BRPI0902188A2 - transdutor ultrassÈnico - Google Patents

Abstract

TRANSDUTOR ULTRASSÈNICO. A presente invenção refere-se a um transdutor ultrassónico para instalação em uma caixa de instrumento (1), onde o transdutor ultrassónico compreende uma caixa do transdutor (2) e uma fixação da caixa (3a, 3b) e onde a caixa do transdutor (2) pode ser colocada sob uma pressão do meio em seu estado instalado no seu lado de emissão e/ou de recepção (4). O objetivo da presente invenção é proporcionar um transdutor ultrassónico para instalação em uma caixa de instrumento, o qual implementa uma medição adicional para evitar interferência de sinais ultrassónicos e evita as desvantagens conhecidas a partir da técnica anterior - pelo menos parcialmente. O transdutor ultrassónico é caracterizado pelo fato de que a caixa do transdutor (2) indiretamente forma pelo menos uma área de contato (6) no seu estado instalado com a fixação da caixa (3a, 3b), a caixa do transdutor (2) e a fixação da caixa (3a, 3b) sendo pelo menos indiretamente pressionadas uma contra a outra em uma primeira área de contato (6) com a pressão de superfície existente, mas o mais leve possível, por um dispositivo de pré-carregamento (14).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "TRANSDUTOR ULTRASSÔNICO".

A presente invenção refere-se a um transdutor ultrassônico parainstalação em uma caixa de instrumento, onde o transdutor ultrassônicocompreende uma caixa do transdutor e uma fixação da caixa e onde a caixado transdutor pode ser colocada sob uma pressão do meio em seu estadoinstalado no seu lado de emissão e/ou de recepção.

Transdutores ultrassônicos do tipo mencionado acima são co-nhecidos há anos e são, por exemplo, utilizados em medidores de fluxo demassa acústica em grande escala. O transdutor ultrassônico transforma e-nergia elétrica na oscilação de uma membrana que é proporcionada no ladode emissão e/ou de recepção na caixa do transdutor; neste caso, o transdu-tor ultrassônico atua como um emissor ultrassônico. Além disso, também épossível que uma membrana proporcionada no lado de emissão e/ou de re-cepção seja oscilada por flutuações externas de pressão - ocorrendo nomeio - e a oscilação é transformada em um respectivo sinal; neste caso, otransdutor ultrassônico atua como um receptor ultrassônico. Em algumasaplicações - como, por exemplo, medição de nível de enchimento - tal trans-dutor ultrassônico é utilizado tanto como um emissor ultrassônico e um re-ceptor ultrassônico, e no campo de medição de fluxo de massa, um transdu-tor ultrassônico é normalmente utilizado como um emissor ultrassônico oucomo um receptor ultrassônico.

Na medição acústica de fluxo de massa, o efeito normalmente éutilizado pelo fato de que a velocidade de propagação do sinal acústico ésobreposto à taxa de alimentação do meio em um meio transportado em umtubo de medição. A velocidade de propagação medida do sinal acústicocomparada com o tubo de medição é maior do que em um meio inativoquando o meio é transportado na direção do sinal acústico e a velocidade dosinal acústico comparada com o tubo de medição é menor do que em ummeio inativo quando o meio é transportado contra a direção de emissão dosinal acústico. O tempo de execução do sinal acústico entre o emissor acús-tico e o receptor acústico - ambos são transdutores ultrassônicos - dependeda taxa de alimentação do meio comparada com o tubo de medição e assim,devido ao efeito de arrastamento, comparada com o emissor acústico e como receptor acústico.

Isto é um problema para as medições baseadas nos sinais acús-ticos ou ultrassônicos emitidos, não somente no campo de medição de fluxode massa, na qual a oscilação criada no transdutor ultrassonico não somen-te é transmitida pelo lado de emissão e/ou de recepção da caixa do transdu-tor no meio circundante do transdutor ultrassonico, mas também pelo fato deque as oscilações criadas são transmitidas para a caixa do instrumento via acaixa do transdutor - como pode ser o caso, via a fixação da caixa, à medidaque ela é diferente da caixa do instrumento. Isto não somente é um proble-ma porque, sob certas circunstâncias, uma parte considerável da energia detransmissão é "perdida", mas também é um problema porque as ondas ul-trassônicas transmitidas para a caixa do instrumento pela assim chamada,interferência de transmissão, podem levar a interferência considerável nolado da recepção. Isto é considerado pelo fato de que, por exemplo, isto nãopode ser diferenciado no lado do receptor se o sinal ultrassonico recebido foirecebido via o meio - sinal desejado - ou via a caixa do instrumento, onde osinal ultrassonico transmitido via a caixa do instrumento então novamentecria interferência de sinal na caixa do transdutor do transdutor ultrassonicode recepção.

