RU23541U1

RU23541U1 - ULTRASONIC PIEZO-CERAMIC CONVERTER

Info

Publication number: RU23541U1
Application number: RU2001125596/20U
Authority: RU
Inventors: М.Я. Андреев; В.А. Никандров; И.Л. Рубанов; ховский А.Е. Черн; А.Е. Черняховский
Priority date: 2001-09-24
Filing date: 2001-09-24
Publication date: 2002-06-20

Description

Ультразвуковой пьезокерамический преобразователь.Ultrasonic piezoelectric transducer.

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, в частности, к ультразвуковым измерителям уровня, и может быть использована в нефтяной или химической промышленности для контроля уровня жидкости в резервуарах и емкостях.The utility model relates to instrumentation, in particular, to ultrasonic level meters, and can be used in the oil or chemical industry to monitor the level of liquid in tanks and containers.

Известны пьезокерамические преобразователи, включающие в себя корпус, пьезокерамический элемент, изолятор, демпфер и протектор 1.Piezoceramic converters are known, including a housing, a piezoceramic element, an insulator, a damper and a protector 1.

Наиболее близким по технической сущности является ультразвуковой пьезокерамический преобразователь, содержащий корпус, в котором помещены круглый пьезоэлемент, изолятор, демпфер и протектор, пьезоэлемент установлен между демпфером и протектором, изолятор, демпфер и протектор выполнены в виде единого блока из композитного материала на основе эпоксидных смол 2.The closest in technical essence is an ultrasonic piezoelectric transducer containing a housing in which a round piezoelectric element, insulator, damper and protector are placed, the piezoelectric element is installed between the damper and protector, the insulator, damper and protector are made in the form of a single block of composite material based on epoxy resins 2 .

Недостатком известного ультразвукового пьезокерамического преобразователя является нете)шологичность конструкции и сложность процесса изготовления.The disadvantage of the known ultrasonic piezoelectric transducer is net) scholological design and the complexity of the manufacturing process.

Недостаток известного ультразвукового преобразователя объясняется следующим образом.A disadvantage of the known ultrasonic transducer is explained as follows.

Во-первых, известно, что общими недостатками эпоксидных компаундов является Токсичность, малый срок жизни (особенно для компаундов, отверждающихся в нормальных условиях), большая зависимость электрических характеристик от температуры 3.Firstly, it is known that the common disadvantages of epoxy compounds are Toxicity, short life (especially for compounds that cure under normal conditions), a large dependence of electrical characteristics on temperature 3.

Кроме того, запивка эпоксидным компаундом крутого пьезоэлемента без установки его на опоры является сложной, и обычно осуществляется либо в два этапа - заливка слоя, его отверждение, установка на нем пьезоэлемента и дальнейшая заливка, либо при помощи подвески пьезоэлемента на гибких нитях. И в том, и в другом случаях появляются границы раздела, что приводит к (Сдвиговым деформациям в компаунде и потерям.In addition, epoxy compound washing with a steep piezoelectric element without installing it on the supports is difficult, and it is usually carried out either in two stages - filling the layer, curing it, installing the piezoelectric element on it and further pouring it, or by using the suspension of the piezoelectric element on flexible threads. In both cases, the interface appears, which leads to (Shear deformations in the compound and losses.

Задачей полезной медели является упрощение конструкции и технологии изготовления ультразвукового пьезокерамического преобразователя.The objective of the useful medel is to simplify the design and manufacturing technology of an ultrasonic piezoceramic transducer.

Для решения поставленной задачи в известном ультразвуковом пьезокерамическом преобразователе, содержащем корпус, в котором размещены протектор, демпфер, пьезоэлемент, установленный между демпфером и протектором, и изолятор, установленный между дном корпуса и демпфером, введены новые признаки, а именно: пьезоэлемент и демпфер в виде резиновых прокладок, выполнены в форме колец с концентрическими отверстиями, а изолятор изготовлен из текстолита, изолятор имеет прилив кругового сечения, центрирующий пьезоэлемент и демпфер, при этом протектор изготовлен запивкой в корпус полиуретанового компаунда.To solve this problem, in the known ultrasonic piezoelectric transducer containing a housing in which a tread, damper, piezoelectric element installed between the damper and protector, and an insulator installed between the bottom of the housing and the damper, new features are introduced, namely, the piezoelectric element and damper in the form rubber gaskets, made in the form of rings with concentric holes, and the insulator is made of textolite, the insulator has a tide of circular cross section, centering the piezoelectric element and damper, while It is made by washing into the body of a polyurethane compound.

Техническим результатом от использования предложенного устройства является увеличение теаснологичности конструкции.The technical result from the use of the proposed device is to increase the theasological design.

Достижение положительного эффекта объясняется тем, что установка пьезоэлемента на демпфер при помощи центрирующего прилива в изоляторе существенно упрощает процесс сборки ультразвукового преобразователя, а использование в качестве материала для изготовления протектора полиуретанового- компаунда улучшает технические и эксплуатационные характеристики преобразователя (как известно 3, полиуретаны обладают хорошей адгезией, очень высоким сопротивлением надрыву, прочностью, зластичностью, очень небольшим истиранием).Achieving a positive effect is explained by the fact that installing the piezoelectric element on the damper using a centering tide in the insulator greatly simplifies the assembly process of the ultrasonic transducer, and the use of a polyurethane compound as a material for manufacturing the tread improves the technical and operational characteristics of the transducer (as is known 3, polyurethanes have good adhesion , very high tear resistance, strength, ductility, very little abrasion).

