Пьезоэлектрический преобразователь

;"СПУБЛИК О А П 9 я)5 6 01 М 29/24 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ ОСУДАР СТВ Е ННЫ И КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР(71) Самарское специальное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Нефтехимавтоматика"(56) Авторское свидетельство СССРМ 1670592, кл, О 01 М 29/24, 1990.(57) Изобретение относится к акустическойконтрольно-измерительной технике. Цельюизобретения является расширение областиприменения за счет обеспечения воэможности установки преобразователя в отверстиисосуда 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 воэможность прохождения агрессивной среды 11 по капиллярному каналу между проводником и оболочкой, 1 з,п. ф-лы. 1 ил.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Изобретение относится к области акустической контрольн-измерительной техники, является усовершенствованием пьезоэлектрического преобразователя по авт.св. М., по заявке й 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 преобразователь, 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 О демпфера и четвертьволновой высоты 1 прожектора связаны с диаметром Оп пьезоэлемента и высотой 1 д демпфера следующими соотношениями: О = Оп + Оп, Ь0,1 Ьд,1/2Его 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 б 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 герметизации отверстия сосуда, например, патрубка 10, заполненного средой 11, Электрические выводы б 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 б, 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 б 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 буртика5 по окружности радиусом, равным половине диаметра демпфера 3 плюс половине расстояния от боковой поверхности1770893 35 40 45 50 Составитель В. ГондаревскийТехред 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, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. 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 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 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 ющ и й с я 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,