Первичный преобразователь ультразвукового расходомера

(51) 01 1/66 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ прямым углом относительно продольной оси проточной полости, а средство для фиксации каждого пьезоэлектропреобразователя на корпусе образовано из пьезоэлектропреобразователя, выполненного в виде монолитной втулки, выполненной из демфирующего материала со сквозными отверстиями и отверстиями для вывода электрической пары пьезоэлемента,которая размещена коаксиально в проточной полости корпуса,выполненного из металла, при этом обойма, зажата между пьезоэлектропреобразователями и имеет диффузор, конфузор и цилиндрическую проточную полость, а полые втулки размещены в проточной полости корпуса вплотную между наружными срезами фланцев корпуса и средств для фиксации,наружные диаметры полой втулки и пьезоэлектропреобразователя, выполнены с допуском при посадке и соответствуют внутреннему диаметру цилиндрической проточной полости корпуса,который снабжен двумя отверстиями для вывода электрической пары от пьезоэлемента и для закрепления монолитных втулок,пьезопреобразователи снабжены сквозными отверстиями для обеспечения прохода текущей среды, общая площадь сечения проточных отверстий пьезопреобразователя составляет не менее площади поперечного сечения канала обоймы, выполненной из пластмассы.(72) Нукенов Сапаргалий Кудайбергенович Ермошенко Петр Николаевич(54) ПЕРВИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УЛЬТРАЗВУКОВОГО РАСХОДОМЕРА(57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения расхода жидкости в закрытых потоках. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности при эксплуатации,упрощение конструкции и снижение материальных затрат на его изготовление. Это достигается тем, что в предлагаемом первичном преобразователе ультразвукового расходомера, содержащем корпус с проточной полостью с установленной в нем парой пьезоэлектропреобразователей, включающих пьезоэлементы,демферы и протекторы, поверхности которых установлены под углом относительно продольной оси проточной полости, средство для фиксации каждого пьезоэлектропреобразователя на корпусе,согласно изобретению, он дополнительно снабжен обоймой, парой полых втулок, протекторы пары пьезоэлектропреобразователей установлены под 21955 Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения расхода жидкости в закрытых потоках. Известно устройство для ультразвукового измерения расхода жидкости, содержащее обратимые накладные ультразвуковые преобразователи,каждый из которых размещен в корпусе и выполнен в виде пьезоэлемента, звуковода и демфера,соединенных заливочной массой с образованием единого узла, подвижно закрепленного в корпусе,прижимное приспособление для закрепления ультразвукового преобразователя на трубопроводе,в каждом преобразователе звукопровод выполнен из полимерного материала, демфер- коническим с углом между образующей конуса и основанием в 45, в звукопроводе выполнено посадочное отверстие под пьезоэлемент и основание демфера под углом 90 -его продольной образующей к контактной поверхности трубопровода, где- угол ввода продольной звуковой волны в трубопровод,зависящий от скоростей распространения волны в жидкости, материала трубопровода и звукопровода. Прижимное приспособление для закрепления ультразвукового преобразователя на трубопроводе выполнено в виде механизма червячной самотормозящейся передачи, на барабанах двух червячных колес которого закреплены концы стяжных металлических лент одинаковой длины.(Пат.2100780, кл.011/66, 1997) К недостаткам известного преобразователя относятся недостаточная эффективность при эксплуатации, сложность конструкции и высокие материальные затраты на его изготовление, так как накладные ультразвуковые преобразователи подвижно закреплены в корпусе, что не обеспечивает достаточной точности ультразвуковых измерений. Известен, также, первичный преобразователь ультразвукового расходомера, содержащий корпус с проточной жидкостью с установленными в нем парами пьезоэлектропреобразователей, поверхности протекторов которых параллельны оси проточной жидкости, на внутренней поверхности протектора установлены пьезокерамические диски (пьезоэлементы) и свинцовые демферы над ними и в проточной полости соосно с пьезоэлектропреобразователями установлены косые отражатели в сепараторе, имеющем форму трубки, например,круглого сечения и жестко соединенном с поверхностью протектора, средство для фиксации пьезоэлектропреобразователя на корпусе,включающего ряд приспособлений для точной фиксации посредством боковых отверстий,выполненных в корпусе пьезоэлектропреобразователя. При этом острый угол зеркала косого отражателя к оси сепаратора составляет не более 45, а для труб с диаметром проточной полости более 2 пьезоэлектропреобразователи установлены со смещением относительно проточной полости по разные стороны от этой оси каждого из пары, так что расстояние от диаметральной плоскости до геометрического центра зеркала косого отражателя не менее величины 0,51 радиуса проточной полости. 