JPH09126867A - 超音波変換器 - Google Patents
超音波変換器Info
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- JPH09126867A JPH09126867A JP8251784A JP25178496A JPH09126867A JP H09126867 A JPH09126867 A JP H09126867A JP 8251784 A JP8251784 A JP 8251784A JP 25178496 A JP25178496 A JP 25178496A JP H09126867 A JPH09126867 A JP H09126867A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
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- G01F23/296—Acoustic waves
- G01F23/2968—Transducers specially adapted for acoustic level indicators
-
- G—PHYSICS
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- G01F23/296—Acoustic waves
- G01F23/2962—Measuring transit time of reflected waves
-
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Y10S367/908—Material level detection, e.g. liquid level
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- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 振動エネルギが容器には伝達されず、小型で
かつ容易に組み付け可能となるような超音波変換器を提
供する。 【解決手段】 ポット形の変換器ケーシング１と、これ
に結合された電子装置ケーシング２と、変換器ケーシン
グ１内に配置された、超音波パルスの送信・受信のため
の変換素子４と、超音波変換器を容器に音響結合的に固
定するためのユニオンリング３とを設け、該ユニオンリ
ング３に変換器ケーシング１を同軸的に支承し、かつユ
ニオンリング３内で軸方向でのずれを防止して位置固定
し、変換器ケーシング１とユニオンリング３との間に２
つの弾性部材７，８を設け、変換器ケーシング１とユニ
オンリング３との間に半径方向での直接的な機械的結合
が生じないように、弾性部材７，８によって変換器ケー
シング１とユニオンリング３とを、半径方向で互いに間
隔を置いて保持する。
かつ容易に組み付け可能となるような超音波変換器を提
供する。 【解決手段】 ポット形の変換器ケーシング１と、これ
に結合された電子装置ケーシング２と、変換器ケーシン
グ１内に配置された、超音波パルスの送信・受信のため
の変換素子４と、超音波変換器を容器に音響結合的に固
定するためのユニオンリング３とを設け、該ユニオンリ
ング３に変換器ケーシング１を同軸的に支承し、かつユ
ニオンリング３内で軸方向でのずれを防止して位置固定
し、変換器ケーシング１とユニオンリング３との間に２
つの弾性部材７，８を設け、変換器ケーシング１とユニ
オンリング３との間に半径方向での直接的な機械的結合
が生じないように、弾性部材７，８によって変換器ケー
シング１とユニオンリング３とを、半径方向で互いに間
隔を置いて保持する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、容器内の充填面レ
ベルを測定するための超音波変換器に関する。
ベルを測定するための超音波変換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波変換器によって送信された超音波
パルスは充填物の表面で反射される。超音波変換器から
充填物の表面に送信されかつ表面で反射されて受信され
るまでの超音波パルスの伝播時間が求められ、これによ
り充填面レベルが測定される。
パルスは充填物の表面で反射される。超音波変換器から
充填物の表面に送信されかつ表面で反射されて受信され
るまでの超音波パルスの伝播時間が求められ、これによ
り充填面レベルが測定される。
【０００３】このような超音波変換器は多くの産業部門
において、たとえば水部門、排水部門および化学部門に
おいて使用される。
において、たとえば水部門、排水部門および化学部門に
おいて使用される。
【０００４】このような超音波変換器は小さな直径を有
していると有利である。これにより、超音波変換器を組
み付けたい容器または音響案内管の開口も小さく形成す
ることができる。
していると有利である。これにより、超音波変換器を組
み付けたい容器または音響案内管の開口も小さく形成す
