CN109405902B - 一种安装在流量计的量管中的声探头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种安装在流量计的量管中的用于对介质流量进行声基测量的声探头(1)。声探头包括纵轴线(2)以及：由金属的缸部材料制成的缸部(3)，该缸部具有缸侧壁(4)、声可穿透的缸底部(5)和与缸底部(5)对置的缸口(6)；机电式声转换元件(9)，该机电式声转换元件粘附在缸底(5)的内侧上；两个从缸口(6)引出的电引线(14，15)，所述电引线用于实现机电式声转换元件(9)的电接触；封闭部件(17)，该封闭部件插入缸部(3)中并封闭缸口(6)。缸侧壁(4)在缸口(6)的高度上转变为弯曲的缸边缘区域(8)，该缸边缘区域沿侧向方向远离纵轴线(2)延伸。缸侧壁(4)具有缸台阶(7)，而封闭部件(17)在封闭部件侧壁(25)中具有与缸台阶(7)相对应的封闭部件台阶(26)，其中，缸台阶(7)和封闭部件台阶(26)直接彼此贴靠。

Description

一种安装在流量计的量管中的声探头

技术领域

本发明涉及一种安装在流量计的量管中的用于对介质流量进行声基测量的声探头/超声波探头，所述声探头包括纵轴线。

背景技术

基于(超)声波测量技术的流量计是已知的。脉冲形的(超)声波信号借助于(超)声波转换器产生，并且被发送以沿流向和反向于流向穿过介质。对声信号沿两个传输方向的传播时间的区别进行分析以得出介质的流量。这种基于超声波的流量计按照传播时间差原理工作。

存在不同的设计方案。一方面已知多种实际上为流量计并且仅确定介质流量的装置。另一方面也存在能量计，例如以热量计和冷量计的形式，在其中将按照上述原理确定的流量与至少一个附加的温度测量值相关联，由此确定通过介质输送的(热或冷)能量。这种能量计也可以在此被理解为特殊构造的流量计。

用于声发生和声接收的声转换器也可以根据流量计的结构形式被安装在独立的构件中。因此声转换器例如可以位于独立的壳体中。这种包括带有放置在其中的声转换器的壳体的单元在此也被称为声探头。

在已知的声探头-结构形式中，壳体可以非常稳定地设计，例如设计为黄铜构件。这样，声探头可以承受由被检测的介质引起的非常高的压力负荷。但是另一方面也导致了相对高的制造成本和高重量。

在DE 10 2009 046 147 A1、DE 10 2009 046 148 A1和DE 10 2010 000 967 A1中描述了其它结构形式的声探头，在其中，接纳相应的声转换器的壳体在其面对被声探测的介质的一侧上是打开的并且仅借助于密封膜遮盖或封闭。该声探头尤其被用于气态的介质、尤其是在环境空气中。该声探头无论如何都不受到高压力负荷，否则所使用的密封膜不能承受该高压力负荷。

尽管已知许多结构形式的声探头，但是在以下方面仍存在对于改进方案的需求：操纵、操作/运行安全性、对自动化批量生产的适应性和/或这种构件的制造成本。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于安装在流量计中的声探头，该声探头对已知的设计方案作出进一步的改进。

为了实现所述目的，提供具有权利要求1的特征的声探头。根据本发明的声探头包括：由金属的缸部材料制成的缸部，该缸部具有缸侧壁、声可穿透的缸底和与缸底对置的缸口；机电式声转换元件，该机电式声转换元件粘附在缸底的内侧上；两个从缸口引出的电引线，所述电引线用于实现机电式声转换元件的电接触；封闭部件，该封闭部件插入缸部中并封闭缸口。在此，缸侧壁在缸口的高度上转变为或者说过渡为弯曲的缸边缘区域，该缸边缘区域沿侧向方向远离纵轴线延伸。此外，缸侧壁具有缸台阶，而封闭部件在封闭部件侧壁中具有与缸台阶相对应的封闭部件台阶，其中，缸台阶和封闭部件台阶直接彼此贴靠。