2(Пат. на полезную модель 32 268, кл.011/66, 2003) К недостаткам известного преобразователя относится недостаточная эффективность при эксплуатации, сложность конструкции и высокие материальные затраты на его изготовление, что связано со сложностью конструкции средства для фиксации, включающего ряд приспособлений для точной фиксации посредством боковых отверстий,выполненных в корпусе пьезоэлектропреобразователя, а также в связи с параллельной установкой поверхности протекторов относительно продольной оси корпуса, требующей дополнительных отражателей, размещенных строго под углом 45 для обеспечения точности ультразвуковых измерений. Задачей изобретения является создание первичного преобразователя ультразвукового расходомера,позволяющего повысить эффективность при эксплуатации, упростить конструкцию и снизить материальные затраты на его изготовление. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности при эксплуатации,упрощение конструкции и снижение материальных затрат на его изготовление. Это достигается тем, что в предлагаемом первичном преобразователе ультразвукового расходомера, содержащем корпус с проточной полостью с установленной в нем парой пьезоэлектропреобразователей, включающих пьезоэлементы,демферы и протекторы, поверхности которых установлены под углом относительно продольной оси проточной полости, средство для фиксации каждого пьезоэлектропреобразователя на корпусе,согласно изобретению, он дополнительно снабжен обоймой, парой полых втулок, протекторы пары пьезоэлектропреобразователей установлены под прямым углом относительно продольной оси проточной полости, а средство для фиксации каждого пьезоэлектропреобразователя на корпусе образовано из пьезоэлектропреобразователя,выполненного в виде монолитной втулки,выполненной из демфирующего материала со сквозными отверстиями и отверстиями для вывода электрической пары пьезоэлемента,которая размещена коаксиально в проточной полости корпуса, выполненного из металла, при этом обойма, зажата между пьезоэлектропреобразователями и имеет диффузор, конфузор и цилиндрическую проточную полость, а полые втулки размещены в проточной полости корпуса вплотную между наружными срезами фланцев корпуса и средств для фиксации, наружные диаметры полой втулки и пьезоэлектропреобразователя, выполнены с допуском при посадке и соответствуют внутреннему диаметру цилиндрической проточной полости корпуса,который снабжен двумя отверстиями для вывода электрической пары от пьезоэлемента и для закрепления монолитных втулок,пьезопреобразователи снабжены сквозными отверстиями для обеспечения прохода текущей среды, общая площадь сечения проточных отверстий пьезопре 21955 образователя составляет не менее площади поперечного сечения канала обоймы, выполненной из пластмассы. Технический результат обеспечивается выполнением и размещением средства для фиксации пьезоэлектропреобразователя на корпусе устройства. Предлагаемый первичный преобразователь ультразвукового расходомера представлен на чертежах. На фиг. 1 схематично представлен общий вид устройства На фиг.2 - то же на фиг. 1, разрез по А-А На фиг.3 средство для фиксации пьезоэлектропреобразователя на корпусе. Предлагаемый первичный преобразователь ультразвукового расходомера содержит цилиндрический корпус 1 с фланцами 14 и проточной полостью с установленной в нем парой 2 пьезоэлектропреобразователей, средство 3 для фиксации каждого пьезоэлектропреобразователя на корпусе 1, обойму 4, пару полых втулок 11. Средство для фиксации каждого пьезоэлектропреобразователя 3 в корпусе 1 образовано из пьезоэлектропреобразователя, выполненного в виде монолитной втулки 3 из демфирующего материала(например, эпоксидная смола с присадками),которая размещена коаксиально в проточной полости корпуса 1, выполненного из металла(например, алюминий), и содержит протектор 5,пьезоэлемент 6 и демфер 7 (известные серийные,выпускаемые промышленностью устройства). Протекторы 5 пары 2 пьезоэлектропреобразователей установлены под прямым угломотносительно продольной оси проточной полости корпуса 1 и