ることができる。
【０００５】超音波パルスを発生させるためには、通
常、ポット形のケーシングに配置されたディスク形の圧
電素子が使用され、この圧電素子が励振される。ケーシ
ングの底部はダイヤフラムの機能を有しており、このダ
イヤフラムに振動が伝達される。超音波パルスはこのダ
イヤフラムにより送出される。
常、ポット形のケーシングに配置されたディスク形の圧
電素子が使用され、この圧電素子が励振される。ケーシ
ングの底部はダイヤフラムの機能を有しており、このダ
イヤフラムに振動が伝達される。超音波パルスはこのダ
イヤフラムにより送出される。
【０００６】圧電素子とダイヤフラムとの間には、圧電
素子の音響インピーダンスを、超音波パルスを向けたい
媒体の音響インピーダンスに適合させるためのプラスチ
ック層が配置されている。
素子の音響インピーダンスを、超音波パルスを向けたい
媒体の音響インピーダンスに適合させるためのプラスチ
ック層が配置されている。
【０００７】ケーシング内に残った、圧電素子の、ダイ
ヤフラムとは反対の側の円形面と円筒状の外周面とによ
って仕切られた中空室は、たとえばプラスチックから成
る減衰層で満たされている。この減衰層は、半径方向お
よびダイヤフラムとは反対の方向における音響エネルギ
の放出を最小限に抑える役目を持っている。
ヤフラムとは反対の側の円形面と円筒状の外周面とによ
って仕切られた中空室は、たとえばプラスチックから成
る減衰層で満たされている。この減衰層は、半径方向お
よびダイヤフラムとは反対の方向における音響エネルギ
の放出を最小限に抑える役目を持っている。
【０００８】圧電素子の寸法が小さくなればなるほど、
つまり超音波変換器の寸法が小さくなればなるほど、送
信周波数はますます大きくなる。米国特許第４１３００
１８号明細書には、たとえば５０ｋＨｚの送信周波数を
有し、かつ対応して小さな寸法を有する超音波変換器が
記載されている。
つまり超音波変換器の寸法が小さくなればなるほど、送
信周波数はますます大きくなる。米国特許第４１３００
１８号明細書には、たとえば５０ｋＨｚの送信周波数を
有し、かつ対応して小さな寸法を有する超音波変換器が
記載されている。
【０００９】しかし、変換素子と減衰層とケーシングと
の間には、直接的な機械的結合が生じるので、半径方向
およびダイヤフラムとは反対の方向における音響エネル
ギの放出を完全に阻止することはできない。このエネル
ギはもはや測定信号を発生させるためには利用されな
い。
の間には、直接的な機械的結合が生じるので、半径方向
およびダイヤフラムとは反対の方向における音響エネル
ギの放出を完全に阻止することはできない。このエネル
ギはもはや測定信号を発生させるためには利用されな
い。
【００１０】このエネルギの一部は容器に伝達される。
このことは、特に極めて高い振動特性を有する金属容器
の場合には、超音波変換器の測定域を制限してしまう。
送出された超音波パルスのパルス時間は、容器の振動エ
ネルギの、変換素子への帰還結合により延長される。こ
れにより、超音波変換器と充填物の表面との間には、以
下において「ブロック距離」と呼ぶ、比較的大きな最小
間隔が必要となる。充填物の表面がブロック距離内に位
置していると、充填面レベルの測定は不可能となる。
このことは、特に極めて高い振動特性を有する金属容器
の場合には、超音波変換器の測定域を制限してしまう。
送出された超音波パルスのパルス時間は、容器の振動エ
ネルギの、変換素子への帰還結合により延長される。こ
れにより、超音波変換器と充填物の表面との間には、以
下において「ブロック距離」と呼ぶ、比較的大きな最小
間隔が必要となる。充填物の表面がブロック距離内に位
置していると、充填面レベルの測定は不可能となる。
【００１１】ドイツ連邦共和国特許出願公開第４３１１
９６３号明細書に記載の、容器内の充填面レベルを測定
するための超音波変換器の構成では、 ―ポット形の変換器ケーシングが設けられており、 ―この変換器ケーシングに配置された、超音波パルスの
送信および受信のための変換素子が設けられており、 ―変換器ケーシングの底面を除いて変換器ケーシングを
完全に取り囲むケーシングが設けられており、 ―変換器ケーシングが、前記ケーシング内部で、変換器
ケーシングに片側で一体成形されて、前記ケーシングに
設けられた溝に突入するキー爪により軸方向および半径
方向におけるずれを防止されて位置固定されており、 ―前記ケーシングと変換器ケーシングとの間に配置され
た、変換素子を同軸的に取り囲む円筒状の中空室が設け
られており、 ―変換器ケーシングと前記ケーシングとの間に配置され
た、前記中空室を片側で閉鎖する２つの弾性部材が設け
られている。
９６３号明細書に記載の、容器内の充填面レベルを測定
するための超音波変換器の構成では、 ―ポット形の変換器ケーシングが設けられており、 ―この変換器ケーシングに配置された、超音波パルスの
送信および受信のための変換素子が設けられており、 ―変換器ケーシングの底面を除いて変換器ケーシングを
