TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Beschreibung betrifft das Gebiet der Ultraschallsensoren für industrielle Anwendungen, insbesondere einen Ultraschallsensor mit einer Kühlvorrichtung, um den Ultraschallsensor an heißen Oberflächen betreiben zu können.The present description relates to the field of ultrasonic sensors for industrial applications, in particular an ultrasonic sensor with a cooling device in order to be able to operate the ultrasonic sensor on hot surfaces.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Zur Durchführung von Ultraschallmessungen mittels piezoelektrischer Sensoren an heißen Oberflächen (z.B. von kunststoffverarbeitende Maschinen, in der Lebensmittel- und Stahlindustrie) müssen eine Reihe von Herausforderungen gemeistert werden. Ein Problem ist beispielsweise die piezoelektrische Curie-Temperatur der verwendeten piezoelektrischen Keramiken. Die Erwärmung der Piezokeramik über diese Curie-Temperatur hinaus führt durch Depolarisation zum Verlust der piezoelektrischen Eigenschaften. Oft wird von den Herstellern der Piezokeramiken empfohlen/spezifiziert, die Piezokeramik nicht oberhalb der halben Curie-Temperatur einzusetzen. Die am häufigsten verwendeten Piezokeramiken in Ultraschallsensoren basieren auf Blei-Zirkonat-Titanat (PZT). Die Curie-Temperatur von PZT liegt bei etwa 350° Celsius und die empfohlenen Maximaltemperatur liegt üblicherweise im Bereich von 150° bis 200° Celsius. Es sind beispielsweise auch Einkristalle mit höheren Curie-Temperaturen verfügbar (wie z.B. Quarz, Zinkoxid, Lithiumsulfat und Lithiumniobat), allerdings haben diese Materialien im Vergleich zu PZT deutlich geringere piezoelektrische Koeffizienten.To carry out ultrasonic measurements using piezoelectric sensors on hot surfaces (e.g. of plastic processing machines, in the food and steel industry), a number of challenges have to be overcome. One problem is, for example, the piezoelectric Curie temperature of the piezoelectric ceramics used. The heating of the piezoceramic above this Curie temperature leads to the loss of the piezoelectric properties due to depolarization. The manufacturers of piezoceramics often recommend / specify that the piezoceramics should not be used above half the Curie temperature. The most frequently used piezoceramics in ultrasonic sensors are based on lead zirconate titanate (PZT). The Curie temperature of PZT is around 350 ° Celsius and the recommended maximum temperature is usually in the range of 150 ° to 200 ° Celsius. For example, single crystals with higher Curie temperatures are also available (such as quartz, zinc oxide, lithium sulfate and lithium niobate), but these materials have significantly lower piezoelectric coefficients compared to PZT.
Ein weiteres bei höheren Temperaturen auftretendes Problem sind die Temperaturbeständigkeit der Kabelisolationen, der Lötstellen und weitere Komponenten von Ultraschallsensoren, die üblicherweise bei Temperaturen über 100° Celsius Probleme und Fehlfunktionen verursachen können. Die Temperaturbeständigkeit dieser Komponenten ist zwar technisch möglich, jedoch mit erheblichem Aufwand verbunden. Des Weiteren können die verschiedenen Wärmeausdehnungen der Komponenten eines Ultraschallsensors bei höheren Temperaturen zur Zerstörung des Sensors führen (z.B. durch Lösen von Verbindungen, Bruch der Piezokeramik).Another problem that occurs at higher temperatures is the temperature resistance of the cable insulation, the soldered joints and other components of ultrasonic sensors, which can usually cause problems and malfunctions at temperatures above 100 ° Celsius. The temperature resistance of these components is technically possible, but involves considerable effort. Furthermore, the various thermal expansions of the components of an ultrasonic sensor can lead to the destruction of the sensor at higher temperatures (e.g. by loosening connections, breaking the piezoceramic).
Darüber hinaus muss der Ultraschallsensor an eine heiße Oberfläche eines Objekts akustisch angekoppelt werden. Im Raumtemperaturbereich werden hier z.B. Wasser, Pasten, Gele oder Öle verwendet, insbesondere um die Rauigkeit zwischen Sensor und Oberfläche auszugleichen und eine möglichst gute Einkopplung des Ultraschalls in das jeweilige Objekt zu gewährleisten. Bei höheren Temperaturen kommt es bei diesen oben erwähnten Koppelmittel zum Verdunsten oder Austrocknen und eine stabile Messung ist nur während einer sehr kurzen Zeitpanne möglich. Bei höheren Temperaturen kann die Ankopplung über Folien aus beispielsweise Aluminium oder Gold erfolgen. Allerdings sind dabei sehr hohe Kräfte nötig, um die Ultraschallsensoren an die Oberfläche des Objekts anzupressen.In addition, the ultrasonic sensor must be acoustically coupled to a hot surface of an object. In the room temperature range, e.g. water, pastes, gels or oils are used here, in particular to compensate for the roughness between the sensor and the surface and to ensure the best possible coupling of the ultrasound into the respective object. At higher temperatures, these coupling agents mentioned above evaporate or dry out and a stable measurement is only possible for a very short period of time. At higher temperatures, the coupling can take place via foils made of aluminum or gold, for example. However, very high forces are required to press the ultrasonic sensors against the surface of the object.
Um mit für vergleichsweise niedrige Temperaturen ausgelegte Ultraschallsensoren arbeiten zu können, werden z.B. Verzögerungsstrecken (sogenannte Pufferstangen, buffer rods) zwischen der heißen Oberfläche des zu untersuchenden Objekts und dem Ultraschallsensor angeordnet. Jedoch sind damit üblicherweise auch nur Ultraschallmessungen über eine sehr kurze Zeitspanne möglich, und oft muss der Ultraschallsensor nach der Messung gekühlt werden. Eine weitere für länger andauernde Messungen verwendete Möglichkeit ist die aktive Kühlung der Pufferstangen mittels eines Kühlmediums, was wiederum eine dauerhafte Versorgung mit Kühlmedium erfordert.In order to be able to work with ultrasonic sensors designed for comparatively low temperatures, e.g. delay sections (so-called buffer rods) are arranged between the hot surface of the object to be examined and the ultrasonic sensor. However, only ultrasonic measurements are usually possible over a very short period of time, and the ultrasonic sensor often has to be cooled after the measurement. Another option used for longer-lasting measurements is the active cooling of the buffer rods by means of a cooling medium, which in turn requires a permanent supply of cooling medium.