обоймы 4. Обойма 4, зажата между пьезоэлектропреобразователями 3 и имеет диффузор - конфузор 8, конфузор-диффузор 9 и цилиндрическую проточную полость 10. Наружный диаметр монолитной втулки 3, выполненной с допуском при посадке,соответствует внутреннему диаметру цилиндрической проточной полости корпуса 1 . Корпус 1 снабжен двумя отверстиями 12 для вывода электрической пары 15 от пьезоэлемента 6 пьезопреобразователей 3. Пьезопреобразователи 3 снабжены сквозными отверстиями 13 для обеспечения прохода текущей среды. Общая площадь сечения проточных отверстий 13 пьезопреобразователя 3 составляет не менее площади поперечного сечения канала обоймы 4,выполненной из пластмассы. Предлагаемый первичный преобразователь ультразвукового расходомера работает следующим образом. Предлагаемое устройство является двунаправленным, то есть измерение количества жидкости,протекающей через его проточную полость может осуществляться как в прямом так и в обратном направлении. При движении слева направо текущая жидкая среда в проточном канале корпуса 1 проходит последовательно полость полой втулки 11,проточные каналы средства для фиксации 3,конфузор- диффузор 9, цилиндрическую проточную полость 10, диффузор-конфузор 8 обоймы 4, правое средство для фиксации 3 и полость правой полой втулки 11. Связь между первичным и вторичным преобразователями (не показаны) ультразвукового расходомера осуществляется через электропроводные пары 15 пьезоэлементов 6. Для сравнения предлагаемого первичного преобразователя ультразвукового расходомера с ближайшим аналогом приводим таблицу. Устройство по ближайшему аналогу средство для фиксации,включающее ряд приспособлений для точной фиксации посредством боковых отверстий,выполненных в корпусе средства для фиксации,образовано из пьезоэлектропреобразователя Материальные затраты при изготовлении,100 Как видно из таблицы предлагаемый первичный преобразователь ультразвукового расходомера позволяет снизить материальные затраты на его изготовление ориентировочно в два раза за счет упрощения конструкции и повысить эффективность при эксплуатации за счет выполнения и размещения средств для фиксации в корпусе, обеспечивающих снижение гидромеханических погрешностей и точность фиксации пьезопреобразователей в корпусе. Таким образом предлагаемый первичный преобразователь ультразвукового расходомера 3 21955 позволяет повысить эффективность при эксплуатации, упростить конструкцию и снизить материальные затраты на его изготовление. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Первичный преобразователь ультразвукового расходомера, содержащий корпус с проточной полостью с установленной в нем парой пьезоэлектропреобразователей,включающих пьезоэлементы,демпферы и протекторы,поверхности которых установлены под углом относительно продольной оси проточной полости,средство для фиксации каждого пьезоэлектропреобразователя на корпусе,отличающийся тем, что он дополнительно снабжен обоймой, парой полых втулок, протекторы пары пьезоэлектропреобразователей установлены под прямым углом относительно продольной оси проточной полости, а средство для фиксации каждого пьезоэлектропреобразователя на корпусе образовано из пьезоэлектропреобразователя,выполненного в виде монолитной втулки,выполненной из демпфирующего материала со сквозными отверстиями и отверстиями для вывода электрической пары пьезоэлемента,которая размещена коаксиально в проточной полости корпуса, выполненного из металла, при этом обойма, зажата между пьезоэлектропреобразователями и имеет диффузор, конфузор и цилиндрическую проточную полость, а полые втулки размещены в проточной полости корпуса вплотную между наружными срезами фланцев корпуса и средств для фиксации. 2. Первичный преобразователь по п.1,отличающийся тем, что наружные диаметры полой втулки и пьезоэлектропреобразователя, выполнены с допуском при посадке и соответствуют внутреннему диаметру цилиндрической проточной полости корпуса. 3. Первичный преобразователь по п.1, 2,отличающийся тем, что корпус снабжен двумя отверстиями для вывода электрической пары от пьезоэлемента и закрепления монолитных втулок. 4. Первичный преобразователь по п.1, 2, 3,отличающийся тем, что пьезопреобразователи снабжены сквозными отверстиями для обеспечения прохода текущей среды. 5. Первичный преобразователь по п. 1-4,отличающийся тем, что общая площадь сечения проточных отверстий пьезопреобразователя составляет не менее площади поперечного сечения канала обоймы. 6. Первичный преобразователь по п.1,отличающийся тем, что обойма выполнена из пластмассы.