完全に取り囲むケーシングが設けられており、 ―変換器ケーシングが、前記ケーシング内部で、変換器
ケーシングに片側で一体成形されて、前記ケーシングに
設けられた溝に突入するキー爪により軸方向および半径
方向におけるずれを防止されて位置固定されており、 ―前記ケーシングと変換器ケーシングとの間に配置され
た、変換素子を同軸的に取り囲む円筒状の中空室が設け
られており、 ―変換器ケーシングと前記ケーシングとの間に配置され
た、前記中空室を片側で閉鎖する２つの弾性部材が設け
られている。
【００１２】前記ケーシングには、変換器ケーシング底
部とは反対の側で接続部分が一体成形されている。この
接続部分を介して、超音波変換器をフランジにねじ込む
ことができる。このフランジは容器の開口に取り付ける
ことができる。円筒状の中空室と、変換器ケーシングを
取り囲むケーシングとによって増大された直径を有する
超音波変換器は、容器の内部に位置し、接続部分はフラ
ンジを貫通する。したがって、このような器具の組付け
は手間がかかる。
部とは反対の側で接続部分が一体成形されている。この
接続部分を介して、超音波変換器をフランジにねじ込む
ことができる。このフランジは容器の開口に取り付ける
ことができる。円筒状の中空室と、変換器ケーシングを
取り囲むケーシングとによって増大された直径を有する
超音波変換器は、容器の内部に位置し、接続部分はフラ
ンジを貫通する。したがって、このような器具の組付け
は手間がかかる。
【００１３】前記ケーシングと底面との間には、ギャッ
プが存在しており、このギャップには充填物の残分が溜
まるおそれがある。このことは、充填物が腐食性の材料
であるか、または超音波変換器が、特に互いに化学的に
反応する種々異なる充填物に順次にさらされている場合
には特に不都合となる。
プが存在しており、このギャップには充填物の残分が溜
まるおそれがある。このことは、充填物が腐食性の材料
であるか、または超音波変換器が、特に互いに化学的に
反応する種々異なる充填物に順次にさらされている場合
には特に不都合となる。
【００１４】ドイツ連邦共和国特許出願公開第４３１１
９６３号明細書に記載の超音波変換器では、半径方向に
おける音響エネルギの放出が円筒状の中空室によって著
しく減じられている。しかし、接続部分を介して音響エ
ネルギが引き続き容器にまで伝達されてしまう。
９６３号明細書に記載の超音波変換器では、半径方向に
おける音響エネルギの放出が円筒状の中空室によって著
しく減じられている。しかし、接続部分を介して音響エ
ネルギが引き続き容器にまで伝達されてしまう。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、振動
エネルギが実際に容器には伝達されないような、小型で
かつコンパクトで、容易に組み付け可能であり、しかも
長手方向軸線を中心にして回転可能となるような、容器
内の充填面レベルを測定するための超音波変換器を提供
することである。
エネルギが実際に容器には伝達されないような、小型で
かつコンパクトで、容易に組み付け可能であり、しかも
長手方向軸線を中心にして回転可能となるような、容器
内の充填面レベルを測定するための超音波変換器を提供
することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、 イ）ポット形の変換器ケーシングが設けられており、 ロ）該変換器ケーシングに結合された電子装置ケーシン
グが設けられており、 ハ）変換器ケーシング内に配置された、超音波パルスの
送信・受信のための変換素子が設けられており、 ニ）超音波変換器を容器に音響結合が得られるように固
定するためのユニオンリングが設けられており、 ホ）該ユニオンリングに変換器ケーシングが、該ユニオ
ンリングに対して同軸的に支承されていて、しかもユニ
オンリング内で軸方向でのずれを防止されて位置固定さ
れており、 ヘ）変換器ケーシングとユニオンリングとの間に配置さ
れた２つの弾性部材が設けられており、変換器ケーシン
グとユニオンリングとの間に半径方向での直接的な機械
的結合が生じないように、前記弾性部材によって変換器
ケーシングとユニオンリングとが、半径方向で互いに間
隔を置いて保持されているようにした。
に本発明の構成では、 イ）ポット形の変換器ケーシングが設けられており、 ロ）該変換器ケーシングに結合された電子装置ケーシン
グが設けられており、 ハ）変換器ケーシング内に配置された、超音波パルスの
送信・受信のための変換素子が設けられており、 ニ）超音波変換器を容器に音響結合が得られるように固
定するためのユニオンリングが設けられており、 ホ）該ユニオンリングに変換器ケーシングが、該ユニオ
ンリングに対して同軸的に支承されていて、しかもユニ
オンリング内で軸方向でのずれを防止されて位置固定さ
れており、 ヘ）変換器ケーシングとユニオンリングとの間に配置さ
れた２つの弾性部材が設けられており、変換器ケーシン
グとユニオンリングとの間に半径方向での直接的な機械
的結合が生じないように、前記弾性部材によって変換器