Die Erfinder haben es sich zur Aufgabe gemacht, eine gekühlte Ultraschallvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche für eine (bevorzugt dauerhafte) Ankopplung eines Ultraschallsensors an Metalloberflächen mit erhöhter Temperatur (z.B. über 100° Celsius) geeignet ist. Es wäre wünschenswert, mit Hilfe einer solchen Vorrichtung im Puls- oder Dauerstrichbetrieb (z.B. mittels Reflexions- oder Transmissionsmessungen) Signallaufzeiten, Signalamplituden und andere akustische Kenngrößen messen zu können. Derartige Messungen können Rückschlüsse auf die Eigenschaften des Objekts ermöglichen (z.B. Wandstärken, Korrosion, Temperatur, Verschleiß) und/oder auch genützt werden, um messtechnische Informationen aus einem flüssigen oder gasförmigen Medium (z.B. Fremdmaterial, Dichte, Temperatur), das innerhalb des Objekts verarbeitet wird zu erlangen und/oder Informationen (z.B. Verschleiß, Positionen, Drehzahlen) betreffend Maschinenelemente wie z.B. Kolben, Förderelementen, welches von dem Medium umschlossen ist, zu ermitteln.The inventors have set themselves the task of providing a cooled ultrasonic device which is suitable for a (preferably permanent) coupling of an ultrasonic sensor to metal surfaces at an elevated temperature (e.g. over 100 ° Celsius). It would be desirable to be able to measure signal transit times, signal amplitudes and other acoustic parameters with the help of such a device in pulse or continuous wave operation (e.g. by means of reflection or transmission measurements). Such measurements can enable conclusions to be drawn about the properties of the object (e.g. wall thickness, corrosion, temperature, wear) and / or can also be used to obtain metrological information from a liquid or gaseous medium (e.g. foreign material, density, temperature) that is processed within the object is to obtain and / or to determine information (eg wear, positions, speeds) relating to machine elements such as pistons, conveying elements, which is enclosed by the medium.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Die oben erwähnte Aufgabe wird durch die Baugruppe gemäß Anspruch 1 und den Sensor gemäß Anspruch 9 gelöst. Verschiedene Ausführungsbeispiele und Weiterentwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The above-mentioned object is achieved by the assembly according to claim 1 and the sensor according to claim 9. Various exemplary embodiments and further developments are the subject of the dependent claims.
Im Folgenden wird eine Sensorbaugruppe mit einem Ultraschallsensor beschrieben. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Sensorbaugruppe einen Trägerblock auf, in den der Ultraschallsensor, eingeführt ist, sodass der Ultraschallsensor thermisch mit dem Trägerblock gekoppelt ist. Die Sensorbaugruppe weist weiter Befestigungsmittel, die dazu ausgebildet sind den Trägerblock an einer heißen Oberfläche eines zu untersuchenden Objekts zu fixieren, sowie eine thermische Isolation auf, die zwischen dem Trägerblock und der heißen Oberfläche angeordnet ist. Die thermische Isolation weist eine zentrale Öffnung auf, durch die entweder der Ultraschallsensor oder ein Teil einer durch den Trägerblock 28 gebildeten Vorlaufstrecke verläuft.A sensor assembly with an ultrasonic sensor is described below. According to one embodiment, the sensor assembly has a carrier block into which the ultrasonic sensor is inserted, so that the ultrasonic sensor is thermally coupled to the carrier block. The sensor assembly further has fastening means that for this purpose, the carrier block is designed to be fixed on a hot surface of an object to be examined, as well as a thermal insulation which is arranged between the carrier block and the hot surface. The thermal insulation has a central opening, through which either the ultrasonic sensor or part of a through the carrier block 28 formed pre-run line runs.
Als Befestigungsmittel können Schrauben verwendet werden, die aus Kunststoff, beispielsweise aus Polyetheretherketon (PEEK) bestehen und die in das zu untersuchende Objekt eingeschraubt sind. Die Schrauben können Schraubenköpfe aufweisen, wobei zwischen den Schraubenköpfen und dem Trägerblock Federelemente angeordnet sind. In einem Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Ultraschallsensor und der heißen Oberfläche oder zwischen der Vorlaufstrecke und der heißen Oberfläche als Koppelmedium eine Polyvinylfolie angeordnet. Der Trägerblock kann leere Bohrungen und/oder an seiner Außenseite Rippen aufweisen, beispielsweise in der Form von Gewindewindungen. Alternativ kann der Trägerblock Bohrungen aufweisen, in denen wärmeleitfähige Stäbe/Rohre (Heat Pipes), beispielsweise aus Kupfer, angeordnet sind, die aus dem Trägerblock herausragen. Die Sensorbaugruppe kann weiter eine auf dem Trägerblock angeordnete thermische Isolation mit Öffnungen aufweisen, durch die die Stäbe hindurch verlaufen. Des Weiteren kann die Sensorbaugruppe eine Hülle aufweisen, welche mit dem Trägerblock so verbunden ist, dass die aus dem Trägerblock herausragenden Teile der Stäbe innerhalb der Hülle liegen. In einem Ausführungsbeispiel besteht die Hülle aus thermisch isolierendem Material und weist mindestens einen Einlass und mindestens einen Auslass (z.B. mehrere Löcher) auf, um eine Strömung eines Kühlmediums innerhalb der Hülle zu ermöglichen.Screws made of plastic, for example polyetheretherketone (PEEK), and which are screwed into the object to be examined can be used as fastening means. The screws can have screw heads, spring elements being arranged between the screw heads and the carrier block. In one embodiment, a polyvinyl film is arranged as a coupling medium between the ultrasonic sensor and the hot surface or between the feed path and the hot surface. The carrier block can have empty bores and / or ribs on its outside, for example in the form of thread turns. Alternatively, the carrier block can have bores in which thermally conductive rods / pipes (heat pipes), for example made of copper, are arranged, which protrude from the carrier block. The sensor assembly can furthermore have a thermal insulation arranged on the carrier block with openings through which the rods run. Furthermore, the sensor assembly can have a cover which is connected to the carrier block in such a way that the parts of the rods protruding from the carrier block lie within the cover. In one embodiment, the shell is made of thermally insulating material and has at least one inlet and at least one outlet (e.g., multiple holes) to allow a cooling medium to flow within the shell.