缸部尤其是深拉的构件并且可以相应地成本有利地制造。缸部材料此外优选是能导电的。该缸部材料尤其是金属并且例如由不锈钢组成或具有至少一种不锈钢成份。此外，缸部尤其被设计为一体的。因此尤其缸侧壁和缸底彼此连接为一体。它们由相同材料制成。相应地，在它们之间存在材料连接部。此外，缸部在其下侧上通过缸底封闭，所述下侧在声探头安装在量管中时面对要检测的介质并且尤其是与介质也直接接触。在安装状态下，缸部包封缸部的内侧和位于其中的部件、尤其是——但是不仅仅是——机电式声转换元件，以使之不受要检测的介质或要进行声传播的介质的影响。

优选地，机电式声转换元件粘附在缸底的内侧上。由此尤其是实现了，缸底基本上和机电式声转换元件一同振动并且因此声能量通过缸底辐射到介质中并且相反地也从介质传输到声转换元件。就此而言，缸底和被粘入或粘上的机电式声转换元件形成了有利的组合声单元。

可借助于声探头检测其流量的介质尤其是液态的介质，优选地是水。声探头被设计为用于检测介质的流量，尤其是被设计为用于对该介质进行声传播。

在与同样以有利的方式台阶形构造的封闭部件侧壁相互配合的情况下，这种以有利的方式台阶形构造的缸侧壁提供对于高压力加载的特别高的抵抗能力，所述高压力加载可能在运行期间由于和介质的接触而发生。介质尤其是在管道系统中运输的液体，由此完全可能由介质对声探头传输相当大的压力负荷。声探头优选被设计为用在这种(可能在高压下的)液态的介质中。彼此贴靠的台阶、亦即缸台阶和与之相对应的封闭部件台阶以有利的方式吸收压力负荷并且排出该压力负荷，因此被放置在缸底上的机电式声转换元件被保护以避免机械损坏。

此外，彼此贴靠的台阶在声探头制造期间以有利的方式用作末端挡块以限定，封闭部件被多深地插入缸部中。以这种方式，可以非常简单地、尤其非常可靠地遵守结构方面的规定。尤其因此毫无问题地确保，封闭部件(直接地或间接地)将恰好期望的压力施加到机电式声转换元件上，和/ 或，在机电式声转换元件和缸底之间的第一粘附材料层具有期望的层厚度。

此外，缸台阶的外侧可以用于，使声反射器的保持连接部被放置到台阶棱边上，该声反射器使从声探头发出的声信号或到达声探头上的声信号转向。缸台阶因此尤其也是用于这种声反射器的装配位置或固定位置。

根据本发明的声探头的有利的设计方案由从属于权利要求1的权利要求的特征得出。

如下的设计方案是有利的：其中，封闭部件放置在缸部内部，从而封闭部件对机电式声转换元件施加压力。这种压力施加可以尤其直接地或间接地，例如借助于尤其是可压缩的减振体、尤其是阻尼元件实现。由此得到持久稳定的结构，该结构在长时间内确保始终良好的声探头功能性。压力施加此外用于实现恒定的减振和受控制的制造过程。

根据另一种有利的设计方案，封闭部件具有侧向突出的并且完全环绕的连接凸缘，该连接凸缘与缸侧壁的——尤其是变形的或弯曲的——边缘区域固定连接。优选地，在连接凸缘和缸侧壁的边缘区域之间的连接是粘接或焊接。由此实现了对抗外界干扰的非常好的保护。所述连接尤其是在防止灰尘、污物和/或水或其它液体侵入方面的密封性非常好。

根据另一种有利的设计方案，封闭部件具有塑料主体和加强板，其中，加强板至少有一部分被嵌入塑料主体中。缸部尤其具有在0.1mm到1mm 的范围内的缸壁厚度，优选具有在0.2mm到0.5mm的范围内的缸壁厚度。所述厚度值尤其既适用于缸侧壁又适用于缸底。该厚度值无论如何都不涉及特别大的缸壁厚度。就此而言，缸部尤其是仅能承受有限的机械负荷。在作为深拉构件的实施方式中尤其如此。就此而言，封闭部件的加强板有利地为缸部、尤其是其缸侧壁和/或其缸底卸载机械负荷。加强板优选具有在0.5mm到5mm的范围内的板厚度，尤其具有在0.75mm到3mm的范围内的板厚度。因此，实现缸部和声探头整体结构的极为有效的机械加强。对于后一种情况尤其有利的是，要借助于声探头检测的或要进行声传播的介质处于高压下，例如在常规运行中在大于10bar的压力下，优选在例如16bar到例如25bar的范围内的压力下。在特殊运行情况下，可能在流量计中也出现具有更高的、尤其是直至50bar压力值的压力峰。封闭部件的塑料主体——和加强板不同——并不是主要被用于提高机械稳定性，尽管该塑料主体原则上也对此在一定的范围内作出贡献。塑料主体尤其用于封闭缸口，但是也用于引导电引线，尤其也用于保护电引线的露出的末端部段。就此而言，加强板和塑料主体作为封闭部件的两个组成部分尤其分别承担各自的、不同的任务，这两个组成部分根据所述任务被优选适宜地设计。塑料主体在此尤其也因此用于，与纯金属的实施方式相比减轻重量。因此，与仅具有一个组成部分的一体实施方式相比，由两个组成部分组成的封闭部件尤其具有优势。

