DE102020112588A1

DE102020112588A1 - Baugruppe, Ultraschallwandler und Ultraschall-Durchflussmessgerät

Info

Publication number: DE102020112588A1
Application number: DE102020112588.7A
Authority: DE
Inventors: Michal Bezdek; Sascha Grunwald; Achim Wiest; Andreas Berger
Original assignee: Endress and Hauser Flowtec AG; Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 2020-05-08
Filing date: 2020-05-08
Publication date: 2021-11-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Baugruppe (10) umfassend:zumindest ein scheibenförmiges Piezoelement (11) mit jeweils zwei gegenüberliegenden Seitenflächen (11.1) und einer die Seitenflächen verbindenden Randfläche (11.2), wobei das Piezoelement zumindest zwei Piezoelektroden (11.3) aufweist, welche jeweils auf mindestens einer der Flächen befindlich sind;eine Anschlussvorrichtung (12) zwecks Verbindung des Piezoelements mit einer elektronischen Mess-/Betriebsschaltung;ein zumindest abschnittsweise flexibles Verbindungselement (13) eingerichtet zur elektrischen und mechanischen Verbindung des Piezoelements und der Anschlussvorrichtung, wobei das Verbindungselement einen piezoseitigen Kontaktbereich (13.1), einen anschlussvorrichtungsseitigen Anschlussbereich (13.2) und ein den Anschlussbereich sowie den Kontaktbereich verbindendes Zwischenstück (13.3) aufweist,wobei der Kontaktbereich mehrere Elektroden (13.11) aufweist, welche mit den Piezoelektroden elektrisch verbunden sind,dadurch gekennzeichnet, dassdie Baugruppe eine Zugentlastungsvorrichtung (14) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, mechanische Kräfte auf Verbindungen zwischen Elektroden und Piezoelektroden zu verringern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Baugruppe für einen Ultraschallwandler umfassend ein Piezoelement, eine Anschlussvorrichtung und ein flexibles Verbindungselement zur elektrischen Verbindung des Piezoelements mit der Anschlussvorrichtung. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen solchen Ultraschallwandler und ein Ultraschall-Durchflussmessgerät zum Messen einer Durchflussgeschwindigkeit oder eines Volumendurchflusses eines durch eine Rohrleitung strömenden Mediums mit mindestens einem solchen Ultraschallwandler.
Die Verwendung eines flexiblen Verbindungselements mit einem Piezoelement ist bereits bekannt, siehe beispielsweise das „Smart Interface“ des Unternehmens PI Ceramic. Es hat sich herausgestellt, dass diese Verbindung zwischen Piezoelement und flexiblem Verbindungselement jedoch nicht stabil genug ist, um einen Verbindungsabbruch bei Kraftspitzen vermeiden zu können.
Die DE10316032A1 offenbart ein elektronisches Gerät, bei welchem ein solches flexibles Verbindungselement mäanderförmig angeordnet ist, so dass eine gewisse Bewegungsfreiheit zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende gegeben ist. Jedoch entstehen Kraftspitzen dann, wenn diese Bewegungsfreiheit unbeabsichtigt ausgereitzt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Baugruppe für einen Ultraschallwandler, einen Ultraschallwandler und ein Ultraschall-Durchflussmessgerät mit mindestens einem solchen Ultraschallwandler vorzuschlagen, so dass eine robuste und sichere Montage sowie dauerhafter Einsatz und Messbetrieb gewährleistet ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine erfindungsgemäße Baugruppe gemäß dem unabhängigen Anspruch 1, einem Ultraschallwandler gemäß dem unabhängigen Anspruch 11 und einem Ultraschall-Durchflussmessgerät gemäß dem unabhängigen Anspruch 13.