ケーシングとユニオンリングとが、半径方向で互いに間
隔を置いて保持されているようにした。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、振動エネルギが実際に
容器には伝達されないような、小型でかつコンパクト
で、容易に組み付け可能であり、しかも長手方向軸線を
中心にして回転可能となるような、容器内の充填面レベ
ルを測定するための超音波変換器が得られる。
容器には伝達されないような、小型でかつコンパクト
で、容易に組み付け可能であり、しかも長手方向軸線を
中心にして回転可能となるような、容器内の充填面レベ
ルを測定するための超音波変換器が得られる。
【００１８】本発明の有利な構成では、変換器ケーシン
グの開いた端部が、半径方向外側に向かって延びる肩部
を有しており、該肩部が、ユニオンリングの内部に設け
られた段付け面に載設されている。
グの開いた端部が、半径方向外側に向かって延びる肩部
を有しており、該肩部が、ユニオンリングの内部に設け
られた段付け面に載設されている。
【００１９】本発明の別の有利な構成では、変換器ケー
シングがユニオンリング内で、優角の円環状セグメント
と、ユニオンリングの段付け面に載設された、変換器ケ
ーシングの肩部とによって位置固定されており、前記円
環状セグメントが、ユニオンリングに配置された溝に位
置固定されており、前記円環状セグメントが、半径方向
でユニオンリングの開口へ突入するように延びており、
前記円環状セグメントの、前記段付け面に面した円環状
セグメント面が、変換器ケーシングの肩部の、前記段付
け面とは反対の側の環状面に載設されている。
シングがユニオンリング内で、優角の円環状セグメント
と、ユニオンリングの段付け面に載設された、変換器ケ
ーシングの肩部とによって位置固定されており、前記円
環状セグメントが、ユニオンリングに配置された溝に位
置固定されており、前記円環状セグメントが、半径方向
でユニオンリングの開口へ突入するように延びており、
前記円環状セグメントの、前記段付け面に面した円環状
セグメント面が、変換器ケーシングの肩部の、前記段付
け面とは反対の側の環状面に載設されている。
【００２０】本発明のさらに別の有利な構成では、前記
弾性部材が、ユニオンリングに配置された溝に位置固定
されたＯリングである。
弾性部材が、ユニオンリングに配置された溝に位置固定
されたＯリングである。
【００２１】本発明のさらに別の有利な構成では、変換
器ケーシングの開いた端部が、電子装置ケーシングとの
結合のためのねじ山付孔を有している。
器ケーシングの開いた端部が、電子装置ケーシングとの
結合のためのねじ山付孔を有している。
【００２２】本発明のさらに別の有利な構成では、変換
器ケーシングの開いた端部が、電子装置ケーシングとの
結合のための雌ねじ山を有している。
器ケーシングの開いた端部が、電子装置ケーシングとの
結合のための雌ねじ山を有している。
【００２３】本発明のさらに別の有利な構成では、変換
器ケーシングが、ユニオンリング内に、変換器ケーシン
グの長手方向軸線を中心にして回転可能に支承されてい
る。
器ケーシングが、ユニオンリング内に、変換器ケーシン
グの長手方向軸線を中心にして回転可能に支承されてい
る。
【００２４】本発明のさらに別の有利な構成では、ユニ
オンリングの、容器に面した側に一体成形された段付け
リングに配置された溝に、軸方向における音響分離のた
めの弾性部材が配置されている。
オンリングの、容器に面した側に一体成形された段付け
リングに配置された溝に、軸方向における音響分離のた
めの弾性部材が配置されている。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。
面につき詳しく説明する。
【００２６】図１に示した実施例による超音波変換器
は、３つの基本構成要素、つまりポット形の変換器ケー
シング１と、電子装置ケーシング２と、ユニオンリング
３とから成っている。変換器ケーシング１をユニオンリ
ング３に挿入し、引き続き電子装置ケーシング２を組み
付けることができる。したがって、この超音波変換器は
モジュール式にコンパクトに形成されている。
は、３つの基本構成要素、つまりポット形の変換器ケー
シング１と、電子装置ケーシング２と、ユニオンリング
３とから成っている。変換器ケーシング１をユニオンリ
ング３に挿入し、引き続き電子装置ケーシング２を組み
付けることができる。したがって、この超音波変換器は
モジュール式にコンパクトに形成されている。
【００２７】図２には、変換器ケーシング１の縦断面図
が示されている。変換器ケーシング１は中空円筒体１１
を有しており、この中空円筒体１１は端部側でダイヤフ
ラム１２によって閉鎖されている。変換器ケーシング１
はプラスチック、有利には高い化学的耐性を有する熱可
塑性樹脂、たとえばポリビニルクロリド（ＰＶＣ）また
はポリビニルジフルオリド（ＰＶＤＦ）から成ってい
る。
が示されている。変換器ケーシング１は中空円筒体１１
を有しており、この中空円筒体１１は端部側でダイヤフ