Der Ultraschallsensor weist gemäß einem Ausführungsbeispiel folgendes auf: ein Gehäuse; ein im Inneren des Gehäuses an einem Gehäuseboden befestigtes piezoelektrisches Element; ein akustisch dämpfendes Material, welches im Inneren des Gehäuses das piezoelektrischen Element bedeckt; eine Vergussmasse, welche im Inneren des Gehäuses das akustisch dämpfende Material bedeckt; zwei mit dem piezoelektrischen Element elektrisch verbundene Leitungen, die von einer hochtemperaturbeständigen Isolation umgeben sind, welche durch das akustisch dämpfende Material und die Vergussmasse hindurch verläuft; und ein Zugentlastungselement, welches in einer Öffnung des Gehäuses angeordnet ist und durch das die Leitungen hindurch verlaufen.According to one exemplary embodiment, the ultrasonic sensor has the following: a housing; a piezoelectric element attached to a housing base inside the housing; an acoustic damping material which covers the piezoelectric element inside the housing; a potting compound which covers the acoustically damping material in the interior of the housing; two lines electrically connected to the piezoelectric element, which are surrounded by a high-temperature-resistant insulation, which runs through the acoustically damping material and the potting compound; and a strain relief element which is arranged in an opening of the housing and through which the lines extend.
Ein Bespiel einer Messanordnung umfasst einen akustisch mit einer heißen Oberfläche eines zu untersuchenden Objekts gekoppelten Ultraschallsensor und eine zwischen der heißen Oberfläche und dem Ultraschallsensor angeordnete temperatorbeständige Folie, insbesondere aus Polyvinyl.One example of a measuring arrangement comprises an ultrasonic sensor acoustically coupled to a hot surface of an object to be examined and a temperature-resistant film, in particular made of polyvinyl, arranged between the hot surface and the ultrasonic sensor.
FigurenlisteFigure list
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand von Abbildungen näher erläutert. Die Darstellungen sind nicht zwangsläufig maßstabsgetreu und die Ausführungsbeispiele sind nicht nur auf die dargestellten Aspekte beschränkt. Vielmehr wird Wert darauf gelegt, die den Ausführungsbeispielen zugrunde liegenden Prinzipien darzustellen. In den Abbildungen zeigt:
- 1 zeigt einen Längsschnitt eines Beispiels eines Ultraschallsensors.
- 2 illustriert (jeweils in einem Längsschnitt) vier verschiedene Varianten einer Baugruppe mit einem Ultraschallsensor und einer Montagevorrichtung.
- 3 illustriert verschiedene Alternative Ausführungsbeispiele, bei denen der die Baugruppe eine Vorlaufstrecke für den Ultraschall aufweist.
In the following, exemplary embodiments are explained in more detail with the aid of illustrations. The illustrations are not necessarily true to scale and the exemplary embodiments are not limited to the aspects shown. Rather, emphasis is placed on illustrating the principles on which the exemplary embodiments are based. In the pictures shows: - 1 Fig. 10 shows a longitudinal section of an example of an ultrasonic sensor.
- 2 illustrates (each in a longitudinal section) four different variants of an assembly with an ultrasonic sensor and a mounting device.
- 3 illustrates various alternative exemplary embodiments in which the assembly has a feed path for the ultrasound.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
1 illustriert in einem Längsschnitt ein Beispiel eines Ultraschallsensors 9. Dieser weist ein z.B. zylindrisches Gehäuse 1 auf, das beispielsweise aus Aluminium gefertigt sein kann. Alternativ zu Aluminium können auch andere Materialien verwendet werden, die ähnliche thermische Eigenschaften (z.B. Wärmeausdehnungskoeffizient), und akustischen Eigenschaften (z.B. Schallgeschwindigkeit oder Laufzeit eines Ultraschallpulses durch die Gehäusewand mit Dicke L) und Materialeigenschaften (Dichte) wie Aluminium aufweisen. 1 illustrates in a longitudinal section an example of an ultrasonic sensor 9 . This has, for example, a cylindrical housing 1 on, which can be made of aluminum, for example. As an alternative to aluminum, other materials can also be used that have similar thermal properties (e.g. coefficient of thermal expansion) and acoustic properties (e.g. speed of sound or transit time of an ultrasonic pulse through the housing wall with thickness L) and material properties (density) as aluminum.
Im Inneren des Gehäuses 1 (z.B. an der Innenseite der stirnseitigen Gehäusewand) ist eine piezoelektrische Element 2 (Piezokeramik, z.B. PZT) angeordnet und z.B. mittels eines Klebstoffs 3 an der Gehäusewand befestigt. Mit den beiden Hauptflächen (Vorderseite und Rückseite) des piezoelektrischen Elements 2 sind zwei Leitungen 4a und 4b elektrisch verbunden. Die beiden Leitungen 4a, 4b sind von einer hochtemperaturbeständigen Isolation 5 umgeben. In dem dargestellten Beispiel bezeichnet die Leitung 4a die Signalleitung und die Leitung 4b die Messeleitung. Die Leitungen 4a und 4b können jedoch auch differentielle Signalleitungen sein. An der Rückseite des piezoelektrischen Elements 2 befindet sich üblicherweise ein akustisch dämpfendes Material 6, welches eine Erhöhung der Bandbreite des elektroakustischen Systems (Ansteuerelektronik plus piezoelektrische Element) bewirkt. Das Dämpfungsmaterial 6 ist in dem dargestellten Beispiel mit einer hochtemperaturbeständigen Vergussmasse 7 abgedeckt, wobei die von der Isolation 5 umgebenen Leitungen 4a und 4b durch das Dämpfungsmaterial 6 und die Vergussmasse 7 hindurch verlaufen. „Hochtemperaturbeständig“ bedeutet in diesem Zusammenhang beständig bei Temperaturen bis zu mindestens 500° Celsius. Die von der hochtemperaturbeständigen Isolation 5 umgebenen Leitungen 4a und 4b können durch ein Zugentlastungselement 8, das in einer Gehäuseöffnung angeordnet ist, aus dem Gehäuse 1 herausgeführt werden.Inside the case 1 (eg on the inside of the front housing wall) is a piezoelectric element 2 (Piezoceramic, for example PZT) arranged and for example by means of an adhesive 3 attached to the housing wall. With the two main surfaces (front and back) of the piezoelectric element 2 are two lines 4a and 4b electrically connected. The two lines 4a , 4b are of a high temperature resistant insulation 5 surround. In the example shown, denotes the line 4a the signal line and the line 4b the fair management. The lines 4a and 4b however, they can also be differential signal lines. On the back of the piezoelectric element 2 there is usually an acoustically damping material 6th , which increases the bandwidth of the electroacoustic system (control electronics plus piezoelectric element). The damping material 6th is in the example shown with a high-temperature-resistant casting compound 7th covered by the isolation 5 surrounding lines 4a and 4b by the Damping material 6th and the potting compound 7th run through. “Resistant to high temperatures” in this context means resistant to temperatures of up to at least 500 ° Celsius. The high temperature resistant insulation 5 surrounding lines 4a and 4b can through a strain relief element 8th , which is arranged in a housing opening, from the housing 1 be led out.
