振动式料位开关及其振动装置的制作方法

本申请涉及振动式料位开关，尤其是涉及振动式料位开关中的振动装置。

背景技术：

在现代化的工农业生产中，经常要对塑胶颗粒，煤粉，谷物，面粉等颗粒或粉末状的固体的储存量进行控制，往往需要检测出它们的物位准确位置。

振动式料位开关是压电元件与机械共振结构所组成高灵敏度的振动式物位开关。其由控制电路输出电压信号，激励压电元件驱动相匹配的机械元件产生谐振，并传递到检测探头。当被测物料覆盖在振动中的检测探头时，由于物料产生的阻尼作用，使其振动幅度急剧减少，通过检测接收器，将这种机械振动变化的信息转换为电信号，并传递给控制电路，实现对物料位置的测量和控制。这一类振动式料位开关多适用于控制和检测料仓或容器中的固体颗粒或粉末状物料，特别适用于易形成挂料、夹料的物质以及流动性较差的物质。

现有的一种振动式料位开关中采用双管振动结构，在压电陶瓷片的激励下振动，并经一拉紧杆传递给膜片，膜片将振动传递到振动外管，在谐振条件下，振动外管和振动内管发生共振；当振动外管受到物料的阻尼时负载变大，与振动内管无法产生谐振，振动停止，压电组件检测到该变化，转换为控制电路输出，作为物料有无的检测。

但这种现有技术中存在以下缺陷：

现有双管振动结构中，驱动压电陶瓷通过逆压电效应发生收缩膨胀产生振动，振动通过拉紧、桥接块、和压紧件传递到膜片和振动外管上，从而使得振动外管起振，振动外管的振动导致振动内管产生共鸣振动，并在当双管自由振动频率一致时，双管产生共振。当振动通过拉紧杆进行传递时，由于拉紧杆与压电组件之间没有间隙或间隙很小，容易导致振动摩擦，振动摩擦将导致振动能量的损失，振动能量的损失会使得振动变得微弱或无法振动，将影响到振动特性，从而影响振动装置的可靠性和寿命。

技术实现要素：

本申请提供一种新型的用于振动式料位开关的振动装置以及采用这种振动装置的振动式料位开关。

本申请提供的振动装置，包括：

压电组件，用于产生和检测振动；

下桥接块，所述压电组件抵接在下桥接块上，将其产生的振动传递到下桥接块；

过渡体，所述过渡体与压电组件以及过渡体与下桥接块之间均具有间隙，并通过一支撑体对下桥接块进行支撑和定位；

膜片，所述膜片固定套设在过渡体上；

压紧件，所述压紧件与过渡体之间具有间隙，且所述压紧件的一端与下桥接块固定，另一端抵紧膜片，将振动传递至膜片；

定位机构，所述定位机构连接在过渡体上，并抵接压电组件用于检测振动的一端，通过抵接将压电组件压紧在下桥接块上；

振动外管，所述振动外管与膜片固定联接；

以及振动内管，所述振动内管与过渡体固定联接。

作为所述振动装置的进一步改进，所述下桥接块设有第一凹槽，所述过渡体上设有第二凹槽，所述支撑体安装在第一凹槽和第二凹槽围成的腔体内，所述支撑体至少在与第一凹槽和第二凹槽配合的部分具有球面形外壁。

作为所述振动装置的进一步改进，所述第一凹槽和第二凹槽的槽径相等，所述第二凹槽的深度大于第一凹槽的深度，使所述支撑体位于第二凹槽的部分大于其位于第一凹槽的部分。

作为所述振动装置的进一步改进，所述下桥接块面向压电组件的一侧具有凸台，所述压电组件面向凸台的一侧具有定位孔，所述凸台与定位孔配合。

作为所述振动装置的进一步改进，所述过渡体具有一通孔，所述下桥接块位于通孔的上方，所述膜片安装在通孔的下方，所述压紧件穿过通孔压紧膜片，所述压紧件与通孔的孔壁之间具有间隙。

作为所述振动装置的进一步改进，所述定位机构包括上桥接块，所述上桥接块被压紧抵接在压电组件的上端。

作为所述振动装置的进一步改进，所述过渡体包括盘体和自盘体一侧凸起延伸形成的挂臂，所述定位机构还包括固定件，所述上桥接块的一端横向穿过挂臂的通孔安装在挂臂上，所述固定件从上到下穿过上桥接块另一端的配合孔并锁紧在盘体上。

