CN103884388A

CN103884388A - 压力平衡式气体超声波换能器

Info

Publication number: CN103884388A
Application number: CN201210560928.6A
Authority: CN
Inventors: 王江; 贾炜镔
Original assignee: Shanghai Yinuo Instrument Co Ltd
Current assignee: Shanghai Yinuo Instrument Co Ltd
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-06-25

Abstract

一种压力平衡式气体超声波换能器，包括一壳体，壳体内分为前室和后室，前室内置一弹性吸声衬里，衬里前端装有换能器敏感元件，衬里后端伸至前室的底部，敏感元件的信号引线穿过衬里至后室外接另配的转换器，衬里前部与前室壁之间留有间隙，衬里后部呈收缩状与前室壁构成一内腔，内腔壁上设有贯通前室和壳体外界的压力平衡孔。壳体上的压力平衡孔和壳体、衬里之间的间隙组成了压力平衡结构，减少换能器内腔与被测管道中流体的压差，在压力变化频繁的情况下，有着非常好的平衡效果及灵敏度，换能器的壳体内的压力大致维持在管道压力，能保护换能器里面的敏感元件与电气元件，保证超声波流量计声程的精准，提高气体超声波流量计的精度。

Description

压力平衡式气体超声波换能器

技术领域

本发明与气体超声波流量计有关，具体地说是一种气体超声波流量计上的压力平衡式气体超声波换能器。

背景技术

目前的气体超声波流量计的换能器前端安装匹配层和振动子，采用机械密封加胶封的手段，例如，在换能器外壳前端加装金属螺纹密封盖，匹配层外层加涂密封胶，将这些敏感元件和电器元件密封在换能器壳体内。但是这样的机械密封加胶封会减小超声有效信号的幅度，同时也降低匹配层合适的匹配度。为了保证获得良好的机械密封效果，一般均会加大金属密封件压紧程度，胶封的界面容易出现龟裂现象，在被测管道内的压力作用下，会损伤换能器里面的敏感元件；当压力变化频繁或超过一定范围，换能器前端的敏感元件和电气元件在壳体里面的位置会发生偏移，连带着固定超声振动子与匹配层的橡胶衬里一起偏移，由此影响超声波流量计一个重要参数——声程的大小，影响流量计的精度。

发明内容

为了克服现有超声换能器的有效信号幅度减小及压力变化频繁对换能器的敏感元件和电气元件的损伤等不足之处，本发明提出如下技术方案：一种压力平衡式气体超声波换能器，包括一壳体，壳体内分为前室和后室，前室内置一弹性吸声衬里，衬里前端装有换能器敏感元件，衬里后端伸至前室的底部，敏感元件的信号引线穿过衬里至后室外接另配的转换器，其特征在于：衬里前部与前室壁之间留有间隙，衬里后部呈收缩状与前室壁构成一内腔，内腔壁上设有贯通前室和壳体外界的压力平衡孔。

作为上述方案的进一步，可有以下的细化：

所述壳体中部沿径向外扩形成安装法兰并配安装密封圈；

所述压力平衡孔设置二个并呈对称分布；

所述衬里前部与前室壁之间间隙的量值是所述压力平衡孔直径量值的3%-4%；

所述内腔灌有胶类填充物；

所述后室内由里向外依次设有固化密封胶、密封圈、平垫和锁紧螺母。

在本发明压力平衡孔的换能器壳体内，由匹配层、超声振动子（陶瓷片）粘合成的敏感元件与吸声材料和橡胶制成的衬里组成一个整体，用环氧树脂或硅胶之类的填充物给予密封固定，由信号引线将敏感元件产生的电信号接出送入流量计的转换器。与现有换能器不同的是，本发明的换能器卸去了前端的机械密封而成为开放式的，壳体上的压力平衡孔和壳体、衬里之间的间隙组成了压力平衡结构，减少换能器内腔与被测管道中流体的压差，在压力变化频繁的情况下，有着非常好的平衡效果及灵敏度，使得换能器的壳体内的压力大致维持在管道压力，实现对换能器里面的敏感元件与电气元件的保护，同时也保证超声波流量计一个重要参数——声程的精准，大大提高了气体超声波流量计的精度。

附图说明

图1 是本发明压力平衡式气体超声波换能器的剖面结构图。

图中标记含义：1-敏感元件，2-衬里，3-壳体，3.1-前室，3.2-后室，3. 3-内腔，3.4-安装法兰，4 -○型密封圈，5-胶类填充物，6-密封圈，7-平垫，8-锁紧螺帽，9-信号引线，10-压力平衡孔，11-密封胶水，20-间隙。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图对本发明作进一步具体说明。

见图1所示的压力平衡式气体超声波换能器，包括一壳体3，壳体3内分为前室3.1和后室3.2。前室3.1内置一弹性吸声的衬里2，衬里2用吸声材料及橡胶制成。衬里2前端呈无密封结构的开放状态并装有换能器的敏感元件1，敏感元件1由超声振动子（压电晶体）与匹配层经胶水粘合而成，敏感元件1的信号引线9穿过衬里2至后室3.2外接流量计中另配的转换器。衬里2后端伸至前室3.1的底部，衬里2后部呈收缩状与前室壁构成一内腔3.3，内腔3.3灌入环氧树脂或硅胶之类的填充物5，填充物5务必填充均匀，以增加密封性能。衬里2前部与前室3.1壁之间留有间隙20，内腔3.3壁上设有贯通前室2和壳体3外界的压力平衡孔10，一般呈180度对称设置二个压力平衡孔10，衬里2前部与前室3.1壁之间间隙20的量值应该是压力平衡孔10直径量值的3%-4%。间隙20和压力平衡孔10构成一个连通壳体3内部与外部的压力平衡装置，可以减少换能器内部与被测管道间的压差，调节衬里2前端敏感元件1受到的压力，实现对换能器里面的敏感元件与电气元件的保护。壳体3中部沿径向外扩展形成安装法兰3.4并配安装密封圈4，便于将换能器安装在测量环境下的被测管道。后室3.2内，由里向外依次设有固化密封胶11、密封圈6、平垫7和锁紧螺母8，增加腔体的密封性能，锁紧固定信号引线9。

Claims

1.一种压力平衡式气体超声波换能器，包括一壳体，壳体内分为前室和后室，前室内置一弹性吸声衬里，衬里前端装有换能器敏感元件，衬里后端伸至前室的底部，敏感元件的信号引线穿过衬里至后室外接另配的转换器，其特征在于：衬里前部与前室壁之间留有间隙，衬里后部呈收缩状与前室壁构成一内腔，内腔壁上设有贯通前室和壳体外界的压力平衡孔。

2.根据权利要求1所述压力平衡式气体超声波换能器，其特征在于壳体中部沿径向外扩形成安装法兰并配安装密封圈。

3.根据权利要求1所述压力平衡式气体超声波换能器，其特征在于所述的压力平衡孔有二个并呈对称分布。

4.根据权利要求1所述压力平衡式气体超声波换能器，其特征在于所述衬里前部与前室壁之间间隙的量值是所述压力平衡孔的直径量值的3%-4%。

5.根据权利要求1所述压力平衡式气体超声波换能器，其特征在于所述内腔灌有胶类填充物。

6.根据权利要求1所述压力平衡式气体超声波换能器，其特征在于所述后室内由里向外依次设有固化密封胶、密封圈、平垫和锁紧螺母。