根据另一种有利的设计方案，加强板一直延伸到连接凸缘中并且在那里形成封闭部件连接面，该封闭部件连接面与位于缸侧壁的边缘区域中的相对应的缸连接面连接。因此，有利地产生金属到金属的连接，这种连接是非常稳定和持久的。连接凸缘尤其基本上通过加强板形成。封闭部件连接面尤其是加强板的表面的露出的部分，该加强板在这个区域中未被遮盖，亦即没有被嵌入塑料主体的塑料材料中。

根据另一种有利的设计方案，为了在机电式声转换元件和缸底之间实现粘附，设有电绝缘的第一粘附材料层。第一粘附材料层尤其形成在机电式声转换元件和缸底之间的粘附。在将声探头应用在流量计中期间，有利地在从特别是能导电的缸底的外侧旁流过的介质与在内部被粘附在缸底上的机电式声转换元件之间不存在导电连接。由此，测量系统的易受干扰性整体上降低。可以产生更强的有效信号以供分析。此外，由于优选地电绝缘地设计的第一粘附材料层的固有特性而在机电式声转换元件连同其电引线与尤其是金属的以及因此能导电的缸部之间提供了电隔离，所以简化了声探头在供电装置和/或在操控/分析单元上的电连接。这样便不必使用否则在这种电连接中存在的用于电隔离的附加构件、例如光电耦合器，对于利用声探头实现的整体测量系统降低了成本。

根据另一种有利的设计方案，电绝缘的第一粘附材料层具有机械稳定的间隔元件，尤其是以小玻璃球的形式。这些小玻璃球尤其是同样电绝缘的。它们确保，在机电式声转换元件和缸底之间的期望的最小绝缘距离优选在各处都存在。间隔元件可以尤其也被称为“间隔体(Spacer)”。

根据另一种有利的设计方案，电绝缘的第一粘附材料层在各处都具有在5μm到300μm的范围内的层厚度，尤其具有在10μm到200μm的范围内的层厚度。由此实现了在两个相反趋向之间的非常好的折衷。第一粘附材料层的层厚度越大，那么机械性能就越稳定。另一方面，过厚的第一粘附材料层妨碍或阻止对于产生和接收声的声探头主要功能来说重要的、机电式声转换元件的或由机电式声转换元件和缸底组成的被粘附的组合结构的振动能力。来自前述的值范围的层厚度在这两个方面都同样非常好地适用。

根据另一种有利的设计方案，封闭部件和缸侧壁借助于第二粘附材料层彼此连接。该第二粘附材料层用于保护以防止灰尘、其它污物、水、其它液体和/或气体侵入缸内部空间，声探头的重要的部件位于该缸内部空间中。此外，由于借助于第二粘附材料层在封闭部件和缸侧壁之间实现粘附，声探头形成尤其不容易拆卸的组合构件。该组合构件可以更简单地并且以较低的故障可能性被操纵并进一步安装/构建。

根据另一种有利的设计方案，第一、第二粘附材料层具有相同的硬化条件、尤其是硬化时间、相同的硬化温度和相同的硬化压力。这样，两个粘附材料层便可以以有利的方式同时硬化，这缩短了生产时间。第一和第二粘附材料层可以例如由环氧树脂胶粘剂组成或具有这种材料成份。可能的是——但非强制必需的，两个粘附材料层由相同的粘附材料组成或至少基于相同的粘附材料。可以设想的区别是，与第一粘附材料层不同地，第二粘附材料层不具有间隔元件的形式的附加部件。第二粘附材料层可以同样电绝缘地设计。但是这不是必需的，并且也可以不提供如在第一粘附材料层中那样的相同优点。

