DE29621964U1

DE29621964U1 - Ultrasonic transducers for flow meters

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Publication number: DE29621964U1
Application number: DE29621964U
Authority: DE
Original assignee: Hydrometer GmbH
Current assignee: Hydrometer GmbH
Priority date: 1996-12-18
Filing date: 1996-12-18
Publication date: 1997-03-20
Anticipated expiration: 2006-12-19

Description

Ultraschallwandler für DurchflußmeßgeräteUltrasonic transducers for flow meters

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ultraschallwandler für Durchflußmeßgeräte zum Einbau in das Gehäuse eines Ultraschallmeßwertgebers und zur Verbindung mit einer daran angebrachten Meßelektronik, mit einem Ultraschallwandler-Gehäuse und einer dieses dicht verschließenden Stahlfolie, an der innenseitig eine Keramikplatte anliegt, die elektrisch mit einem im Gehäuse gehalterten Übertrager verbunden ist, dessen Anschluß-Kabel zugentlastet aus dem Gehäuse herausgeführt ist.The invention relates to an ultrasonic transducer for flow measuring devices for installation in the housing of an ultrasonic sensor and for connection to a measuring electronics attached to it, with an ultrasonic transducer housing and a steel foil that seals it tightly, on the inside of which a ceramic plate rests, which is electrically connected to a transducer held in the housing, the connecting cable of which is led out of the housing with strain relief.

Der übliche Stand der Technik bei derartigen Ultraschallwandlern ist ein Aufbau, bei dem das Gehäuse als spanbearbeitetes Ganzmetallgehäuse ausgebildet ist, dessen Durchführung an der Rückseite vergossen ist, wobei die Stahlfolie am Ganzmetallgehäuse angeschweißt und das Gehäuse insgesamt über eine Gewindebefestigung im Uitraschallmeßwertgeber gehaltert ist. Das Anschiußkabel ist dabei üblicherweise als Koaxialkabel ausgebildet.The usual state of the art for such ultrasonic transducers is a design in which the housing is designed as a machined all-metal housing, the feedthrough of which is cast on the back, the steel foil being welded to the all-metal housing and the housing as a whole being held in the ultrasonic sensor via a threaded fastening. The connecting cable is usually designed as a coaxial cable.

Diese bekannten Ausführungen sind aufgrund des Vergusses, der Schweißnähte und der Koaxialkabel kostenintensiv. Die Gewindebefestigung erschwert die Montage, wobei durch das Gewinde eine nicht definierte Endlage gegeben ist. Neben der schwierigen Handhabung von Koaxialkabeln bestehen auch Probleme mit mangelhaften Kabelherausführungen (Bruchgefahr) und schließlich sind diese bekannten Ausführungen wegen ihres Vergusses nicht recycelbar.These known designs are expensive due to the casting, the weld seams and the coaxial cables. The threaded fastening makes assembly difficult, with the thread giving an undefined end position. In addition to the difficult handling of coaxial cables, there are also problems with inadequate cable exits (risk of breakage) and finally these known designs are not recyclable due to their casting.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ultraschallwandler der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß er aus einer geringen Anzahl von Einzelteilen besteht, die einfach montierbar sind und einen insgesamt einfach und kostengünstig herstellbaren Ultraschallwandler ergeben.The invention is therefore based on the object of designing an ultrasonic transducer of the type mentioned at the outset in such a way that it consists of a small number of individual parts which are easy to assemble and result in an ultrasonic transducer which is easy and inexpensive to manufacture overall.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Gehäuse aus einem Kunststoff-Tragteil mit Halterungen für die Keramikplatte und den Übertrager und einer angeformten Hülse zum Herausführen und Einleiten des Anschlußkabels bis ins Gehäuse für die Meßelektronik sowie einer tiefgezogenen,To achieve this object, the invention provides that the housing consists of a plastic support part with holders for the ceramic plate and the transformer and a molded sleeve for leading out and introducing the connecting cable into the housing for the measuring electronics as well as a deep-drawn,