Eine erfindungsgemäße Baugruppe umfasst zumindest ein scheibenförmiges Piezoelement mit jeweils zwei gegenüberliegenden Seitenflächen und einer die Seitenflächen verbindenden Randfläche, wobei das Piezoelement zumindest zwei Piezoelektroden aufweist, welche jeweils auf mindestens einer der Flächen befindlich sind;
eine Anschlussvorrichtung zwecks Verbindung des Piezoelements mit einer elektronischen Mess-/Betriebsschaltung;
ein zumindest abschnittsweise flexibles Verbindungselement eingerichtet zur elektrischen und mechanischen Verbindung des Piezoelements und der Anschlussvorrichtung, wobei das Verbindungselement einen piezoseitigen Kontaktbereich, einen anschlussvorrichtungsseitigen Anschlussbereich und ein den Anschlussbereich sowie den Kontaktbereich verbindendes Zwischenstück aufweist,
wobei der Kontaktbereich mehrere Elektroden aufweist, welche mit den Piezoelektroden elektrisch verbunden sind,
wobei
die Baugruppe eine Zugentlastungsvorrichtung aufweist, welche dazu eingerichtet ist, mechanische Kräfte auf Verbindungen zwischen Elektroden und Piezoelektroden zu verringern,
wobei die Zugentlastungsvorrichtung eine mechanische Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem Piezoelement umfasst.
Auf diese Weise kann eine mechanische Belastung auf die Verbindung zwischen Piezoelektrode und Elektrode stark verringert werden.
Das flexible Verbindungselement weist dabei bevorzugt Kapton bzw. Polyimid auf.
Die mechanische Verbindung kann dabei elastisch oder starr ausgeführt sein.
In einer Ausgestaltung ist diese mechanische Verbindung dabei bezüglich eines Wirkpfads von Zugkräften insbesondere zwischen Zwischenstück und den Verbindungen zwischen Piezoelektroden und Elektroden angeordnet.
In einer Ausgestaltung umfasst das Zwischenstück einen Federabschnitt,
welcher Federabschnitt beispielsweise durch eine schlingenförmige Anordnung des Zwischenstücks ausgebildet ist.
Auf diese Weise ist das Auftreten einer Zugkraftspitze weniger häufig.
In einer Ausgestaltung ist die mechanische Verbindung durch Löten, Kleben, Schweißen oder Kletten hergestellt. Das Schweißen, Löten, Kleben und/oder Kletten kann dabei in das flexible Verbindungselement gegebenenfalls integrierte metallische Elemente mit den Piezoelektroden verbinden.
Bei Kleben kann die mechanische Verbindung elastisch ausgeführt werden, bei Schweißen, Kletten oder Löten ist mechanische Verbindung starr.
In einer Ausgestaltung weist das Verbindungselement zumindest eine erste Zugentlastungsfläche aufweist, und wobei das Piezoelement für jede erste Zugentlastungsfläche jeweils eine zweite Zugentlastungsfläche aufweist,
wobei jede Zugentlastungsfläche eine Vielzahl von Klettelementen aufweist, wobei die Klettelemente zugehöriger erster Zugentlastungsflächen und zweiter Zugentlastungsflächen ineinandergreifen.
Auf diese Weise kann eine sehr stabile mechanische Verbindung hergestellt werden, da die Vielzahl von Klettelementen per Reibschluss und Adhäsion stark miteinander verhaftet sind.
In einer Ausgestaltung weisen die Klettelemente eine Länge von mindestens 0.03 Mikrometer und bevorzugt mindestens 0.2 Mikrometer und insbesondere mindestens 0.5 Mikrometer und/oder höchstens 500 Mikrometer und bevorzugt höchstens 200 Mikrometer und insbesondere höchstens 50 Mikrometer aufweisen.
In einer Ausgestaltung ist ein Verhältnis Länge zu Durchmesser der Klettelemente größer ist als 10 und insbesondere größer als 20 und bevorzugt größer als 25.
In einer Ausgestaltung weisen die Klettelemente ein Metall auf wie beispielsweise eines der folgenden Materialien:

Kupfer, Silber, Gold, Nickel, Palladium, Platin, Ruthenium, Rhodium, Osmium, Iridium, Zink, Zinn.

In einer Ausgestaltung ist jede Piezoelektrode mit jeweils mindestens zwei Elektroden elektrisch sowie mechanisch verbunden.
Durch Einrichten einer Redundanz ist ein Ausfall einer Baugruppe sehr unwahrscheinlich.
In einer Ausgestaltung weist die Anschlussvorrichtung mehrere Anschlusselektroden aufweist,
wobei das Verbindungselement mehrere elektrische Leiterbahnen aufweist, welche dazu eingerichtet sind, die Piezoelektroden mit den Anschlusselektroden zu verbinden.
