CN105453210B - 低水位切断开关 - Google Patents

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Abstract

低水位切断开关组件的特征在于两部分底座组件，其具有下底座部分和上底座部分。下底座部分由金属材料制成，被配置为适配在具有流体流的管道上，并且也配置有中心孔口以接纳响应于在管道中的流体流而在轴线上枢转的桨臂。上底座部分由非金属材料制成，配置有对应的中心孔口以接纳所述桨臂，并且配置有通道以接纳要安装的枢轴臂并且允许桨臂在轴线上枢转，以便于响应于流体流而致动接通/关断开关。上底座部分的非金属材料具有比下底座部分的金属材料显著更低的热传递系数，以便显著地减小例如特别是当所述低水位切断开关被用在包括冷水机组的应用的、被暴露到低于零点的温度的应用时在低水位切断开关中积聚的冷凝。

Description

低水位切断开关
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年8月6日递交的、序号为61/862,634的临时专利申请，在此通过引用以其整体而并入本文。
背景技术
1、技术领域
本发明涉及开关；并且更具体地，涉及被设计用于有关低水位切断的应用的开关。
2、相关的现有技术的简要描述
图1A示出了现有的低水位切断开关，例如其具有由实心黄铜制成的整体黄铜底座7。现有的低水位切断开关例如是由本专利申请的受让人以型号FS250销售的通用液体流量开关。参见说明书(MM-625C)，题为“系列FS-250通用液体流量开关”，其在此通过引用而并入本文。
在图1A中，现有的低水位切断开关包括以下带标记的零件/部件：
塑料盖件1；
微开关2；
开关支架3；
NPT插头；
平头螺钉5；
枢轴6；
黄铜底座7；
桨臂8；
桨9；
致动凸轮10；以及
O形环11。
现有的低水位切断开关的特征如下：
-基本功能：
将振荡运动(由于开关被安装到的管中的液体流动)转换成垂直运动，其将通过制动凸轮10致动微开关2，并且开/关信号将被进一步从低切断开关传递到给定系统以用于采取任何进一步必要的动作。
-现有问题：
枢轴机制的收缩可导致故障，以及
例如当流量开关被用在冷水机组的应用中发展出冷凝。
图1B示出了在图1A中的现有的低水位切断开关的部分，例如示出了O形环11如何可被配置在现有的低水位切断开关相对于枢轴6的部分中。图1C示出了整体黄铜底座，其形成了图1A中的现有的低水位切断开关的部分。
事实上，通过示例的方式，在现有设计中主底座部件由实心黄铜制成。当这样的配置被用于冷水机组的应用中时，由于通过传导和对流的热传递，其可造成冷凝积聚在现有的低水位切断开关中，其过一段时间以后具有使流量开关不操作的倾向。
存在提供没有这样的问题的、更好的低切断开关的需要。
发明内容
根据一些实施例，本发明采取新的和独特的低水位切断开关组件的形式，该低水位切断开关组件的特征在于具有下底座部分和上底座部分的两部分底座组件。
下底座部分可以由金属材料制成，被配置为适配在具有流体流的管道上，并且也配置有中心孔口以接纳响应于在管道中的流体流而在轴线上枢转的桨臂。
上底座部分可以由非金属材料制成，配置有对应的中心孔口以接纳所述桨臂，并且配置有通道以接纳要安装的枢轴臂并且允许桨臂在轴线上枢转，以便于响应于流体流而致动接通/关断开关。
上底座部分的非金属材料配置有比下底座部分的金属材料显著更低的热传递系数(即，热导率)，以便显著地减小(或最小化)例如当低水位切断开关被用在包括冷水机组的应用的、被暴露到低于零点的温度的应用时在低水位切断开关中积聚的冷凝。
事实上，本发明基于金属与非金属部分的组合的使用以用于减小流量控制开关中的冷凝。利用新设计，通过使用非金属底座与黄铜插件组合，在总体低水位切断开关中的主要金属块被减小，并且因为例如与由金属材料制成的对应部分/部件相比(像现有技术开关(见图1))非金属底座部分是热的不良导体，非金属底座部分并不允许冷温度/负热量的传递，因此在总体低水位切断开关中的冷凝被实质性减小，这有助于增大开关的操作寿命。
本发明可以包括一个或多个以下特征：
下底座部分可以由实心黄铜制成。
上底座部分可以由迭尔林制成。
上底座部分可以被注塑成型到下底座部分上并且被耦接在一起以便形成一个整体或组合的底座部件。