der mechanischen Versteifung dienenden dünnwandigen, vorzugsweise lose aufgesetzten Stahlhaube besteht.a thin-walled, preferably loosely mounted steel hood serving for mechanical stiffening.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung läßt sich das -Kunststoff-Tragteil sehr einfach als Spritzgießteil hersteilen, an dem die notwendigen Halterungen gleich mit angespritzt werden können, während die tiefgezogene Stahlhaube lediglich zur Erzielung der notwendigen mechanischen Stabilität und zur magnetischen Abschirmung des Übertragers dient. Aus diesem Grund kann sie sehr einfach geformt sein, es brauchen beispielsweise keine Ansätze für die Herausführung des Kabels angeformt zu sein, sondern es genügt eine Ausnehmung, durch die die Hülse des Kunststoff-Tragteils herausgeführt ist, und man braucht auch keine Halterungen am eigentlichen Stahlteil vorzusehen, die in jedem Fall eine aufwendige Fertigung erforderlich machen. Das Vorsehen eines in einer Stahlhaube angeordneten Kunststoff-Tragteils ermöglicht ein sehr einfaches Ankleben der Stahlfolie an den Rand des Kunststoff-Tragteils, wodurch die bisherige aufwendige Verschweißung entfallen kann.The design according to the invention means that the plastic support part can be manufactured very easily as an injection-molded part, to which the necessary brackets can be molded at the same time, while the deep-drawn steel cover only serves to achieve the necessary mechanical stability and to magnetically shield the transformer. For this reason, it can be shaped very simply; for example, no projections for the cable to exit need to be molded on; instead, a recess through which the sleeve of the plastic support part is led out is sufficient, and there is no need to provide brackets on the actual steel part, which in any case requires complex manufacturing. The provision of a plastic support part arranged in a steel cover enables the steel foil to be very easily glued to the edge of the plastic support part, which means that the previously complex welding can be omitted.

In Weiterbildung der Erfindung kann eine verdrehfreie Schnapphalterung für den Übertrager vorgesehen sein, wodurch sich eine gleichzeitige Zugentlastung der, gegenüber den Leitern des Anschlußkabels bevorzugt dünneren, Verbindungsdrähte zur Keramikplatte ergibt. In Verbindung mit der Ausbildung der Leiter des Anschlußkabels als sog. &ldquor;twisted pair" ergibt sich somit eine sehr einfache Zugentlastung, die im übrigen auch dadurch verbessert wird, daß das Anschlußkabel durch die langgestreckte Hülse bis direkt in das Gehäuse der Meßelektronik geleitet werden kann, so daß freiliegende Anschlußdrähte außerhalb des fertigen Ultraschallwandlers überhaupt nicht mehr vorhanden sind.In a further development of the invention, a twist-free snap-on holder can be provided for the transmitter, which results in simultaneous strain relief for the connecting wires to the ceramic plate, which are preferably thinner than the conductors of the connecting cable. In conjunction with the design of the conductors of the connecting cable as a so-called "twisted pair", this results in very simple strain relief, which is also improved by the fact that the connecting cable can be led through the elongated sleeve directly into the housing of the measuring electronics, so that there are no longer any exposed connecting wires outside the finished ultrasonic transducer.

Das Kunststoff-Tragteil kann bevorzugt einen von einem entsprechenden Flansch der Stahlhaube überdeckten Befestigungsfiansch zum Einbau in das Gehäuse des Ultraschallmeßwertgebers aufweisen, wobei der Befestigungsflansch bevorzugt als Teil eines Renkverschlusses ausgebildet ist, der im Gegensatz zu einem Gewinde sehr viel einfacher und rascher montierbar ist und darüber hinaus auch stets eine definierbare Einbaulage gewährleistet.The plastic support part can preferably have a fastening flange covered by a corresponding flange of the steel cover for installation in the housing of the ultrasonic sensor, wherein the fastening flange is preferably designed as part of a bayonet lock, which in contrast to a thread can be installed much more easily and quickly and also always ensures a definable installation position.

