音叉液位开关及其振动装置的制作方法

1.本发明涉及液位测量技术领域，特别涉及一种音叉液位开关及其振动装置。


背景技术：

2.音叉液位开关用于安装在储罐的侧壁，并且用于监测储罐内待测液体是否达到其所在液位点。
3.音叉液位开关包括：设置有控制电路的主机、过程连接件以及振动装置，其中，振动装置用于设置在储罐内并检测储罐内的液体，过程连接件用于与储罐密封连接，主机位于储罐外。振动装置包括：振动体、过渡体以及压电元件，其中，振动体位于过渡体的一侧，压电元件固定设置在过渡体的另一侧。音叉液位开关工作过程中，主机中的控制电路在对压电元件施加激励电压后，压电元件以一定频率振动，并通过过渡体传递振动能量，以带动振动体振动，控制电路通过监测振动频率变化来监测储罐内液体是否到达液位点。
4.振动装置中，压电元件与过渡体的固定方式包括粘接方式和压接方式。
5.以压接方式为例，现有的压接方式中，过渡体远离振动体的一侧焊接有拉紧螺栓，且多个压电元件套接在拉紧螺栓上，通过螺母和拉紧螺栓配合以将多个压电元件固定在过渡体。然而，在制造该振动装置的过程中，需将拉紧螺栓焊接在过渡体上，由于拉紧螺栓和过渡体的尺寸均较小，焊接难度和报废率均较高，导致振动装置成本较高。
6.并且，在焊接拉紧螺栓和过渡体的过程中，过渡体上拉紧螺栓附近的部分会因焊接引起材料变硬，使得振动装置中其他构件相对于过渡体的抗弯刚度降低，不利于压电元件到振动体之间的力传递，影响振动装置的实用性。
7.另外，采用多片压电元件的压接结构在工作过程中，对多片压电元件的一致性要求较高，任一片压电元件失效时会导致整个压接结构失效，影响了振动装置的可靠性。


技术实现要素：

8.本技术提供了一种音叉液位开关及其振动装置，可以解决相关技术中音叉液位开关的振动装置的成本较高，实用性、可靠性有待提升的问题，技术方案如下：
9.一方面，提供了一种振动装置，所述振动装置包括：振动体、过渡体、压电元件、压接件以及固定件；所述振动体与所述过渡体连为一体，所述压电元件位于所述过渡体远离所述振动体的一侧，所述固定件与所述过渡体固定连接，所述压接件的一端与所述固定件连接，所述压接件的另一端将所述压电元件压在所述过渡体上。
10.可选地，所述固定件包括：固定环和圆盘，所述固定环内侧设置有内螺纹，所述圆盘侧面设置有与所述内螺纹匹配的外螺纹，所述固定环与所述圆盘配合连接；所述固定环设置在所述过渡体上远离所述振动体的一侧，且所述固定环包围所述压电元件，所述压接件远离压电元件的一端抵接在所述圆盘上。
11.可选地，所述固定件包括：悬架与两个支杆；所述两个支杆分别在所述悬架的两端与所述悬架连为一体，所述悬架悬空在所述压电元件上方，所述两个支杆位于所述悬架和
所述过渡体之间，所述两个支杆均垂直于所述过渡体设置。
12.可选地，所述悬架上设置有螺纹通孔，所述压接件包括：调节杆和压盖，所述调节杆上设置有外螺纹；所述压盖的盖底盖在所述压电元件上，所述调节杆与所述螺纹通孔配合连接并贯穿所述螺纹通孔，且抵接在所述压盖的盖顶上。
13.可选地，所述两个支杆中，每个支杆远离所述悬架的一端均设置有向靠近另一个支杆的方向延伸的内扣，每个支杆的内扣均扣在所述过渡体靠近所述振动体的一侧。
14.可选地，所述固定件还包括：固定环，所述固定环与所述过渡体远离所述振动体的一侧固定连接；所述两个支杆中，每个支杆远离所述悬架的一端均设置有向远离另一个支杆的方向延伸的外扣；所述固定环的内侧设置有两个限位槽和两个引导槽，所述两个引导槽均延伸至所述固定环靠近所述悬架的一侧，所述两个引导槽与所述两个限位槽一一对应，每个引导槽均与对应的限位槽连通；所述两个限位槽与所述两个支杆一一对应，每个支杆上的外扣均扣接在所述每个支杆对应的限位槽内；所述两个引导槽与所述两个支杆一一对应，每个支杆上的外扣均能够从所述每个外杆对应的引导槽进入所述每个支杆对应的限位槽内。