Der in 1 dargestellte Ultraschallsensor 9 ist für den Einsatz in industriellen Anwendungen bei hohen Temperaturen (z.B. bis zu 150° Celsius geeignet. Die Unterschiede der Wärmeausdehnungskoeffizienten des Aluminiums, aus dem das Gehäuse 1 besteht, und den üblicherweise verwendeten Piezokeramiken (wie z.B. PZT) sind ausreichend klein. Dadurch sind die durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten induzierten Scherkräfte, welche das piezoelektrische Element 2 beschädigen oder zerstören können ebenfalls akzeptable klein. Die Sensorkonstruktion gemäß 1 und insbesondere das Verschließen des Gehäuses 1 mit der hochtemperaturbeständigen Vergussmasse 7 ermöglicht einen gut korrosionsbeständigen und dichten Sensor, der aufgrund seiner Bauweise geeignet ist, einen guten Wärmeabtransport (weg vom piezoelektrischen Element 2) zu ermöglichen.The in 1 ultrasonic sensor shown 9 is suitable for use in industrial applications at high temperatures (eg up to 150 ° Celsius. The differences in the coefficient of thermal expansion of the aluminum from which the housing 1 exists, and the commonly used piezoceramics (such as PZT) are sufficiently small. As a result, the shear forces induced by the different coefficients of thermal expansion affect the piezoelectric element 2 damage or destroy can also be acceptable small. The sensor construction according to 1 and in particular the closing of the housing 1 with the high-temperature-resistant potting compound 7th enables a good corrosion-resistant and leak-proof sensor, which due to its design is suitable for good heat dissipation (away from the piezoelectric element 2 ) to enable.
Um die von dem piezoelektrischen Element in das zu untersuchenden Objekts, welches z.B. aus Stahl besteht, transferierte akustische Energie zu maximieren, muss folgende Bedingung erfüllt sein
wobei ZALU, ZPIEZO und ZSTAHL die akustischen Impedanzen des Aluminiumgehäuses 1, des piezoelektrischen Elements 2 bzw. des zu untersuchenden Objekts bezeichnen. Gleichzeitig muss für die Dicke L der Gehäusewand folgendes gelten
wobei n eine ganze Zahl größer 0 und λ die Wellenlänge des Ultraschalls bezeichnen. Die akustischen Impedanzen sind das Produkt der Schallgeschwindigkeit und der Dichte des jeweiligen Materials. Erwähnenswert ist es, dass geeignete piezoelektrische Materialien existieren, deren akustische Impedanz ZPIEZO die Bedingung aus Gleichung (1) näherungsweise erfüllen, wodurch für zu untersuchende Objekte aus Stahl ein hoher Transmissionsgrad der akustischen Energie erreicht werden kann. Al geeignete piezoelektrische Materialien kommen z.B. 1-3 Piezocomposite (PZT+Polymer) in Betracht, welche die gewünschten niedrigen akustischen Impedanzen von unter 10·106 Ns/m3 aufweisen.In order to maximize the acoustic energy transferred from the piezoelectric element into the object to be examined, which is made of steel, for example, the following condition must be met where Z ALU , Z PIEZO and Z STAHL are the acoustic impedances of the aluminum housing 1 , the piezoelectric element 2 or the object to be examined. At the same time, the following must apply to the thickness L of the housing wall where n is an integer greater than 0 and λ denotes the wavelength of the ultrasound. The acoustic impedances are the product of the speed of sound and the density of the respective material. It is worth mentioning that suitable piezoelectric materials exist whose acoustic impedance Z PIEZO approximately fulfill the condition from equation (1), as a result of which a high degree of transmission of the acoustic energy can be achieved for objects made of steel to be examined. Suitable piezoelectric materials are, for example, 1-3 piezocomposites (PZT + polymer) which have the desired low acoustic impedances of less than 10 · 10 6 Ns / m 3 .
Der in 1 dargestellte Ultraschallsensor 9 kann in den im Folgenden (siehe 2 und 3) beschriebenen Anordnungen/Systemen verwendet werden. Alternativ können auch andere, handelsübliche Ultraschallsensoren verwendet werden (mit damit verbundenen Einschränkungen betreffend die Maximaltemperatur).The in 1 ultrasonic sensor shown 9 can be found in the following (see 2 and 3 ) described arrangements / systems can be used. Alternatively, other commercially available ultrasonic sensors can also be used (with associated restrictions on the maximum temperature).
2 zeigt in den Diagrammen (a), (b), (c) und (d) vier verschiedene Varianten einer Baugruppe (assembly) mit einem Ultraschallsensor 9 und einer Montagevorrichtung, die auch dazu ausgebildet sein kann, den Ultraschallsensor 9 zu kühlen. 2 shows in diagrams (a), (b), (c) and (d) four different variants of an assembly with an ultrasonic sensor 9 and a mounting device, which can also be designed to be the ultrasonic sensor 9 to cool.