Em particular em aplicações de gás, nas quais o meio é com-preendido de gás, a parte da energia de oscilação transmitida a partir dotransdutor ultrassonico para dentro do meio gasoso comparada com a ener-gia de oscilação total criada, é muito baixa, de modo que o problema de in-terferência de sinal é particularmente agravado nesta situação.

São conhecidos diferentes métodos a partir da técnica anteriorpara reduzir a interferência de sinal nas oscilações ultrassônicas a partir deosciladores reais na caixa do transdutor para a caixa do transdutor e adicio-nalmente para a caixa do instrumento. Alguns destes métodos são baseadosno caminho de transmissão a partir do gerador ultrassonico - por exemplo, oelemento piezelétrico no lado de emissão e/ou de recepção da caixa dotransdutor - até a transferência na caixa do instrumento sendo construtiva-mente alongado. Outros métodos incluem tentativas de acusticamente sepa-rar a fonte ultrassônica do resto do transdutor ultrassônico e/ou da caixa doinstrumento, por exemplo, pela criação de transferências acústicas com ma-teriais, o que resulta em uma associação de impedância ruim e assim, caixaa transmissão de uma parte inferior de energia. Vários métodos são freqüen-temente combinados uns com os outros.

Nas aplicações de gás, existe o problema adicional de que parteda energia diretamente transmitida para o meio gasoso é muito dependenteda pressão e assim, da densidade do meio. As flutuações de pressão cau-sam que a proporção de energia desejada do sinal para o sinal de interfe-rência fique altamente variada, por meio do que a análise de sinais ultrassô-nicos baseada nos níveis de sinal ou nas proporções de nível de sinal setorne mais difícil.

Assim, o objetivo da presente invenção é proporcionar um trans-dutor ultrassônico para instalação em uma caixa de instrumento, o qual im-plementa uma medição adicional para evitar interferência de sinal de sinaisultrassônicos e evita as desvantagens conhecidas a partir da técnica anterior- pelo menos parcialmente.

O transdutor ultrassônico de acordo com a invenção, no qual oobjetivo derivado e representado acima é alcançado, é primeiramente e es-sencialmente caracterizado pelo fato de que a caixa do transdutor forma,pelo menos indiretamente, pelo menos uma área de contato em seu estadoinstalado com a fixação da caixa, a caixa do transdutor e a fixação da caixasendo pelo menos indiretamente pressionadas uma contra a outra em umaprimeira área de contato com a pressão de superfície existente, mas o maisleve possível, por um dispositivo de pré-carga. Pela montagem da caixa dotransdutor com uma pressão de superfície o menor possível na fixação dacaixa, uma separação acústica importante é obtida entre a caixa do transdu-tor, por um lado, e a fixação da caia, por outro lado, de modo que a interfe-rência de sinais de ondas ultrassônicas é eficazmente reduzida. Desde que,de modo geral, uma pressão de superfície pelo menos indireta, mesmo se omenor possível, entre a fixação da caixa e a caixa do transdutor seja imple-mentada, as fixações da caixa e a caixa do transdutor são montadas defini-das uma com a outra de modo que o transdutor ultrassônico possua umageometria externa definida mesmo quando ele não é colocado sob pressão apartir do meio.

O método de acordo com a invenção é baseado no conhecimen-to de que a transmissão acústica, e assim, ultrassônica, entre dois corpossólidos não é somente dependente das características e da geometria domaterial, mas também de como a junção entre os corpos sólidos é definida.

A transmissão acústica a partir de um corpo sólido para um corpo sólido ad-jacente é, por exemplo, também dependente de se estes corpos sólidos ad-jacentes são pressionados uns contra os outros, de com que força eles sãopressionados uns contra os outros - ou, respectivamente, qual pressão desuperfície é implementada na área de contato - ou se estes corpos sólidosadjacentes somente se situam próximos um do outro sem qualquer força.Com pressão crescente da pressão de superfície, a transmissão acústicaentre dois corpos sólidos é aperfeiçoada. Assim, é obtido com a construçãodo dispositivo de pré-carregamento, que uma pressão de superfície inicial amais leve possível e, com a mesma, a habilidade de transmissão acústica notransdutor ultrassônico seja realizada em uma posição definida da fixação dacaixa e da caixa do transdutor em relação uma à outra.

As caixas de transdutores de transdutores ultrassônicos nor-malmente são longitudinalmente orientadas, onde a fonte ultrassônica real éencontrada em uma extremidade desta caixa do transdutor longitudinalmen-te orientada, normalmente na forma de um cristal piezelétrico. Este cristalpiezelétrico oscila uma membrana, por meio do que ondas ultrassônicas sãoemitidas na direção orientada de forma axial da caixa do transdutor.