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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
5Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of an embodiment and from the drawing. In the drawing:
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Fig. 1 einen Schnitt durch ein Ultraschalldurchflußmeßgerät mit zwei erfinFig. 1 shows a section through an ultrasonic flow meter with two inventive

dungsgemäßen Ultraschaliwandlem, undaccording to the invention, and

Fig. 2 eine Aufsicht auf die Rückseite eines eine dünnwandige StahlhaubeFig. 2 a view of the back of a thin-walled steel hood

tragenden Ultraschallwandlers.carrying ultrasonic transducer.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Ultraschallmeßwertgeber und mit 2 eine darauf aufgesetzte Meßelektronik bezeichnet, in der die Verarbeitung der im Meßwertgeber erhaltenen Meßsignale erfolgt. Der Ultraschallmeßwertgeber umfaßt ein Gehäuse 3 mit einem Meßrohr 4, das eine Verteilkammer 5 mit einer zweiten Verteilkammer 6 verbindet, wobei in diese Verteilkammern 5 und 6 von der Seite her und damit im Schnitt in Fig. 1 nicht sichtbar die Flüssigkeitszu- und -abführstutzen einmünden, durch die die in ihrem Durchfluß zu messende Flüssigkeit zu- und abgeführt wird. Etwa senkrecht zur Achse 7 des Meßrohrs sind in den Verteilkammern 5 und 6 zwei gleichartig ausgebildete Ultraschallwandler 8 angerordnet, über die Ultraschallwellen in und gegen die Strömungsrichtung der durch das Meßrohr 4 strömendenden Flüssigkeit geleitet werden, wobei die Laufzeitunterschiede in der Meßelektronik des Meßaufsatzes 2 ausgewertet und angezeigt oder aufgezeichnet werden.In Fig. 1, 1 designates an ultrasonic sensor and 2 designates a measuring electronics mounted on it, in which the measuring signals received in the sensor are processed. The ultrasonic sensor comprises a housing 3 with a measuring tube 4, which connects a distribution chamber 5 with a second distribution chamber 6, whereby the liquid supply and discharge nozzles open into these distribution chambers 5 and 6 from the side and are therefore not visible in the section in Fig. 1, through which the liquid whose flow is to be measured is supplied and discharged. Approximately perpendicular to the axis 7 of the measuring tube, two similarly designed ultrasonic transducers 8 are arranged in the distribution chambers 5 and 6, via which ultrasonic waves are directed in and against the flow direction of the liquid flowing through the measuring tube 4, whereby the transit time differences are evaluated in the measuring electronics of the measuring attachment 2 and displayed or recorded.

Erfindungsgemäß werden Ultraschallwandler 8 eingesetzt, deren Gehäuse 9 aus einem schalenförmigen Kunststoff-Tragteil 10 und einer tiefgezogenen dünnwandigen Stahlhaube 11 bestehen, die das Kunststofftragteil außen übergreift. Das Kunststoff-Tragteil 10 weist zum einen eine Hülse 12 zum Herausführen des Anschlußkabels 13 des Übertragers 14 des Uitraschallwandlers auf, wobei diese Tülle so ausgebildet ist, daß sie abgedichtet in das Gehäuse 26 des Meßaufsatzes 2 hineinragt und somit die Anschlußdrähte ohne Berührungsmöglichkeit von außen vom Ultraschallmeßwertgeber in den Meßaufsatz führt. Darüber hinaus istAccording to the invention, ultrasonic transducers 8 are used whose housing 9 consists of a bowl-shaped plastic support part 10 and a deep-drawn, thin-walled steel cover 11 which overlaps the plastic support part on the outside. The plastic support part 10 has a sleeve 12 for leading out the connecting cable 13 of the transmitter 14 of the ultrasonic transducer, whereby this sleeve is designed in such a way that it extends sealed into the housing 26 of the measuring attachment 2 and thus leads the connecting wires from the ultrasonic sensor into the measuring attachment without the possibility of contact from the outside. In addition,

