[發(fā)明專利]壓力平衡式氣體超聲波換能器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210560928.6
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103884388A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設計）人: 王江;賈煒鑌
• 申請（專利權）人: 上海一諾儀表有限公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 上海東方易知識產(chǎn)權事務所 31121
• 代理人: 沈國城

技術領域

本發(fā)明與氣體超聲波流量計有關，具體地說是一種氣體超聲波流量計上的壓力平衡式氣體超聲波換能器。?

背景技術

目前的氣體超聲波流量計的換能器前端安裝匹配層和振動子，采用機械密封加膠封的手段，例如，在換能器外殼前端加裝金屬螺紋密封蓋，匹配層外層加涂密封膠，將這些敏感元件和電器元件密封在換能器殼體內(nèi)。但是這樣的機械密封加膠封會減小超聲有效信號的幅度，同時也降低匹配層合適的匹配度。為了保證獲得良好的機械密封效果，一般均會加大金屬密封件壓緊程度，膠封的界面容易出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象，在被測管道內(nèi)的壓力作用下，會損傷換能器里面的敏感元件；當壓力變化頻繁或超過一定范圍，換能器前端的敏感元件和電氣元件在殼體里面的位置會發(fā)生偏移，連帶著固定超聲振動子與匹配層的橡膠襯里一起偏移，由此影響超聲波流量計一個重要參數(shù)——聲程的大小，影響流量計的精度。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有超聲換能器的有效信號幅度減小及壓力變化頻繁對換能器的敏感元件和電氣元件的損傷等不足之處，本發(fā)明提出如下技術方案：一種壓力平衡式氣體超聲波換能器，包括一殼體，殼體內(nèi)分為前室和后室，前室內(nèi)置一彈性吸聲襯里，襯里前端裝有換能器敏感元件，襯里后端伸至前室的底部，敏感元件的信號引線穿過襯里至后室外接另配的轉(zhuǎn)換器，其特征在于：襯里前部與前室壁之間留有間隙，襯里后部呈收縮狀與前室壁構(gòu)成一內(nèi)腔，內(nèi)腔壁上設有貫通前室和殼體外界的壓力平衡孔。?

作為上述方案的進一步，可有以下的細化：

所述殼體中部沿徑向外擴形成安裝法蘭并配安裝密封圈；

所述壓力平衡孔設置二個并呈對稱分布；

所述襯里前部與前室壁之間間隙的量值是所述壓力平衡孔直徑量值的3%-4%；

所述內(nèi)腔灌有膠類填充物；

所述后室內(nèi)由里向外依次設有固化密封膠、密封圈、平墊和鎖緊螺母。

在本發(fā)明壓力平衡孔的換能器殼體內(nèi)，由匹配層、超聲振動子（陶瓷片）粘合成的敏感元件與吸聲材料和橡膠制成的襯里組成一個整體，用環(huán)氧樹脂或硅膠之類的填充物給予密封固定，由信號引線將敏感元件產(chǎn)生的電信號接出送入流量計的轉(zhuǎn)換器。與現(xiàn)有換能器不同的是，本發(fā)明的換能器卸去了前端的機械密封而成為開放式的，殼體上的壓力平衡孔和殼體、襯里之間的間隙組成了壓力平衡結(jié)構(gòu)，減少換能器內(nèi)腔與被測管道中流體的壓差，在壓力變化頻繁的情況下，有著非常好的平衡效果及靈敏度，使得換能器的殼體內(nèi)的壓力大致維持在管道壓力，實現(xiàn)對換能器里面的敏感元件與電氣元件的保護，同時也保證超聲波流量計一個重要參數(shù)——聲程的精準，大大提高了氣體超聲波流量計的精度。

附圖說明

圖1?是本發(fā)明壓力平衡式氣體超聲波換能器的剖面結(jié)構(gòu)圖。

圖中標記含義：1-敏感元件，2-襯里，3-殼體，3.1-前室，3.2-后室，3.?3-內(nèi)腔，3.4-安裝法蘭，4?-○型密封圈，5-膠類填充物，6-密封圈，7-平墊，8-鎖緊螺帽，9-信號引線，10-壓力平衡孔，11-密封膠水，20-間隙。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及其附圖對本發(fā)明作進一步具體說明。

見圖1所示的壓力平衡式氣體超聲波換能器，包括一殼體3，殼體3內(nèi)分為前室3.1和后室3.2。前室3.1內(nèi)置一彈性吸聲的襯里2，襯里2用吸聲材料及橡膠制成。襯里2前端呈無密封結(jié)構(gòu)的開放狀態(tài)并裝有換能器的敏感元件1，敏感元件1由超聲振動子（壓電晶體）與匹配層經(jīng)膠水粘合而成，敏感元件1的信號引線9穿過襯里2至后室3.2外接流量計中另配的轉(zhuǎn)換器。襯里2后端伸至前室3.1的底部，襯里2后部呈收縮狀與前室壁構(gòu)成一內(nèi)腔3.3，內(nèi)腔3.3灌入環(huán)氧樹脂或硅膠之類的填充物5，填充物5務必填充均勻，以增加密封性能。襯里2前部與前室3.1壁之間留有間隙20，內(nèi)腔3.3壁上設有貫通前室2和殼體3外界的壓力平衡孔10，一般呈180度對稱設置二個壓力平衡孔10，襯里2前部與前室3.1壁之間間隙20的量值應該是壓力平衡孔10直徑量值的3%-4%。間隙20和壓力平衡孔10構(gòu)成一個連通殼體3內(nèi)部與外部的壓力平衡裝置，可以減少換能器內(nèi)部與被測管道間的壓差，調(diào)節(jié)襯里2前端敏感元件1受到的壓力，實現(xiàn)對換能器里面的敏感元件與電氣元件的保護。殼體3中部沿徑向外擴展形成安裝法蘭3.4并配安裝密封圈4，便于將換能器安裝在測量環(huán)境下的被測管道。后室3.2內(nèi)，由里向外依次設有固化密封膠11、密封圈6、平墊7和鎖緊螺母8，增加腔體的密封性能，鎖緊固定信號引線9。?