RU25854U1 - Ультразвуковой пьезокерамический преобразователь - Google Patents

Description

;г;;Л(г Дйл: ;;: - 9:;Л1--;-;-: у %;;:; :: V-:-i ;:

МПКВ06В1/06

Ультразвуковой пьезокерамический преобразователь.

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.

Известны пьезокерамические преобразователи, содержащие корпус, пьезокерамический элемент, изолятор, демпфер и протектор 1.

Наиболее близким по технической сущности является ультразвуковой пьезокерамический преобразователь, содержащий корпус, в котором помещены пьезоэлемент в виде диска с электродами на плоских поверхностях, изолятор, демпфер и протектор. Пьезоэлемент установлен между демпфером и протектором. Изолятор, демпфер и протектор выполнены в виде единого блока из композитного электроизоляционного материала на основе эпоксидных смол. Часть этого блока, представляющая собой демпфер и изолятор расположена между пьезоэлементом и дном корпуса 2.

Недостатком известного ультразвукового пьезокерамического преобразователя является нетехнологичность конструкции, сложность

процесса изготовления, зависимость параметров преобразователя от температуры и недостаточная электрическая прочность в режиме излучения.

Недостаток известного ультразвукового преобразователя объясняется следующим образом.

Известно, что общими недостатками эпоксидных компаундов являются токсичность, малый срок жизни (особенно для компаундов, отверждающихся в нормальных условиях), большая зависимость электрических характеристик от температуры 3.

Кроме того, заливка эпоксидным компаундом круглого пьезоэлемента 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 в теле демпфера-изолятора появляются границы раздела, что приводит к уменьшению электрической прочности изолятора и возможности электрического пробоя по границам раздела.

Задачей полезной модели является упрощение конструкции и технологии изготовления ультразвукового пьезокерамического преобразователя, а также повышение температурной стабильности параметров и повышение электрической прочности.

Для решения поставленной задачи в известном ультразвуковом пьезокерамическом преобразователе, содержащем корпус, в котором размещены протектор, демпфер и пьезоэлемент в виде диска с электродами на плоских поверхностях, при этом пьезоэлемент установлен между демпфером и протектором, а демпфер, изготовленный из электроизоляционного материала, установлен между дном корпуса и пьезоэлементом, введены новые признаки, а именно: демпфер изготовлен из

текстолита, в торце демпфера выполнена стаканообразная выборка, куда установлен пьезоэлемент, вдоль оси демпфера выполнены центральный канал и канавка на боковой поверхности для проведения проводов от электродов пьезоэлемента, а протектор состоит из металлической пластины, являющейся наружным электродом пьезоэлемента, и герметизирующего слоя, выполненного из полиуретанового компаунда.

Техническим результатом от использования предложенного ультразвукового пьезокерамического преобразователя является увеличение технологичности конструкции, повышение температурной стабильности параметров и электрической прочности.

Достижение этого технического результата объясняется тем, что установка пьезоэлемента на демпфер в стаканообразную выборку с выводом проводов через центральный канал вдоль оси и канавку на боковой поверхности 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 в том числе электрической, эластичностью, очень небольшим истиранием). Коэффициенты линейного расширения всех используемых материалов близки к коэффициенту расширения пьезокерамики, что при изменении температуры не создает в элементах конструкции механических напряжений и обеспечивает высокую стабильность параметров, а изготовление демпфера и изолятора из одной детали из текстолита, имеющего высокую электрическую прочность, приводит к повышению электрической прочности

Сущность полезной модели поясняется Фиг.1, на которой схематически показан предложенный преобразователь.

Предложенный ультразвуковой пьезокерамический преобразователь содержит корпус 1, внутри которого расположены пьезоэлемент 2 в виде диска, изготовленный из пьезокерамики, установленный в стаканообразной выборке демпфера 3, изготовленного из текстолита, с центральным каналом 4 и канавкой 5 для вывода проводов 6 и 7 от электродов пьезоэлемента 2. Текстолит, являясь электроизоляционным материалом, обеспечивает высокую степень электроизоляции пьезоэлемента от корпуса. Протектор состоит из металлической пластины 8 и герметизирующего слоя полиуретанового компаунда 9.

При изготовлении преобразователя производятся следующие основные операции. К пьезокерамическому элементу 2 токопроводящим клеем, например, ДМ65, приклеивается металлическая пластина 8 , после чего к пластине и второму электроду пьезоэлемента при помощи пайки, например, припоем ПОС61, присоединяются провода 6 и 7. Пьезоэлемент 2 с приклеенной пластиной 8 на клеевой основе устанавливается в стаканообразную выборку демпфера 3, при этом провода 6 и 7 от электродов пьезоэлемента 2 пропускаются в центральный канал 4 и канавку 5 в корпусе демпфера 3. Оснащенная таким образом сборка вставляется в корпус 1 преобразователя и механически через герметизирующий слой 10 из полиуретана типа СКУ ППЛ соединяется с ним. После этого металлическая пластина 8 покрывается слоем герметизирующего компаунда 9, образуя протектор.

Предложенное устройство работает следующим образом. При подаче на пьезокерамический элемент 2 электрического напряжения частоты f р пьезоэлемент 2 вследствие обратного пьезоэффекта 3 начинает колебания с той же частотой. Ультразвуковые колебания частоты f с одной стороны через протектор, состоящий из пластины 8 и герметизирующего слоя 9, уходят в испытуемый образец (не показан), с другой стороны затухают в блоке демпфер 3, выполненном из текстолита. Демпфер 3 и протектор 8-9, а также герметизирующий слой 10, обеспечивают электрическую изоляцию пьезоэлемента 2 относительно корпуса ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя 1 и рабочей среды (не показана), а близость коэффициентов линейного расширения к коэффициенту линейного расширения пьезокерамики обеспечивает температурную стабильность парметров. Таким образом, предложенное устройство позволяет решить поставленную техническую задачу. Источники информации: 1.Патент США №4297607 по кл. ВО6 В1/06. 2.Авторское свидетельство СССР № 1738376 по кл. ВО6 81/06. 3.Подводные электроакустические преобразователи. Справочник под акцией В.В.Богородского. Л 1983г., с.211-212.

Claims (1)

1. Ультразвуковой пьезокерамический преобразователь, содержащий корпус, в котором размещены протектор, демпфер и пьезоэлемент в виде диска, при этом пьезоэлемент установлен между демпфером и протектором, а демпфер, изготовленный из электроизоляционного материала, установлен между дном корпуса и пьезоэлементом, отличающийся тем, что демпфер изготовлен из текстолита, в торце демпфера выполнена стаканообразная выборка, куда установлен пьезоэлемент, вдоль оси демпфера выполнены центральный канал и канавка на боковой поверхности для проведения проводов от электродов пьезоэлемента, а протектор состоит из металлической пластины, являющейся наружным электродом пьезоэлемента, и герметизирующего слоя, выполненного из полиуретанового компаунда.