根据另一种有利的设计方案，封闭部件在背离机电式声转换元件的一侧上具有保护凸缘，该保护凸缘伸出封闭的缸口外并且包围电引线，其中，保护凸缘尤其配备有拉出装置。保护凸缘尤其是塑料主体的组成部分并且优选地布置在加强板的背离机电式声转换元件的一侧上。有利地，保护凸缘保护由它所围绕的电引线末端部段。特别地，保护凸缘沿轴向方向、亦即沿声探头纵轴线的方向至少接近延伸到与电引线的露出的端部同样远，该电引线因此基本上完全被保护凸缘围绕。保护凸缘尤其防止电引线的露出的端部的机械损坏并且在此确保，电引线的被确定用于信号连接的自由端部始终处在正确位置，即在制造时被最初调节到的位置，并且也保持在那里。由此优选地，声探头可以被自动化地安装在测量系统中。此外，位于保护凸缘中的拉出装置使声探头能容易地被从其在量管中的安装位置拆卸出来。尤其在较长的声探头运行时间之后，这种拆卸可能变得困难，这是因为在缸底的下侧上和在连接于其上的量管内壁上可能形成硬的沉积物，该硬的沉积物加大了移除声探头的难度，移除声探头是为了检查的目的或为了在发生故障时进行更换。拉出装置即使在这种不利的安装条件下也简化了声探头的移除。

根据另一种有利的设计方案，拉出装置被设计为至少一个位于保护凸缘的凸缘壁中的通孔。在这种通孔中可以尤其插入相应构造的拔出工具，以便随后有利地在没有较大花费的情况下将声探头从其安装位置中拉出。

根据另一种有利的设计方案，拉出装置被设计为两个通孔，这两个通孔位于保护凸缘的凸缘壁中并且彼此对准。这进一步简化了将声探头从其安装位置中移出的难度。如果拔出工具啮合到两个彼此对准的通孔中，则施加基本上平行于声探头纵轴线起作用的拉出力，因此在向外拉出声探头期间不会导致声探头倾斜，否则可能会加大从安装位置中移除的难度。

根据另一种有利的设计方案，缸部具有0.1mm到1mm的缸壁厚度，优选具有0.2mm到0.5mm的缸壁厚度。该厚度值尤其既适用于缸侧壁又适用于缸底。该厚度值无论如何都不涉及特别大的缸壁厚度。就此而言，缸部尤其也仅能承受有限的机械负荷。尽管如此，声探头仍整体上是机械稳定的，尤其加强板对此作出贡献。相对低的缸壁厚度节省材料、进而节省成本。此外也因此实现优选相对轻的声探头总重量。

根据另一种有利的设计方案，加强板具有0.5mm到5mm的加强板厚度(＝板厚度)，尤其具有在0.75mm到3mm之间的加强板厚度。因此实现非常好的机械加强，这尤其是在以下情况下是有利的：要检测的介质处于高压下。板厚度处于上述特别有利的值范围内的加强板优选非常有效地为缸部卸载。

根据另一种有利的设计方案，加强板是经冲压的金属片。该金属片可以非常简单、快速、成本有利地制造。

根据另一种有利的设计方案，加强板具有中心通孔，塑料主体以及电引线穿过该中心通孔延伸。加强板的这种几何结构是有利的，这是因为该几何结构一方面允许引导电引线穿过，另一方面不会大幅削弱加强板的机械稳定作用。

根据另一种有利的设计方案，加强板具有多个非中心的通孔，所述多个非中心的通孔被填充塑料主体的塑料材料。由此在加强板与塑料主体之间实现特别稳定、紧密的连接。

根据另一种有利的设计方案，加强板被利用塑料主体的塑料材料包覆注塑，因此由塑料主体和加强板形成组合的结构单元。利用塑料主体的塑料对加强板进行的这种包覆注塑或一体注塑，尤其是借助于有利的自动化注塑过程实现。封闭部件因此可以非常简单有效地制成为复合构件(＝组合的结构单元)。