作为所述振动装置的进一步改进，所述定位机构还包括两个并排设置的固定件，所述固定件分别穿过上桥接块的两端并锁紧在过渡体上。

作为所述振动装置的进一步改进，所述过渡体包括盘体和分别自盘体两侧凸起延伸形成的两个挂臂，所述定位机构包括上桥接块和预紧螺栓，所述上桥接块横向安装在两个挂臂上，且上桥接块上具有螺纹孔，所述预紧螺栓螺接在螺纹孔内，所述预紧螺栓的下端抵压住压电组件。

本申请提供的振动式料位开关，包括控制电路，还包括如上述任一项所述的振动装置，所述控制电路与振动装置中的压电组件连接。

本申请的有益效果是：

本申请提供的振动装置，其包括压电组件、下桥接块、过渡体、膜片、压紧件、定位机构、振动外管以及振动内管。该压电组件抵接在下桥接块上，将其产生的振动传递到下桥接块。过渡体与压电组件以及过渡体与下桥接块之间均具有间隙，并通过一支撑体对下桥接块进行支撑和定位。膜片固定套设在过渡体上，压紧件与过渡体之间具有间隙，且压紧件的一端与下桥接块固定，另一端抵紧膜片，将振动传递至膜片。定位机构连接在过渡体上，并抵接压电组件用于检测振动的一端，将检测的振动传递至压电组件且将压电组件压紧在下桥接块上。过渡体与压电组件、下桥接块和压紧件之间均存在间隙，因此不会对压电组件产生的振动及振动的传递产生影响，保证振动装置的可靠性和寿命。

附图说明

图1为本申请振动式料位开关的振动装置第一种实施例的剖视图；

图2为本申请振动式料位开关的振动装置第一种实施例的另一剖视图；

图3为本申请振动式料位开关的振动装置第一种实施例的结构示意图；

图4为本申请振动式料位开关的振动装置第一种实施例的另一视角示意图；

图5为第一种实施例中过渡体的结构示意图；

图6为图5所示过渡体另一视角的结构示意图；

图7为第一种实施例中下桥接块的结构示意图；

图8为图7所示下桥接块另一视角的结构示意图；

图9为第一种实施例中上桥接块的结构示意图；

图10为本申请振动式料位开关的振动装置第二种实施例的剖视图；

图11为本申请振动式料位开关的振动装置第二种实施例的另一剖视图；

图12为本申请振动式料位开关的振动装置第二种实施例的结构示意图；

图13为第二种实施例中过渡体的结构示意图；

图14为本申请振动式料位开关的振动装置第三种实施例的剖视图；

图15为本申请振动式料位开关的振动装置第三种实施例的另一剖视图；

图16为本申请振动式料位开关的振动装置第三种实施例的结构示意图；

图17为第三种实施例中过渡体的结构示意图；

图18为第三种实施例中上桥接块的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本申请公开内容更清楚透彻的理解，其中上、下、左、右等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。

然而，本领域的技术人员可能会意识到其中的一个或多个的具体细节描述可以被省略，或者还可以采用其他的方法、组件或材料。在一些例子中，一些实施方式并没有描述或没有详细的描述。

此外，本文中记载的技术特征、技术方案还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。因此，附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

实施例一：

本实施例一提供一种振动式料位开关的振动装置。

请参考图1至5，该振动装置包括：

压电组件10，用于产生和检测振动；

下桥接块20，该压电组件10抵接在下桥接块20上，将其产生的振动传递到下桥接块20；

过渡体30，该过渡体30与压电组件10以及过渡体30与下桥接块20之间均具有间隙，并通过一支撑体90对下桥接块20进行支撑和定位；

膜片40，该膜片40固定套设在过渡体30上；

压紧件60，该压紧件60与过渡体30之间具有间隙，且该压紧件60的一端与下桥接块20固定，另一端抵紧膜片40，将下桥接块20的振动传递至膜片40；

定位机构(图1-4中51、52是定位机构的一种实施例的具化)，该定位机构连接在过渡体30上，并抵接压电组件10的上端，通过抵接将压电组件10压紧在下桥接块20上；

振动外管70，该振动外管70与膜片40固定联接；

以及振动内管80，该振动内管80与过渡体30固定联接。

在该振动装置中，过渡体30与压电组件10以及下桥接块20和压紧件60之间均存在间隙，因此不会对压电组件10产生的振动及振动的传递产生影响，振动传递不衰减，进而避免由于振动衰减导致振动特性的改变。

