RU2017134352A - Минирупорная решетка преобразователей для ультразвукового расходомера - Google Patents

Claims (78)

1. Ультразвуковой расходомер, содержащий

центральный проход для прохождения потока текучей среды, подлежащего измерению;

множество пар ультразвуковых преобразователей, при этом каждая пара преобразователей выполнена с возможностью образовывать путь по хорде через проход между преобразователями, и каждый из преобразователей содержит:

пьезоэлектрический кристалл и

согласующую структуру, содержащую минирупорную решетку, соединенную с пьезоэлектрическим кристаллом и содержащую

заднюю пластину, примыкающую к пьезоэлектрическому кристаллу;

множество рупоров, проходящих от задней пластины в направлении от пьезоэлектрического кристалла, при этом каждый из рупоров содержит:

основание, примыкающее к задней пластине; и

горловину, проходящую от основания, при этом площадь поперечного сечения основания превышает площадь поперечного сечения горловины;

переднюю пластину, примыкающую к горловине каждого из рупоров.

2. Ультразвуковой расходомер по п. 1, в котором каждый из рупоров имеет квадратное, прямоугольное или ромбовидное поперечное сечение.

3. Ультразвуковой расходомер по п. 1, в котором каждый из рупоров имеет треугольное или гексагональное поперечное сечение.

4. Ультразвуковой расходомер по п. 1, в котором каждый из рупоров имеет круговое или эллиптическое поперечное сечение.

5. Ультразвуковой расходомер по п. 1, в котором минирупорная решетка содержит по меньшей мере 12 рупоров.

6. Ультразвуковой расходомер по п. 1, в котором согласующая структура содержит кольцо, расположенное по окружности вокруг минирупорной решетки.

7. Ультразвуковой расходомер по п. 1, в котором согласующая структура содержит малосжимаемый материал, заполняющий пространство между рупорами.

8. Ультразвуковой расходомер по п. 1, в котором для каждого из рупоров радиус кривизны горловины равен или превышает радиус кривизны основания.

9. Ультразвуковой преобразователь для использования в ультразвуковом расходомере, содержащий

цилиндрический корпус, выполненный с возможностью установки в ультразвуковом расходомере;

пьезоэлектрический кристалл, расположенный в корпусе; и

согласующую структуру, соединенную с корпусом и содержащую

минирупорную решетку, акустически соединенную с пьезоэлектрическим кристаллом и содержащую:

заднюю пластину, примыкающую к пьезоэлектрическому кристаллу и акустически соединенную с ним;

множество рупоров, проходящих от задней пластины в направлении от пьезоэлектрического кристалла, при этом каждый из рупоров содержит:

основание, примыкающее к задней пластине; и

горловину, проходящую от основания, при этом площадь поперечного сечения основания превышает площадь поперечного сечения горловины;

переднюю пластину, примыкающую к горловине каждого из рупоров.

10. Ультразвуковой преобразователь по п. 9, в котором каждый из рупоров имеет квадратное, прямоугольное или ромбовидное поперечное сечение.

11. Ультразвуковой преобразователь по п. 9, в котором каждый из рупоров имеет треугольное или гексагональное поперечное сечение.

12. Ультразвуковой преобразователь по п. 9, в котором каждый из рупоров имеет круговое или эллиптическое поперечное сечение.

13. Ультразвуковой преобразователь по п. 9, в котором минирупорная решетка содержит от 12 до 100 рупоров.

14. Ультразвуковой преобразователь по п. 9, в котором согласующая структура содержит кольцо, расположенное по окружности вокруг минирупорной решетки.

15. Ультразвуковой преобразователь по п. 9, в котором согласующая структура содержит малосжимаемый материал, заполняющий пространство между рупорами.

16. Ультразвуковой преобразователь по п. 9, в котором для каждого из рупоров радиус кривизны горловины равен или превышает радиус кривизны основания.

17. Согласующая структура для использования в ультразвуковом преобразователе, содержащая

минирупорную решетку, содержащую

заднюю пластину;

множество рупоров, проходящих от задней пластины, при этом каждый из рупоров содержит:

основание, примыкающее к задней пластине; а также

горловину, проходящую от основания, при этом площадь поперечного сечения основания превышает площадь поперечного сечения горловины;

переднюю пластину, примыкающую к горловине каждого из рупоров.