根据另一种有利的设计方案，加强板与机电式声转换元件并行地布置。这样，加强板整体上特别好地有助于保护作为关键部件的机电式声转换元件，并有助于实现声探头的机械稳定性。因此，非常可靠地保护声探头的结构以避免其损坏。

附图说明

本发明的其它特征、优点和细节由下面借助附图对实施例的描述得出。其中示出了：

图1以第一纵剖视图示出了根据本发明的用于流量计的声探头的一个实施例，

图2以透视图示出了根据图1的声探头，

图3以垂直于根据图1的第一纵剖视图的第二纵剖视图示出了根据图 1和图2的声探头，

图4以分解图示出了根据图1至图3的声探头，

图5以俯视图从上方示出了根据图1至图4的声探头，

图6示出了根据图1至图5的声探头的加强板的俯视图，

图7示出了在图1中用VII标记的局部的局部放大图。

具体实施方式

彼此相应的部件在图1至图7中具有相同的附图标记。下面详细阐述的实施例的细节本身也可以被采用以形成本发明或者作为本发明主题的一部分。

图1至图5示出了声探头1的一个实施例，该声探头被用于装入流量计的量管中以对介质流量进行声基测量。量管例如可以是配件壳体。声探头1的突出之处在于装配简单，该装配能有利地实现安装极友好的、尤其是全自动化的制造过程。以这种方式，能以较低的成本和较短的生产时间来制造大批量的声探头1。

声探头1具有纵轴线2。在一种可能的实施方式中，声探头1关于纵轴线2基本上旋转对称地构成。然而上述情况不是绝对必要的。其它横截面几何形状、例如关于纵轴线2基本上正方形的或矩形的横截面几何形状同样可以实现。

声探头1包括多个部件，从而此外包括由能导电的金属缸部材料、例如由不锈钢制成的缸部3。缸部3在所示出的实施例中尤其是经深拉的构件。该缸部具有尤其是阶梯状的缸侧壁4和缸底5。缸口6与缸底5相对。缸侧壁4具有缸台阶7。此外，缸侧壁4在缸口6的高度上转变为或者说过渡为——尤其是在深拉过程期间变形的——缸边缘区域8，该缸边缘区域沿侧向方向远离纵轴线地延伸。缸边缘区域8的表面法线基本上平行于纵轴线2。在声探头1具有旋转对称的几何形状的情况下，缸边缘区域8 径向地伸出或突出；或与声探头1的外部几何形状无关地，缸边缘区域8 尤其是完全地包围缸口6。

作为另外的部件，声探头1具有机电式声转换元件9。该声转换元件是用于声探头1的接收声的和/或发出声的功能的关键部件。机电式声转换元件9粘附在缸底5的内侧。该声转换元件具有平面的压电板10，该压电板具有平坦的上侧和下侧，所述上侧和下侧基本上垂直于纵轴线2取向。在上侧和下侧上压电板10分别具有电极11和12，其中，在下侧上布置的电极12在压电板10的侧向凹部13的区域中通过压电板10的边缘向上方被拉至上侧(对此参见图4)。在上侧上设置的电极11在这个区域中具有凹部并且不延伸到那里，从而在电极12从下侧向上方拉伸的部分与在上侧的电极11之间形成绝缘距离。该侧向凹部13还用于尤其自动实施地、位置正确地将机电式声转换元件9放置在缸底5上。

缸部3是一体的深拉构件。缸侧壁4和缸底5尤其因此彼此连接为一体。缸侧壁和缸底由相同的材料制成。与此相应地，在它们之间设置材料连接部。此外，缸部3在其安装于量管内时朝向要检测的介质的下侧上通过缸底5封闭。在装入的状态中，缸部3可靠地与要检测的介质隔离地包封缸部3的内侧和位于其中的部件，其中，介质直接从缸底5的位于外部的下侧旁流过。因此，声探头1尤其可以被插入量管的通孔中，并且因此在其下侧上与要检测的介质接触。