同时，这种结构不仅加工容易，而且生产组装方便，从而能够降低生产成本，提升生产效率和经济效益。

请参考图2，压电组件10用于产生和检测振动，其可以包括检测压电陶瓷12和驱动压电陶瓷11，该检测压电陶瓷12可以只有一片，驱动压电陶瓷11可以有六片。

进一步地，该定位机构用于抵接压电组件10，将压电组件10压紧在下桥接块20上。同时也将振动传递至压电组件10的检测压电陶瓷12上。

该定位机构可以包括上桥接块51，该上桥接块51被压紧抵接在压电组件10的上端，压电组件10与定位机构之间除上桥接块51之外，可以尽量减少接触(必要的接触除外)或者不接触。至于通过何种结构将上桥接块51被压紧抵接在压电组件10上，则可以有很多种设计。

具体地，请参考图1至6和8，本实施例给出的定位机构示例结构中，该过渡体30包括盘体31和自盘体31一侧凸起延伸形成的挂臂32。定位机构还包括固定件52，上桥接块51的一端横向穿过挂臂32的通孔321安装在挂臂32上，固定件52从上到下穿过上桥接块51另一端的配合孔514并锁紧在盘体31上。

该盘体31可以是圆盘状，该挂臂32可以是类似方柱状，其靠里的一侧322可按照一定弧度往里面凹，使得压电组件10与过渡体30之间具有间隙，从而避让开压电组件10，使得振动的传递不会衰减。该盘体31和挂臂32可以是一体式结构，这种结构可以使得过渡体30的刚性好，结构坚固，使振动可以更好地传递，从而使得压电组件10与膜片40之间可实现充分的刚性耦合，进而可以保证料位检测的可靠性。

请参考图9，该上桥接块51则可以包括圆柱状的圆柱体511和具有一个上下贯通通孔513的长方体512，且该圆柱体511与长方体512为一体式结构。该挂臂32的上部在面对上桥接块51的圆柱体511开有一圆形通孔321，且圆形通孔321的孔径略大于圆柱体511的直径，这样的结构使得圆柱体511穿过圆形通孔321横跨在压电组件10上进行定位。

本实施例中采用调整螺栓作为固定件52，该调整螺栓52可以进行调节。请参考图9，上桥接块51也设置一上下贯通的配合孔514，该调整螺栓52从上到下穿过上桥接块51的配合孔514，并与过渡体30螺接锁紧。

该调整螺栓52可直接锁紧在盘体31上，或者也可以如图1、5和6所示，盘体31凸起设置有安装体33，该安装体33与挂臂32之间形成一沟槽，下桥接块20安装在挂臂32与安装体33中间，并与挂臂32和安装体33之间构成间隙，调整螺栓52锁紧在安装体33上。

该挂臂32和安装体33的外侧都具有弧形外壁，且挂臂32与盘体31以及安装体33可以为一体式结构。

为了使得振动能够尽量无损失地传递到膜片40上，下桥接块20处于安装体33与挂臂32之间，且与安装体33和挂臂32在左右方向上隔开形成间隙。这种间隙可使安装体33和挂臂32与下桥接块20无直接接触，从而避免摩擦所引起的振动损失。

进一步地，为了使过渡体30和下桥接块20之间具有更好地定位效果，该支撑体90可以设计为部分具有球面形外壁或者为整体的球体。请参考图2以及图5至图8，下桥接块20设有第一凹槽24，过渡体30上设有第二凹槽312，支撑体90安装在第一凹槽24和第二凹槽312围成的腔体内，支撑体90至少在与第一凹槽24和第二凹槽312配合的部分具有球面形外壁。

该第一凹槽24和第二凹槽312可以是球面形，两者组成一个球状体，而支撑体90可以为一个滚珠，通过将滚珠90放入第一凹槽24和第二凹槽312中对盘体31和下桥接块20进行更好的定位。

第一凹槽24和第二凹槽312的槽径相等，第二凹槽312的深度大于第一凹槽24的深度，使支撑体90位于第二凹槽312的部分大于其位于第一凹槽24的部分。

进一步地，该压电组件10是直接与下桥接块20的上部抵接。请参考图2和7，振动装置还可以包括压电绝缘套13，该压电绝缘套13套设在压电组件10外，下桥接块20具有两个圆形凹槽22，压电绝缘套13通过凹槽22套设在下桥接块20上，通过凹槽22压紧定位。

请继续参考图2和7，下桥接块20面向压电组件10的一侧具有凸台21，压电组件10面向凸台的一侧具有定位孔，凸台21与定位孔配合。该凸台21伸入圆形孔内，从而起到支撑压电组件10的作用。