15.可选地，所述过渡体包括：膜片和环壁；所述环壁垂直于所述膜片，并在所述膜片的边缘区域与所述膜片连为一体，所述振动体在所述膜片远离所述环壁的一侧与所述膜片连为一体。
16.可选地，所述振动装置还包括：两个绝缘匹配片；所述两个绝缘匹配片中，一个绝缘匹配片位于所述压电元件和所述过渡体之间，另一个绝缘匹配片位于所述压电元件远离所述一个绝缘匹配片的一侧。
17.可选地，所述悬架包括：悬板和悬柱；所述两个支杆分别在所述悬板的两端与所述悬板连为一体，所述悬柱在所述悬板远离所述两个支架的一侧与所述悬板连为一体，且螺纹通孔贯穿悬板和悬柱。
18.可选地，所述调节杆靠近所述压盖的一端设置有圆顶，所述压盖靠近所述调节杆的一端设置有与所述圆顶的形状相匹配的球状凹槽，且所述圆顶抵接在所述球状凹槽内；所述压盖外侧面设置有台阶，所述台阶的底面与所述压盖的盖底平齐；所述压盖的侧面设置有连通所述压盖内外的引线孔。
19.另一方面，提供了一种音叉液位开关，所述音叉液位开关包括：上述任一振动装置，所述音叉液位开关还包括：主机和过程连接件，所述主机和所述振动装置通过所述过程连接件连接。
20.本技术提供的技术方案带来的有益效果是：在本技术提供的振动装置中，在制造过程中，可以先将固定件与过渡件固定连接，接着将压电元件放置在过渡件上，之后将压接件的一端与固定件连接，并使压接件的另一端压在压电元件上，即可实现将压电元件固定在过渡体上，制造过程简单，减小了振动装置的成本。另外，本发明振动装置中，采用了固定件和压接件将单片压电元件压接在过渡体上的固定方式，可以有效避免过渡体的表面由于焊接引起的材料组织和结构变化，不会引起振动体材料的机械性能的改变，不会影响振动体的实用性和可靠性，从而提升了振动装置的实用性和可靠性。
21.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本技术。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明的实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本发明实施例提供的一种振动装置的结构示意图；
24.图2为本发明实施例提供的另一种振动装置的结构示意图；
25.图3为图2中各个部件的相对位置关系示意图；
26.图4为本发明实施例提供的又一种振动装置的结构示意图；
27.图5为本发明实施例提供的再一种振动装置的结构示意图；
28.图6为本发明实施例提供的再一种振动装置的结构示意图；
29.图7为图6中支撑部中各个部件的相对位置关系示意图；
30.图8为本发明实施例提供的一种过渡体和振动体的结构示意图；
31.图9为本发明实施例提供的一种固定环、过渡体以及振动体的结构示意图；
32.图10为图9中固定环的结构示意图；
33.图11为图10中过渡体和振动体的结构示意图；
34.图12为本发明实施例提供的一种振动体、过渡体、压电元件以及绝缘匹配片的结构示意图；
35.图13为图12中各个部件的相对位置关系示意图；
36.图14为本发明实施例提供的一种悬架和支杆的结构示意图；
37.图15为本发明实施例提供的一种压接件的结构示意图；
38.图16为本发明实施例提供的再一种振动装置的结构示意图；
39.图17为图16中各个部件的相对位置关系示意图；
40.图18为本发明实施例提供的再一种振动装置的结构示意图；
41.图19为图18中各个部件的相对位置关系示意图。