18. Согласующая структура по п. 17, в которой каждый из рупоров имеет квадратное, прямоугольное, ромбовидное, треугольное, гексагональное, круговое или эллиптическое поперечное сечение.

19. Согласующая структура по п. 17, в которой минирупорная решетка содержит по меньшей мере 12 рупоров.

20. Согласующая структура по п. 17, при этом согласующая структура выполнена из монолитного куска металла.

21. Согласующая структура по п. 17, при этом согласующая структура выполнена из монолитного куска титана.

22. Согласующая структура по п. 17, при этом согласующая структура содержит кольцо, расположенное по окружности вокруг минирупорной решетки.

23. Согласующая структура по п. 17, при этом согласующая структура содержит малосжимаемый материал, заполняющий промежуток между рупорами.

24. Согласующая структура по п. 17, в которой для каждого из рупоров радиус кривизны горловины превышает радиус кривизны основания.

25. Способ создания согласующей структуры для использования в ультразвуковом преобразователе ультразвукового расходомера, включающий:

образование задней пластины;

образование передней пластины и

образование решетки по меньшей мере из 12 рупоров между задней пластиной и передней пластиной;

при этом задняя пластина, передняя пластина и решетка рупоров выполнены в виде монолитного тела.

26. Способ по п. 25, дополнительно включающий

образование первого набора параллельных каналов через монолитное тело;

образование второго набора параллельных каналов через монолитное тело, расположенных поперечно первому набору каналов и компланарно с ним;

при этом первый и второй наборы каналов образуют заднюю пластину, переднюю пластину и решетку рупоров.

27. Способ по п. 26, в котором

каждый канал первого набора равноудален от каналов первого набора, смежных с этим каналом; и

каждый канал второго набора равноудален от каналов второго набора, смежных с этим каналом.

28. Способ по п. 26, дополнительно включающий

образование третьего набора параллельных каналов через монолитное тело, при этом каждый канал третьего набора пересекает единственный из каналов первого набора по всей длине этого канала;

образование четвертого набора параллельных каналов через монолитное тело, расположенных поперечно третьему набору каналов и компланарно с ним,

при этом каждый канал четвертого набора пересекает единственный из каналов второго набора по всей длине этого канала.

29. Способ по п. 28, при этом каждый канал третьего набора равноудален от каналов третьего набора, смежных с этим каналом;

при этом каждый канал четвертого набора равноудален от каналов четвертого набора, смежных с этим каналом.

30. Способ по п. 26, при этом каналы первого набора пересекают каналы второго набора под прямым углом, при этом каналы первого и второго наборов разнесены для образования квадратного поперечного сечения в каждом рупоре рупорной решетки.

31. Способ по п. 26, при этом каналы первого набора пересекают каналы второго набора под углом от 30° до 90° для образования ромбовидного поперечного сечения в каждом рупоре рупорной решетки.

32. Способ по п. 26, дополнительно включающий образование третьего набора параллельных каналов через монолитное тело, расположенных поперечно первому набору каналов и компланарно с ним, а также поперечно второму набору каналов и компланарно с ним, при этом

каналы второго набора расположены под углом 60° к каналам первого набора,

каналы третьего набора расположены под углом 60° к каналам второго набора и под углом 120° к каналам первого набора; и

каналы первого, второго и третьего наборов разнесены для образования треугольного сечения в каждом рупоре рупорной решетки.

33. Способ по п. 26, дополнительно включающий образование третьего набора параллельных каналов через монолитное тело, расположенных поперечно первому набору каналов и компланарно с ним, а также поперечно второму набору каналов и компланарно с ним, при этом

каналы второго набора расположены под углом 60° к каналам первого набора,

каналы третьего набора расположены под углом 60° к каналам второго набора и под углом 120° к каналам первого набора; и

каналы первого, второго и третьего наборов разнесены для образования гексагонального сечения в каждом рупоре рупорной решетки.

34. Способ по п. 25, дополнительно включающий выполнение передней пластины, задней пластины и решетки рупоров путем трехмерной печати.

35. Способ по п. 34, дополнительно включающий выполнение рупоров так, что рупоры имеют круговое или эллиптическое поперечное сечение.