ラム１２によって閉鎖されている。変換器ケーシング１
はプラスチック、有利には高い化学的耐性を有する熱可
塑性樹脂、たとえばポリビニルクロリド（ＰＶＣ）また
はポリビニルジフルオリド（ＰＶＤＦ）から成ってい
る。
【００２８】中空円筒体１１の上端部には、肩部１３が
一体成形されている。この肩部１３は半径方向外側に向
かって延びている。図示の実施例では、電子装置ケーシ
ング２が変換器ケーシング１とねじ締結されている。こ
のためには、肩部１３がねじ山付孔１４を有している。
一体成形されている。この肩部１３は半径方向外側に向
かって延びている。図示の実施例では、電子装置ケーシ
ング２が変換器ケーシング１とねじ締結されている。こ
のためには、肩部１３がねじ山付孔１４を有している。
【００２９】また、中空円筒体１１の上端部が雌ねじ山
を有していて、この雌ねじ山に電子装置ケーシング２を
ねじ込むことも可能である。
を有していて、この雌ねじ山に電子装置ケーシング２を
ねじ込むことも可能である。
【００３０】肩部１３の、ダイヤフラム１２寄りの環状
面１５では、中空円筒体１１に段付けリング１６が一体
成形されている。この段付けリング１６の機能に関して
は、さらに下で詳しく説明する。
面１５では、中空円筒体１１に段付けリング１６が一体
成形されている。この段付けリング１６の機能に関して
は、さらに下で詳しく説明する。
【００３１】変換器ケーシング１には、変換素子４が配
置されており、この変換素子４は超音波パルスを交互に
送信・受信するために働く。この変換素子４は、たとえ
ば圧電素子であり、この圧電素子は電子回路（図示しな
い）によって励振されて、パルス状の振動を発生させ
る。超音波パルスの各送信後に、変換素子４は受信素子
として働く。充填物の表面で反射された超音波パルスに
より、変換素子４は励振される。これによって生ぜしめ
られる圧電電圧は接続導線を介して別の電子回路（同じ
く図示しない）に供給される。この電子回路は超音波パ
ルスの伝播時間を求め、これにより充填面レベルを測定
し、充填面レベルに対応する信号を別の処理装置および
／または表示装置に供給する。
置されており、この変換素子４は超音波パルスを交互に
送信・受信するために働く。この変換素子４は、たとえ
ば圧電素子であり、この圧電素子は電子回路（図示しな
い）によって励振されて、パルス状の振動を発生させ
る。超音波パルスの各送信後に、変換素子４は受信素子
として働く。充填物の表面で反射された超音波パルスに
より、変換素子４は励振される。これによって生ぜしめ
られる圧電電圧は接続導線を介して別の電子回路（同じ
く図示しない）に供給される。この電子回路は超音波パ
ルスの伝播時間を求め、これにより充填面レベルを測定
し、充填面レベルに対応する信号を別の処理装置および
／または表示装置に供給する。
【００３２】変換素子４の音響インピーダンスを、超音
波パルスが送信されるべき媒体の音響インピーダンスに
適合させるためには、変換素子４とダイヤフラム１２と
の間にプラスチックから成る適合層４１が配置されてい
る。
波パルスが送信されるべき媒体の音響インピーダンスに
適合させるためには、変換素子４とダイヤフラム１２と
の間にプラスチックから成る適合層４１が配置されてい
る。
【００３３】変換器ケーシング１内に残った、変換素子
４の、ダイヤフラム１２とは反対の側の円形面と円筒状
の外周面とによって仕切られた中空室は、プラスチック
から成る減衰層４２で満たされている。この減衰層４２
は、半径方向およびダイヤフラム１２とは反対の方向に
おける音響エネルギの放出を最小限に抑える役目を持っ
ている。
４の、ダイヤフラム１２とは反対の側の円形面と円筒状
の外周面とによって仕切られた中空室は、プラスチック
から成る減衰層４２で満たされている。この減衰層４２
は、半径方向およびダイヤフラム１２とは反対の方向に
おける音響エネルギの放出を最小限に抑える役目を持っ
ている。
【００３４】変換器ケーシング１は、図３に縦断面図で
示したユニオンリング３内に配置することができる。こ
のユニオンリング３は３つの範囲３１，３２，３３から
成っている。これらの範囲のうち第１の範囲３１は、変
換器ケーシング１に設けられた肩部１３の外径よりも少
しだけ大きく形成された内径を有している。第２の範囲
３２と第３の範囲３３はそれぞれ、変換器ケーシング１
の中空円筒体１１の外径よりも少しだけ大きく形成され
た内径を有している。
示したユニオンリング３内に配置することができる。こ
のユニオンリング３は３つの範囲３１，３２，３３から
成っている。これらの範囲のうち第１の範囲３１は、変
換器ケーシング１に設けられた肩部１３の外径よりも少
しだけ大きく形成された内径を有している。第２の範囲
３２と第３の範囲３３はそれぞれ、変換器ケーシング１
の中空円筒体１１の外径よりも少しだけ大きく形成され
た内径を有している。
【００３５】したがって、第１の範囲３１と第２の範囲
３２との間には、段付け面３１１が形成されている。こ
の段付け面３１１には、組み立てられた状態において変
換器ケーシング１の環状面１５が載設される。第２の範
