专利名称：超声波换能器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及超声波流体测量，特别是涉及用于超声波流量计的超声波换能器。
背景技术：
在供水、污水处理、石油、化工、冶金等行业中，超声波流量计常用于流体流量的测量和控制。现有的插入式超声波流量计换能器，采用直插式方法，将超声波流量计换能器伸入到测量管线的流体中，换能器端面与管线平行或与管线有一定角度，换能器内部换能检测器件有声锲材料置于换能器元件的前端，前端与换能器外壳材质不同，密封困难，在高温环境或测量介质为化工腐蚀介质时，会对测量精度产生影响或导致不能测量。换能器与测量管线中流动的测量介质直接接触，虽解决了管外贴装因安装带来的不稳定因素而造成测量和维护的问题，提高了测量精度和减少了维护，但也带来了其他的问题。当插入式超声波流量计换能器使用了一段时间后，管道内壁上会结垢，附在换能器端面上的垢将会影响测量的精确度。现有技术在对换能器进行维护时，一种方法是使被测管线断流，这种方法会造成停工、停产；另一种方法是将换能器松开后退到阀门之后再关闭阀门，这种方法由于管线内传输介质压力的影响容易产生泄漏。可见现有超声波换能器及又其构建而成的换能器装置的不能很好解决换能器的在线安装维护。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种能够很好地解决换能器的在线安装维护的超声波换能器。
本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是，设计制造一种超声波换能器，用于流体测量，包括前端面、换能元件和壳体，所述换能元件与前端面直接耦合；所述前端面和壳体构成一体的金属密封外壳。
所述前端面与超声波换能器的轴线垂直。
所述超声波换能器还包括换能元件固定装置，所述换能元件和所述固定装置可直接连接，也可在两者之间填充声阻抗匹配材料。
控制阀门的开/关可使超声波换能器处于工作/安装、维护状态，从而实现在被测量管线不断流的情况下，超声波换能器的在线安装维护。
同现有技术相比较，本实用新型超声波换能器，能用以很好地构建可实现换能器在线安装维护的换能器装置。
图1为本实用新型超声波换能器的结构示意图。
图2为用所述超声波换能器构建的一个换能装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述。
如图1和图2所示，本实用新型超声波换能器60，包括前端面61、换能元件62、壳体63、电缆导线固定装置65和换能元件固定装置66；所述换能元件62与前端面61直接耦合；所述前端面61和壳体63构成一体的不锈钢密封外壳，该外壳的前端外壁上有螺纹67；所述前端面61与所述超声波换能器60的轴线垂直。所述换能元件62上与前端面61直接耦合的端面与所述超声波换能器60的轴线垂直。其中换能元件62和换能元件固定装置66可以直接连接，也可以在两者之间填充声阻抗匹配材料64，而换能元件固定装置66采用弹性材料制成，所述换能元件62为压电晶体。
如图2所示，用本实用新型超声波换能器构建的一个换能装置，该装置中除了所述超声波换能器60之外，还包括底座30和阀门40；所述底座30的一端固定在被测量管线10上，并且所述被测量管线10在两者的结合处有开口20；所述底座30的另一端与所述阀门40的一端连接，而所述阀门40的另一端与超声波换能器60的一端连接；所述电缆导线50从所述超声波换能器60的另一端引出。
所述底座30包括安装座31和导管32，所述导管32的一端嵌于安装座31，导管32的另一端与阀门40的一端连接。所述安装座31是焊接在所述被测量管线10上。所述导管32的一端通过螺纹连接嵌于安装座31内。所述导管32与阀门40采用螺纹连接。
所述导管32、阀门40和超声波换能器60的轴线重合。并且该轴线与所述被测量管线10的轴线之间成一不小于10度、不大于90度的夹角。
所述超声波换能器60与阀门40采用螺纹连接。
控制阀门40的开/关可使超声波换能器60处于工作/安装、维护状态，从而实现在被测量管线10不断流的情况下，超声波换能器60的在线安装维护。
超声波换能器60的前端面61通过安装阀门40、底座30与被测量管线10内的介质接触，直接关闭安装阀门40，即可切断超声波换能器60与被测量流动介质的接触，在阀门40关闭后，可简单方便地从装置上拆卸和安装超声波换能器60，完全避免了管内传输介质因压力的影响易产生泄漏的问题，极大地提高了高温、化工等环境中的超声波换能器60的在线安装维护的安全可靠性；打开安装阀门40，超声波换能器60即可正常工作。
以上所述之最佳实施例意在具体说明本实用新型之设计思路，一方面使超声波换能器的金属前端面与换能元件直接耦合；另一方面构建换能装置时在超声波换能器和被测流动介质之间装设一阀门以控制超声波换能器与被测流动介质的接触。本实用新型之实施，并不限于以上最佳实施例所公开的方式，凡基于本实用新型之设计思路，进行简单推演与替换得到的具体的超声波换能器和/或换能器装置，都属于本实用新型的实施。
权利要求1.一种超声波换能器，用于流体测量，包括前端面(61)、换能元件(62)和壳体(63)，其特征在于所述换能元件(62)与前端面(61)直接耦合；所述前端面(61)和壳体(63)构成一体的金属密封外壳。
2.如权利要求1所述的超声波换能器，其特征在于所述前端面(61)与超声波换能器(60)的轴线垂直。
3.如权利要求1所述的超声波换能器，其特征在于还包括换能元件固定装置(66)，所述换能元件(62)和固定装置(66)直接连接，或者换能元件(62)和固定装置(66)通过声阻抗匹配材料(64)填充连接。
4.如权利要求1所述的超声波换能器，其特征在于用它构建可在线维护的换能器装置时，还要用到连接管线部分(30)、阀门(40)和换能器(60)，它们依次邻接，并有共同的中心轴线，该轴线与被测量管线(10)的轴线夹角小于90度。
5.如权利要求4所述的超声波换能器，其特征在于所述连接管线部分(30)和阀门(40)一体成型或采用螺纹连接。
6.如权利要求4所述的超声波换能器，其特征在于所述连接管线部分(30)包括安装座(31)和导管(32)，所述导管(32)的一端嵌于安装座(31)，导管(32)的另一端与阀门(40)的一端连接。
7.如权利要求4所述的超声波换能器，其特征在于所述安装座(31)焊接在所述被测量管线(10)上。
8.如权利要求4所述的超声波换能器，其特征在于所述导管(32)、阀门(40)和超声波换能器(60)的轴线重合。
9.如权利要求4所述的超声波换能器，其特征在于所述导管(32)与阀门(40)一体成型或采用螺纹连接。
10.如权利要求4至9任一所述的超声波换能器，其特征在于阀门(40)的开/关控制超声波换能器(60)处于工作/安装、维护状态。
专利摘要一种超声波换能器，用于流体测量，包括前端面、换能元件和壳体，所述换能元件与前端面直接耦合；所述前端面和壳体构成一体的金属密封外壳；所述前端面与超声波换能器的轴线垂直；所述超声波换能器还包括换能元件固定装置，所述换能元件和所述固定装置可直接连接，也可在两者之间填充声阻抗匹配材料。控制阀门的开/关可使超声波换能器处于工作/安装、维护状态，从而实现在被测量管线不断流的情况下，超声波换能器的在线安装维护。同现有技术相比，本超声波换能器，能用以很好地构建可实现换能器在线安装维护的换能器装置。
文档编号G01F1/66GK2697600SQ20032011780
公开日2005年5月4日 申请日期2003年11月3日 优先权日2003年11月3日
发明者邓立群 申请人:邓立群