Die Leiterbahnen des Verbindungselements können dabei aus einem leitfähigen Metall wie Kupfer gefertigt sein, wobei das Verbindungselement zumindest im Bereich der Leiterbahnen eine Lackschicht oder eine zweite Polyimidschicht zwecks Schutz vor Korrosion und/oder Oxidation und/oder elektrischem Kurzschluss aufweist.
Ein erfindungsgemäßer Ultraschallwandler umfasst:

eine erfindungsgemäße Baugruppe, wobei das Piezoelement dazu eingerichtet ist, Ultraschallsignale zu Erzeugen und/oder zu Erfassen;
einen Ultraschallübertrager mit einer ersten, dem Wandlerelement zugewandten Übertragerfläche und einer zweiten, dem Wandlerelement abgewandten Übertragerfläche, wobei der Ultraschallübertrager dazu eingerichtet ist Ultraschallsignale zwischen der ersten Fläche und der zweiten Fläche zu übertragen.

In einer Ausgestaltung weist der Ultraschallwandler ein Gehäuse auf, in welchem die Baugruppe angeordnet ist, wobei das Gehäuse als Ultraschallübertrager ausgebildet ist.
Ein erfindungsgemäßes Ultraschall-Durchflussmessgerät zum Messen eines Volumendurchflusses oder einer Durchflussgeschwindigkeit eines durch eine Rohrleitung strömenden Mediums umfasst mindestens einen, insbesondere mindestens zwei, erfindungsgemäße Ultraschallwandler,
eine elektronische Mess-Betriebsschaltung zum Betreiben des Ultraschallwandlers sowie zum Verarbeiten von Messsignalen des Ultraschallwandlers und zum Bereitstellen von Durchflussmesswerten,
wobei das Ultraschall-Durchflussmessgerät ein Clamp-On-Durchflussmessgerät ist und der Ultraschallübertrager auf einer Außenfläche der Rohrleitung befestigbar ist,
oder wobei das Ultraschall-Durchflussmessgerät ein Inline-Durchflussmessgerät ist und ein Messrohr aufweist, welches in die Rohrleitung integrierbar ist, wobei der Ultraschallübertrager Bestandteil eines Gehäuses des Ultraschallwandlers ist, wobei der Ultraschallwandler in eine Öffnung des Messrohrs eingesetzt ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.

1.1 bis 1.3 zeigen eine beispielhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Baugruppe;
2 beschreibt eine beispielhafte Variante einer Zugentlastung der in 1.1 bis 1.3 gezeigten Baugruppe;
3.1 bis 3.3 zeigen weitere beispielhafte Varianten einer Zugentlastung der in 1.1 bis 1.3 und 2 gezeigten Baugruppe;
4 a) und 4 b) zeigen eine beispielhafte Umsetzung einer Klettverbindung;
5.1 und 5.2 zeigen jeweils einen Ultraschallwandler;
6.1 und 6.2 skizzieren jeweils ein Ultraschall-Durchflussmessgerät.
7.1 und 7.2 skizzieren ein Ultraschall-Füllstandsmessgerät und ein Ultraschall-Abstandsmessgerät.

1.1 und 1.2 zeigen verschiedene Ansichten einer erfindungsgemäßen Baugruppe 10 umfassend ein Piezoelement 11, eine Anschlussvorrichtung 12 zur Verbindung der Baugruppe mit einer elektronischen Mess-/Betriebsschaltung und ein flexibles Verbindungselement 13 zur elektrischen Verbindung des Piezoelements mit der Anschlussvorrichtung. Das Piezoelement ist scheibenförmig ausgebildet und weist zwei Seitenflächen 11.1 und eine die Seitenflächen verbindende Randfläche 11.2, sowie mindestens zwei Piezoelektroden 11.3 auf, welche Piezoelektroden jeweils auf mindestens einer der Flächen befindlich ist. Die Anschlussvorrichtung umfasst hier beispielhafte fünf Elektroden und kann wie hier gezeigt zur Stützung eines Anschlussbereichs 13.2 des flexiblen Verbindungselements eine Fixierscheibe 12.2 aufweisen, wobei der Anschlussbereich 13.2 zwischen einem Anschluss 12.3 der Anschlussvorrichtung und der Fixierscheibe 12.2 angeordnet und fixiert ist. Wie aus 1.3 ersichtlich ist, weist das Verbindungselement elektrische Leiterbahnen 13.4 zur Verbindung der Anschlusselektroden und der Piezoelektroden auf. In einem Kontaktbereich 13.1 des Verbindungselements ist das Verbindungselement mit dem Piezoelement kontaktiert, wobei ein Zwischenstück 13.2 des Verbindungselements den Anschlussbereich mit dem Kontaktbereich verbindet. Der Kontaktbereich weist mehrere Elektroden 13.11 auf, welche elektrisch mit einer Piezoelektrode verbunden sind.
