RU2019130401A - Ультразвуковой преобразователь с герметизированным 3d-печатным массивом миниатюрных рупоров - Google Patents
Ультразвуковой преобразователь с герметизированным 3d-печатным массивом миниатюрных рупоров Download PDFInfo
- Publication number
- RU2019130401A RU2019130401A RU2019130401A RU2019130401A RU2019130401A RU 2019130401 A RU2019130401 A RU 2019130401A RU 2019130401 A RU2019130401 A RU 2019130401A RU 2019130401 A RU2019130401 A RU 2019130401A RU 2019130401 A RU2019130401 A RU 2019130401A
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- horns
- miniature
- array
- transducer
- powder
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 16
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims 13
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 claims 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims 2
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 claims 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
- G01F1/662—Constructional details
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
- B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/60—Treatment of workpieces or articles after build-up
- B22F10/66—Treatment of workpieces or articles after build-up by mechanical means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
- B22F12/38—Housings, e.g. machine housings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
- B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
- B22F12/57—Metering means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
- G01F15/006—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus characterised by the use of a particular material, e.g. anti-corrosive material
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/02—Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators
- G10K11/025—Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators horns for impedance matching
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B2201/00—Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups
- B06B2201/50—Application to a particular transducer type
- B06B2201/55—Piezoelectric transducer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/20—Direct sintering or melting
- B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/30—Process control
- B22F10/32—Process control of the atmosphere, e.g. composition or pressure in a building chamber
- B22F10/322—Process control of the atmosphere, e.g. composition or pressure in a building chamber of the gas flow, e.g. rate or direction
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
- G01F15/14—Casings, e.g. of special material
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Claims (53)
1. Ультразвуковой расходомер, содержащий:
корпус измерителя;
проход в корпусе измерителя для пропускания потока текучей среды, подлежащей измерению;
пару ультразвуковых преобразователей, связанных с корпусом измерителя и выполненных с возможностью формирования хордальной траектории через проход между преобразователями, при этом каждый преобразователь содержит:
корпус преобразователя;
пьезоэлектрический кристалл, размещенный в корпусе преобразователя; и
массив миниатюрных рупоров, связанный с корпусом преобразователя и содержащий:
не имеющую отверстий оболочку;
замкнутую полость внутри оболочки, причем полость имеет ближнюю концевую поверхность и дальнюю концевую поверхность; и
множество рупоров, заключенных в замкнутую полость, причем рупоры содержат участок основания рупора, смежный с ближней концевой поверхностью полости, и участок горловины рупора, который проходит от участка основания рупора в направлении от пьезоэлектрического кристалла к дальней концевой поверхности полости, при этом позиции горловины рупоров в указанной полости отделены друг от друга промежутками.
2. Ультразвуковой расходомер по п. 1, дополнительно содержащий порошок между рупорами в полости.
3. Ультразвуковой расходомер по п. 2, в котором оболочка содержит первый материал, а порошок содержит первый материал в порошкообразной форме.
4. Ультразвуковой расходомер по п. 1, в котором порошок заполняет пространства между рупорами в полости.
5. Ультразвуковой расходомер по п. 4, в котором оболочка содержит первый материал, а порошок содержит первый материал в порошкообразной форме.
6. Ультразвуковой расходомер по п. 1, в котором массив миниатюрных рупоров изготовлен методом 3D-печати.
7. Ультразвуковой расходомер по п. 6, в котором не имеющая отверстий оболочка герметизирована методом 3D-печати.
8. Ультразвуковой расходомер по п. 6, в котором корпус содержит трубчатый ствол, передний колпачок на переднем конце ствола и держатель преобразователя, связанный с задним концом ствола; причем передний колпачок содержит трубчатое тело, а массив миниатюрных рупоров сформирован непосредственно на трубчатом теле методом 3D-печати.
9. Способ изготовления ультразвукового преобразователя, включающий:
использование метода 3D-печати, построение массива миниатюрных рупоров так, что массив миниатюрных рупоров содержит рупоры, размещенные в не имеющей отверстий оболочке; и
прикрепление массива миниатюрных рупоров к корпусу преобразователя, который выполнен с возможностью размещения пьезоэлектрического кристалла.
10. Способ по п. 9, в котором использование метода 3D-печати и прикрепление массива миниатюрных рупоров к корпусу преобразователя включают:
нанесение первого слоя порошка на корпус преобразователя;
инициирование отверждения первого слоя порошка и связывания его с корпусом преобразователя с образованием первого отвержденного слоя;
добавление последующих слоев порошка поверх первого отвержденного слоя и инициирование отверждения частей последующих слоев порошка и связывания их с ранее полученными отвержденными слоями с образованием последующих отвержденных слоев;
построение решетки рупоров в полости одновременно с построением последующих отвержденных слоев и
заключение полости в оболочку с использованием метода 3D-печати.
11. Способ по п. 10, в котором использование метода 3D-печати включает: оставление несплавленного порошка между рупорами в полости.
12. Способ по п. 10, в котором массив миниатюрных рупоров имеет круглую форму и изготовлен на корпусе преобразователя концентрично с корпусом.
13. Способ по п. 10, в котором использование метода 3D-печати и прикрепление массива миниатюрных рупоров к корпусу преобразователя включают:
построение массива миниатюрных рупоров на корпусе преобразователя;
при этом способ дополнительно включает:
зажатие массива миниатюрных рупоров и
механическую обработку корпуса преобразователя так, что он концентричен массиву миниатюрных рупоров.