2 (a) illustriert ein erstes Beispiel einer Baugruppe / eines Systems mit einem Ultraschallsensor 9 und einer Montagevorrichtung zur Montage des Ultraschallsensors 9 an der (Stahl-) Oberfläche eines zu untersuchenden Objekts 11. Im dargestellten Beispiel umfasst die Montagevorrichtung im Wesentlichen eine Platte 12 mit der der Ultraschallsensor 9 an die Oberfläche des Objekts 11 angedrückt werden kann. Die notwendige Anpresskraft wird durch das Anziehen der Schrauben 13 bereitgestellt, welche durch Löcher in der Platte 12 hindurchgeführt sind und in das Objekt 11 eingeschraubt sind. Die isolierten Leitungen 4a und 4b können ebenfalls durch ein Loch in der Platte 12 hindurchgeführt sein. Der Ultraschallsensor 9 wird jedoch nicht direkt gegen die Oberfläche des Objekts 11 gepresst, sondern zwischen der Vorderseite des Ultraschallsensors 9 und der Oberfläche ist ein Koppelmaterial angeordnet. Anders als bei herkömmlichen Anwendungen kann als Koppelmaterial z.B. eine Schicht 10 aus einer Keramikpaste oder eine Polyvinylfolie verwendet werden, welche für höhere Temperaturen geeignet ist als Keramikpaste. Die Kühlung des Ultraschallsensors 9 erfolgt in dem Beispiel aus 2 (a) durch die Luft, die das Sensorgehäuse umgibt. 2 (a) illustrates a first example of an assembly / system with an ultrasonic sensor 9 and a mounting device for mounting the ultrasonic sensor 9 on the (steel) surface of an object to be examined 11 . In the example shown, the mounting device essentially comprises a plate 12th with that of the ultrasonic sensor 9 to the surface of the object 11 can be pressed. The necessary contact pressure is achieved by tightening the screws 13th provided which through holes in the plate 12th are passed through and into the object 11 are screwed in. The insulated lines 4a and 4b can also through a hole in the plate 12th be passed through. The ultrasonic sensor 9 however, it will not be directly against the surface of the object 11 but pressed between the front of the ultrasonic sensor 9 and a coupling material is arranged on the surface. In contrast to conventional applications, a layer, for example, can be used as the coupling material 10 made of a ceramic paste or a polyvinyl film, which is suitable for higher temperatures than ceramic paste. The cooling of the ultrasonic sensor 9 takes place in the example 2 (a) through the air that surrounds the sensor housing.
2 (b) illustriert ein zweites Beispiel einer Baugruppe / eines Systems mit einem Ultraschallsensor 9 und einer Montagevorrichtung, wobei die Baugruppe aus 2 (b) im Dauerbetrieb für etwas höhere Temperaturen (z.B. 80° - 150°Celsius) geeignet ist, als das vorherige Beispiel. Anstatt der Platte 12 ist gemäß 2 (b) ein Trägerblock 18 vorgesehen, dessen äußere Form annähernd rotationssymmetrisch sein kann (was aber nicht notwendigerweise der Fall sein muss). Der Trägerblock 18 weist eine zentrale Bohrung auf, in der der Ultraschallsensor 9 bis zu einem Anschlag (der aufgrund einer Durchmesserreduktion der zentralen Bohrung gebildet wird) eingesteckt ist. Der Trägerblock 18 kann aus Aluminium, Kupfer oder einem anderen, gut wärmeleitfähigen Material gefertigt sein. Um einen guten Wärmetransport zwischen dem Ultraschallsensor 9 und dem Trägerblock 18 zu gewährleisten kann dazwischen eine Wärmeleitpaste angeordnet sein. Die isolierten Leitungen 4a und 5b werden in der zentralen Bohrung durch den Trägerblock 18 hindurchgeführt. 2 B) illustrates a second example of an assembly / system with an ultrasonic sensor 9 and a mounting device, the assembly consisting of 2 B) in continuous operation for slightly higher temperatures (e.g. 80 ° - 150 ° Celsius) than the previous example. Instead of the plate 12th is according to 2 B) a support block 18th provided, the outer shape of which can be approximately rotationally symmetrical (but this does not necessarily have to be the case). The carrier block 18th has a central bore in which the ultrasonic sensor 9 is inserted up to a stop (which is formed due to a diameter reduction of the central bore). The carrier block 18th can be made of aluminum, copper or another material with good thermal conductivity. To ensure good heat transfer between the ultrasonic sensor 9 and the support block 18th To ensure this, a thermal paste can be arranged in between. The isolated cables 4a and 5b are in the central hole through the support block 18th passed through.
Damit der Trägerblock 18 die Funktion eines Kühlkörpers erfüllen kann, wird ein direkter Kontakt zwischen dem Trägerblock 18 und der heißen Oberfläche des zu untersuchenden Objekts vermieden. In dem dargestellten Beispiel ist zwischen der heißen Oberfläche eine Isolierschicht 15 zur thermischen Isolierung angeordnet, welche eine direkte Wärmeübertragung von der heißen Oberfläche hin zum Trägerblock mittels Wärmestrahlung verhindern und eine indirekte Wärmeübertragung durch Konvention signifikant reduzieren soll. Um eine indirekte Wärmeübertragung aufgrund der Wärmeleitung über die Schrauben 16, mit denen der Trägerblock 18 an der heißen Oberfläche befestigt ist, zu behindern, können die Schrauben 16 aus einem hitzebeständigen, jedoch schlecht wärmeleitfähigen Kunststoff gefertigt sein, beispielsweise aus PEEK (Polyetheretherketon). Durch diese Maßnahmen wird erreicht, dass die heiße Oberfläche den Trägerblock 18 möglichst wenig erwärmt und folglich der Trägerblock 18 den Ultraschallsensor 9 und das Koppelmittel 14 (in diesem Beispiel eine Polyvinylfolie) ausreichend kühlen kann.So that the carrier block 18th can fulfill the function of a heat sink, there is a direct contact between the carrier block 18th and the hot surface of the object to be examined. In the example shown, there is an insulating layer between the hot surface 15th arranged for thermal insulation, which prevents direct heat transfer from the hot surface to the carrier block by means of heat radiation and is intended to significantly reduce indirect heat transfer by convention. To an indirect heat transfer due to the heat conduction through the screws 16 with which the carrier block 18th Attached to the hot surface, the screws can interfere with it 16 be made from a heat-resistant, but poorly thermally conductive plastic, for example from PEEK (polyetheretherketone). These measures ensure that the hot surface reaches the carrier block 18th Heated as little as possible and consequently the carrier block 18th the ultrasonic sensor 9 and the coupling agent 14th (in this example a polyvinyl film) can cool sufficiently.