下底座部分可以被配置有耦接缘，并且当上底座部分被模塑成型到下底座部分上时上底座部分可以被配置有耦接通道以接纳耦接缘。
两部分底座组件可以以某组合被配置，该组合包括下底座部分由黄铜或不锈钢制成并且上底座部分由迭尔林或尼龙制成。
下底座部分在被制作时可以被机加工、铸造或锻造。
上底座部分可以使用螺栓、螺钉或机械紧固件被耦接到下底座部分。
上底座部分和下底座部分可以利用在其之间的O形环被耦接在一起以防止泄漏。
举例而言，新的低水位切断开关涉及的优点可包括：
-由于迭尔林与黄铜相比较小的热导率而减小的冷凝；
-减小的材料成本和加工操作时间；
-较轻的重量；以及
-组装容易。
附图说明
附图包括以下附图，但不必等比例绘制：
图1包括图1A至1C，其中图1A是例如具有一体式黄铜底座的现有的底水位切断开关的横截面图；其中图1B是图1A中的横截面图的部分的放大示图，例如其示出了现有的低水位切断开关相对于枢轴的部分被配置的“O”形环；并且其中图1C示出了形成图1A中的现有的低水位切断开关的部分的一体式黄铜底座的透视图。
图2包括图2A和图2B，其中图2A是根据本发明的一些实施例的新的低水位切断开关的横截面图，例如其具有两部分底座组件；并且其中图2B是图2A中的横截面的部分的放大图，例如其示出了新的低水位切断开关相对于枢轴的部分被配置的“O”形环。
图3包括图3A至3D，示出了根据本发明的一些实施例的形成新的低水位切断开关的部分的两部分底座组件，其中图3A示出了两个部分底座组件的透视图；其中图3B示出了两部分底座组件的分解图，例如其具有分开的上和下底座部分；其中图3C示出了芯的两部分底座组件的一半横截面示图，例如其具有被耦接在一起的上和下底座部分；并且其中图3D示出了形成两部分底座组件的部分的下黄铜底座的透视图。
图4包括图4A(1)至4D，示出了根据本发明的一些实施例的针对形成新的低水位切断开关的部分的两部分底座组件的各种选项，其中图4A(1)示出了两部分底座组件的分解示图，例如其具有分开的上和下底座部分，并且图4A(2)示出了两部分底座组件的一部分的放大示图，例如针对具有将上和下底座部分耦接在一起的紧固件的选项；其中图4B(1)示出了两部分底座组件的上部分的透视图，并且图4B(2)示出了两部分底座组件的下部分的透视图，例如针对具有使用永久性粘合剂被耦接在一起的上部分和下部分的选项；其中图4C(1)示出了两部分底座组件的一半横截面示图，并且图4C(2)示出了两部分底座组件的一部分的放大示图，例如针对具有在上与下底座部分之间的“O”形环的选项；并且图4D示出了两部分底座组件的一半横截面。
在附图中，相似的部分被标记有相似的附图标记。而且不是每个附图中的每个部分均标记有附图标记和引导线，从而减小附图中的杂乱。
具体实施方式
图2：低水位切断开关
图2示出了根据本发明的一些实施例的新的低水位切断开关100，例如其具有通常被指示为102的两部分底座组件。也参见图3至图4。
两部分底座组件102也配置有上底座部分107和下底座部分117。
下底座部分117可以由金属材料制成，被配置为适配在具有流体流的管道(未示出)上，并且也配置有中心孔口117a以接纳响应于在管道中的流体流而在轴线上枢转的桨臂108。
上底座部分107可以由非金属材料制成，配置有对应的中心孔口107a以接纳所述桨臂108，并且配置有通道107b以接纳枢轴或枢轴臂106以安装且允许桨臂108在轴线上枢转，以便于响应于流体流而致动接通/关断开关(例如，微开关2)。桨臂108可以被理解为在轴线上枢转，例如沿着枢轴106的纵向轴线。
上底座部分107的非金属材料具有比下底座部分117的金属材料显著更低的热传递系数(即，热导率)，以便显著地减小(或最小化)例如特别是当所述低水位切断开关被用在包括冷水机组的应用的、被暴露到低于零点的温度的应用时在低水位切断开关中积聚的冷凝。
在图2中，新的低水位切断开关包括以下带标记的零件/部件：
塑料盖件1(见图1A)；
微开关2(见图1A)；
开关支架3(见图1A)；
NPT插头4(见图1A)；
枢轴销105；
枢轴106；
枢轴中的圆环通道106a；
上底座部分107，例如由迭尔林(Delrin)制成；
下底座部分117，例如由实心黄铜制成；
桨臂108；
桨9；
致动凸轮10；
O形环11(见图1A)；以及
O形环111。