此外，声探头1具有两个电引线14和15，两个电极11和12借助于所述电引线实现电接触或者说电连接。电引线14和15在示出的实施例中设计成弹簧触销。其沿纵轴线2的方向延伸的导引区段穿过在背侧放置到机电式声转换元件9上的减振元件、尤其是阻尼元件16上(＝支撑)。减振元件16由弹性体、例如由氟橡胶(Viton)制成。该减振元件在某一范围内能压缩并且在挤压状态下将压紧力施加到机电式声转换元件9上以及施加到电引线14和15的弹簧触销的弯曲的区段上，所述电引线由此被压到电极11和12上的相应电触点。减振元件16同样是声探头1的部件。

声探头1的另一个部件是封闭部件17，该封闭部件插入缸部3中并且封闭缸口6。该封闭部件17是支承构件，其除了用于封闭缸口6之外特别是还整体上用于确保声探头1的机械稳定性。该封闭部件是复合构件，该复合构件由塑料主体18和加强板19组成。尤其金属的加强板19被部分地嵌入塑料主体18中。该加强板部分地利用塑料主体18的塑料包覆注塑。利用塑料主体18(的材料)对加强板19的塑料包覆注塑或一体注塑尤其借助于有利的自动注塑过程来实现。在这种注塑过程结束时，形成作为复合构件的封闭部件17。

(还未利用塑料包覆注塑的)加强板19的俯视图在图6中示出。该加强板包含中心通孔20和三个另外的沿周向均匀分布的边缘孔21，22， 23，这些边缘孔也可以称之为非中心的通孔。该边缘孔利用塑料主体18 的塑料来填充，从而在这两个部件之间实现紧密连接。在中心通孔20的区域中，电引线14，15的导引区段穿过加强板19。此外，塑料主体18的塑料还延伸穿过中心通孔20，上述情况进一步提高了连接强度。

封闭部件17利用塑料主体18的内部部件24插入缸部3中。内部部件24在侧面包围减振元件16并且还至少部分地包围机电式声转换元件9。被插入的封闭部件17从上方将压力施加到减振元件16上，从而该减振元件被压缩。封闭部件17在其内部部件24的区域中具有封闭部件侧壁25，该封闭部件侧壁具有与缸台阶7相应的封闭部件台阶26。缸台阶7和封闭部件台阶26在声探头1的最终安装状态下彼此直接贴靠。

在具有封闭部件侧壁25的内部部件24上方布置加强板19。该加强板形成封闭部件17的侧向突出的、完整环绕的连接凸缘27并且与缸边缘区域8固定连接、在所示出的实施例中为粘附。连接凸缘27侧向地伸出封闭部件侧壁25外。在连接凸缘27的区域中，加强板19具有封闭部件连接面 28，该封闭部件连接面与缸边缘区域8中存在的相应的缸连接面29连接、尤其是粘附。所述连接分别在两个金属部件之间实现并且因此特别稳定且持久。

封闭部件17的加强板19用于机械加强，这一点尤其在下述情况下是有利的：要借助于声探头1检测的介质处于高压下。在实践中，在常规运行中当在液态介质中使用时，可能出现在例如16bar到例如25bar的范围内的压力值。短时间地，甚至可能出现在例如24bar到例如50bar的范围内的压力峰值。加强板19则防止了声探头1、尤其是包含在其中的机电式声转换元件9的不希望的弯曲，从而即使在如此高的压力值下仍能保持完全的功能性，尽管作为外壳的缸部3仅仅是具有较小缸壁厚度的深拉构件。缸部3的缸壁厚度例如仅为例如0.25mm到0.45mm。尽管如此仍确保了机械稳定性，上述情况尤其由于加强板19而实现。除了防止声探头1损坏之外，加强板19还防止：例如由于此外在高压力加载下可能发生的声探头1外部轮廓的变形而导致在引导介质的管道系统中在插入声探头1的位置处出现泄漏。

贴靠在缸台阶7上的封闭部件台阶26也用于实现稳定。该封闭部件台阶吸收一部分由介质施加的压力并且将该压力继续传导到加强板19。缸台阶7和贴靠在其上的封闭部件台阶26的另一个有利的功能在于，由此在利用粘附材料紧固时形成末端挡块。此外，在安装到量管中时，可以在缸台阶7的外侧上安装一在声探头1运行时可能需要的声反射器。这也是有利的。