Erfindungsgemäß weist die Baugruppe eine Zugentlastungsvorrichtung 14 auf, welche dazu eingerichtet ist, einen Einfluss einer Zugkraftspitze zwischen Anschlussvorrichtung und Piezoelement von den elektrischen Verbindungen zwischen Elektroden und Piezoelektroden fernzuhalten. Dabei kann wie hier gezeigt mindestens eine mechanische Verbindung 14.1 zwischen Kontaktbereich 13.1 und Piezoelektrode eingerichtet sein, welche mechanische Verbindung 14.1 beispielsweise durch Löten, Kleben oder Kletten hergestellt ist. Diese mechanische Verbindung ist dabei bevorzugt bezüglich eines Wirkpfads von Zugkräften zwischen Zwischenstück und den Verbindungen zwischen Piezoelektroden und Elektroden angeordnet. Ein Wirkpfad kann bei Vorliegen von Einschnitten 13.5 im Kontaktbereich durch solche Einschnitte 13.5 definiert sein, welche eine Ausbreitung von Zugkräften und somit den Wirkpfad geometrisch eingrenzen.
Die hier gezeigte Anzahl und Ausgestaltungen der Piezoelektroden, der Elektroden, der Anschlusselektroden sowie der Leiterbahnen ist rein beispielhaft und nicht beschränkend auszulegen. Ein Fachmann wird eine zu seinen Bedürfnissen passende Ausgestaltung wählen.
Zusätzlich wie in 2 gezeigt, kann im Bereich des Zwischenstücks 13.3 ein Federabschnitt 14.2 beispielsweise mit einer schlingenförmigen Ausgestaltung 14.21 des Zwischenstücks eingerichtet sein. Auf diese Weise kann eine größere Relativbewegung zwischen Piezoelement und Anschlussvorrichtung abgefangen werden, so dass Zugkraftspitzen seltener auftreten.
3.1 bis 3.3 zeigen weitere beispielhafte Ausgestaltungen des Kontaktbereichs 13.1 des Verbindungselements. So kann jeweils eine mechanische Verbindung 14.1 mindestens Gruppen von Elektroden 13.11 absichern, siehe 3.1.
Bei Einrichtung einer Klettverbindung zwischen Verbindungselement und Piezoelement als mechanische Verbindung 14.1 weist das Verbindungselement wie in 4a) und 4b) schematisch gezeigt zumindest eine erste Zugentlastungsfläche 13.12 auf, wobei das Piezoelement für jede erste Zugentlastungsfläche jeweils eine zweite Zugentlastungsfläche 11.4 aufweist, wobei jede Zugentlastungsfläche eine Vielzahl von Klettelementen 15 aufweist, wobei die Klettelemente zugehöriger erster Zugentlastungsflächen und zweiter Zugentlastungsflächen ineinandergreifen. Die Klettelemente weisen insbesondere eine Länge von mindestens 0.03 Mikrometer und bevorzugt mindestens 0.2 Mikrometer und insbesondere mindestens 0.5 Mikrometer und/oder höchstens 500 Mikrometer und bevorzugt höchstens 200 Mikrometer und insbesondere höchstens 50 Mikrometer auf, wobei ein Verhältnis Länge zu Durchmesser der Klettelemente größer ist als 10 und insbesondere größer als 20 und bevorzugt größer als 25.