Die als Koppelmittel 14 verwendete Polyvinylfolie kann eine Dicke im Bereich von z.B. 20-100µm aufweisen. Diese Folie isoliert die Sensoranordnung 9 thermisch und elektrisch gegenüber der heißen Oberfläche des zu untersuchenden Objekts 11 und ist in der Lage, Unebenheiten zwischen der Stirnseite des Ultraschallsensors und der heißen Oberfläche auszugleichen, um eine gute akustische Kopplung zu erreichen. Zwischen den Köpfen der erwähnten Kunststoffschrauben 16 und dem Trägerblock 18 können Federelemente 17 (z.B. Spiral- oder Tellerfedern) angeordnet sein, um unterschiedliche thermische Ausdehnungen des Trägerblocks 18 und des Kunststoffs (z.B. PEEK) durch Verformung der Federelemente 17 auszugleichen. Im vorliegenden Beispiel sind die Schrauben 16 durch Löcher in dem Trägerblock 18 und der darunterliegenden Isolierschicht 17 hindurchgeführt und in das Objekt 11 eingeschraubt.As a coupling agent 14th The polyvinyl film used can have a thickness in the range of, for example, 20-100 μm. This foil isolates the sensor arrangement 9 thermally and electrically in relation to the hot surface of the object to be examined 11 and is able to compensate for unevenness between the front side of the ultrasonic sensor and the hot surface in order to achieve good acoustic coupling. Between the heads of the plastic screws mentioned 16 and the support block 18th can spring elements 17th (eg spiral or disc springs) be arranged to different thermal expansions of the support block 18th and the plastic (eg PEEK) by deforming the spring elements 17th balance. In this example, the screws are 16 through holes in the support block 18th and the underlying insulating layer 17th passed through and into the object 11 screwed in.
Der Trägerblock 18 kann Strukturen aufweisen, welche die Wärmeableitung (durch Wärmestrahlung und Konvektion) hin zur kühleren Umgebung verbessern. Beispielsweise können in dem Trägerblock 18 eine oder mehrere Bohrungen 18a vorgesehen sein, des Weiteren können außen an dem Trägerblock (Kühl-) Rippen 18b angeordnet sein, die beispielsweise auch durch das Windungen eines Gewindes gebildet sein können. Die Bohrungen 18a und die Rippen 18b vergrößern die Gesamtoberfläche des Trägerblock 18 und verbessern somit die Wärmeableitung hin zur kühleren Umgebung. Die Bohrungen 18a verlaufen innerhalb des Trägerblocks 18 zumindest teilweise neben dem Ultraschallsensor 9 in unmittelbarer Nachbarschaft zu diesem, um einen guten Wärmeabtransport zu ermöglichen.The carrier block 18th can have structures that improve heat dissipation (through thermal radiation and convection) towards the cooler environment. For example, in the support block 18th one or more holes 18a furthermore, (cooling) ribs can be provided on the outside of the carrier block 18b be arranged, which can also be formed, for example, by the turns of a thread. The holes 18a and the ribs 18b increase the total surface area of the support block 18th and thus improve the heat dissipation towards the cooler environment. The holes 18a run within the carrier block 18th at least partially next to the ultrasonic sensor 9 in the immediate vicinity of this to enable good heat dissipation.
2 (c) illustriert ein drittes Beispiel einer Baugruppe / eines Systems, welches für einen Dauerbetrieb bei noch höheren Temperaturen (z.B. 150° - 350°Celsius) geeignet ist als das vorherige Beispiel. Das Beispiel aus 2 (c) beinhaltet alle Komponenten des Beispiels aus 2 (b) sowie zusätzliche Komponenten. Beispielsweise sind in den Bohrungen 18a gut wärmeleitfähige Stäbe 19 angeordnet. Die wärmeleitfähigen Stäbe 19 können z.B. aus Kupfer bestehen und insbesondere als Wärmeleitrohre (sogenannte Heat Pipes) ausgestaltet sein. Um eine gute Wärmeübergang vom Trägerblock 18 auf die Stäbe 19 zu erreichen, kann zwischen der Innenfläche der Bohrungen 18a und den Stäben 19 Wärmeleitpaste angeordnet werden. Entsprechend dem dargestellten Beispiel kann auf dem Trägerblock 18 eine weitere thermisch isolierende Schicht 22 angeordnet sein, die Öffnungen aufweist, durch die die Stäbe 19 hindurch verlaufen. Auf jene Teile der Stäbe 19, die aus dem Trägerblock 19 herausragen, kann ein Kühlkörper 20 aufgesteckt sein. Zu diesem Zweck kann der Kühlkörper 20 Bohrungen 20a aufweisen, die mit den Bohrungen 18a im Trägerblock 18 fluchten, sodass die Stäbe 19 teilweise in den Bohrungen 18a im Trägerblock 18 und teilweise in den Bohrungen 20a im Kühlkörper 20 angeordnet sein. Auch in den Bohrungen 20a kann Wärmeleitpaste vorgesehen sein, um den Wärmeübergang von den Stäben 19 in den Kühlkörper 20 zu verbessern. Die erwähnte thermische Isolation 22 befindet sich zwischen Kühlkörper 20 und Trägerblock 18. Die thermisch gut leitfähigen Stäbe 19 koppeln das Innere des Trägerblocks 18 thermisch mit dem Kühlkörper 20. Wie erwähnt ist Kupfer mit einer Wärmeleitfähigkeit von ca. 400 W/(m·K) ein geeignetes Material für die Stäbe 19. Zur Erhöhung der Wärmeabstrahlung und für eine möglichst große Wärmeabgabe an die Umgebung können der Trägerblock 18 und der Kühlkörper 20 schwarz eingefärbt, insbesondere eloxiert sein. 2 (c) illustrates a third example of an assembly / system which is suitable for continuous operation at even higher temperatures (eg 150 ° -350 ° Celsius) than the previous example. The example from 2 (c) includes all components of the example 2 B) as well as additional components. For example, are in the holes 18a good thermally conductive rods 19th arranged. The thermally conductive rods 19th can for example consist of copper and in particular be designed as heat pipes (so-called heat pipes). To have good heat transfer from the carrier block 18th on the bars 19th to achieve can between the inner surface of the holes 18a and the bars 19th Thermal paste can be arranged. According to the example shown, on the carrier block 18th another thermally insulating layer 22nd be arranged having openings through which the rods 19th run through. On those parts of the bars 19th that came out of the carrier block 19th a heat sink can protrude 20th be attached. For this purpose, the heat sink 20th Drilling 20a have that with the holes 18a in the carrier block 18th align so the bars 19th partly in the holes 18a in the carrier block 18th and partly in the holes 20a in the heat sink 20th be arranged. Also in the holes 20a Thermal paste may be provided to prevent heat transfer from the rods 19th in the heat sink 20th to improve. The mentioned thermal insulation 22nd is located between the heat sink 20th and support block 18th . The thermally highly conductive rods 19th couple the inside of the support block 18th thermal with the heat sink 20th . As mentioned, copper with a thermal conductivity of approx. 400 W / (m · K) is a suitable material for the rods 19th . To increase the heat radiation and for the greatest possible heat dissipation to the environment, the carrier block 18th and the heat sink 20th colored black, in particular anodized.