加强板19在示出的实施例中具有例如1mm的厚度。因此加强板能够吸收在运行期间出现的压力。加强板19是经冲压的金属片。其利用塑料主体18的塑料材料被至少部分地包覆注塑，从而整体上由塑料主体18和加强板19形成组合的结构单元。加强板19在安装状态下基本上与板形的机电式声转换元件平行布置，从而加强板19可以整体上非常好地有助于保护该关键部件和用于实现声探头1的机械稳定性。可能导致缸底5和在缸底的内侧上布置的机电式声转换元件9发生弯曲的力通过加强板19吸收。声探头1的结构包括其初始形状并且被可靠地保护以防止损坏。

在机电式声转换元件9和缸底5内侧之间设有第一粘附材料层，该第一粘附材料层实现在这两个部件之间的固定连接。该第一粘附材料层是电绝缘的。第一粘附材料层在所示实施例中作为主要部件包含环氧树脂胶粘剂，其尤其附加地设有小玻璃球的形式的机械稳定的间隔元件31。这种在根据图7的放大的局部视图中可见的间隔元件31确保，在机电式声转换元件9和缸底5之间的间距d在各个位置处都为大约100μm。间距d是第一粘附材料层30的层厚度，该第一粘附材料层由于其由基体——该基体由真正的粘附材料、在此是环氧树脂胶粘剂制成——和被嵌入其中的间隔元件 31组成的组合结构而也被称为复合层。真正的粘附材料和间隔元件31都是电绝缘的，因此第一粘附材料层30也整体上具有这种性能。就此而言，在使用声探头1时，在从特别是能导电的缸底5的外侧旁边流过的介质和在缸底5的内侧上借助于导电的第一粘附材料层30固定的机电式声转换元件9之间不存在导电连接。由此，测量系统的易受干扰性整体上降低。可以产生更强的有效信号以供分析。

此外，通过该措施也简化了控制单元的能量供给连接，在控制单元上连接有用于运行的声探头1。基于电绝缘地设计的第一粘附材料层30，在机电式声转换元件9和金属的缸部3之间不存在导电连接。因此机电式声转换元件9连同其电引线14，15也被与在缸底5的外侧上在声探头1运行期间从旁边流过的要检测的介质电隔离。这种电隔离在此仅通过声探头1 的有利的内部结构，尤其是通过电绝缘的第一粘附材料层30实现。就此而言，可以在声探头1的控制单元的能量供给连接中放弃电隔离所需的附加构件、例如光电耦合器的形式的构件。这在整体上有助于测量系统的成本降低。

此外，缸侧壁4和插入缸部3中的封闭部件17的内部部件24借助于第二粘附材料层32固定地彼此连接。该第二粘附材料层32尤其位于封闭部件17的连接凸缘27上的封闭部件连接面28和缸边缘区域8上的缸连接面29之间。在那里，其确保在缸部3和封闭部件17之间的持久的紧密的连接。布置在缸部3内部的其余部件因此被非常好地保护以避免不利的外界环境影响。第二粘附材料层32因此尤其也具有密封功能。尤其是由此实现针对灰尘、其它污物和水进行保护。

第二粘附材料层32也可以被设计为环氧树脂胶粘剂。第一粘附材料层30和第二粘附材料层32的粘附材料当然可以设计成不同的。有利的是，其仍具有相同的硬化条件、亦即尤其是相同的硬化时间、相同的硬化温度和相同的硬化压力。就此而言，第一和第二粘附材料层30、32可以在制造期间被同时硬化，由此使生产时间缩短。

基于在缸部3和封闭部件17之间的固定的粘接，声探头1是不容易拆卸的组合构件，其单个部件在制造过程期间但尤其也在此后始终保持在期望的位置中。这使声探头1在测量系统中的装配更容易。错误安装能以这种方式被排除。与此相对地，如果是仅松脱地组装并且也容易重新拆卸的结构，则会导致部件(后来)滑动并且随后不再位于正确的位置中，由此可能出现错误。

封闭部件17在加强板19的、与插入缸部3中的内部部件34背离的一侧上延伸。在这个位于缸部3之外的外部区域中，封闭部件17具有保护凸缘33，该保护凸缘伸出被封闭的缸口6外并且在该外部区域中包围电引线14和15。保护凸缘33的凸缘壁具有两个彼此对准的通孔34，35。这两个通孔34，35是拉出装置，该拉出装置简化了声探头从其在量管中的安装位置中的移除。尤其在较长的声探头1运行时间之后这种移除可能变难，这是因为在缸底5的下侧上和在连接在其上的量管内壁上可能形成硬的沉积物，该硬的沉积物加大移除声探头1的难度，移除声探头是为了检查的目的或为了在发生故障时进行更换。通孔34，35能够实现即使在这种不利的安装条件下也简化声探头1的移除，其方法是，将相应的拔出工具插入两个通孔34，35中。