42.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
具体实施方式
43.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
44.图1为本发明实施例提供的一种振动装置的结构示意图，如图1所示，该振动装置包括：振动体01、过渡体02、压电元件03、压接件04以及固定件05。其中，振动体01与过渡体02连为一体，压电元件03位于过渡体02远离振动体01的一侧，固定件05与过渡体02固定连接，压接件04的一端与固定件05连接，压接件04的另一端将压电元件03压在过渡体02上。
45.综上所述，在本发明实施例提供的振动装置中，在制造过程中，可以先将固定件与过渡件固定连接，接着将压电元件放置在过渡件上，之后将压接件的一端与固定件连接，并使压接件的另一端压在压电元件上，即可实现将压电元件固定在过渡体上，制造过程简单，
减小了振动装置的成本。另外，本发明振动装置中，采用了固定件和压接件将单片压电元件压接在过渡体上的固定方式，可以有效避免过渡体的表面由于焊接引起的材料组织和结构变化，不会引起振动体材料的机械性能的改变，不会影响振动体的实用性和可靠性，从而提升了振动装置的实用性和可靠性。
46.可选地，请继续参考图1，固定件05可以包括：悬架051与两个支杆052，其中，两个支杆052分别在悬架051的两端与悬架051连为一体，悬架051悬空在压电元件03上方，两个支杆052位于悬架051和过渡体02之间，两个支杆052均垂直于过渡体02设置。
47.需要说明的是，图1仅示出了一种结构形式的固定件，可选地，固定件还可以为其他类型结构形式。
48.示例地，图2为本发明实施例提供的另一种振动装置的结构示意图，图3为图2中各个部件的相对位置关系示意图，请结合图2和图3，在图1中示出的振动体01、过渡体02、压电元件03以及压接件04的基础上，固定件05可以包括：固定环053和圆盘054。
49.在固定件05中，固定环053内侧设置有内螺纹(图2中未示出)，圆盘054侧面设置有与内螺纹匹配的外螺纹(图2中未示出)，固定环053与圆盘054配合连接，固定环053设置在过渡体02上远离振动体01的一侧，且固定环053包围压电元件03，压接件04远离压电元件03的一端抵接在圆盘054上。
50.需要说明的是，压电元件施加一定预紧力的条件的振动效果会有较高的提升，且不同的压电元件所适宜的预紧力不同。
51.在图2和图3示出的结构下，可以通过调整圆盘054与固定环053的配合松紧状态，来调整压接件04对压电元件03的压紧力，以便于将压接件04对压电元件03所产生的预紧力调整到适宜于该压电元件03振动的预紧力范围内，提高了压接状态下压电元件03的振动效果。
52.图4为本发明实施例提供的又一种振动装置的结构示意图，如图4所示，在图1示出振动体01、过渡体02以及压电元件03的基础上，固定件05中的悬架051上可以设置有螺纹通孔(图4中未示出)，压接件04可以包括：调节杆041和压盖042，调节杆041上设置有外螺纹(图4中未示出)；压盖042的盖底盖在压电元件03上，调节杆041与螺纹通孔配合连接并贯穿螺纹通孔，且抵接在压盖042的盖顶上。
53.如此设置方式下，可以通过旋转调节杆041的方式来调整调节杆041对压盖042的压紧力，以便于将压盖042对压电元件03所产生的预紧力调整到适宜于该压电元件03振动的预紧力范围内，提高了压接状态下压电元件03的振动效果。
54.图5为本发明实施例提供的再一种振动装置的结构示意图，如图5所示，在图4示出的振动体01、过渡体02、压电元件03以及压接件04的基础上，固定件05中的两个支杆052中，每个支杆052远离悬架051的一端均设置有向靠近另一个支杆052的方向延伸的内扣a1，每个支杆052的内扣a1均扣在过渡体02靠近振动体01的一侧。