14. Способ по п. 9, в котором использование метода 3D-печати и прикрепление массива миниатюрных рупоров к корпусу преобразователя включают:
построение массива миниатюрных рупоров на заготовке, построенной методом, отличным от 3D-печати и
механическую обработку заготовки для формирования части корпуса преобразователя.
15. Узел преобразователя для использования в ультразвуковом расходомере, содержащий:
корпус преобразователя, содержащий первый конец, второй конец и канал, проходящий между первым и вторым концами, и массив миниатюрных рупоров, который отделен промежутком от канала и проходит к первому концу; и
пьезоэлектрический кристалл, размещенный внутри канала вблизи первого конца корпуса преобразователя;
причем массив миниатюрных рупоров построен методом 3D-печати и содержит:
не имеющую отверстий оболочку;
множество рупоров, размещенных внутри оболочки и
порошок, расположенный в оболочке между рупорами;
при этом не имеющая отверстий оболочка герметизирована методом 3D-печати с удержанием порошка внутри полости.
16. Узел преобразователя по п. 15, в котором корпус преобразователя содержит передний колпачок, имеющий трубчатое тело колпачка, и канал, проходящий в тело колпачка, и
причем массив миниатюрных рупоров выполнен непосредственно на теле колпачка с помощью 3D-печати.
17. Узел преобразователя по п. 16, в котором тело колпачка изготовлено методом, отличным от 3D-печати.
18. Узел преобразователя по п. 15, в котором оболочка содержит заднюю пластину, переднюю пластину, разнесенную с задней пластиной, и стенку, проходящую от задней пластины к передней пластине, и
причем задняя пластина, передняя пластина, стенка и рупоры построены одним и тем же методом 3D-печати.
19. Узел преобразователя по п. 15, в котором корпус содержит передний колпачок, проходящий от первого конца, трубчатый ствол, герметично соединенный с передним колпачком, держатель преобразователя, связанный со стволом и проходящий ко второму концу;
причем передний колпачок содержит трубчатое тело колпачка из заготовки, изготовленной методом, отличным от 3D-печати;
канал проходит в трубчатое тело колпачка; а
массив миниатюрных рупоров выполнен непосредственно на трубчатом теле с помощью 3D-печати.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US16/149,068 US11619527B2 (en) | 2018-10-01 | 2018-10-01 | Ultrasonic transducer with a sealed 3D-printed mini-horn array |
| US16/149,068 | 2018-10-01 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2019130401A true RU2019130401A (ru) | 2021-03-26 |
| RU2019130401A3 RU2019130401A3 (ru) | 2022-04-25 |
| RU2772552C2 RU2772552C2 (ru) | 2022-05-23 |
Family
ID=
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20200103262A1 (en) | 2020-04-02 |
| EP3660469A1 (en) | 2020-06-03 |
| EP3660469B1 (en) | 2022-11-30 |
| CA3056656A1 (en) | 2020-04-01 |
| RU2019130401A3 (ru) | 2022-04-25 |
| CN211205407U (zh) | 2020-08-07 |
| CN110967077B (zh) | 2021-08-27 |
| CA3056656C (en) | 2023-10-10 |
| US11619527B2 (en) | 2023-04-04 |
| CN110967077A (zh) | 2020-04-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2019146980A (ja) | 超音波治療システム、及び超音波システムを設計および製造する方法 | |
| JP6823063B2 (ja) | 高周波超音波トランスデューサ及び製造方法 | |
| RU2654949C1 (ru) | Многоэлементный преобразователь | |
| CN103008218A (zh) | 用于换能器探头的换能器结构及其制作方法 | |
| ES2901159T3 (es) | Transductor acústico compacto de ángulo amplio | |
| JP2009544365A5 (ru) | ||
| JP2019528964A5 (ru) | ||
| US20080260582A1 (en) | Method for Displacing Small Amounts of Fluids in Micro Channels by Means of Acoustical Waves | |
| KR20150072566A (ko) | 초음파 프로브 및 초음파 프로브의 제조방법 | |
| JPWO2013114968A1 (ja) | 超音波振動子アレイ、超音波振動子アレイの製造方法、及び超音波内視鏡 | |
| JP2017223654A (ja) | 配管内を流れる流体の流速を測定するための装置及び方法 | |
| RU2019130401A (ru) | Ультразвуковой преобразователь с герметизированным 3d-печатным массивом миниатюрных рупоров | |
| Zhao et al. | Focused ultrasound transducer with electrically controllable focal length | |
| US7388317B2 (en) | Ultrasonic transmitting/receiving device and method for fabricating the same | |
| US3263209A (en) | Pressure compensated hydrophone | |
| CN110088578A (zh) | 超声夹持式流量计 | |
| JP6454867B2 (ja) | 超音波振動子およびそれを用いた超音波流量計 | |
| JP5079485B2 (ja) | 超音波探触子及びその製造方法 | |
| JP4638854B2 (ja) | 超音波用探触子の製造方法 | |
| JP5771135B2 (ja) | 球面状複合多チャンネル圧電振動子及びその製造方法 | |
| Tang et al. | Electrical tuning of focal size with single focused ultrasonic transducer | |
| JP2005277864A (ja) | 超音波探触子及び超音波探触子の製造方法 | |
| JP2007118265A5 (ru) | ||
| KR0152458B1 (ko) | 초음파 핑거 | |
| JP7316924B2 (ja) | 超音波放射器具及び超音波装置 |