Die Klettelemente 15 weisen ein Metall auf wie beispielsweise eines der folgenden Materialien: Kupfer, Silber, Gold, Nickel, Palladium, Platin, Ruthenium, Rhodium, Osmium, Iridium, Zink, Zinn.
Das in 4 b) gezeigte Ineinandergreifen der Klettelemente wird dabei durch Anlegen einer Presskraft zwischen Wandlerelement und Ultraschallübertrager erreicht, wobei kurzfristig ein Druck von mindestens 0.5 MPa und insbesondere mindestens 5 MPa und bevorzugt mindestens 50 MPa erreicht wird.
Zuzüglich zum Ineinandergreifen finden an kontaktbildenden Oberflächen der Klettelemente Sinterprozesse zwischen Oberflächen verschiedener Klettelemente statt, was zusätzlich für gute Haftung führt. Der Sinterprozess setzt dabei während des Pressens des Wandlerelements auf den Ultraschallübertrager ein und ist je nach Durchmesser der Klettelemente, Druck und Temperatur der Koppelelemente bereits innerhalb einer Zehntelsekunde oder im Minutenbereich hinreichend abgeschlossen, Anschließende Diffusionsprozesse verbessern die elektrische Leitfähigkeit.
5.1 skizziert einen beispielhaften Clamp-On-Ultraschallwandler 20, 20.1 mit einer erfindungsgemäßen Baugruppe und einem Ultraschallübertrager 21, wobei das Piezoelement 11 auf einer ersten Übertragerfläche 21.1 angeordnet ist, und wobei der Ultraschallübertrager über eine zweite Übertragerfläche 21.2 mit einer Rohrleitung akustisch koppelbar ist.
5.2 skizziert einen Längsschnitt eines beispielhaften Ultraschallwandlers 20, 20.2 für ein Inline-Ulraschall-Durchflussmessgerät, wobei die erfindungsgemäße Baugruppe 10 im Inneren eines Gehäuses 22 angeordnet ist, wobei eines Wandung des Gehäuses abschnittsweise als Ultraschallübertrager 21 mit einer ersten Übertragerfläche 21.1 und einer zweiten Übertragerfläche ausgebildet ist. Im Gegensatz zu einem Clamp-On-Ultraschallwandler ist die zweite Übertragerfläche bei Einsatz in einem Ultraschall-Durchflussmessgerät mit dem zu messenden Medium in Kontakt.
6.1 skizziert ein beispielhaftes, schematisches Clamp-On-Durchflussmessgerät 1.1, bei welchem zwei Clamp-On-Ultraschallwandler 20.1 auf einer Außenseite einer Rohrleitung 77 angebracht sind, wobei die Clamp-On-Ultraschallwandler dazu eingerichtet sind, Ultraschallsignale in die Rohrleitung zu senden und aus der Rohrleitung kommende Ultraschallsignale zu empfangen.
6.2 skizziert ein beispielhaftes, schematisches Inline-Ultraschall-Durchflussmessgerät 1.2 mit zwei Inline-Ultraschallwandlern 20.2, welche jeweils in eine Öffnung 41 eines Messrohrs 40 des Inline-Durchflussmessgeräts eingesetzt sind, wobei die Inline-Ultraschallwandler dazu eingerichtet sind, Ultraschallsignale in das Messrohr zu senden und aus der Rohrleitung kommende Ultraschallsignale zu empfangen.
In beiden Fällen ist eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung 30 dazu eingerichtet, die Ultraschallwandler zu betreiben sowie Messsignale der Ultraschallwandler auszuwerten und Durchflussmesswerte bereitzustellen.
Die Ultraschall-Durchflussmessgeräte sind insbesondere dazu eingerichtet, die Laufzeitdifferenzenmethode zu verwenden.
Die Funktionsweise von Ultraschall-Durchflussmessgeräten ist dem Fachmann geläufig.
7.1 skizziert ein beispielhaftes Ultraschall-Füllstandsmessgerät 2 mit einem erfindungsgemäßen Ultraschallwander 20, welcher durch eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung 30 betrieben wird. Der Ultraschallwandler ist an einem Behältnis 4 angebracht. Ein Einsenden eines Ultraschallsignals und ein Auswerten eines reflektierten Signals kann zu einer Füllstandsbestimmung eines im Behältnis befindlichen genutzt werden.