囲３２は第１の範囲３１に面した端部に段付けリング１
６を収容するための切欠き３２１を有している。段付け
リング１６は組付け時に、ユニオンリング３における変
換器ケーシング１のセンタリングのために働く。
３２との間には、段付け面３１１が形成されている。こ
の段付け面３１１には、組み立てられた状態において変
換器ケーシング１の環状面１５が載設される。第２の範
囲３２は第１の範囲３１に面した端部に段付けリング１
６を収容するための切欠き３２１を有している。段付け
リング１６は組付け時に、ユニオンリング３における変
換器ケーシング１のセンタリングのために働く。
【００３６】第２の範囲３２の外面は六角ボルトの形状
を有しており、第３の範囲３３には雄ねじ山３３１が一
体成形されている。この雄ねじ山３３１は外部から容器
の開口（図示しない）にねじ込むことができる。また、
超音波変換器を容器開口に溶接固定するか、または容器
開口にフランジを介して固定することもできる。その場
合、第３の範囲３３の外輪郭は対応して形成されていな
ければならない。
を有しており、第３の範囲３３には雄ねじ山３３１が一
体成形されている。この雄ねじ山３３１は外部から容器
の開口（図示しない）にねじ込むことができる。また、
超音波変換器を容器開口に溶接固定するか、または容器
開口にフランジを介して固定することもできる。その場
合、第３の範囲３３の外輪郭は対応して形成されていな
ければならない。
【００３７】第２の範囲３２の、第３の範囲３３に面し
た側は、外側に段付けリング３２２を有している。この
段付けリング３２２には、第３の範囲３３に面した側で
弾性部材５、たとえばエラストマから成るパッキンを収
容するための溝３２３が加工成形されている。この弾性
部材５はユニオンリング３と容器との間での、軸方向に
おける音響分離を行う。
た側は、外側に段付けリング３２２を有している。この
段付けリング３２２には、第３の範囲３３に面した側で
弾性部材５、たとえばエラストマから成るパッキンを収
容するための溝３２３が加工成形されている。この弾性
部材５はユニオンリング３と容器との間での、軸方向に
おける音響分離を行う。
【００３８】変換器ケーシング１はユニオンリング３に
軸方向で位置固定されている。このためには、第１の範
囲３１が端側で、内面に沿って延びる溝３１２を有して
いる。組み立てられた状態において、溝３１２は変換器
ケーシング１の肩部１３の、中空円筒体とは反対の側と
整合する。溝３１２には、第４図に示した優角の円環状
セグメント９、たとえばばね鋼を緊締することができ
る。この円環状セグメント９は半径方向でユニオンリン
グ３の内室３０に突入していて、内室３０に面した円環
状セグメント面で変換器ケーシング１の肩部１３の外側
の環状面１７に載設される。
軸方向で位置固定されている。このためには、第１の範
囲３１が端側で、内面に沿って延びる溝３１２を有して
いる。組み立てられた状態において、溝３１２は変換器
ケーシング１の肩部１３の、中空円筒体とは反対の側と
整合する。溝３１２には、第４図に示した優角の円環状
セグメント９、たとえばばね鋼を緊締することができ
る。この円環状セグメント９は半径方向でユニオンリン
グ３の内室３０に突入していて、内室３０に面した円環
状セグメント面で変換器ケーシング１の肩部１３の外側
の環状面１７に載設される。
【００３９】このような位置固定は単に軸方向でしか作
用しない。したがって、変換器ケーシング１、ひいては
変換器ケーシング１に結合された電子装置ケーシング２
も、ユニオンリング３内で変換器ケーシング１の長手方
向軸線６を中心にして回転可能に支承されている。
用しない。したがって、変換器ケーシング１、ひいては
変換器ケーシング１に結合された電子装置ケーシング２
も、ユニオンリング３内で変換器ケーシング１の長手方
向軸線６を中心にして回転可能に支承されている。
【００４０】ユニオンリング３の第２の範囲３２および
第３の範囲３３は、それぞれ端側で内室に配置された溝
３２４，３３２を有している。この溝３２４，３３２は
各１つの弾性部材７，８を収容するために働く。この弾
性部材７，８は、たとえばバイトン（Ｖｉｔｏｎ）Ｏリ
ング、カルレツ（Ｋａｌｒｅｚ）パッキンまたはポリテ
トラフルオロエチレンで被覆されたバイトンパッキンで
ある。弾性部材８は容器の充填物と接触するので、場合
によっては高い化学的耐性を有する、充填物に適合され
た材料が使用されなければならない。
第３の範囲３３は、それぞれ端側で内室に配置された溝
３２４，３３２を有している。この溝３２４，３３２は
各１つの弾性部材７，８を収容するために働く。この弾
性部材７，８は、たとえばバイトン（Ｖｉｔｏｎ）Ｏリ
ング、カルレツ（Ｋａｌｒｅｚ）パッキンまたはポリテ
トラフルオロエチレンで被覆されたバイトンパッキンで
ある。弾性部材８は容器の充填物と接触するので、場合
によっては高い化学的耐性を有する、充填物に適合され
た材料が使用されなければならない。
【００４１】両弾性部材７，８により、変換器ケーシン
