Способ изготовления демпфера ультразвукового преобразователя

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в ультразвуковых приборах при измерении расхода жидких и газообразных сред. Цель - повышение качества демпфера - достигается за счет акустического согласования демпфера с пьезокерамическим элементом и повышения помехоустойчивости Способ изготовления демпфера включает в себя нанесение шликера на демпфирующую поверхность пьезоэлемента, размещенного в корпусе преобразователя. Новым в способе является то, что в качестве демпфирующей массы используют шликер, включающий жидкое стекло в качестве связующего в количестве 99-101 мас.ч., пьезокерамический порошок в качестве наполнителя в количестве 65-70 мас.ч., глицерин в качестве пластификатора в количестве 5-10 мас.ч., причем в процессе высушивания шликера осуществляют вакуумирование при 85-90°С в течение 1,5-2 ч и виброобработку в течение Ы,5 ч, а отверждение композиционного материала на основе эпоксидной смолы проводят на поверхностной пленке шликера при комнатной температуре в течение 22-24 ч. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 29/22

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4941073/28 (22) 04.04.91 (46) 23.02,93,Бюл, М 7 (71) Самарское специальное конструкторское бюро Научно-производственного обьединения "Нефтехимавтоматика" (72) М.С.Марьин и А.П.Наумчук .(56) Ультразвуковые пьезопреобразователи для неразрушающего контроля./Под редакцией И,Н.Ермолова — М.:Машиностроение, 1986, с.239.

Авторское свидетельство СССР

М 1462183, кл. G 01 N 29/04,1989. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕМПФЕРА УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в ультразвуковых приборах при измерении расхода жидких и газообразных сред. Цель- повышение качества демпфера

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в ультразвуковых приборах при измерении расхода жидких и газообразных сред.

Известен способ изготовления демпфера из композиционного материала на основе эпоксидной смолы пьезопреобразователя.

К недостатку известного способа относится сложность и трудоемкость изготовления демпфера. По известной технологии демпфер имеет недостаточное затухание ультразвуковых волн и низкий эффективный импеданс. .Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является

- Ы „» 1797047 А1 — достигается за счет акустического согласования демпфера с пьезокерамическим элементом и повышения помехоустойчивости

Способ изготовления демпфера включает в себя нанесение шликера на демпфирующую поверхность пьезоэлемента, размещенного в корпусе преобразователя. Новым в способе является то, что в качестве демпфирующей массы используют шликер, включающий жидкое стекло в качестве связующего в количестве 99-101 мас.ч., пьезокерамический порошок в качестве наполнителя в количестве 65-70 мас.ч., глицерин в качестве пластификатора в количестве 5-10 мас.ч., причем в процессе высушивания шликера осуществляют вакуумирование при 85-90 С в течение 1,5-2 ч и виброобработку в течение 1-1,5 ч, а отверждение композиционного материала на основе эпоксидной смолы проводят на поверхностной пленке шликера при комнатной температуре в течение 22-24 ч. способ изготовления демпфера преобразователя для ультразвукового контроля, включающий нанесение демпфирующей ассы на поверхность пьезоэлемента, размещенного в корпусе преобразователя.

При известном способе изготовления демпфер обладает низкой поглощающей способностью и недостаточным акустическим импедансом.

Цель изобретения — повышение качества демпфера, Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления демпфера ультразвукового преобразователя, включающего нанесение демпфирующей массы на поверхность пьезоэлемента, размещенного в кор1797047 пусе преобразователя, для получения демпфирующей массы изготавливают шликер, включающий жидкое стекло в качестве связующего, пьеэокерамический порошок в качестве наполнителя и глицерин в качестве пластификатора, при следующем соотношении компонентов, мас.

Жидкое стекло 90-101

Пьеэокерамический 65-70

Порошок глицерин 5-10, который перед нанесением на пьезоэлемент высушивают при одновременном вакуумировании при 85-90 С в течение 1-1,5 ч, корпус с демпфирующей массой подвергают виброобработке, после чего на поверхностную пленку демпфирующей массы наносят композиционный. материал на основе эпоксидной смолы и отверждают при его комнатной температуре 22-24 ч.