55.如此结构下，在组装该振动装置的过程中，在将压电元件03和压盖042放置在过渡体02上后，通过将支杆052扣接在过渡体02靠近振动体01的一侧，并将调节杆041与悬架051配合连接，即可实现将压电元件03压接在叉体上，提高了组装过程的便捷性。
56.图6为本发明实施例提供的再一种振动装置的结构示意图，图7为图6中支撑部中各个部件的相对位置关系示意图。请结合图6和图7，在图4示出的振动体01、过渡体02、压电
元件03以及压接件04的基础上，固定件还可以包括：固定环053，该固定环053与过渡体02远离振动体01的一侧固定连接。
57.两个支杆052中，每个支杆052远离悬架051的一端均设置有向远离另一个支杆052的方向延伸的外扣a2。固定环053的内侧设置有两个限位槽b1和两个引导槽b2，该两个引导槽b2均延伸至固定环053靠近悬架051的一侧，两个引导槽b2与两个限位槽b1一一对应，每个引导槽b2均与对应的限位槽b1连通。
58.两个限位槽b1与两个支杆052一一对应，每个支杆052上的外扣a2均扣接在该支杆052对应的限位槽b1内。
59.如此结构下，通过将两个支杆052限制在固定环053内壁的两个限位槽b1中，可以限制悬架051和调节杆041的移动或摆动，提高了压接结构的稳固性。
60.另外，该两个引导槽b2与两个支杆052一一对应，每个支杆052上的外扣a2均能够从该支杆052对应的引导槽b2进入该支杆052所对应的限位槽b1内。
61.如此设置方式下，在将固定环053和过渡体02固定连接后，可以将支杆052上的外扣a2从对应的引导槽b2处引入限位槽b1内，提高了安装过程的便捷性。可选地，固定环053与过渡体02可以通过焊接的方式固定连接。
62.图8为本发明实施例提供的一种过渡体和振动体的结构示意图，如图8所示，过渡体02可以包括：膜片021和环壁022，其中，环壁022垂直于膜片021，并在膜片021的边缘区域与膜片021连为一体，振动体01在膜片021远离环壁022的一侧与膜片021连为一体。
63.这样一来，环壁022可以包围压电元件，以在径向上限制压电元件的移动，进一步提高了压接结构的稳固性。
64.需要说明的是，图8示出的过渡体以及该过渡体相对于其他部件的设置方式可以应用于上述任一振动装置中，本发明实施例对此不作限定。
65.示例地，图9为本发明实施例提供的一种固定环、过渡体以及振动体的结构示意图，图10为图9中固定环的结构示意图，图11为图10中过渡体和振动体的结构示意图。
66.请结合图9至图11，固定环053与环壁022同轴且固定连接，固定环053靠近环壁022的一侧设置有定位凸起b3，环壁022靠近固定环053的一侧内壁设置有环形定位槽c1，定位凸起b3位于环形定位槽c1内。两个限位槽b1中，每个限位槽b1均延伸至固定环053靠近环壁022的一侧，且限位槽b1处的内径小于环壁022的内径。
67.如此设置方式下，在将固定环053和过渡体02固定连接时，可以将固定环053上的定位凸起b3插入过渡体02中环壁022上的环形定位槽c21内，之后使用焊接等固定方式将固定环053和环壁022固定在一起，有助于提高安装过程的便携性。另外，由于限位槽b1延伸至固定环053靠近环壁022的一侧，且限位槽b1处的内径小于环壁022的内径，因此，在将支杆扣接在限位槽b1中后，环壁022可以在轴向上对支杆进行限位。
68.需要说明的是，图9至图11中示出的固定环和过渡体，以及两者相对于其他部件的设置方式可以应用于图6和图7所示出的振动装置中。