グ１とユニオンリング３とは半径方向で互いに間隔を置
いて保持されており、この場合、変換器ケーシング１と
ユニオンリング３との間には、半径方向における直接的
な機械的結合は生じない。
グ１とユニオンリング３とは半径方向で互いに間隔を置
いて保持されており、この場合、変換器ケーシング１と
ユニオンリング３との間には、半径方向における直接的
な機械的結合は生じない。
【００４２】中空円筒体１１に沿って、両弾性部材７，
８によって仕切られた範囲では、変換器ケーシング１と
ユニオンリング３との間に管状の中空室が形成されてい
る。この範囲では、実際に変換器ケーシング１からユニ
オンリング３へ音響エネルギは伝達されない。なぜなら
ば、両仕切面において変換器ケーシング１と中空室との
間および中空室とユニオンリング３との間に著しい音響
インピーダンスジャンプが存在しないからである。
８によって仕切られた範囲では、変換器ケーシング１と
ユニオンリング３との間に管状の中空室が形成されてい
る。この範囲では、実際に変換器ケーシング１からユニ
オンリング３へ音響エネルギは伝達されない。なぜなら
ば、両仕切面において変換器ケーシング１と中空室との
間および中空室とユニオンリング３との間に著しい音響
インピーダンスジャンプが存在しないからである。
【図１】本発明による超音波変換器の１実施例を示す斜
視図である。
視図である。
【図２】図１に示した超音波変換器の変換器ケーシング
の縦断面図である。
の縦断面図である。
【図３】図１に示した超音波変換器のユニオンリングの
縦断面図である。
縦断面図である。
【図４】優角の円環状セグメントの概略図である。
１ 変換器ケーシング、 ２ 電子装置ケーシング、
３ ユニオンリング、４ 変換素子、 ５ 弾性部材、
６ 長手方向軸線、 ７，８ 弾性部材、９ 円環状
セグメント、 １１ 中空円筒体、 １２ ダイヤフラ
ム、 １３肩部、 １４ ねじ山付孔、 １５ 環状
面、 １６ 段付けリング、 １７環状面、 ３０ 内
室、 ３１ 第１の範囲、 ３２ 第２の範囲、 ３３
第３の範囲、 ４１ 適合層、 ４２ 減衰層、 ３１
１ 段付け面、 ３１２溝、 ３２１ 切欠き、 ３２
２ 段付けリング、 ３２３ 溝、 ３２４溝、 ３３
１ 雄ねじ山、 ３３２ 溝
３ ユニオンリング、４ 変換素子、 ５ 弾性部材、
６ 長手方向軸線、 ７，８ 弾性部材、９ 円環状
セグメント、 １１ 中空円筒体、 １２ ダイヤフラ
ム、 １３肩部、 １４ ねじ山付孔、 １５ 環状
面、 １６ 段付けリング、 １７環状面、 ３０ 内
室、 ３１ 第１の範囲、 ３２ 第２の範囲、 ３３
第３の範囲、 ４１ 適合層、 ４２ 減衰層、 ３１
１ 段付け面、 ３１２溝、 ３２１ 切欠き、 ３２
２ 段付けリング、 ３２３ 溝、 ３２４溝、 ３３
１ 雄ねじ山、 ３３２ 溝
フロントページの続き (72)発明者 マンフレート エッケルト ドイツ連邦共和国 トットナウ シュトゥ ール 12 (72)発明者 カール フレーゲル ドイツ連邦共和国 ショプフハイム ブラ ズィシュトラーセ 42 (72)発明者 ロルフ シュヴァルト ドイツ連邦共和国 ショプフハイム オー ベレ ホルスマット 13
Claims (8)
- 【請求項１】 容器内の充填面レベルを測定するための
超音波変換器において、 イ）ポット形の変換器ケーシング（１）が設けられてお
り、 ロ）該変換器ケーシング（１）に結合された電子装置ケ
ーシング（２）が設けられており、 ハ）変換器ケーシング（１）内に配置された、超音波パ
ルスの送信・受信のための変換素子（４）が設けられて
おり、 ニ）超音波変換器を容器に音響結合が得られるように固
定するためのユニオンリング（３）が設けられており、 ホ）該ユニオンリング（３）に変換器ケーシング（１）
が、該ユニオンリング（３）に対して同軸的に支承され
ていて、しかもユニオンリング（３）内で軸方向でのず
れを防止されて位置固定されており、 ヘ）変換器ケーシング（１）とユニオンリング（３）と
の間に配置された２つの弾性部材（７，８）が設けられ
ており、変換器ケーシング（１）とユニオンリング
（３）との間に半径方向での直接的な機械的結合が生じ
ないように、前記弾性部材（７，８）によって変換器ケ
ーシング（１）とユニオンリング（３）とが、半径方向
で互いに間隔を置いて保持されていることを特徴とする
超音波変換器。 - 【請求項２】 変換器ケーシング（１）の開いた端部
が、半径方向外側に向かって延びる肩部（１３）を有し
ており、該肩部（１３）が、ユニオンリング（３）の内
部に設けられた段付け面（３１１）に載設されている、
請求項１記載の超音波変換器。 - 【請求項３】 変換器ケーシング（１）がユニオンリン
グ（３）内で、優角の円環状セグメント（９）と、ユニ
オンリング（３）の段付け面（３１１）に載設された、
変換器ケーシング（１）の肩部（１３）とによって位置
固定されており、前記円環状セグメント（９）が、ユニ
オンリング（３）に配置された溝（３１２）に位置固定
されており、前記円環状セグメント（９）が、半径方向