Pela mesma razão, isto significa que uma pressão do meio cir-cundante presente fora da caixa do transdutor possui um efeito sobre a caixado transdutor, uma carga de pressão resultante e com a mesma, uma açãode força resultante somente acontece nesta direção axial da orientação lon-gitudinal da caixa do transdutor, a saber, sobre a membrana proporcionadano lado de emissão e/ou de recepção. Assim, a pressão do meio presentecausa uma ação resultante de força P sobre a caixa do transdutor, nas cons-truções normais, na direção axial da caixa do transdutor.

De acordo com uma modalidade preferida da invenção, é pro-porcionado que a força com a qual a caixa do transdutor é pressionada pelomenos indiretamente contra a fixação da caixa no estado instalado carrega-do com pressão, seja dependente da carga de pressão resultante da caixado transdutor pelo meio, a força e, assim, a pressão de superfície na primei-ra área de superfície também aumentam com a pressão crescente do meio.

O conhecimento mencionado acima é utilizado neste método pelo fato deque a transmissão de ondas ultrassônicas a partir de um corpo sólido paraoutro corpo sólido é estimulada pelo fato de que a pressão de superfície naárea de contato entre ambos os corpos sólidos - aqui, a caixa do transdutore a fixação da caixa - é aumentada.

Ao mesmo tempo, a pressão de superfície entre a fixação dacaixa e a caixa do transdutor também é transportada indiretamente via umcorpo sólido encontrado entre a fixação da caixa e a caixa do transdutor, eentão, a primeira área de contato mencionada é formada entre a fixação dacaixa e o corpo sólido de transporte, por um lado, e o corpo sólido de trans-porte e a caixa do transdutor, por outro lado; isto é o que se quer dizerquando é dito que a caixa do transdutor forma uma primeira área de contatoindiretamente com a fixação da caixa no estado instalado, onde então, inevi-tavelmente surge uma segunda área de contato.

Em um estado livre de pressão - isto é, pressão normal - domeio, a caixa do transdutor e a fixação da caixa entram em contato uma coma outra - pelo menos indiretamente - devido às especificações da invençãocom uma pressão de superfície o mais leve possível; praticamente nenhumaonda ultrassônica é transmitida a partir da caixa do transdutor para a fixaçãoda caixa. Na montagem descrita acima da caixa do transdutor na fixação dacaixa, a força com a qual a caixa do transdutor é pressionada contra a fixa-ção da caixa - na direção da carga de pressão resultante - aumenta com apressão crescente do meio. Desse modo, a interferência de sinais de ondasultrassônicas a partir, da caixa do transdutor para a fixação da caixa é esti-mulada, por um lado, e por outro lado, entretanto, uma parte crescente daenergia acústica é emitida para dentro do meio.

Principalmente em meio gasoso, a pressão crescente do meio anda de mãos dadas com a densidade crescente do meio, de modo que nocaso, no qual a pressão do meio aumenta a interferência de sinais de ondasultrassônicas a partir da caixa do transdutor na fixação da caixa é estimula-da, a transmissão de ondas ultrassônicas a partir do lado de emissão e/oude recepção da caixa do transdutor, também é estimulada no meio. Comoresultado, este método obtém que a proporção de energia de sinal desejadaem relação à energia de interferência de sinais permaneça a mesma, emqualquer taxa, se altera menos fortemente quando a pressão do meio é alte-rada, como é o caso nas construções conhecidas, em particular em taisconstruções nas quais a pressão de superfície produzida pelo dispositivo depré-carregamento é muito maior do que a pressão de superfície na primeiraárea de contato, o que é resultado da carga criada pelo meio.

Os transdutores ultrassônicos de acordo com a invenção sãopreferidos e projetados de modo que a pressão de superfície - pelo menosindiretamente - causada pelo dispositivo de pré-carregamento seja menor doque 10 MPa na primeira área de contato, especialmente menor do que 7MPa, de preferência menor do que 6 MPa e mais de preferência menor doque 5 MPa. Neste contexto, foi provado como vantajoso quando a pressãode superfície - pelo menos indiretamente - causada pelo dispositivo de pré-carregamento é maior do que 0,001 MPa na primeira área de contato, espe-cialmente maior do que 0,005 MPa, de preferência maior do que 0,01 MPa emais de preferência maior do que 0,05 MPa. Foi apresentado que os trans-dutores ultrassônicos possuindo uma pressão de superfície na primeira áreade contato de entre 0,05 MPa e 5 MPa podem ser facilmente colocados emprodução.