下底座部分117可以由黄铜制成，以及由或者现在已知或者将在未来被开发的其它合适的金属材料制成。上底座部分107可以由迭尔林制成，以及由或者现在已知或者将在未来被开发的其它合适的非金属材料制成。举例而言，设想了实施例，其中两部分底座组件102可以以一些组合被配置，这些组合包括下底座部分117由黄铜或不锈钢制成并且上底座部分107由迭尔林或尼龙制成。
上底座部分107可以被注塑成型到下底座部分117上并且被耦接在一起以便形成一个整体或组合的底座部件。
下底座部分117可以被配置有耦接缘117b，并且当上底座部分107被模塑成型到下底座部分117上时上底座部分107可以被配置有耦接通道107c以接纳耦接缘117b。下底座部分117在被制作时可以被机加工、铸造或锻造。
上底座部分107可以使用螺栓、螺钉或机械紧固件120(图4A(2))而被耦接到下底座部分117，该螺栓、螺钉或机械紧固件120穿过在上底座部分107中的合适的开口或腔体107d并且被下底座部分117的合适的开口或腔体117c所接纳，例如与图3A至3C以及图4A至4C所示的一致。
上底座部分107和下底座部分117可以利用在其之间的O形环122被耦接在一起以防止泄漏。
实际上，当与图1中现有的设计相比时，本发明的基本理念包括使用以下新特征中的一个或多个：
-插入枢轴销105穿过枢轴106以便于向机构提供更大强度(当与未插入穿过枢轴6的平头螺钉5(图1)相比时)。
-增大枢轴销105的直径(当与平头螺钉5(图1)比较时)，以及
-使用金属/非金属底座组合以最小化例如在冷冻类应用中的冷凝。
图3：两部分底座组件102
图3示出了根据本发明的一些实施例的形成新的低水位切断开关的部分的两部分底座组件102。
在图3中，根据本发明的设计的基本理念可以被总结如下：
黄铜底座7(图1A)已经被有效地分成两个不同部分，包括例如可以由主图迭尔林之类的非金属材料制成的上底座部分107，以及例如可以由诸如实心黄铜之类的金属材料制成的下底座部分117。举例而言，当图1A中的黄铜底座7和两部分底座组件102比较时，黄铜底座7已经有效地分成不同的两半，包括上底座部分107和下底座部分117。在操作中，当低水位切断开关相对于管道(未示出)被布置时，下底座部分117通常被理解为是浸入管道内并且经受由在管道中流动的液体导致的不利条件的部分，该不利条件例如包括有关于在管道中流动的腐蚀性化学品的条件。
下黄铜部分117可以被机加工，随后上底座部分可以从迭尔林通过将其注射到下黄铜部分117之上而形成，使得两个部分/部件变得坚固并且用作一个整体的部件。
结合黄铜底座部分/部件和迭尔林底座部分/部件的设计可以被做出，使得它们将在压力下的开关操作期间提供锁紧效应。
本发明的范围旨在包括针对金属和非金属的组合使用各种其它材料组合，例如包括但不限于至少下列：
不锈钢与迭尔林，或者
不锈钢与尼龙GF，或者
黄铜与尼龙GF，等。
其它可替代设计也被设想，其可以使用在本发明的范围和精神以内的针对低水位切断应用的该方法而被做出。
图4(可替代设计)
图4示出了根据本发明的一些实施例的针对形成新的低水位切断开关的部分的两部分底座组件102的各种其它可替代物/选项/示例。
例如，图4A示出了两部分底座组件102，例如用于具有将上和下底座部分107、117耦接在一起的紧固件120的选项。
此外，图4B示出了两部分底座组件，例如用于具有使用永久性粘合剂(未示出)被耦接在一起的上底座部分107和下底座部分的选项。本领域技术人员将领会及理解的是粘合剂在本领域中已知用于将非金属部分耦接到金属部分(包括迭尔林和黄铜)，并且本发明的范围并不旨在被限制为或者是现在已知的或者是在未来开发的其任何特定类型或种类。粘合剂可以包括或者是现在已知或者是在未来开发的胶、环氧树脂等。
此外，图4C示出了两部分底座组件102，例如用于具有被布置在金属与非金属底座部分之间以便避免可能的泄漏的O形环122的选项。
在每种选项中，上非金属底座部分107可以从条料机加工或者使用注塑成型过程而被制作。下金属底座部分117可以被机加工、铸造或锻造。上非金属底座部分107和下金属底座部分117可以使用螺栓、螺钉、机械紧固件状元件120等以及粘合剂而被连接。
热传递系数
在热动力学中以及在力学中的热传递系数被理解为是热通量与用于热流(即，温度差ΔT)的热力学驱动力之间的比例系数：
其中
qn：热通量，W/m2即，每单位面积的热功率，q＝dQ/dA