Способ изготовления демпфера преобразователя. осуществляется следующим образом, В емкость засыпают 70 г (Mac.ч) порошка пьезокерамической массы, например

ЦТС-19, и заливают жидким стеклом в количестве 100 г (мас.ч), перемешивают до получения ее однородности. Затем к смеси добавляют 7 г (мас.ч) глицерина и снова тщательно перемешивают, Форму с массой помещают в вакуумный термошкаф и в течение 2 ч вакуумируют при

85-90 С. После остывания шликер (густая, тестообразная масса) перекладывают в корпус преобразователя с размещенным в нем пьезоэлементом (перед нанесением на пьезоэлемент шликера его поверхность следует покрыть гидрофобным клеем или лаком), Корпус с массой помещают на вибростенд или центрифугу и подвергают в течение 11,5 ч виброобработке, способствующей.уплотнению демпфирующей массы. После виброобработки с поверхности шликера удаляют остатки жидкого стекла. При образовании пленки .на поверхности шликера (процесс высушивания шликера при 1020 С, не содержащего кремнефтористый натрий, происходит только в поверхностном слое за счет высыхания и взаимодействия силиката натрия с углекислотой воздуха, в результате чего получается на поверхности шликера пленка с достаточной прочностью) корпус заливают композиционным материалом на основе эпоксидной смолы. Отверждение композиционного материала происходит при комнатной температуре в течение 22-24 ч, После отверждения композиции полностью прекращается высыхание шликера и под композиционным материалом сохраняется густая тестообразная масса, имеющая устойчивый механоакустический контакт с пьезоэлементом, Полученная масса имеет акустически импеданс, близкий к акустическому импедансу пьезоэлемента и составляет (19-21) 10 кг/(м .с), Уменьшение массовых частей

2. жидкого стекла ниже указанных пределов приводит к увеличению вязкости и неоднородности всей массы. Увеличение массовых

"0; частей жидкого стекла выше указанных пределов приводит к увеличению времени высушивания массы (испарение физической воды), Лучшими свойствами обладает демпфирующая масса при содержании пьезокерамического порошка 65-70 мас.ч., при котором полученная масса имеет акустический импеданс, близкий к акустическому импедансу пьезоэлемента, и, кроме того, при таком содержании инП едиентов способ из-, готовления демпфера обладает хорошей . технологичностью (лучший режим сушки, исключает содержание пузырьков воздуха в материале и т.д.).

При высушивании шликера ниже указанных пределов, например при 80 С, увеличивается время сушки массы до 3-4 ч, При высушивании шликера выше ука30 занных пределов, например при 95 С, быстро образуется поверхностная пенка шликера, затрудняющая вакуумирование массы..

Добавка глицерина в смесь выше ука-.

Э5 занных пределов замедляет процесс высу-. шивания шликера, Добавка глицерина в смесь ниже указанных пределов уменьшает пластичность шликера. В каждом случае ингредиенты берутся одни и те же (в мас.ч.), а

"0 их количество зависит от объема демпфирующих пьезокерамических элементов.

При таком способе изготовления преобразователя в системе излучатель-приемник излучающий акустический импульс получается в виде одной волны синусоидальных колебаний и длительностью около одной микросекунды. Благодаря тому, что демпфер имеет густую тестообразную массу, в нем полностью гасятся поперечные колебания пьезоэлемента (в массе не распространяются сдвиговые напряжения) и, кроме того, при небольшой высоте демпфера происходит интенсивное затухание колебаний, излученные пьезоэлементом в демпфирую55 щую массу.

Предложенный способ изготовления демпфера особенно эффективен на высоких частотах работы преобразователя, а также может быть использован в преобразовате1797047 лях, работающих на низких частота. которые трудно демпфировать.

Таким образом. использование способа изготовления демпфера для ультразвукового преобразователя позволяет получить деСоставитель Н.Марьин

Техред М.Моргентал Корректор O.Ãóñòè

Редактор

Заказ 650 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Способ изготовления демпфера ультразвукового преобразователя, включающий нанесение демпфирующей массы на поверхность пьезоэлемента, размещенного в кор пусе преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения качества демпфера, для получения демпфирующей массы изготавливают шликер, включающий жидкое стекло в качестве связующего, пьезокерамический.порошок в качестве наполнителя и глицерин в качестве пластификатора при следующем соотношении компонентов, мас.%: мпфер с большим акустическим импедансом, близким к пьезокерамическому элементу и большим коэффициентом затухания ультразвуковых волн.

Жидкое стекло 99-101

10 Пьезокераамический порошок 65-70

Глицерин 5-10 который перед нанесением на пьезоэлемент высушивают при одновременном ваку15 умировании при 85-90ОС в течение 1-1,5 ч, корпус с демпфирующей массой подвергают виброоб работке, после чего на поверхностную пленку демпфирующей массы наносят композиционный материал и отвер20 ждают его при комнатной температуре в течение 22-24 ч,