Ultraschallwandler und Durchflussmessgerät

• Main Authors: Berger, Andreas, Wiest, Achim, Grunwald, Sascha
• Format: Patent
• Language: German
• Published: 27.10.2022
• Subjects: DEAF-AID SETS; ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE; ELECTRICITY; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT; LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKEACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; MEASURING; MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION,OR SHOCK; MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUIDLEVEL; METERING BY VOLUME; PHYSICS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS; TESTING

Ultraschallwandler (10) eines Clamp-On-Ultraschall-Durchflussmessgeräts (1), welches Durchflussmessgerät dazu eingerichtet ist, eine Durchflussgeschwindigkeit bzw. einen Volumendurchfluss eines durch ein Messrohr (20) strömenden Mediums zu messen, wobei der Ultraschallwandler umfasst:mindestens ein Wandlerelement (11), insbesondere ein piezoelektrisches Wandlerelement, welches dazu eingerichtet ist, Ultraschallsignale zu erzeugen und/oder zu erfassen;ein Koppelelement (12), welches dazu eingerichtet ist, Ultraschallsignale zwischen dem Wandlerelement und dem Messrohr sowie umgekehrt zu leiten;wobei das Wandlerelement auf einer ersten, dem Messrohr abzuwendenden Seite (12.1) des Koppelelements angeordnet ist und mit diesem akustisch und mechanisch gekoppelt ist;wobei das Wandlerelement dazu eingerichtet ist, Ultraschallsignale entlang einer Oberflächennormalen (11.1) des Wandlerelements abzustrahlen, wobei ein räumliches Abstrahlprofil des Ultraschallsignals einen Zentralbereich (Z) mit einer ersten Wellenfront und einen Außenbereich (A) mit einer zweiten Wellenfront aufweist,wobei Normalenvektoren der ersten Wellenfront maximal einen Maximalwinkel β1zur Oberflächennormalen aufweisen, und wobei Normalenvektoren der zweiten Wellenfront zumindest einen Mindestwinkel β2zur Oberflächennormalen aufweisen,wobei das Koppelelement auf einer zweiten, dem Messrohr zuzuwendenden Seite (12.2) eine zweite Seitenfläche (12.21) mit einem Kontaktbereich (12.22) aufweist, welche zweite Seitenfläche mittels des Kontaktbereichs dazu eingerichtet ist, mit dem Messrohr akustisch und mechanisch gekoppelt zu werden,wobei durch Anlegen des Koppelelements an das Messrohr in Richtung einer Messrohrachse bzw. Messrohrmittenlinie des Messrohrs eine dritte Seite (12.3) undeine der dritten Seite gegenüberliegende vierte Seite (12.4) definiert ist,wobei das Koppelelement eine Ausblendeeinrichtung (13) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, die zweite Wellenfront zumindest abschnittsweise am Übertreten in das Messrohr zumindest teilweise zu hindern,wobei das Koppelelement eine Mantelfläche (12.51) aufweist,dadurch gekennzeichnet, dass die Ausblendeeinrichtung mindestens eine Spaltgruppe (13.1) mit mindestens einem Spalt (13.11) aufweist, welcher Spalt von der Mantelfläche in das Koppelelement hineinragt,wobei der Spalt dazu eingerichtet ist, in einen räumlichen Ausbreitungsbereich der zweiten Wellenfront hineinzuragen,wobei der mindestens eine Spalt ein Luftspalt ist. An ultrasonic transducer (10) comprising: at least one transducer element (11) which is designed to generate and/or capture ultrasonic signals; a coupling element (12) which is designed to conduct ultrasonic signals between the transducer element and the measuring tube and vice versa; wherein the transducer element is designed to emit ultrasonic signals along a surface normal (11.1) of the transducer element, wherein a spatial emission profile of the ultrasonic signal has a central zone (Z) with a first wavefront and an outer zone with a second wavefront, wherein the coupling element has, on a second side (12.2) to be directed towards the measuring tube, a second side surface (12.21) with a contact area (12.22), which second side surface is designed to be acoustically and mechanically coupled to the measuring tube by means of the contact area, characterized in that the coupling element has a shielding device (13) which is designed to at least partially impede at least part of the second wavefront as it reaches the contact area.