от пьезоэлемента 1. Демпфер 3 покрывает буртик 5, образуя рант 7. В ранте 7 и буртике

5 выполнены сквозные отверстия 8, Кроме того, пьезоэлектрический преобразователь содержит крышку 9, предназначенную для

50 герметизации отверстия сосуда, например, патрубка 10, заполненного средой 11, Электрические выводы 6 могут быть выполнены в виде проводников в химстойкой оболочке, частично удаленной на каждом из проводников на участке 12, расположенном в демпфере 3. Крышка 9 крепится на патрубке

10, например, при помощи болтов 13, Преобразователь фиксируется в патрубке 10, например, при помощи стопорного кольца

14, Электрическое соединение преобразователя с аппаратурой (на чертеже не показана) осуществляется с помощью установленного на крышке 9 высокочастотного разъема 15, Распайка выводов 6 осуществлена на закрепленных на пластмассовом стакане 16 токопроводящих ламелях 17, Стакан 16 крепится по периметру на крышке 9 через прокладки 18 винтами 19. Герметизирующий компаунд 20 заполняет пространство между стаканом 16 и крышкой

9 и выводами 6, причем в компаунде 20 также располагаются участки 12 с частично удаленной оболочкой.

Пьезоэлектрический преобразователь работает следующим образом.

Преобразователь закрепляют на патрубке 10, при этом пьезоэлемент 1 с демпфером 3 и протектором 2 фиксируется коаксиально отверстию патрубка 10 при помощи стопорного кольца 14, взаимодействующего с буртиком 5 и рантом 7, а крышка

9, прижимаемая к патрубку 10 болтами 13, герметизирует место установки преобразователя. При подаче электрического импульса через разъем 15, ламели 17 и выводы 6 на пьезоэлемент 1 последний генерирует импульс уз колебаний, часть которого через протектор 2 поступает в среду 11. в которую погружен преобразователь, а часть — гасится демпфером 3. Аналогичным образом преобразователь работает в режиме приема.

Благодаря выполнению сквозных отверстий

8 в ранте 7 и буртике 5 часть преобразователя из полимерного материала испытывает одинаковое давление среды 11 как с излучающей (приемной) поверхности протектора

2. так и с тыльной поверхности демпфера 3, Расстояние между боковыми поверхностями демпфера 3 и стенками отверстия патрубка 10 целесообразно выбрать равным длине волны уз колебаний на рабочей частоте в среде 11, что способствует гашению средой 11 поперечных уз волн в демпфере

3, создаваемых радиальными колебаниями пьезоэлемента 1, Сквозные отверсгия 8 выполняются, например. по периметру буртика 5 по окружности радиусом, равным половине диаметра демпфера 3 плюс половине расстояния от боковой поверхности

1770893

40

50

Составитель В. Гондаревский

Техред М,Моргентал Корректор М.Керецман

Редактор Г.Бельская

Заказ 3739 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ГССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул. Гагарина, 101 демпфера 3 до стенки отверстия патрубка

10, а диаметр отверстий 8 выбирают равным расстоянию от боковой поверхности демпфера 3 до стенки отверстия патрубка 10.

Наличие ранта 7 демпфера 3 ослабляет воз- 5 можные колебания буртика 5 трубки 4, возбуждаемые как пьезоэлементом 1, так и внешними источниками, а также осуществляют звукоизоляцию пьезоэлемента 1 от патрубка 10. Полное погружение активной 10 части преобразователя в среду 11 исключает воздействие на него механических усилий со стороны крепежных элементов 13 и

19, неизбежных при работе в средах 11, находящихся под давлением. Выполнение 15 электрических выводов 6 в виде проводников в химстойкой оболочке, например, из наиболее инертного материала-фторопласта, с частично оголенными участками 12 обеспечивают зоне соединения электродов 20 пьезоэлемента 1 с проводниками выводов 6 абсолютную герметичность даже при работе в агрессивной среде 11, Материалы демпфера 3 на основе эпоксидных смол и герметизирующего компаунда 20 после за- 25 ливки и полимеризации надежно закупоривают капиллярные щели между проводником и оболочкой выводов 6. Целесообразно по возможности располагать оголенные участки 12 на несоседних зонах 30 проводников выводов 6 во избежании случайного замыкания их токоведущих частей.

При аварийной ситуации, например, в результате полного абразивного износа протектора 2, наличие оголенных участков 12 выводов 6 предотвращает попадание агрессивной среды 11 по капиллярному каналу между проводником и оболочкой выводов 6 в атмосферу, т.е, разгерметизацию.

Формула изобретения

1. Пьезоэлектрический преобразователь по авт.св. М 1670592, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения возможности установки в отверстии сосуда со средой, находящейся под давлением. он снабжен крышкой, предназначенной для герметизации отверстия в сосуде, а трубка снабжена буртиком. расположенным на удаленном от пьезоэлемента торце и покрытым демпфером, со сквозными отверстиями.

2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения возможности установки в агрессивных средах, электрические выводы выполнены в виде проводников в химстойкой оболочке, частично удаленной на каждом из проводников на участке, расположенном в демпфере,