h：热传递系数，W/(m2·K)
ΔT：在固体表面与围绕的流体面积K之间的温度差
其在计算通常通过流体与固体之间的对流或相变的热传递中被使用。
热导率值(k)的表
举例而言，以下的表以W/m/℃的单位列出了针对各种材料的热导率值(k)。
根据ASTM数据，迭尔林的热导率值处于单位为W/m/℃的0.28(迭尔林D900P)至0.36(迭尔林D1700P)的范围中，并且取决于用在特定应用中的迭尔林类型。
在临时申请中的组件图
本申请要求权益的临时申请包含两个组件图，一个用于针对圆形枢轴的具有黄铜底座的实施例，另一个用于针对A/F枢轴的具有黄铜底座的实施例。这两个组件图通过引用被并入本申请，以用于示出特定实施例和前述实施例的对应的具体尺寸的目的，尽管本发明的范围并不旨在被限制为任何特定部分的任何特定尺寸，或在部分的任何特定组合之间的任何特定尺寸关系。特定地，两个组件图包含具体的尺寸以用于制作从非金属材料制成的上底座部分。举例而言，针对圆形枢轴具有黄铜底座的实施例具有直径为0.313的开口以及具有直径为0.421的内圆环通道，而针对A/F枢轴的具有黄铜底座的实施例具有直径为0.251的对应开口和直径为0.359的内圆环通道。在组件图中，见标记有“细节A”和“细节B”的子附图。在两个实施例中针对所有其它的部分/部件的所有其它的尺寸均相同。
本发明的范围
应当理解的是，除非在本文中另有说明，关于本文特定实施例所描述的任何的特征、特性、可替代物或改变也可以被应用、使用或与本文描述的其它实施例结合。此外，本文的附图并非以等比例绘制。
尽管本发明已经相对于其示例实施例进行了描述和说明，前述和各种其它附加物和省略物可以在其中做出或对其做出，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (11)

1.一种流量开关组件，所述流量开关组件在暴露到低于零点的温度的应用中使用，用于安装到具有在其中流动的液体的管道上并且具有被配置为响应于所述液体在所述管道中流动而提供信号的低位切断开关组件，包括：
两部分底座组件，具有
下底座部分，被配置为适配在具有在其中流动的液体的所述管道上、被浸入所述管道内并经受由在所述管道中流动的所述液体导致的条件，并且也被配置有中心孔口以接纳桨臂，所述桨臂响应于所述液体在所述管道中流动而在轴线上枢转，所述下底座部分由金属材料制成以用于响应由在所述管道中流动的所述液体、包括在所述管道中流动的腐蚀性化学品所导致的条件；以及
上底座部分，被配置有对应的中心孔口以接纳所述桨臂，并且被配置有通道以接纳枢轴臂以安装且利用枢轴销耦合到所述桨臂以在所述轴线上枢转，以便于响应于所述液体在所述管道中流动而致动所述低位切断开关组件，所述上底座部分由非金属材料制成，所述非金属材料具有比所述下底座部分的所述金属材料的热传递系数实质更低的、并不允许冷温度和负热量的传递以便于实质减小在所述低位切断开关组件中积聚的冷凝的对应的热传递系数。
2.根据权利要求1所述的流量开关组件，其中所述下底座部分由黄铜制成。
3.根据权利要求1所述的流量开关组件，其中所述上底座部分由聚甲醛(POM)制成。
4.根据权利要求1所述的流量开关组件，其中所述上底座部分被注塑成型到所述下底座部分上并被耦接在一起以便形成一个底座部件。
5.根据权利要求4所述的流量开关组件，其中所述下底座部分被配置有耦接缘，并且当所述上底座部分被模塑成形到所述下底座部分上时所述上底座部分被配置有耦接通道以接纳所述耦接缘。
6.根据权利要求1所述的流量开关组件，其中所述两部分底座组件以某种组合被配置，所述某种组合包括所述下底座部分由黄铜或不锈钢制成并且所述上底座部分由聚甲醛(POM)或尼龙制成。
7.根据权利要求4所述的流量开关组件，其中所述下底座部分在被制作时被机加工。
8.根据权利要求4所述的流量开关组件，其中所述下底座部分在被制作时被铸造或锻造。
9.根据权利要求1所述的流量开关组件，其中所述上底座部分使用机械紧固件而被耦接到所述下底座部分。
10.根据权利要求1所述的流量开关组件，其中所述上底座部分使用螺栓或螺钉而被耦接到所述下底座部分。
11.根据权利要求1所述的流量开关组件，其中所述上底座部分和所述下底座部分利用在其之间的O形环而被耦接在一起以防止泄露。
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