[发明专利]用于确定流体或软性材料形式的介质的特性的装置

说明书

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本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于确定流体或软性材料形式的介质、尤其是高粘性的、面团或糊状介质的特性的装置。

在WO 2008/034878A2中描述了一种典型装置。该装置具有声学波导，其通过以两个板为形式的至少两个对置的传导元件形成并且环绕内部空间，该内部空间填充有待测量的介质。为了填充内部空间和进行测量来确定介质特性，波导例如浸没到介质中或者介质被填充到波导的内部空间或穿过该内部空间。

通过传感器在波导中产生声学表面波，其中声学表面波的能量的至少一部分被耦合输入到介质中，使得声学表面波的能量的至少一部分被转换成介质的体积声波。

基于在波导传感器的板与介质之间的耦合过程的互易性，在介质中传播的体积声波的一部分又向回耦合输入到波导的板或两个板之一中，使得其中产生声学表面波。通过测量和分析声学表面波的确定的特征例如其速度或其幅度，可以确定介质的化学和/或物理特性。

基本上，体积声波以相对于波导的板的垂直参考线的角度δ耦合输出到介质中：

δ＝arcsin(c_M/c_S)。

在此，c_M是体积声波在介质内的声波速度而c_S是沿着声学波导的板传播的声学表面波的声波速度。

在通过WO 2008/034878A2所描述的装置中，波导传感器的(支承)板或传导元件彼此独立地设置在支承其的壳体上。作为波导的传导元件的板在此分别形成用于空腔的、相对于要填充以介质的内部空间密封的盖。传感器和/或接收器设置在该空腔中用于产生或接收声学表面波并且必要时直接固定在传导元件的外部的、朝着空腔的外表面上。

然而，该构造形式在制造时是比较复杂的，因为必须保证传导声学表面波的传导元件使分别与其相关的空间密封以防介质渗入。此外，独立安装的传导元件的设计在出现的机械负载方面并且针对由此形成的波导的所希望的长期稳定性只能比较费事地并且成本高昂地保证。

因此，本发明所基于的任务是克服上述缺点并且进一步改进具有波导的用于确定介质的特性的装置。

该任务通过权利要求1所述的装置来解决。

这样，在根据本发明的装置内设计为：声学波导的传导元件与壳体一件式地实施，其中传导元件形成要填充以介质的内部空间的边界并且传导元件分别具有内表面和外表面，在该壳体中或在该壳体上容纳有该装置的发送器和接收器。

通过根据本发明这样地将波导的传导元件集成到壳体中，尤其可以省去在传导元件与壳体之间的复杂的密封。此外，通过一体式的实施提高了整个装置的机械稳定性。此外，可以避免声学波的反射并且减小了介质内的气泡粘附到传导元件上。

同样，根据本发明的装置与如下优点联系：可以实现更高的测量精度，因为由此可以分析声学表面波的更多波组。

根据本发明与壳体一体式实施的传导元件优选不仅与在其内表面上形成带有介质的边界面，而且还实施为在传导元件的与内表面对置的外表面上分别设置(尤其是固定)有该装置的发送器和/或接收器。

此外在此情况下，视为有利的是，传导元件的外表面分别为壳体的空腔镶边，在该空腔中容纳有发送器和/或接收器。这样的空腔可以通过剥离材料的制造方法如例如通过车削、铣削或钻孔在首先由实心材料形成的壳体或相应的壳体区段内来制造。通过优选比较小的并且由此要简单密封的引入开口于是可以将发送器和/或接收器可引入空腔的内部。

与传导元件的外表面邻接的、所提及的在壳体内的空腔优选填充以空气或其他气体或者材料，使得抑制了声波能量与邻接的空腔中的相应的传导元件的去耦。替代地也可以将空腔排空。

具有模制的波导的传导元件的壳体也可以是(注塑)浇注部件。

在相应的可替选的实施变形方案中，壳体以浇注方法围绕要设置在其中的发送器和/或要设置在其中的接收器来制造。这意味着：在制造壳体时例如在将流体的浇注材料填入浇注模具中来制造壳体之前已经在浇注模具中设置有例如该装置的发送器和/或接收器。这样，空腔已经在制造壳体时可以围绕发送器和/或接收器成形。

此外，尤其是在此同样可能的是，发送器和/或接收器嵌入制造壳体的材料内。例如理解的是，根据本发明的装置的发送器和/或接收器分区段地或完全地形状配合地设置在壳体内，其方式是在制造壳体时首先用于制造壳体的流体材料围绕发送器和/或接收器并且接着硬化。这尤其在以注塑方法由塑料制造壳体时可以以比较简单的方式实现。