Darüber hinaus kann auf den Trägerblock 18 eine thermisch isolierende Hülle 21 aufgesetzt werden, welche den Kühlkörper 20 umgibt. Die thermisch isolierende Hülle 21 kann z.B. aus Hochtemperaturkunststoff oder Keramik bestehen und an dem Trägerblock 18 beispielsweise mittels einer Schraubverbindung befestigt werden (siehe Außengewinde 18b in 2 (b), die Hülle 21 kann ein entsprechendes Innengewinde aufweisen). Die Hülle kann dazu beitragen, das Gesamtsystem mechanisch zu stabilisieren. Anstatt der Schraubverbindungen können auch andere Verbindungstechniken verwendet werden.It can also be used on the support block 18th a thermally insulating cover 21 be put on, which is the heat sink 20th surrounds. The thermally insulating cover 21 can for example consist of high temperature plastic or ceramic and on the support block 18th For example, they can be attached by means of a screw connection (see external thread 18b in 2 B) , the case 21 may have a corresponding internal thread). The shell can help to mechanically stabilize the overall system. Instead of screw connections, other connection techniques can also be used.
Im Bereich des Kühlkörpers kann die Hülle 21 eine Vielzahl von Bohrungen 21a aufweisen. Diese sollten so groß sein, dass die natürliche Konvektion und Wärmestrahlung eine ausreichende Wärmeabgabe an die Umgebung erlaubt, die Hülle 21 jedoch einen Schutz gegen unabsichtliches Berühren des Kühlkörpers 20 bietet, um Verletzungen zu vermeiden. Somit haben die Komponenten der Montage- und Kühlvorrichtung in den verschiedenen Ausbaustufen entweder wärmeableitende Funktion und/oder strukturelle Funktion und/oder sicherheitsrelevante Funktionen.In the area of the heat sink, the shell 21 a variety of holes 21a exhibit. These should be so large that the natural convection and thermal radiation allow sufficient heat to be given off to the environment, the shell 21 however, protection against unintentional contact with the heat sink 20th offers to avoid injury. Thus, the components of the assembly and cooling device in the various expansion stages have either a heat-dissipating function and / or a structural function and / or safety-relevant functions.
Sofern die heiße Oberfläche des Objekts 11 Temperaturen über 350 °C aufweist kann anstatt der Hülle 21 eine andere Hülle 23 verwendet werden. Ein Beispiel dazu ist in 2 (d) dargestellt. Die Hülle 23 enthält keine Bohrungen 21a für natürliche Konvektion sondern einen Einlass 24 und einen Auslass 25 für die Zu- bzw. Abfuhr eines gasförmigen oder flüssigen Kühlmediums, um damit den innerhalb der Hülle 23 befindlichen Kühlkörper 20 mittels erzwungener Konvektion zu kühlen.Unless the hot surface of the object 11 Temperatures above 350 ° C can be used instead of the shell 21 another shell 23 be used. An example of this is in 2 (d) shown. The case 23 does not contain any holes 21a for natural convection but an inlet 24 and an outlet 25th for the supply or removal of a gaseous or liquid cooling medium in order to thereby protect the inside of the envelope 23 located heat sink 20th to cool by means of forced convection.
Falls die mittels Ultraschall zu detektierende Eigenschaft im Nahfeld des Ultraschallsensors 9 liegt, kann es nötig sein, eine Vorlaufstrecke (delay line) zwischen zu untersuchenden Objekt 11 und dem Ultraschallsensor 9 zu installieren, da im Nahfeld Störeinflüsse Messungen erschweren oder unmöglich machen können. Um eine Vorlaufstrecke zwischen dem Ultraschallsensor 9 und der Oberfläche des Objekts 11 herzustellen, wird der Ultraschallsensor 9 in dem Trägerblock nicht unten angeordnet, sodass er aus dem Trägerblock herausragt (wie in 2 (b) bis (d)), sondern der Ultraschallsensor 9 ist innerhalb des Trägerblocks angeordnet. Beispiele für Systeme mit Ultraschallsensor mit Vorlaufstrecke sind in 3 (a) bis (d) dargestellt.If the property to be detected by means of ultrasound is in the near field of the ultrasonic sensor 9 it may be necessary to set a delay line between the object to be examined 11 and the ultrasonic sensor 9 to be installed, as interference in the near field can make measurements difficult or impossible. To a lead distance between the ultrasonic sensor 9 and the surface of the object 11 will produce the ultrasonic sensor 9 not arranged at the bottom of the carrier block so that it protrudes from the carrier block (as in 2 B) to (d)), but the ultrasonic sensor 9 is arranged within the support block. Examples of systems with an ultrasonic sensor with a delay line are in 3 (a) to (d).