7.2 skizziert ein beispielhaftes Ultraschall-Abstandsmessgerät mit einem erfindungsgemäßen Ultraschallwander 20, welcher durch eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung 30 betrieben wird. Ein Abstrahlen eines Ultraschallsignals und ein Auswerten eines an einem Gegenstand reflektierten Signals kann zu einer Abstandsbestimmung des Gegenstands genutzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Ultraschall-Durchflussmessgerät
1.1: Clamp-On-Durchflussmessgerät
1.2: Inline-Durchflussmessgerät
2: Ultraschall-Füllstandsmessgerät
3: U ltraschall-Abstandsmessgerät
4: Behältnis
10: Baugruppe
11: Piezoelement
11.1: Seitenfläche
11.2: Randfläche
11.3: Piezoelektrode
11.4: zweite Zugentlastungsfläche
12: Anschlussvorrichtung
12.1: Anschlusselektrode
12.2: Fixierscheibe / Fixierelement
12.3: Anschluss
13: Verbindungselement
13.1: Kontaktbereich
13.11: Elektrode
13.12: erste Zugentlastungsfläche
13.2: Anschlussbereich
13.3: Zwischenstück
13.4: elektrische Leiterbahn
13.5: Schlitz
14: Zugentlastungsvorrichtung
14.1: mechanische Verbindung
14.2: Federabschnitt
14.21: schlingenförmige Anordnung
15: Klettelement
20: Ultraschallwandler
20.1: Clamp-On-Ultraschallwandler
20.2: Inline-Ultraschallwandler
21: Ultraschallübertrager
21.1: erste Übertragerfläche
21.2: zweite Übertragerfläche
22: Gehäuse
30: elektronische Mess-/Betriebsschaltung
40: Messrohr
41: Öffnung des Messrohrs
77: Rohrleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10316032 A1 [0003]

Claims

Baugruppe (10) umfassend: zumindest ein scheibenförmiges Piezoelement (11) mit jeweils zwei gegenüberliegenden Seitenflächen (11.1) und einer die Seitenflächen verbindenden Randfläche (11.2), wobei das Piezoelement zumindest zwei Piezoelektroden (11.3) aufweist, welche jeweils auf mindestens einer der Flächen befindlich sind; eine Anschlussvorrichtung (12) zwecks Verbindung des Piezoelements mit einer elektronischen Mess-/Betriebsschaltung; ein zumindest abschnittsweise flexibles Verbindungselement (13) eingerichtet zur elektrischen und mechanischen Verbindung des Piezoelements und der Anschlussvorrichtung, wobei das Verbindungselement einen piezoseitigen Kontaktbereich (13.1), einen anschlussvorrichtungsseitigen Anschlussbereich (13.2) und ein den Anschlussbereich sowie den Kontaktbereich verbindendes Zwischenstück (13.3) aufweist, wobei der Kontaktbereich mehrere Elektroden (13.11) aufweist, welche mit den Piezoelektroden elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe eine Zugentlastungsvorrichtung (14) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, mechanische Kräfte auf Verbindungen zwischen Elektroden und Piezoelektroden zu verringern, wobei die Zugentlastungsvorrichtung (14) eine mechanische Verbindung (14.1) zwischen dem Verbindungselement und dem Piezoelement umfasst.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die mechanische Verbindung bezüglich eines Wirkpfads von Zugkräften zwischen Zwischenstück und den Verbindungen zwischen Piezoelektroden und Elektroden angeordnet ist.
Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mechanische Verbindung durch Löten, Kleben, Schweißen oder Kletten hergestellt ist.
Baugruppe nach Anspruch 3, wobei das Verbindungselement zumindest eine erste Zugentlastungsfläche (13.12) aufweist, und wobei das Piezoelement für jede erste Zugentlastungsfläche jeweils eine zweite Zugentlastungsfläche (11.4) aufweist, wobei jede Zugentlastungsfläche eine Vielzahl von Klettelementen (15) aufweist, wobei die Klettelemente zugehöriger erster Zugentlastungsflächen und zweiter Zugentlastungsflächen ineinandergreifen.
