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傳統(tǒng)振棒料位開關(guān)的結(jié)構(gòu)缺陷及其改進(jìn)
2018-01-08
振棒料位開關(guān)是壓電元件與機械共振結(jié)構(gòu)所組成的高靈敏度的振動式物位開關(guān)。其由控制電路輸出電壓信號，激勵壓電元件驅(qū)動相匹配的機械元件產(chǎn)生諧振，并傳遞到檢測探頭。當(dāng)被測物料覆蓋在振動中的檢測探頭時，由于物料產(chǎn)生的阻尼作用，使其振動幅度急劇減少，通過檢測接收器，將這種機械振動變化的信息轉(zhuǎn)換為電信號，并傳遞給控制電路，實現(xiàn)對物料位置的測量和控制。這一類振棒料位開關(guān)多適用于控制和檢測料倉或容器中的固體顆粒或粉末狀物料，特別適用于易形成掛料、夾料的物質(zhì)以及流動性較差的物質(zhì)。
現(xiàn)有的一種振動式料位開關(guān)中采用雙管振動結(jié)構(gòu)（如圖2），在壓電陶瓷片的激勵下振動，并經(jīng)一拉緊桿傳遞給膜片，膜片將振動傳遞到振動外管，在諧振條件下，振動外管和振動內(nèi)管發(fā)生共振；當(dāng)振動外管受到物料的阻尼時負(fù)載變大，與振動內(nèi)管無法產(chǎn)生諧振，振動停止，壓電組件檢測到該變化，轉(zhuǎn)換為控制電路輸出，作為物料有無的檢測。但遺憾的是，這種現(xiàn)有技術(shù)中存在以下缺陷：
現(xiàn)有雙管振動結(jié)構(gòu)中，驅(qū)動壓電陶瓷通過逆壓電效應(yīng)發(fā)生收縮膨脹產(chǎn)生振動，振動通過拉緊、橋接塊和壓緊件傳遞到膜片和振動外管上，從而使得振動外管起振，振動外管的振動導(dǎo)致振動內(nèi)管產(chǎn)生共鳴振動，并在當(dāng)雙管自由振動頻率一致時，雙管產(chǎn)生共振。當(dāng)振動通過拉緊桿進(jìn)行傳遞時，由于拉緊桿與壓電組件之間沒有間隙或間隙很小，容易導(dǎo)致振動摩擦，振動摩擦將導(dǎo)致振動能量的損失，振動能量的損失又會使得振動變得微弱或無法振動，進(jìn)而影響到振動特性，從而影響振動裝置的可靠性和使用的壽命。
深圳計為自動化技術(shù)有限公司研發(fā)工程師在多次試驗的基礎(chǔ)上，對現(xiàn)有的雙管振棒料位開關(guān)的結(jié)構(gòu)做出了改進(jìn)（如圖3），該振動結(jié)構(gòu)包括壓電組件、下橋接塊、過渡體、膜片、壓緊件和定位機構(gòu)等。該壓電組件抵接在下橋接塊上，將其產(chǎn)生的振動傳遞到下橋接塊。過渡體與壓電組件以及過渡體與下橋接塊之間均具有間隙，并通過一支撐體對下橋接塊進(jìn)行支撐和定位。膜片固定套設(shè)在過渡體上，壓緊件的一端與下橋接塊固定，另一端抵緊膜片，將下橋接塊的振動傳遞至膜片。定位機構(gòu)抵接壓電組件的上端，通過抵接將壓電組件壓緊在下橋接塊上。過渡體與壓電組件、下橋接塊和壓緊件之間均存在間隙，因此不會對壓電組件產(chǎn)生的振動及振動的傳遞產(chǎn)生影響，從而保證振棒料位開關(guān)的可靠性和使用壽命。
實踐證明，該改進(jìn)不僅能有效避免振動能量的損失，而且結(jié)構(gòu)更加簡單合理。計為自動化現(xiàn)已成功為該設(shè)計申請了發(fā)明專利。
圖1 計為振棒料位開關(guān)
一、傳統(tǒng)振棒料位開關(guān)的結(jié)構(gòu)缺陷現(xiàn)有的一種振動式料位開關(guān)中采用雙管振動結(jié)構(gòu)（如圖2），在壓電陶瓷片的激勵下振動，并經(jīng)一拉緊桿傳遞給膜片，膜片將振動傳遞到振動外管，在諧振條件下，振動外管和振動內(nèi)管發(fā)生共振；當(dāng)振動外管受到物料的阻尼時負(fù)載變大，與振動內(nèi)管無法產(chǎn)生諧振，振動停止，壓電組件檢測到該變化，轉(zhuǎn)換為控制電路輸出，作為物料有無的檢測。但遺憾的是，這種現(xiàn)有技術(shù)中存在以下缺陷：
現(xiàn)有雙管振動結(jié)構(gòu)中，驅(qū)動壓電陶瓷通過逆壓電效應(yīng)發(fā)生收縮膨脹產(chǎn)生振動，振動通過拉緊、橋接塊和壓緊件傳遞到膜片和振動外管上，從而使得振動外管起振，振動外管的振動導(dǎo)致振動內(nèi)管產(chǎn)生共鳴振動，并在當(dāng)雙管自由振動頻率一致時，雙管產(chǎn)生共振。當(dāng)振動通過拉緊桿進(jìn)行傳遞時，由于拉緊桿與壓電組件之間沒有間隙或間隙很小，容易導(dǎo)致振動摩擦，振動摩擦將導(dǎo)致振動能量的損失，振動能量的損失又會使得振動變得微弱或無法振動，進(jìn)而影響到振動特性，從而影響振動裝置的可靠性和使用的壽命。
圖2
圖3
二、計為振棒料位開關(guān)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)深圳計為自動化技術(shù)有限公司研發(fā)工程師在多次試驗的基礎(chǔ)上，對現(xiàn)有的雙管振棒料位開關(guān)的結(jié)構(gòu)做出了改進(jìn)（如圖3），該振動結(jié)構(gòu)包括壓電組件、下橋接塊、過渡體、膜片、壓緊件和定位機構(gòu)等。該壓電組件抵接在下橋接塊上，將其產(chǎn)生的振動傳遞到下橋接塊。過渡體與壓電組件以及過渡體與下橋接塊之間均具有間隙，并通過一支撐體對下橋接塊進(jìn)行支撐和定位。膜片固定套設(shè)在過渡體上，壓緊件的一端與下橋接塊固定，另一端抵緊膜片，將下橋接塊的振動傳遞至膜片。定位機構(gòu)抵接壓電組件的上端，通過抵接將壓電組件壓緊在下橋接塊上。過渡體與壓電組件、下橋接塊和壓緊件之間均存在間隙，因此不會對壓電組件產(chǎn)生的振動及振動的傳遞產(chǎn)生影響，從而保證振棒料位開關(guān)的可靠性和使用壽命。
實踐證明，該改進(jìn)不僅能有效避免振動能量的損失，而且結(jié)構(gòu)更加簡單合理。計為自動化現(xiàn)已成功為該設(shè)計申請了發(fā)明專利。
（深圳計為自動化技術(shù)有限公司研發(fā)中心2018年1月8日發(fā)布）
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