Em uma modalidade mais preferida do transdutor ultrassônicode acordo com a invenção, é proporcionado que o dispositivo de pré-carregamento seja eficaz entre a caixa do transdutor e a fixação da caixa demodo que o dispositivo de pré-carregamento seja crescentemente descarre-gado com a pressão crescente do meio. Esta modalidade e disposição dodispositivo de pré-carregamento levam a um efeito de compensação adicio-nal em vista da transmissão ultrassônica. Assim, é claro que de modo a apli-car a pressão de superfície - pelo menos atuando indiretamente - entre afixação da caixa e a caixa do transdutor, o dispositivo de pré-carregamentotem que estar em contato - se não diretamente, então mecanicamente indire-tamente - com a fixação da caixa e a caixa do transdutor, de modo que umaponte acústica também seja formada entre a caixa do transdutor e a fixação da caixa. As áreas de contato entre o dispositivo de pré-carregamento e acaixa do transdutor ou, respectivamente, entre o dispositivo de pré-carrega-mento e a fixação da caixa estão sujeitas ao mesmo princípio de habilidadede transmissão acústica crescente com pressão de superfície crescente.Entretanto, quando o dispositivo de pré-carregamento é disposto e instaladocomo descrito acima, a transmissão acústica a partir da caixa do transdutorpara a fixação da caixa é aperfeiçoada na pressão do meio crescente, entre-tanto, a habilidade de transmissão acústica do dispositivo de pré-carrega-mento diminui simultaneamente devido à pressão de superfície decrescenteneste lugar.

Em uma variação do transdutor ultrassônico de acordo com ainvenção, é proporcionado que a fixação da caixa compreenda um primeiroelemento de fixação e um segundo elemento de fixação, onde o primeiroelemento de fixação e o segundo elemento de fixação formam um espaçolivre no estado montado, na qual uma seção da caixa do transdutor é mon-tada, onde a seção da caixa do transdutor é - diretamente ou indiretamente -suportada na direção e oposta à direção da carga de pressão resultante noprimeiro elemento de fixação e no segundo elemento de fixação, isto é, aprimeira fixação da caixa e a segunda fixação da caixa virtualmente prendema seção e, de modo geral, assim mantém o suporte da caixa do transdutor.

Com base nesta variação, é, em particular, proporcionado que o primeiroelemento de fixação seja formado por uma seção da caixa do instrumentoproporcionada com um rebaixo, onde a caixa do transdutor pode ser inseridano rebaixo da caixa do instrumento e que o segundo elemento de fixação éformado por uma luva que pode ser inserida no rebaixo da seção da caixado instrumento e pode ser conectada com a seção da caixa do instrumento.

A pressão de contato pode ser particularmente facilmente ajus-tada na última variação mencionada, se o segundo elemento de fixação pu-der ser aparafusado dentro do primeiro elemento de fixação e o dispositivode pré-carregamento for implementado pela interação da rosca do segundoelemento de fixação com o passo correspondente do primeiro elemento defixação.

Um aperfeiçoamento adicional na supressão da transmissão ul-trassônica é obtido por uma modalidade preferida da invenção na qual a cai-xa do transdutor e a fixação da caixa são espaçadas uma da outra no estadoinstalado na direção da carga de pressão resultante por um espaço, ondepelo menos um elemento de separação acústica é disposto no espaço, on-de, em particular, o material e/ou as dimensões do elemento de separaçãosão escolhidos de modo que uma combinação o mais baixa possível de im-pedancia acústica resultante seja implementada entre a caixa do transdutore o elemento de separação e/ou o elemento de separação e a fixação dacaixa. A combinação de impedancia ruim leva a somente uma pequena parteda energia ultrassônica sendo transmitida para a área de contato, na verda-de, uma parte maior das ondas ultrassônicas são refletidas, e em qualquercaso, não alcançam as fixações da caixa ou, respectivamente, a caixa.

Detalhadamente, existem diferentes possibilidades para projetare adicionalmente desenvolver o transdutor ultrassônico de acordo com a in-venção. A este respeito, faz-se referência às reivindicações de patente su-bordinadas à reivindicação de patente 1 e à descrição das modalidades pre-feridas em conexão com os desenhos. Os desenhos apresentam:

a Figura 1 é uma seção transversal através de um transdutorultrassônico de acordo com a invenção no estado instalado,

a Figura 2 é uma vista detalhada de uma junção da caixa dotransdutor com a fixação da caixa de acordo com a Figura 1,

a Figura 3 é uma modalidade adicional de um transdutor ultras-sônico de acordo com a invenção com um elemento de separação adicionale

a Figura 4 é uma modalidade adicional de um transdutor ultras-sônico de acordo com a invenção possuindo vários elementos de separação.

As Figuras 1 até 4 apresentam vistas esquemáticas de seçõestransversais longitudinais do transdutor ultrassônico de acordo com a inven-ção, as quais são proporcionadas para instalação em uma caixa de instru-mento 1, onde a caixa de instrumento 1 é somente apresentada nas Figuras1 até 3. O transdutor ultrassônico compreende uma caixa do transdutor euma fixação da caixa, onde a caixa do transdutor pode ser colocada sobuma pressão do meio em seu estado instalado em seu lado de emissão e/oude recepção; o meio não é explicitamente apresentado nas figuras.