请参考图2，过渡体30具有一通孔311，下桥接块20位于通孔311的上方，膜片40安装在通孔311的下方，压紧件60穿过通孔311压紧膜片40，压紧件60与通孔311的孔壁之间具有间隙。

具体地，压紧件60的上部与下桥接块20的固定方式采用螺接。如图2所示，压紧件60分为上部、中部和下部。该中部具有一圈凸台，而压紧件60位于凸台之上的部分为上部，位于凸台之下的部分为下部，该上部与下桥接块20螺接固定。该盘体31上的通孔311为阶梯孔形状，该压紧件60的中部与下部伸入阶梯孔311内，下部则从阶梯孔311内伸出，抵住膜片40。

为了使得压电组件10产生的振动能够尽量无损失地传递到膜片40上，因此可使压紧件60以无摩擦且最好无接触地方式设置于阶梯孔311内，压紧件60的尺寸小于阶梯孔311的直径，即压紧件60与阶梯孔311的孔壁具有间隙，这个间隙可保证压紧件60与阶梯孔311的孔壁无接触，避免摩擦引起的振动损失，使振动可以更好地传递。

请参考图2、8，该下桥接块20具有一螺纹孔23，压紧件60的上部与下桥接块20的螺纹孔23螺接固定。

请参考图1、2，该振动外管70套在振动内管80外，振动外管70与振动内管80之间同轴间隔一定距离形成间隙。其中，振动内管80与过渡体30的下部固定联接，例如可以是焊接固定。该膜片40套设在过渡体30上，且与过渡体30固定。振动外管70与膜片40固定联接，例如也可以是焊接固定。该振动内管80具有一内腔，内腔具有内螺纹，内腔中有一可通过螺纹旋动而移动的质量块。

本实施例使压电组件10与调整螺栓52以及压电组件10与挂臂32之间形成一定距离的间隙。这样使得压电组件10产生的振动可以尽量以无摩擦的方式进行传递，尽可能的减少因摩擦引起的振动能量损失，从而进一步地使得检测更加可靠，提高检测的精准性。

本实施例中，驱动压电陶瓷11通过逆压电效应发生收缩膨胀产生振动，振动通过定位机构、下桥接块20、压紧件60传递到膜片40和振动外管70上，从而使得振动外管70起振，振动外管70的振动导致振动内管80产生共鸣振动，并在当双管自由振动频率一致时，产生共振，此时振动幅度达到最大。相应地，当振动外管70受到物料的阻尼时候负载变大，与振动内管80无法产生谐振，振动停止，双管的振动又通过膜片40、压紧件60、下桥接块20和定位机构传递到检测压电陶瓷12，使检测压电陶瓷12产生检测信号，并将检测信号输出给控制电路进行处理。

实施例二：

本实施例二提供第二种振动式料位开关的振动装置。

本振动装置与实施例一的区别在于提供了另一种定位机构。

请参考图10-13，本实施例二所示的定位机构包括两个并排设置的固定件52，该固定件52分别穿过上桥接块51a的两端并锁紧在过渡体30a上。

具体来说，过渡体30a包括盘体31，盘体31可以为圆形盘体。该盘体31上设置了两个安装座34，如实施例一中的挂臂与安装体一样，该两个安装座34之间形成一个沟槽，下桥接块20安装在该沟槽内，且与两个安装座34均具有间隙。

该上桥接块51a可以具有左右两个配合孔，固定件52同样也可以采用调整螺栓，该两个调整螺栓52分别从上到下通过上桥接块51a的两个配合孔，并锁紧在安装座34上螺纹孔内，通过螺接将上桥接块51a与压电组件压紧定位。

当然，两个调整螺栓52也可直接螺接到盘体31上。

实施例三：

本实施例三提供第三种振动式料位开关的振动装置。

本振动装置与实施例一和二的区别在于提供了另一种定位机构。

请参考图14-18，本实施例三所示的结构中，过渡体30b包括盘体31和分别自盘体31两侧凸起延伸形成的两个挂臂32，定位机构包括上桥接块51b和预紧螺栓54，上桥接块51b横向安装在两个挂臂32上，且上桥接块51b上具有螺纹孔511b，预紧螺栓54螺接在螺纹孔511b内，预紧螺栓54的下端抵压住压电组件10，将压电组件预紧。。

具体地，该挂臂32上部的一侧为一方块状凹槽323，该凹槽323的大小略大于上桥接块51b的大小，通过该凹槽323将上桥接块51b嵌入其中。

实施例四

本实施例四提供一种振动式料位开关，其包括控制电路，还包括如上述任一实施例所述的振动装置，控制电路与振动装置中的压电组件连接。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。