Baugruppe nach Anspruch 4, wobei die Klettelemente eine Länge von mindestens 0.03 Mikrometer und bevorzugt mindestens 0.2 Mikrometer und insbesondere mindestens 0.5 Mikrometer und/oder höchstens 500 Mikrometer und bevorzugt höchstens 200 Mikrometer und insbesondere höchstens 50 Mikrometer aufweisen.
Baugruppe nach Anspruch 5, wobei ein Verhältnis Länge zu Durchmesser der Klettelemente größer ist als 10 und insbesondere größer als 20 und bevorzugt größer als 25.
Baugruppe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Klettelemente (15) ein Metall aufweisen wie beispielsweise eines der folgenden Materialien: Kupfer, Silber, Gold, Nickel, Palladium, Platin, Ruthenium, Rhodium, Osmium, Iridium, Zink, Zinn.
Baugruppe nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Zwischenstück einen Federabschnitt (14.2) umfasst, welcher Federabschnitt beispielsweise durch eine schlingenförmige Anordnung (14.21) des Zwischenstücks ausgebildet ist.
Baugruppe nach einem der vorigen Ansprüche, wobei jede Piezoelektrode (11.3) mit jeweils mindestens zwei Elektroden (13.11) elektrisch sowie mechanisch verbunden ist.
Baugruppe nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Anschlussvorrichtung (12) mehrere Anschlusselektroden (12.1) aufweist, wobei das Verbindungselement mehrere elektrische Leiterbahnen (14) aufweist, welche dazu eingerichtet sind, die Piezoelektroden mit den Anschlusselektroden zu verbinden.
Ultraschallwandler (20) umfassend: eine Baugruppe (10) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Piezoelement dazu eingerichtet ist, Ultraschallsignale zu Erzeugen und/oder zu Erfassen; einen Ultraschallübertrager (21) mit einer ersten, dem Wandlerelement zugewandten Übertragerfläche (21.1) und einer zweiten, dem Wandlerelement abgewandten Übertragerfläche (21.2), wobei der Ultraschallübertrager dazu eingerichtet ist Ultraschallsignale zwischen der ersten Fläche und der zweiten Fläche zu übertragen.
Ultraschallwandler nach Anspruch 11, wobei der Ultraschallwandler ein Gehäuse (22) aufweist, in welchem die Baugruppe angeordnet ist, wobei das Gehäuse als Ultraschallübertrager ausgebildet ist.
Ultraschall-Durchflussmessgerät (1) zum Messen eines Volumendurchflusses oder einer Durchflussgeschwindigkeit eines durch eine Rohrleitung (77) strömenden Mediums umfassend: mindestens einen, insbesondere mindestens zwei, Ultraschallwandler (20) nach Anspruch 11 oder 12, eine elektronische Mess-Betriebsschaltung (30) zum Betreiben des Ultraschallwandlers sowie zum Verarbeiten von Messsignalen des Ultraschallwandlers und zum Bereitstellen von Durchflussmesswerten, wobei das Ultraschall-Durchflussmessgerät ein Clamp-On-Durchflussmessgerät (1.1) ist und der Ultraschallübertrager auf einer Außenfläche der Rohrleitung befestigbar ist, oder wobei das Ultraschall-Durchflussmessgerät ein Inline-Durchflussmessgerät (1.2) ist und ein Messrohr (40) aufweist, welches in die Rohrleitung integrierbar ist, wobei der Ultraschallübertrager Bestandteil eines Gehäuses des Ultraschallwandlers ist, wobei der Ultraschallwandler in eine Öffnung (41) des Messrohrs eingesetzt ist.
Ultraschall-Füllstandsmessgerät (2) zum Messen eines Füllstands eines in einem Behältnis befindlichen Mediums umfassend: mindestens einen Ultraschallwandler (20) gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12, insbesondere das Behältnis (4), eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung (30) zum Betreiben des Ultraschallwandlers sowie zum Bereitstellen von Messwerten des Füllstands.
Ultraschall-Abstandsmessgerät (3) zum Messen eines Abstands: mindestens einen Ultraschallwandler (10) gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12, eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung (30) zum Betreiben des Ultraschallwandlers sowie zum Bereitstellen von Messwerten des Abstands.