As figuras são esquemáticas apesar de que somente os consti-tuintes de interesse do transdutor ultrassônico são apresentados. Por exem-pio, a fiação do excitador ultrassônico real 5 não é apresentada, o qual éimplementado como um elemento piezelétrico nas modalidades. Presente-mente não é de importância se a caixa do transdutor 2 é fabricada de umaou duas partes, como a cabeça do transdutor ultrassônico é construída emdetalhes e, por exemplo, de qual material o transdutor ultrassônico consisteem seu lado de emissão e/ou de recepção 4; isto também não é exemplifi-cado no dito seguir.

Os transdutores ultrassônicos são caracterizados, de modo ge-ral, pelo fato de que a caixa do transdutor 2 forma, pelo menos indiretamen-te, uma área de contato em seu estado instalado com a fixação da caixa 3a,3b, a caixa do transdutor 2 e a fixação da caixa 3a, 3b sendo pelo menosindiretamente pressionadas juntas uma com a outra em uma primeira áreade contato 6 com a pressão de superfície existente, mas o mais leve possí-vel, por um dispositivo de pré-carregamento 14. Desse modo, é obtido, comodescrito acima, que uma transmissão acústica ruim entre a caixa do transdu- tor 2 e a fixação da caixa 3a, 3b seja realizada possuindo uma posição si-multaneamente definida da caixa do transdutor 2 oposta à fixação da caixa3a, 3b.Pode ser visto nas figuras que o lado de emissão e de recepção4 do transdutor ultrassônico pode ser exposto a um meio e, como resultadodisso, é exposto à pressão prevalecendo no meio. Nas modalidades apre-sentadas, esta pressão do meio leva a uma carga de pressão resultante nadireção denominada P.

Quando é dito que a caixa do transdutor 2 e a fixação da caixa3a, 3b são pressionadas uma contra a outra com uma pressão de superfícieexistente, mas a mais leve possível, então isto se aplica á pressão de super-fície construtivamente contingente no uso do dispositivo de pré-carrega-mento 14, mas não às ações de força que resultam a partir de influênciasexternas, isto é, por exemplo, o peso exercido a partir da caixa do transdutor2 sobre a fixação da caixa 3a, 3b ou a pressão.

Desse modo, pelo fato de que a caixa do transdutor 2 e a fixaçãoda caixa 3a, 3b são pressionadas uma contra a outra pelo dispositivo de pré-carregamento 14 com uma pressão de superfície o mais leve possível - emparticular, na direção P da carga de pressão resultante possível - é obtidoque a interferência de sinais de sinais intra-sônicos a partir da caixa dotransdutor 2 até a fixação da caixa 3a, 3b são evitados o máximo possívelpela ausência de uma primeira área de contato 6 necessária para a trans-missão ultrassônica formada internamente por uma pressão de superfíciealta. A pressão de superfície baixa somente permite a transmissão ultrassô-nica baixa.

É vantajoso em todas as modalidades que a força com a qual acaixa do transdutor 2 pelo menos indiretamente é pressionada contra a fixa-ção da caixa 3a, 3b pelo menos na primeira área de contato 6 no estado ins-talado carregado com pressão induzida pelo menos, seja dependente dapressão resultante sobre a caixa do transdutor 2 pelo menos, a força e, as-sim, a pressão de superfície na primeira área de contato 6 também aumen-tando com a pressão crescente do meio. Como foi mencionado acima, istopossui uma vantagem particular para meio gasoso pelo fato de que com apressão crescente do meio da caixa do transdutor 2 - direta ou indireta - so-bre a fixação da caixa 3a, 3b - isto é, com a pressão crescente de superfície- a interferência a partir de sinais ultrassônicos encontre condições aperfei-çoadas, mas, ao mesmo tempo, entretanto, uma melhor transmissão de on-das ultrassônicas a partir do transdutor ultrassônico para o meio é possível,de modo que a relação de energia do sinal desejado para a energia de inter-ferência é somente ligeiramente ou até mesmo não-alterada.

Nas modalidades apresentadas nas figuras, a pressão de super-fície pelo menos indireta na primeira área de contato 6 causada pelo disposi-tivo de pré-carregamento 14 é cerca de 2 MPa; um valor que é facilmentegerenciável em termos de precisão e de construção.

