УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
ULTRASOUND CONVERTER

Изобретение относится к ультразвуковому преобразователю в качестве существенной части ультразвукового расходомера, с корпусом преобразователя и с преобразовательным элементом, причем корпус преобразователя имеет ультразвуковое окно, корпусную трубку и корпусной фланец, и преобразовательный элемент предусмотрен либо на обращенном к среде, интенсивность расхода которой необходимо измерять, конце корпусной трубки, либо на обращенном от среды, интенсивность расхода которой необходимо измерять, конце корпусной трубки и причем ультразвуковой преобразователь выполнен с возможностью крепления на держателе преобразователя с помощью корпусного фланца и для этого корпусной фланец корпуса преобразователя выполнен с возможностью зажима между фланцем держателя держателя преобразователя и контрфланцем с помощью стяжных болтов и контргаек.
В промышленности придается особое значение измерительной, управляющей, регулирующей технике и технике автоматизации. Это относится, прежде всего, к измерительной технике, которая является основой управляющей, регулирующей техники и техники автоматизации. Важной областью измерительной техники является расходомерная техника (ср. с развернутым изложением профессора, доктора естественных наук Отто Фидлера (Otto Fiedler) „Stromungs- und Durchfluβmeβtechnik", R. Oldenbourg Verlag München 101992). Для расходомерной техники особое значение имеют (см. „Stromungs- und Durchfluβmeβtechnik", там же) устройства для измерения расхода по механическим принципам действия, прежде всего поплавковые расходомеры и кориолисовые расходомеры, тепловые расходомеры, магнитно-индукционные расходомеры, а также ультразвуковые расходомеры.
В ультразвуковых расходомерах используется эффект, заключающийся в том, что в транспортируемой по измерительной трубе среде на скорость распространения звукового сигнала налагается скорость транспортировки среды. Таким образом, если среда транспортируется в направлении звукового сигнала, то измеренная скорость распространения звукового сигнала по отношению к измерительной трубе больше, чем в покоящейся среде, а если среда транспортируется против направления звукового сигнала, то скорость звукового сигнала по отношению к измерительной трубе меньше, чем в покоящейся среде. Вследствие эффекта сопутствующего движения время распространения звукового сигнала между передатчиком звука и приемником звука - передатчик звука и приемник звука являются ультразвуковыми преобразователями - зависит от скорости транспортировки среды относительно измерительной трубы и, следовательно, относительно ультразвукового преобразователя, то есть относительно передатчика звука и приемника звука.
В остальном в современном состоянии техники, из которого исходит изобретение, ультразвуковой преобразователь выполнен с возможностью крепления на держателе преобразователя с помощью его корпусного фланца. Для этого корпусной фланец зажимается между фланцем держателя держателя преобразователя и контрфланцем, а именно с помощью стяжных болтов и контгаек.
Прежде всего тогда, когда среда, интенсивность расхода которой необходимо измерить, имеет высокую температуру, но, прежде всего, находится под высоким давлением, крепление ультразвукового преобразователя на держателе преобразователя должно удовлетворять высоким требованиям - оно должно быть, прежде всего, герметичным под давлением. При этом невозможно предотвратить то, чтобы, как показано на фиг.1, при затягивании стяжных болтов контрфланец приобретал выпуклость и, как это тоже показано на фиг.1, выпуклость контрфланца приводила к выпуклости корпусного фланца корпуса преобразователя. С этим связана особенная нагрузка на корпусной фланец корпуса преобразователя, а также особенная нагрузка на уплотнительное кольцо, которое предусмотрено между корпусным фланцем корпуса преобразователя и фланцем держателя держателя преобразователя.
Следовательно, в основе изобретения лежит задача такого выполнения и усовершенствования ультразвукового преобразователя, из которого исходит изобретение, чтобы раскрытая ранее проблема более не возникала.
Ультразвуковой преобразователь согласно изобретению, в котором ранее выведенная и раскрытая задача решена, отличается, прежде всего, и, по существу, тем, что корпусной фланец корпуса преобразователя на его обращенной к контрфланцу стороне имеет внешний контур, который допускает затяжку контрфланца без перекоса корпусного фланца. То есть согласно изобретению обеспечивается то, что может появиться возникающая при затяжке контрфланца по отношению к корпусному фланцу корпуса преобразователя выпуклость контрфланца, но при этом корпусной фланец корпуса преобразователя не должен «уступать» выпучиванию контрфланца. То есть другими словами, должно быть обеспечено, чтобы возникающая при затяжке контрфланца по отношению к корпусному фланцу корпуса преобразователя выпуклость контрфланца могла вдаваться внутрь в области, в которой материал корпусного фланца корпуса преобразователя отсутствует.
То, что было разъяснено, в общем, ранее, может быть реализовано в деталях посредством того, что корпусной фланец на его обращенной к контрфланцу стороне имеет ступенчатый или скошенный внешний контур.
Особенно предпочтительной является форма выполнения ультразвукового преобразователя согласно изобретению, в котором корпусной фланец корпуса преобразователя на его обращенной к контрфланцу стороне имеет закругленный внешний контур. Преимущественным образом внешний контур корпусного фланца на его обращенной к контрфланцу стороне имеет внешний контур с радиусом закругления, который допускает перекатывание контрфланца по закругленному внешнему контуру корпусного фланца.