69.图12为本发明实施例提供的一种振动体、过渡体、压电元件以及绝缘匹配片的结构示意图，图13为图12中各个部件的相对位置关系示意图。
70.请结合图12和图13，振动装置还可以包括：两个绝缘匹配片06，该两个绝缘匹配片06中，一个绝缘匹配片06位于压电元件03和过渡体02之间，另一个绝缘匹配片06位于压电
元件03远离上述一个绝缘匹配片06的一侧。
71.振动装置中，过渡体和压接件通常为导体(过渡体和压接件的材质通常为金属)，为了保证压电元件能够正常工作，可以在压电元件和过渡体之间以及压电元件远离过渡体的一侧均设置绝缘匹配片，以对压电元件的两侧进行绝缘。而在振动装置中过渡体和压接块均为绝缘件时，振动装置中压电元件和过渡体之间，以及压电元件远离过渡体的一侧既可用设置绝缘匹配片，也可以不设置绝缘匹配片，本发明实施例对此不作限定。
72.可选地，压电元件与过渡体之间的绝缘匹配片的热膨胀系数位于两者的热膨胀系数之间，压电元件远离过渡体的一侧的绝缘匹配片的热膨胀系数位于两者的热膨胀系数之间。这样一来，在振动装置工作过程中，在高温环境下，从压接件到压电元件再到过渡体之前的热变形量较为一致，压电元件所受的预紧力不易松弛，进一步提高了振动装置的工作性能。
73.可选地，压电元件与过渡体之间的绝缘匹配片的弹性模量位于两者的弹性模量之间，压电元件远离过渡体的一侧的绝缘匹配片的弹性模量位于两者的弹性模量之间。这样一来，在振动装置工作过程中，压接件到压电元件再到过渡体的弹性形变较为一致，有利于提高压接件到压电元件再到过渡体之间的能量传递效率，进一步提高了振动装置的工作性能。
74.需要说明的是，图12和图13所示出的两个绝缘匹配片，以及该两个绝缘匹配片相对于其他部件的设置方式可以应用于上述任一振动装置中，本发明实施例对此不作限定。
75.图14为本发明实施例提供的一种悬架和支杆的结构示意图，如图14所示，悬架051可以包括：悬板d1和悬柱d2，两个支杆052分别与悬板d1的两端与悬板d1连为一体，悬柱d2在悬板d1远离两个支杆052的一侧与悬板d1连为一体，且螺纹通孔k1贯穿悬板d1和悬柱d2。
76.如此结构下，在调节杆和悬架051配合连接后，调节杆可以同时被悬板d1和悬柱d2限制，提升了调节杆被限制的区域，有助于提升调节杆的稳固性。
77.需要说明的是，图14中仅以悬板d1与设置有外扣的支杆052固定连接为例，可选地，图14中的悬板还可以应用在上述设置有悬架的任一振动装置中，本发明实施例对此不作限定。
78.请继续参考图14，两个支杆052中，每个支杆052远离另一个支杆052的表面均为弧面，且该弧面的形状可以与该两个支架所在振动装置中固定环的内壁形状相匹配；另外，该两个支杆052中，每个支杆052靠近另一个支杆052的表面也可以为弧面，且该弧面的形状可以与压盖的侧面形状相匹配。
79.如此设置方式下，在将支杆052放入固定环的限位槽的过程中，以及在调节支杆052相对于固定环的位置的过程中，支杆052靠近固定环的表面可以更好的贴合固定环的内壁，支杆052靠近压盖的表面也可以更好的贴合压盖的表面，方便对支杆052进行调整移动，同时能够避免固定环的内壁以及压盖的侧面被支杆052的边缘划伤。
80.需要说明的是，图14中示出的两个支杆052可以应用在图6和图7所示出的振动装置中，本发明实施例对此不作限定。
81.图15为本发明实施例提供的一种压接件的结构示意图，如图15所示，该压接件中，调节杆041靠近压盖042的一端设置有圆顶e1，压盖042靠近调节杆041的一端设置有与圆顶e1的形状相匹配的球状凹槽e2，且圆顶e1抵接在球状凹槽e2内；压盖042外侧面设置有台阶