O transdutor ultrassônico de acordo com a Figura 4 é caracteri-zado pelo fato de que o dispositivo de pré-carregamento 14 é eficaz de mo-do geral entre a caixa do transdutor 2 e a fixação da caia 3a, 3b, de modoque o dispositivo de pré-carregamento 14 é crescentemente descarregadocom a pressão crescente do meio. Isto é obtido no transdutor ultrassônico deacordo com a Figura 4 pelo fato de que a fixação da caixa 3a, 3b compreen-de um primeiro elemento de fixação 3a e um segundo elemento de fixação3b, onde a caixa do transdutor 2 percorre o primeiro elemento de fixação 3a,um apoio 11 do primeiro elemento de fixação 3a e um apoio 12 do segundoelemento de fixação 3b sendo opostos um ao outro em um lado do primeiroelemento de fixação 3a e, na área do outro lado do primeiro elemento defixação 3a, o segundo elemento de fixação 3b é conectado com a caixa dotransdutor 2 e é oposto de uma maneira de travamento a partir do primeiroelemento de fixação 3a, em particular, onde o segundo elemento de fixação3b é um anel de retenção de travamento positivo.

O dispositivo de pré-carregamento 14 possui contato direto como primeiro elemento de fixação 3a e com o segundo elemento de fixação 3bno transdutor ultrassônico de acordo com a Figura 4, onde o segundo ele-mento de fixação 3b alimenta a força causada pelo dispositivo de pré-carre-gamento 14 para a caixa do transdutor 2. Quando a caixa do transdutor 2 écrescentemente pressionada para a fixação da caixa 3a devido à pressãocrescente, o espaço no qual o dispositivo de pré-carregamento 13 é dispostoentre o primeiro elemento de fixação 3a e o segundo elemento de fixação 3bse torna maior de modo que na força exercida pelo dispositivo de pré-carregamento 12 se torna menor. Desse modo, a pressão de superfície entreo dispositivo de pré-carregamento 14 e o primeiro elemento de fixação 3a eo segundo elemento de fixação 3b também se torna menor de modo que,com a pressão crescente do meio, o dispositivo de pré-carregamento 14 écontinuamente menos capaz de transmitir ondas ultrassônicas a partir dacaixa do transdutor 2 para a fixação da caixa 3a, 3b.

Em outra variação, na qual o dispositivo de pré-carregamento 14é proporcionado entre o primeiro elemento de fixação 3a e o segundo ele-mento de fixação 3b, o dispositivo de pré-carregamento 14 é suportado, porum lado, pelo primeiro elemento de fixação 3a e, por outro lado, diretamentepela caixa do transdutor 2, entretanto, isto não é apresentado. Na Figura 4, odispositivo de pré-carregamento 14 é formado como uma arruela de pres-são, em particular, como uma arruela de pressão cupuliforme ou curva.

No transdutor ultrassônico apresentado nas Figuras 1 até 3, afixação da caixa 3a, 3b também compreende um primeiro elemento de fixa-ção 3a e um segundo elemento de fixação 3b, onde o primeiro elemento defixação 3a e o segundo elemento de fixação 3b formam um espaço livre 9,no qual, uma seção 10 da caixa do transdutor 2, é montada, onde a seção10 da caixa do transdutor 2 é - diretamente ou indiretamente - suportada nadireção P e na direção oposta P da carga de pressão resultante sobre o pri-meiro elemento de fixação 3a e sobre o segundo elemento de fixação 3b. Oprimeiro elemento de fixação 3a é formado por uma seção da caixa do ins-trumento 1 proporcionada com um rebaixo, onde a caixa do transdutor 2 éinserida no rebaixo da caixa do instrumento 1. O segundo elemento de fixa-ção 3b é formado por uma luva que pode ser inserida no rebaixo da seçãoda caixa do instrumento 1 e que pode ser conectada com a seção da caixado instrumento 1. O segundo elemento de fixação 3b pode presentementeser aparafusado no primeiro elemento de fixação 3a e ao dispositivo de pré-carregamento 14 é implementado pela interação da rosca do segundo ele-mento de fixação 3b com o passo correspondente do primeiro elemento defixação 3a. Por medir o torque quando a luva é apertada, forças atuando nadireção axial e, desse modo, toda a pressão de superfície eficaz, podem serfacilmente identificadas e determinadas de modo que a pressão de superfí-cie existente requerida, mas a mais leve possível, pode ser facilmente ajus-tada.

A rosca entre o primeiro elemento de fixação 3a e o segundoelemento de fixação 3b é projetada de modo que as superfícies de contatoda rosca possuam uma pressão de superfície máxima causada pelo disposi-tivo de pré-carregamento 14 de cerca de 7 MPa.

Nas modalidades de acordo com as Figuras 3 e 4, a caixa dotransdutor 2 e a fixação da caixa 3a, 3b são espaçados um do outro no esta-do instalado na direção P da carga de pressão resultante por um espaço 15,onde pelo menos um elemento de separação acústica 7a é disposto no es-paço 15, onde, em particular, o material e/ou as dimensões do elemento deseparação 7a são escolhidos de modo que uma combinação de impedânciaacústica resultante o mais baixa possível seja implementada entre a caixa dotransdutor 2 e o elemento de separação 7a e/ou o elemento de separação7a e a fixação da caixa 3a, 3b.