При данных обстоятельствах имеются различные возможности выполнения и усовершенствования ультразвукового преобразователя согласно изобретению в деталях. Для этого делается ссылка на зависящие от пункта 1 формулы изобретения пункты формулы изобретения и на описанные в дальнейшем в сочетании с фигурами и представленные на фигурах примеры выполнения.
На фигурах показано:
Фиг.1 - известный ультразвуковой преобразователь;
Фиг.2 - первый пример выполнения ультразвукового преобразователя согласно изобретению;
Фиг.3 - второй пример выполнения ультразвукового преобразователя согласно изобретению;
Фиг.4 - третий, предпочтительный пример выполнения ультразвукового преобразователя согласно изобретению;
Фиг.5 - изображенный на фиг.4 пример выполнения ультразвукового преобразователя согласно изобретению с затянутыми стяжными болтами, то есть в затянутом состоянии.
Как изложено далее, на фиг.1 показан относящийся к современному состоянию техники ультразвуковой преобразователь, тогда как на фигурах 2-5 показаны соответствующие изобретению ультразвуковые преобразователи. Для всех изображенных ультразвуковых преобразователей имеет силу то, что каждый из них представляет собой существенную часть не изображенного в остальном ультразвукового расходомера и имеет корпус 1 преобразователя и преобразовательный элемент 2. Корпус 1 преобразователя имеет ультразвуковое окно 3, корпусную трубку 4 и корпусной фланец 5.
Во всех ультразвуковых преобразователях, которые показаны на фигурах, преобразовательный элемент 2 соответственно предусмотрен на обращенном к среде, интенсивность расхода которой должна быть измерена, конце корпусной трубки 4. В отличие от этого преобразовательный элемент 2 может быть предусмотрен на обращенном от среды, интенсивность расхода которой должна быть измерена, конце корпусной трубки 4. Подобная форма выполнения ультразвукового преобразователя, в котором преобразовательный элемент предусмотрен на обращенном от среды, интенсивность расхода которой должна быть измерена, конце корпусной трубки, описана и изображена, например, в описании германского патента 19812458. По поводу того, когда и почему выбирают подобную форму выполнения, делается ссылка на ранее названное, предварительно опубликованное печатное издание.
Как показано на всех фигурах, ультразвуковой преобразователь с помощью корпусного фланца 5 закреплен на держателе 6 преобразователя. Для этого корпусной фланец 5 корпуса 1 преобразователя зажат между фланцем 7 держателя держателя 6 преобразователя и контрфланцем 8 с помощью стяжных болтов 9 и контргаек 10.
Из фиг.1 можно сделать вывод о лежащей в основе изобретения проблеме. Затяжка контрфланца 8 по отношению к корпусному фланцу 5 корпуса 1 преобразователя с помощью стяжных болтов 9 и контгаек 10 привела к образованию выпуклости контрфланца 8. Выпуклость контрфланца 8 привела также непосредственно к выпуклости корпусного фланца 5 корпуса 1 преобразователя. Из этого вытекает, как показано на фиг.1, высокое напряжение в корпусном фланце 5 корпуса 1 преобразователя, а также высокое напряжение в предусмотренном между корпусным фланцем 5 корпуса 1 преобразователя и фланцем 7 держателя держателя 6 преобразователя уплотнительном кольце 11. Согласно изобретению теперь обеспечивается то, что корпусной фланец 5 корпуса 1 преобразователя на его обращенной к контрфланцу 8 стороне имеет внешний контур 12, который допускает затяжку контрфланца 8 без перекоса корпусного фланца 5.
В примере выполнения согласно фиг.2 корпусной фланец 5 корпуса 1 преобразователя имеет на его обращенной к контрфланцу 8 стороне ступенчатый внешний контур 12. В примере выполнения согласно фиг.3 корпусной фланец 5 корпуса 1 преобразователя на его обращенной к контрфланцу 8 стороне имеет скошенный внешний контур 12.
Совершенно особенно предпочтительный пример выполнения ультразвукового преобразователя согласно изобретению показан на фигурах 4 и 5. В данном примере выполнения корпусной фланец 5 на его обращенной к контрфланцу 8 имеет стороне закругленный внешний контур 12. При этом предусмотренный на обращенной к контрфланцу 8 стороне корпусного фланца 5 закругленный внешний контур 12 имеет радиус закругления, который допускает перекатывание контрфланца 8 по внешнему контуру 12 корпусного фланца 5. Если сравнить изображенный на фигурах 4 и 5 пример выполнения ультразвукового преобразователя согласно изобретению с изображенным на фиг.1, относящимся к современному состоянию техники ультразвуковым преобразователем, то становится совершенно ясно, что было достигнуто согласно изобретению, а именно предотвращение чрезвычайной нагрузки на корпусной фланец 5 корпуса 1 преобразователя, а также предотвращение чрезвычайной нагрузки на уплотнительное кольцо 11, которое предусмотрено между корпусным фланцем 5 корпуса 1 преобразователя и фланцем 7 держателя держателя 6 преобразователя.