e3，且台阶e3的底面与压盖042的盖底平齐；压盖042的侧面设置有连通压盖内外的引线孔e4。
82.如此设置方式下，球状凹槽e2可以对圆顶e1进行限位，进而可以限制调节杆041的位移，提高压接结构的稳固性。并且，圆顶e1和球状凹槽e2为弧面接触，该种接触方式可以使得调节杆041与压盖042在轴向、径向以及斜向等多个方向上充分接触，使得调节杆041到压盖042之间的压紧力可以朝着该多个方向传递，进而使得调节杆041与压盖042之间所产生的应力可以分散，避免了因压盖042与调节杆041之间应力集中而导致调节杆041和压盖042变形，进而避免了压盖042对压电元件的压接效果受影响。另外，该种接触方式可以有效地减小调节杆041与压盖042之间的切应力，以减小压电元件振动过程中的因切应力引起的能量损耗，以提高压接结构的工作效能。
83.另外，压盖042的外侧面处的台阶e3可以增大压盖042与压电元件边缘区域的接触面积，有助于提升压盖042压实压电元件的边缘区域，使得压电元件在振动的过程中不易相对于压盖042发生偏移，有助于提升压接结构的稳固性。
84.并且，连接压电元件的引线可以从压盖042侧面的引线孔e4引出，避免压盖042对该引线施压。需要说明的是，振动装置还包括电路板，且该电路板通过引线与压电元件连接，并且用于通过引线激励压电元件产生振动。
85.可选地，调节杆041远离压盖042的一端设置有调节帽e5。该结构下，可以通过调节帽来调整调节件041对压盖042的压紧效果，有助于提升调节过程的便捷性。
86.需要说明的是，图1至图15中示出的振动装置中的各个部件，可以参考上述设置方式，组成新的振动装置，本发明实施例对此不作限定。
87.示例地，图16为本发明实施例提供的再一种振动装置的结构示意图，图17为图16中各个部件的相对位置关系示意图。图16和图17中示出的振动装置由图5中的压接件04和固定件05，图8中示出的振动体01和过渡体02，以及图12和图13中示出的压电元件03和两个绝缘匹配片06所组成。
88.另外，图18为本发明实施例提供的再一种振动装置的结构示意图，图19为图18中各个部件的相对位置关系示意图。图18和图19中示出的振动装置由图9至图11中所示出的振动体01、过渡体02和固定件05中的固定环053，图12和图13所示出的压电元件03和两个绝缘匹配片06，图14所示出的固定件05悬架051和两个支杆051，以及图15示出的压接件04中的压杆041和压盖042组成。
89.综上所述，在本发明实施例提供的振动装置中，在制造过程中，可以先将固定件与过渡件固定连接，接着将压电元件放置在过渡件上，之后将压接件的一端与固定件连接，并使压接件的另一端压在压电元件上，即可实现将压电元件固定在过渡体上，制造过程简单，减小了振动装置的成本。另外，本发明振动装置中，采用了固定件和压接件将单片压电元件压接在过渡体上的固定方式，可以有效避免过渡体的表面由于焊接引起的材料组织和结构变化，不会引起振动体材料的机械性能的改变，不会影响振动体的实用性和可靠性，从而提升了振动装置的实用性和可靠性。
90.本发明实施例还提供了一种音叉液位开关，该音叉液位开关包括：上述任一振动装置，该音叉液位开关还包括：主机和过程连接件，其中，主机和振动装置通过过程连接件连接。
91.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本技术旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。
92.应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。