No transdutor ultrassônico de acordo com a Figura 4, três ele-mentos de separação acústica 7a, 7b, 7c são dispostos no espaço livre 15, asaber, adjacentes uns aos outros, na direção P da carga de pressão resul-tante, onde o material e/ou as dimensões dos elementos de separação 7a,7b, 7c são escolhidos de modo que uma combinação de impedância acústi-ca o mais baixa possível resulte entre os elementos de separação 7a, 7b, 7c.

O material dos elementos de separação 7a, 7b, 7c é escolhidoem vista de sua elasticidade de modo que ele possa ser comprimido pelacarga de pressão esperada a partir do meio, de modo que o descarregamen-to descrito do elemento de pré-carregamento 14 ocorra sob uma carga.

Em todas as modalidades apresentadas, a caixa do transdutor 2é montada espaçada na fixação da caixa 3a, 3b essencialmente perpendicu-lar à direção P da carga de pressão resultante, atualmente com anéis devedação 8a, 8b. Os anéis de vedação 8a, 8b são escolhidos em termos dematerial e de dimensões de modo que uma combinação de impedância a-cústica resultante a mais baixa possível entre a caixa de transdutor 2 e osanéis de vedação 8a, 8b e os anéis de vedação 8a, 8b e a fixação da caixa3a, 3b, seja obtida.

No transdutor ultrassônico de acordo com a Figura 4, o primeiroelemento de fixação 3a possui anéis de vedação 13a, 13b ao redor de suacircunferência com os quais o primeiro elemento de fixação 3a é vedado noestado instalado do transdutor ultrassônico comparado com a caixa do ins-trumento que não é apresentada.

Claims (15)

1. Transdutor ultrassônico para instalação em uma caixa de ins-trumento (1), onde o transdutor ultrassônico compreende uma caixa dotransdutor (2) e uma fixação da caixa (3a, 3b) e onde a caixa do transdutor(2) pode ser colocada sob uma pressão do meio em seu estado instalado emseu lado de emissão e/ou de recepção (4), caracterizado pelo fato de que acaixa do transdutor (2) pelo menos indiretamente forma pelo menos umaárea de contato em seu estado instalado com a fixação da caixa (3a, 3b), acaixa do transdutor (2) e a fixação da caixa (3a, 3b) sendo pelo menos indi-retamente pressionadas uma contra a outra em uma primeira área de conta-to (6) com a pressão de superfície existente, mas o mais leve possível, porum dispositivo de pré-carregamento (14).

2. Transdutor ultrassônico, de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizado pelo fato de que a força com a qual a caixa do transdutor (2) pelomenos indiretamente é pressionada contra a fixação da caixa (3a, 3b) naprimeira área de contato (6) no estado instalado carregado com pressão in-duzido pelo meio é dependente da pressão resultante sobre a caixa dotransdutor (2) pelo meio, a força e, assim, a pressão de superfície na primei-ra área de contato (6) também aumentando essencialmente com a pressãocrescente do meio.

3. Transdutor ultrassônico, de acordo com a reivindicação 1 ou-2, caracterizado pelo fato de que a pressão de superfície pelo menos indiretacausada pelo dispositivo de pré-carregamento (14) na primeira área de con-tato (6) é menor do que 10 MPa, especialmente menor do que 7 MPa, depreferência menor do que 6 MPa e mais de preferência menor do que 5MPa.

4. Transdutor ultrassônico, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 até 3, caracterizado pelo fato de que a pressão de superfí-cie pelo menos indireta causada pelo dispositivo de pré-carregamento (14)na primeira área de contato (6) é maior do que 0,0005 MPa, especialmentemaior do que 0,0005 MPa, de preferência maior do que 0,01 MPa e mais depreferência maior do que 0,05 MPa.

5. Transdutor ultrassônico, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 até 4, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de pré-carregamento (14) é eficaz em geral entre a caixa do transdutor (2) e a fixa-ção da caixa (3a, 3b) de modo que o dispositivo de pré-carregamento (14) écrescentemente descarregado com a pressão crescente do meio.

6. Transdutor ultrassônico, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 até 5, caracterizado pelo fato de que a fixação da caixa (3a, 3b) compreende um primeiro elemento de fixação (3a) e um segundo ele-mento de fixação (3b), onde a caixa do transdutor (2) percorre o primeiroelemento de fixação (3a), um apoio (11) do primeiro elemento de fixação(3a) e um apoio (12) do segundo elemento de fixação (3b) são opostos umao outro em um lado do primeiro elemento de fixação (3a) e, na área do ou-tro lado do primeiro elemento de fixação (3a), o segundo elemento de fixa-ção (3b) é conectado com a caixa do transdutor (2) e é oposto, de uma ma-neira de travamento, a partir do primeiro elemento de fixação (3a), em parti-cular, onde o segundo elemento de fixação (3b) é um anel de retenção detravamento positivo.