でユニオンリング（３）の内室（３０）へ突入するよう
に延びており、前記円環状セグメント（９）の、前記段
付け面（３１１）に面した円環状セグメント面が、変換
器ケーシング（１）の肩部（１３）の、前記段付け面
（３１１）とは反対の側の環状面（１７）に載設されて
いる、請求項２記載の超音波変換器。 - 【請求項４】 前記弾性部材（７，８）が、ユニオンリ
ング（３）に配置された溝（３２４，３３２）に位置固
定されたＯリングである、請求項１記載の超音波変換
器。 - 【請求項５】 変換器ケーシング（１）の開いた端部
が、電子装置ケーシング（２）との結合のためのねじ山
付孔（１４）を有している、請求項１記載の超音波変換
器。 - 【請求項６】 変換器ケーシング（１）の開いた端部
が、電子装置ケーシング（２）との結合のための雌ねじ
山を有している、請求項１記載の超音波変換器。 - 【請求項７】 変換器ケーシング（１）が、ユニオンリ
ング（３）内に、変換器ケーシング（１）の長手方向軸
線（６）を中心にして回転可能に支承されている、請求
項１記載の超音波変換器。 - 【請求項８】 ユニオンリング（３）の、容器に面した
側に一体成形された段付けリング（３２２）に配置され
た溝（３２３）に、軸方向における音響分離のための弾
性部材（５）が配置されている、請求項１記載の超音波
変換器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE95115280.0 | 1995-09-28 | ||
| EP95115280A EP0766070B1 (de) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | Ultraschallwandler |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09126867A true JPH09126867A (ja) | 1997-05-16 |
| JP2911833B2 JP2911833B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=8219661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8251784A Expired - Fee Related JP2911833B2 (ja) | 1995-09-28 | 1996-09-24 | 超音波変換器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5737963A (ja) |
| EP (1) | EP0766070B1 (ja) |
| JP (1) | JP2911833B2 (ja) |
| CA (1) | CA2185074C (ja) |
| DE (1) | DE59509388D1 (ja) |
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| US7134315B1 (en) * | 1998-10-26 | 2006-11-14 | Ohmart/Vega Corporation | Pulse radar level sensing gauge |
| US6128967A (en) * | 1999-04-20 | 2000-10-10 | Seh America, Inc. | Level transmitter connector |
| US7383727B2 (en) * | 1999-05-20 | 2008-06-10 | Seiko Epson Corporation | Liquid cotainer having a liquid consumption detecting device therein |
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-
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- 1996-09-09 CA CA002185074A patent/CA2185074C/en not_active Expired - Fee Related
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- 1996-09-27 US US08/721,731 patent/US5737963A/en not_active Expired - Lifetime
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| EP0766070A1 (de) | 1997-04-02 |
| CA2185074C (en) | 1999-11-09 |
| US5737963A (en) | 1998-04-14 |
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