Сущность полезной модели поясняется Фиг.1, на которой схематически показано предложш1ное устройство.The essence of the utility model is illustrated in figure 1, which schematically shows the proposed device.

Предложенный ультразвуковой пьезокерамический преобразователь содержит корпус 1, внутри которого расположены протектор 2, выполненный из полиуретанового компаунда, демпфер 3, выполненный из резины, пьезоэлемент 4, выполненный в виде кольца с концентрическим отверстием, изолятор 5, выполненный с центрирующим приливом.The proposed ultrasonic piezoelectric transducer contains a housing 1, inside of which there is a tread 2 made of a polyurethane compound, a damper 3 made of rubber, a piezoelectric element 4 made in the form of a ring with a concentric hole, an insulator 5 made with a centering tide.

При изготовлении преобразователя проводятся следующие операции. Внутрь корпуса 1 на клеевой слой устанавливают изолятор 5, изготовленный из текстолита и имеющий центрирующий прилив кругового сечения. После высыхания клеевого слоя при помешу центрирующего прилива на изолятор 5 устанавливаются демпфер 3. выполненный из резины в виде кольца с концентрическим отверстием, и пьеэоэлемент 4, выполненный в виде кольца с концентрическим оттерстием. Последней операцией изготовления преобразователя является формирование протектора 2, которое осуществляется путем заливки внутрь корпуса полиуретанового компаунда.In the manufacture of the converter, the following operations are carried out. Inside the housing 1, an insulator 5 made of textolite and having a centering tide of circular cross section is installed on the adhesive layer. After the adhesive layer dries, when the centering tide is interrupted, a damper 3 is installed on the insulator 5. It is made of rubber in the form of a ring with a concentric hole, and the piezo element 4 is made in the form of a ring with concentric bore. The last operation of the manufacture of the Converter is the formation of the tread 2, which is carried out by pouring into the body of the polyurethane compound.

л/гТ/ Ш3l / gt / w3

Коэффициенты линейного расширения всех используемых материалов близки к коэффициенту расоМрения льезокерамики, что при изменении температуры не создает в элемшггах конструкции механических напряжений.The linear expansion coefficients of all the materials used are close to the coefficient of dimension of the ceramic-ceramic, which, when the temperature changes, does not create mechanical stresses in the elements.

Предложенное устройство работает следующим образом. При подаче на пьезокерамический элемент 4 электрического напряжения частоты f пьезоэлемент 4 вследствие обратного пьезоэффекта 3 начинает колебания с той же частотой. Ультразвуковые колебания частоты f с одной стороны через протектор 2 уходят в испьпуемый образец (не показан), с другой стороны затухают в демпфере 3, выполненном из резины. Изолятор 5, демпфер 3 и протектор 2 обеспечивают электрическую изоляцию пьезоэлемента 4 относительно корпуса ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя 1 и рабочей среды (не показана).The proposed device operates as follows. When applying a frequency voltage f to the piezoceramic element 4, the piezoelectric element 4, due to the inverse piezoelectric effect 3, starts to oscillate at the same frequency. Ultrasonic oscillations of the frequency f, on the one hand, through the tread 2 go into the test sample (not shown), on the other hand, they are attenuated in a damper 3 made of rubber. The insulator 5, the damper 3 and the tread 2 provide electrical isolation of the piezoelectric element 4 relative to the housing of the ultrasonic piezoelectric transducer 1 and the working medium (not shown).

Таким образом, предложенное устройство позволяет решить поставленную техническую задачу, а именно упростить и увеличить технологичность конструкции ультразвукового пьезокерамического преобразователя.Thus, the proposed device allows to solve the technical problem, namely, to simplify and increase the manufacturability of the design of the ultrasonic piezoelectric transducer.

Источники информации:Sources of information:

1.Патент США №4297607 по кл. ВО6 В1/06.1. U.S. Patent No. 4,297,607 to CL BO6 B1 / 06.

2.Авторское свидетельство СССР № 1738376 по кл. ВОб В1/06.2. The author's certificate of the USSR No. 1738376 by class. PSA B1 / 06.

3.Подводные электроакустические преобразователи. Справочник под редакцией В.В.Богородского. Л 1983г., с.211-212.3. Underwater electro-acoustic transducers. Handbook edited by VV Bogorodsky. L 1983, p. 211-212.

Claims

An ultrasonic piezoelectric transducer containing a housing in which a tread, damper, piezoelectric element mounted between the damper and the protector, and an insulator installed between the bottom of the housing and the damper, characterized in that the piezoelectric element and the damper in the form of rubber gaskets are made in the form of rings with concentric holes and the insulator is made of textolite and has a center tide of circular cross section, centering the piezoelectric element and damper, while the protector is made by filling into the body of a polyurethane computer NDA.