7. Transdutor ultrassônico, de acordo com a reivindicação 6, ca-racterizado pelo fato de que o dispositivo de pré-carregamento (14) é pro-porcionado entre o primeiro elemento de fixação (3a) e o segundo elementode fixação (3b) e, por um lado, é suportado no primeiro elemento de fixação(3a) e, por outro lado, é suportado no segundo elemento de fixação (3b) ouna caixa do transdutor (2).

8. Transdutor ultrassônico, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 até 7, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de pré-carregamento (14) é formado como uma arruela de pressão, em particular,como uma arruela de pressão cupuliforme ou curva.

9. Transdutor ultrassônico, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 até 4, caracterizado pelo fato de que a fixação da caixa (3a, 3b) compreende um primeiro elemento de fixação (3a) e um segundo ele-mento de fixação (3b), onde o primeiro elemento de fixação (3a) e o segundoelemento de fixação (3b) formam um espaço livre (9) no estado montado, noqual uma seção (10) da caixa do transdutor (2) é montada, onde a seção(10) da caixa do transdutor (2) é diretamente ou indiretamente suportada nadireção P e na direção oposta P da carga de pressão resultante no primeiroelemento de fixação (3a) e no segundo elemento de fixação (3b).

10. Transdutor ultrassônico, de acordo a reivindicação 9, carac-terizado pelo fato de que o primeiro elemento de fixação (3a) é formado poruma seção da caixa do instrumento (1) proporcionada com um rebaixo, ondea caixa do transdutor (2) pode ser inserida no rebaixo da caixa do instrumen-to (1) e pelo fato de que o segundo elemento de fixação (3b) é formado poruma luva que pode ser inserida no rebaixo da seção da caixa do instrumento(1) e pelo fato de que pode ser conectada com a seção da caixa do instru-mento (1).

11. Transdutor ultrassônico, de acordo a reivindicação 9 ou 10,caracterizado pelo fato de que o segundo elemento de fixação (3b) pode seraparafusado dentro do primeiro elemento de fixação (3a) e o dispositivo depré-carregamento (14) é implementado pela interação da rosca do segundoelemento de fixação (3b) com o passo correspondente do primeiro elementode fixação (3a).

12. Transdutor ultrassônico, de acordo a reivindicação 11, carac-terizado pelo fato de que a rosca entre o primeiro elemento de fixação (3a) eo segundo elemento de fixação (3b) é projetada de modo que a superfície decontato da rosca possua uma pressão de superfície máxima causada pelodispositivo de pré-carregamento (14) de menos do que 10 MPa, especial-mente de menos do que 7 MPa, de preferência de menos do que 6 MPa emais de preferência de menos do que 5 MPa e a superfície de contato darosca possua uma pressão de superfície mínima causada pelo dispositivo depré-carregamento de pelo menos 0,001 MPa, especialmente de pelo menos-0,0005 MPa, de preferência de pelo menos 0,01 MPa e mais de preferênciade pelo menos 0,05 MPa.

13. Transdutor ultrassônico, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 até 12, caracterizado pelo fato de que caixa do transdutor(2) e a fixação da caixa (3a, 3b) são espaçadas uma da oura no estado ins-talado na direção P da carga de pressão resultante por uma espaço (15),onde pelo menos um elemento de separação acústica (7a) é disposto noespaço (15), onde, em particular, o material e/ou as dimensões do elementode separação (7a) são escolhidos de modo que uma combinação de impe-dância acústica resultante o mais baixa possível seja implementada entre acaixa do transdutor (2) e o elemento de separação (7a) e/ou o elemento deseparação (7a) e a fixação da caixa (3a, 3b).

14. Transdutor ultrassônico, de acordo a reivindicação 13, carac-terizado pelo fato de que pelo menos dois elementos de separação acústica(7a, 7b, 7c) são dispostos no espaço livre (14), em particular, adjacentes unsaos outros na direção P da carga de pressão resultante, onde, em particular,o material e/ou a dimensão dos elementos de separação (7a, 7b, 7c) sãoescolhidos de modo que uma combinação de impedância acústica o maisbaixa possível resulte entre os elementos de acoplamento (7a, 7b, 7c).

15. Transdutor ultrassônico, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 até 4, caracterizado pelo fato de a caixa do transdutor (2) émontada essencialmente perpendicular à direção P da carga de pressão re-sultante, espaçada nas fixações da caixa (3a, 3b), em particular, utilizandoanéis de vedação (8a, 8b).