保护凸缘33此外用于保护电引线14，15的布置在其中的末端部段。以这种方式防止电引线14，15的露出的端部受损或仅发生弯曲，否则这会加大将声探头1装入测量系统中的困难或在最不利的情况下甚至使之不能实现。而保护凸缘33确保，电引线14，15的被设置用于信号连接的自由端部始终位于其设置的位置上。由此，尤其也能实现将声探头1自动地安装到测量系统中。

如图3和图5所示，封闭部件17也具有排气孔36。该排气孔36在塑料主体18内部在贯穿加强板19的中心通孔20的区域中延伸。该排气孔 36尤其用于，能够排出空气和/或气体，该空气和/或气体在制造期间并且以后也在声探头1运行期间在缸部3的内部存在或形成。尤其在用于使缸部3与封闭部件17之间建立持久连接的粘附过程的时间段内是这样。在建立粘附材料连接的过程中，形成的多余的空气或气体能以这种方式排出并且随后不会导致不期望的空气或气体进入缸部3的内部，否则由此可能使功能受损。在未示出的替选实施方式中，也可以根据需要为减振元件16 配备至少一个这种排气孔。

在整体上，声探头1可以有利地全自动地、因此非常成本高效地、大批量地制造。被设计为深拉构件的缸部3和被设计为塑料注塑构件的封闭部件 17是能用已知方式自动地制造的构件。所获得的声探头1具有所有对于其使用目的来说需要的声学的和机械的性能，但是该声探头与此前的、例如具有非常沉重的黄铜壳体的结构形式相比具有明显更轻的重量。

Claims (5)

1.一种安装在流量计的量管中的声探头，所述流量计用于对介质流量进行声基测量，所述声探头包括纵轴线(2)以及：

a)由金属的缸部材料制成的缸部(3)，该缸部具有缸侧壁(4)、声可穿透的缸底部(5)和与缸底部(5)对置的缸口(6)，

b)机电式声转换元件(9)，该机电式声转换元件粘附在缸底部(5)的内侧上，

c)两个从缸口(6)引出的电引线(14，15)，所述电引线用于实现机电式声转换元件(9)的电接触，

d)封闭部件(17)，该封闭部件插入缸部(3)中并封闭缸口(6)，

其中，

e)缸侧壁(4)在缸口(6)的高度上转变为弯曲的缸边缘区域(8)，该缸边缘区域沿侧向方向远离纵轴线(2)延伸，

f)缸侧壁(4)具有缸台阶(7)，而封闭部件(17)在封闭部件侧壁(25)中具有与缸台阶(7)相对应的封闭部件台阶(26)，其中，缸台阶(7)和封闭部件台阶(26)直接彼此贴靠，

g)封闭部件(17)具有侧向突出的并且完全环绕的连接凸缘(27)，该连接凸缘与缸侧壁(4)的所述弯曲的缸边缘区域(8)固定连接，

h)在声探头装入量管中的状态下，缸部(3)与介质隔离地包封缸部(3)的内侧。

2.根据权利要求1所述的声探头，其特征在于，封闭部件(17)放置在缸部(3)内部，从而封闭部件对机电式声转换元件(9)施加压力。

3.根据权利要求1或2所述的声探头，其特征在于，在连接凸缘(27)和缸侧壁(4)的缸边缘区域(8)之间的连接是粘接或焊接。

4.根据权利要求1或2所述的声探头，其特征在于，封闭部件(17)具有塑料主体(18)和加强板(19)，其中，加强板(19)至少有一部分被嵌入塑料主体(18)中。

5.根据权利要求4所述的声探头，其特征在于，加强板(19)一直延伸到连接凸缘(27)中并且在那里形成封闭部件连接面(28)，该封闭部件连接面与位于缸侧壁(4)的缸边缘区域(8)中的相对应的缸连接面(29)连接。

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