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傳統(tǒng)振棒料位開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)缺陷及其改進(jìn)

2018-01-08

　　振棒料位開(kāi)關(guān)是壓電元件與機(jī)械共振結(jié)構(gòu)所組成的高靈敏度的振動(dòng)式物位開(kāi)關(guān)。其由控制電路輸出電壓信號(hào)，激勵(lì)壓電元件驅(qū)動(dòng)相匹配的機(jī)械元件產(chǎn)生諧振，并傳遞到檢測(cè)探頭。當(dāng)被測(cè)物料覆蓋在振動(dòng)中的檢測(cè)探頭時(shí)，由于物料產(chǎn)生的阻尼作用，使其振動(dòng)幅度急劇減少，通過(guò)檢測(cè)接收器，將這種機(jī)械振動(dòng)變化的信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并傳遞給控制電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料位置的測(cè)量和控制。這一類(lèi)振棒料位開(kāi)關(guān)多適用于控制和檢測(cè)料倉(cāng)或容器中的固體顆?；蚍勰钗锪?，特別適用于易形成掛料、夾料的物質(zhì)以及流動(dòng)性較差的物質(zhì)。

圖1 計(jì)為振棒料位開(kāi)關(guān)

　　一、傳統(tǒng)振棒料位開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)缺陷
　　現(xiàn)有的一種振動(dòng)式料位開(kāi)關(guān)中采用雙管振動(dòng)結(jié)構(gòu)（如圖2），在壓電陶瓷片的激勵(lì)下振動(dòng)，并經(jīng)一拉緊桿傳遞給膜片，膜片將振動(dòng)傳遞到振動(dòng)外管，在諧振條件下，振動(dòng)外管和振動(dòng)內(nèi)管發(fā)生共振；當(dāng)振動(dòng)外管受到物料的阻尼時(shí)負(fù)載變大，與振動(dòng)內(nèi)管無(wú)法產(chǎn)生諧振，振動(dòng)停止，壓電組件檢測(cè)到該變化，轉(zhuǎn)換為控制電路輸出，作為物料有無(wú)的檢測(cè)。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(dòng)結(jié)構(gòu)中，驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷通過(guò)逆壓電效應(yīng)發(fā)生收縮膨脹產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)通過(guò)拉緊、橋接塊和壓緊件傳遞到膜片和振動(dòng)外管上，從而使得振動(dòng)外管起振，振動(dòng)外管的振動(dòng)導(dǎo)致振動(dòng)內(nèi)管產(chǎn)生共鳴振動(dòng)，并在當(dāng)雙管自由振動(dòng)頻率一致時(shí)，雙管產(chǎn)生共振。當(dāng)振動(dòng)通過(guò)拉緊桿進(jìn)行傳遞時(shí)，由于拉緊桿與壓電組件之間沒(méi)有間隙或間隙很小，容易導(dǎo)致振動(dòng)摩擦，振動(dòng)摩擦將導(dǎo)致振動(dòng)能量的損失，振動(dòng)能量的損失又會(huì)使得振動(dòng)變得微弱或無(wú)法振動(dòng)，進(jìn)而影響到振動(dòng)特性，從而影響振動(dòng)裝置的可靠性和使用的壽命。

傳統(tǒng)振棒料位開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)缺陷及其改進(jìn)

圖2

傳統(tǒng)振棒料位開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)缺陷及其改進(jìn)

圖3

　　二、計(jì)為振棒料位開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)
　　深圳計(jì)為自動(dòng)化技術(shù)有限公司研發(fā)工程師在多次試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)有的雙管振棒料位開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)做出了改進(jìn)（如圖3），該振動(dòng)結(jié)構(gòu)包括壓電組件、下橋接塊、過(guò)渡體、膜片、壓緊件和定位機(jī)構(gòu)等。該壓電組件抵接在下橋接塊上，將其產(chǎn)生的振動(dòng)傳遞到下橋接塊。過(guò)渡體與壓電組件以及過(guò)渡體與下橋接塊之間均具有間隙，并通過(guò)一支撐體對(duì)下橋接塊進(jìn)行支撐和定位。膜片固定套設(shè)在過(guò)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(dòng)傳遞至膜片。定位機(jī)構(gòu)抵接壓電組件的上端，通過(guò)抵接將壓電組件壓緊在下橋接塊上。過(guò)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(huì)對(duì)壓電組件產(chǎn)生的振動(dòng)及振動(dòng)的傳遞產(chǎn)生影響，從而保證振棒料位開(kāi)關(guān)的可靠性和使用壽命。
　　實(shí)踐證明，該改進(jìn)不僅能有效避免振動(dòng)能量的損失，而且結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單合理。計(jì)為自動(dòng)化現(xiàn)已成功為該設(shè)計(jì)申請(qǐng)了發(fā)明專(zhuān)利。

（深圳計(jì)為自動(dòng)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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