am Kunststoff-Tragteil 10 eine Schnapphalterung 15 zum verdrehungsfreien Befestigen des Übertragers 14 angeformt, so daß selbst bei einem Zug über das Anschlußkabel 13 ein Verdrehen des Übertragers 14 ausgeschlossen ist und damit auch keinerlei Gefahr besteht, daß Zugkräfte auf die gegenüber dem Anschlußkabel 13 dünneren Verbindungsdrähte 16 und 17 vom Übertrager zu der Keramikplatte 18 gegeben ist, die an der Rückseite einer Stahlfolie 19 anliegt, die ihrem Rand mit dem Rand des Kunststoff-Tragteils verklebt ist.a snap-on holder 15 is formed on the plastic support part 10 for the torsion-free fastening of the transformer 14, so that even if the connecting cable 13 is pulled, twisting of the transformer 14 is impossible and there is therefore no danger of tensile forces being exerted on the connecting wires 16 and 17, which are thinner than the connecting cable 13, from the transformer to the ceramic plate 18, which rests on the back of a steel foil 19, the edge of which is glued to the edge of the plastic support part.

Wie man insbesondere aus Fig. 2 erkennen kann, ist das Gehäuse 9 des Ultraschallwandlers mit einem Renkverschluß-Außenflansch versehen, d.h. das Kunststoff-Tragteil 10 und die Stahlhaube 11 sind mit einem Befestigungsflansch 21 und einem entsprechenden Überdeckungsflansch 22 versehen, die einen einfachen Einbau des Ultraschallwandlers über einen Renkverschluß im Gehäuse des Ultraschallmeßwertgebers erlauben. Dadurch ergibt sich eine sehr einfache Montage und vor allem auch eine definierbare Endlage, bei der die bereits angesprochene Hülse 12 über einen Dichtring 23 in eine Einführung 24 des Gehäuses 14 des Meßteils 2 hineinragen kann.As can be seen in particular from Fig. 2, the housing 9 of the ultrasonic transducer is provided with a bayonet outer flange, i.e. the plastic support part 10 and the steel cover 11 are provided with a fastening flange 21 and a corresponding cover flange 22, which allow easy installation of the ultrasonic transducer via a bayonet in the housing of the ultrasonic sensor. This results in very simple assembly and, above all, a definable end position, in which the sleeve 12 mentioned above can protrude via a sealing ring 23 into an inlet 24 of the housing 14 of the measuring part 2.

Claims

t · Protection claims

1. Ultrasonic transducer for flow measuring devices for installation in the housing of an ultrasonic measuring device and for connection to the electronics of an associated measuring part, with an ultrasonic transducer housing and a steel foil that seals it tightly, on the inside of which a ceramic plate rests, which is electrically connected to a transmitter held in the housing, the connecting cable of which is led out of the housing with strain relief, characterized in that the housing (9) consists of a plastic support part (10) with holders for the transmitter (14) and the ceramic plate (18) and with a molded sleeve (12) for leading out and introducing the connecting cable (13) into the housing (26) of the measuring part (2) and a deep-drawn, thin-walled steel hood (11) that serves to mechanically stiffen and magnetically shield the transmitter.

2. Ultrasonic transducer according to claim 1, characterized by a twist-free snap-on holder (15) for the transformer (14) for strain relief of the connecting wires (16, 17) to the ceramic plate (18), which are thinner than the conductors of the connecting cable (13).

3. Ultrasonic transducer according to claim 1 or 2, characterized in that the plastic support part (10) has a fastening flange (21) covered by a corresponding flange (22) of the steel cover (11) for installation in the housing (3) of the ultrasonic sensor (1).

4. Ultrasonic transducer according to claim 3, characterized in that the fastening flange (21) is designed as a bayonet flange.

5. Ultrasound transducer according to one of claims 1 to 4, characterized in that the steel foil (19) is glued to the edge of the plastic support part (10).

6. Ultrasonic transducer according to one of claims 1 to 5, characterized in that the conductors of the connecting cable (13) are designed as a "twisted pair".