Wie in 3 (a) dargestellt ist die zentrale Bohrung, in der sich der Ultraschallsensor 9 befindet, ein Sackloch, sodass die akustische Welle vom dem Ultraschallsensor 9 bis zur Unterseite des Trägerblocks 28 durch das Metall des Trägerblocks 28 (z.B. Kupfer oder Aluminium) verläuft, bevor sie in das Objekt 11 eingekoppelt wird. Der akustische Pfad durch das Metall des Trägerblocks 28 von der Unterseite des Ultraschallsensors bis zur Unterseite (Kontaktfläche) des Trägerblocks 28 wird als Vorlaufstrecke 28a bezeichnet. Zwischen dem Ultraschallsensor 9 und dem Trägerblock 28 kann sich eine Koppelschicht 27 befinden, welche beispielsweise durch eine Keramikpaste gebildet wird. Die Koppelschicht 14 zwischen der Kontaktfläche an der Unterseite des Trägerblock 28 und der heißen Oberfläche kann wie in den vorherigen Beispielen eine Polyvinylfolie oder eine Keramikpaste sein (anwendungsspezifisch je nach Temperatur). Im mittleren Bereich unterhalb der zentralen Bohrung, weist der Trägerblock einen Vorsprung mit einer erhabenen Kontaktfläche auf, welche über die Koppelschicht 14 mit der heißen Oberfläche mechanisch/akustisch verbunden ist. Im äußeren Bereich, d.h. neben dem Vorsprung ist zwischen der heißen Oberfläche und dem Trägerblock 14 die thermisch isolierende Schicht 15 angeordnet (ähnlich wie die Schicht 15 in 2 (b)). Die Isolation 15 weist lediglich eine zentrale Öffnung auf, durch die der Vorsprung mit der Kontaktfläche des Trägerblocks 28 hindurch verläuft. Der Trägerblock 28 ist demnach thermisch nur über die vergleichsweise kleine Kontaktfläche mit der heißen Oberfläche gekoppelt und in den übrigen Bereichen von der heißen Oberfläche thermisch isoliert.As in 3 (a) the central hole in which the ultrasonic sensor is located is shown 9 located, a blind hole so that the acoustic wave from the ultrasonic sensor 9 to the bottom of the carrier block 28 through the metal of the support block 28 (e.g. copper or aluminum) runs before it enters the object 11 is coupled. The acoustic path through the metal of the support block 28 from the underside of the ultrasonic sensor to the underside (contact surface) of the carrier block 28 is used as a pre-run 28a designated. Between the ultrasonic sensor 9 and the support block 28 can become a coupling layer 27 are located, which is formed for example by a ceramic paste. The coupling layer 14th between the contact surface on the underside of the support block 28 and the hot surface can be, as in the previous examples, a polyvinyl film or a ceramic paste (application-specific depending on the temperature). In the middle area below the central bore, the carrier block has a projection with a raised contact surface which extends over the coupling layer 14th is mechanically / acoustically connected to the hot surface. In the outer area, ie next to the projection, is between the hot surface and the support block 14th the thermally insulating layer 15th arranged (similar to the layer 15th in 2 B) ). The isolation 15th has only one central opening through which the projection with the contact surface of the carrier block 28 runs through it. The carrier block 28 is therefore thermally coupled to the hot surface only via the comparatively small contact area and thermally insulated from the hot surface in the remaining areas.
Abgesehen von dem, was oben beschrieben wurde, sind alle übrigen in 3 (a) dargestellten Komponenten (Schrauben 16, Federelemente 17, Löcher 18a, Rippen/Gewinde 18b) gleich wie in 2 (b) und es wird auf obige Beschreibung verwiesen. Das Beispiel aus 3 (b) umfasst zusätzlich zu den in 3 (a) dargestellten Komponenten noch die Kupferstäbe 19, den Kühlkörper 20 (mit den Bohrungen 20a) und die Hülle 21 (mit den Öffnungen 21a), die gleich gestaltet sind wie in dem Beispiel aus 2 (c). Das Beispiel aus 3 (c) ist im Wesentlichen gleich wie das Beispiel aus 3 (b) abgesehen davon, dass die Hülle 21 einen Einlass 24 und einen Auslass 25 für ein Kühlmedium aufweist (und keine Löcher 21a). Insofern ist das Beispiel aus 3 (c) ähnlich wie das Beispiel aus 2 (d) aufgebaut (abgesehen von der akustischen Vorlaufstrecke und den damit verbundenen Änderungen beim Trägerblock 28 im Vergleich zum Trägerblock 18).Aside from what was described above, all of the rest are in 3 (a) components shown (screws 16 , Spring elements 17th , Holes 18a , Ribs / threads 18b) same as in 2 B) and reference is made to the description above. The example from 3 (b) includes in addition to the in 3 (a) the components shown are still the copper rods 19th , the heat sink 20th (with the holes 20a) and the shell 21 (with the openings 21a) that are designed the same as in the example 2 (c) . The example from 3 (c) is essentially the same as the example from 3 (b) apart from that the shell 21 an inlet 24 and an outlet 25th for a cooling medium (and no holes 21a) . In this respect, the example is over 3 (c) similar to the example 2 (d) built up (apart from the acoustic lead-in section and the associated changes in the carrier block 28 compared to the carrier block 18th ).
In Anwendungen, bei denen Untersuchungen mittels Ultraschall in einem Fluid innerhalb/oder hinter einer Metallstruktur 29 (z.B. Behälterwand/Gehäusewand) durchgeführt werden sollen, kann es sinnvoll sein, den Trägerblock 28 aus den vorherigen Beispielen durch einen modifizierten Trägerblock 32 zu ersetzen, der auf seiner Längsachse eine zylindrischen Verlängerung 32a aufweist. Ein Beispiel ist in 3 (d) dargestellt. Die Verlängerung 32a ist Teil der weiter oben in Bezug auf 3 (a) bis (c) erläuterten Vorlaufstrecke. Mit Hilfe einer geeigneten mechanischen Struktur (z.B. ein Sechskant 32b), die mit der Verlängerung 32a mechanisch verbunden ist, kann die Vorlaufstrecke in eine geeignete Sensorbohrung 31 mit Innengewinde 31c in der Metallstruktur 29 eingeschraubt werden. Dadurch werden Verluste und Reflexionen der akustischen Energie an dem Übergang Trägerblock 32 zu heißer Oberfläche der Metallstruktur 29 vermieden und die Schallenergie wird direkt über die verlängerte Vorlaufstrecke direkt in das Fluid eingekoppelt.In applications where ultrasound examinations are carried out in a fluid inside / or behind a metal structure 29 (e.g. container wall / housing wall) are to be carried out, it can make sense to use the carrier block 28 from the previous examples with a modified support block 32 to replace the one on its longitudinal axis a cylindrical extension 32a having. An example is in 3 (d) shown. The extension 32a is part of the above regarding 3 (a) to (c) explained pre-run. With the help of a suitable mechanical structure (e.g. a hexagon 32b) that came with the extension 32a is mechanically connected, the feed line can be inserted into a suitable sensor bore 31 with internal thread 31c in the metal structure 29 be screwed in. This causes losses and reflections of the acoustic energy at the junction carrier block 32 too hot surface of the metal structure 29 avoided and the sound energy is coupled directly into the fluid via the extended flow path.
