[发明专利]超声换能器安装组件

说明书

公开的是一种超声换能器安装组件，该超声换能器安装组件包括：超声换能器元件(2)；换能器外壳(3)，在该换能器外壳内部布置有超声换能器元件(2)；以及容纳单元(4；304；404；604)，换能器外壳(3)在该容纳单元内部被夹紧在夹紧部分中。本公开的组件，其特征在于，夹紧部分包括至少一个耐磨轴承，该耐磨轴承具有至少一个滚动元件，特别是至少一个滚珠轴承(6)，该滚珠轴承具有至少一个滚珠(7)，其用于使换能器外壳(3)与容纳单元(4；304；404；604)声学解耦。

技术领域

本发明涉及一种超声换能器安装组件。

背景技术

超声波流量计通常被用于过程和自动化技术中。它们允许以简单的方式的管道中的体积流量和/或质量流量的确定。已知的超声波流量计通常根据运行时间差原理来工作。在运行时间差原理中，将超声波的不同运行时间，特别是超声波脉冲、所谓的脉冲串，相对于液体的流动的方向进行评估。为此，超声波脉冲沿着和逆着流动的方向在一定的角度下被传输到管轴。使用运行时间差，如果管道段的直径是已知的，那么流量以及因此体积流量可以被确定。

超声波借助于所谓的超声换能器产生或接收。为了此目的，超声换能器被牢固地附接到相关管道段的管道壁。夹合的超声波流量测量系统也是可用的。在这些系统中，超声换能器从测量管外部抵靠管壁被按压。夹合的超声波流量测量系统的一大优点是它们不接触测量介质而可以被安装在现有管道上。

超声换能器通常由机电换能元件(例如压电元件)以及耦合层构成。在夹合的系统中，超声波是在机电换能元件中作为声信号产生的，并且通过耦合层传给管壁，并且然后进入液体。在管内系统中，声信号经由耦合层耦合到测量介质。

在夹合的系统以及管内系统中，超声换能器通常被布置在测量管上的公共平面中，在测量管的相对侧中的一侧上，在这种情况下超声信号沿着投射到管横截面上的割线横过测量管一次，或者在测量管的相同侧上，在这种情况下声信号在测量管的相对侧上被反射，由此声信号沿着投射到通过测量管的横截面上的割线横过测量管两次。

两个过程以运行时间差原理发生。在第一过程中，第一超声换能器将通过介质传播的声信号发射到测量管。声信号被第二超声换能器接收。在第二过程中，第二超声换能器将由第二超声换能器接收的声信号发射。如果介质流经测量管，第一和第二过程导致不同的运行时间。从这两个运行时间来确定测量管中的介质的流量。

除了声信号，发射超声换能器还产生声噪声，所述声噪声从超声换能器外壳传输到测量管，并且经由测量管传输到接收超声换能器。按照惯例，带有由聚合物或弹性体制成的阻尼器的超声换能器外壳与测量管解耦合以最小化声噪声的传输。然而，聚合物或弹性体是低强度和低耐久性的。

发明内容

本发明的目的是提供一种超声换能器安装组件，其中减少换能器外壳和测量管之间的声学耦合，其中超声换能器安装组件同时具有高强度和高耐久性。

该目的通过一种超声换能器安装组件来实现。根据本发明的超声换能器安装组件包括超声换能器元件、换能器外壳和容纳单元，超声换能器元件布置在换能器外壳中，其中换能器外壳被夹紧在容纳单元中的夹紧路径中，其中根据本发明的夹紧路径包括带有至少一个滚动元件的至少一个轴承，特别是带有用于使换能器外壳与容纳单元声学解耦的至少一个滚珠的至少一个滚珠轴承。

夹紧路径通常被定义为相互夹紧的元件的布置。通过使用滚动元件，换能器外壳和容纳单元之间的接触表面被最小化，由此换能器外壳和容纳单元的声学耦合被最小化。如果滚动元件包括滚珠，声音经过容纳单元和滚珠之间的准点状接触达到滚珠，并且在所有方向上传播开。声波主要在与进入点相对的滚珠的一侧上被反射，因为在滚珠的这一侧上在滚珠和容纳单元之间也仅存在准点状接触。已经进入滚珠的声波在滚珠内被反射直到声波减弱为止。由于滚动元件，轴承可以被设计为可移动的或刚性的。