CN112240815A - 具有柔性窗盖的仪表 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种仪表，包括：壳体、测量端口、在壳体中形成的开口、以及用于覆盖开口的盖。仪表的盖选自一系列柔性和半透明材料。

Description

具有柔性窗盖的仪表

技术领域

本发明涉及一种具有柔性窗盖的仪表和用于仪表的柔性盖。

背景技术

传统的仪表、例如压力计具有硬质晶体或塑料盖或玻璃，其容易破裂和受损，特别是当在高温和/或高压环境中使用时。对于这样的仪表，请参见60年前的专利构思DE1807714 U。此外，一些所述仪表需要具有额外的部件以便激活例如仪表的读取机制。因此，在这种仪表中存在多个故障点，特别是关于它们的壳体和盖或窗户。

因此，本发明的目的是提供一种改进的仪表，该仪表克服了上述问题。

发明内容

本发明提供了特别适合在恶劣条件下使用的仪表的设计、材料和使用替代品。此外，本发明提供了关于这种仪表的盖的相应信息。

在第一示例中，提供了诸如压力计的仪表。该仪表包括观察窗或盖，所述盖与现有技术相比具有更高程度的柔性。盖可以包含硅橡胶材料或完全由例如硅橡胶材料制成。术语盖和窗可以对应于本案中的相同部件。

在示例性实施例中，仪表可以是流体填充的仪表，例如流体填充的压力计，其中，在发生增强的或相当大的振动的应用中，流体用于减振。

在示例性实施例中，除了流体，在壳体内也可以存在气泡。这里，在仪表中的缓冲流体可以例如由于温度变化和气泡的相应压力变化而改变其密度和/或压力。在温度升高的情况下，缓冲流体和/或气泡可以膨胀，因此仪表内容物的膨胀通过柔性盖的变形和/或位移来补偿。

在示例性实施例中，盖可以构造为部分平坦或完全平坦的部件，或者它可以构造为具有至少一个弯曲表面的透镜。在透镜的情况下，盖可以提供放大功能。因此，仪表所测量和显示的值可以更容易读取和/或仪表可以具有更小的总体尺寸。

在示例性实施例中，可以用作观察窗的盖可以通过卷边或接缝而柔性地连接到壳体。由于盖是柔性的，因此可以通过将盖推向壳体内部来测试仪表的功能，特别是压力计的功能：如果在盖上手动施加压力，则所述压力也影响壳体内部，这导致仪表的针或指针或一些其它显示器指示压力变化。尽管涉及压力计，但是本发明不限于这种装置，并且可以涉及其他仪表，例如温度表或温度计。

此外，本发明可以包括由硅橡胶、特别是光学透明液体硅橡胶制成的柔性盖，用于例如压力计，温度计等。它旨在用于100％液体填充仪表的温度补偿，这种温度补偿针对水下仪表和任何需要高环境温度的仪器、例如与高压灭菌器一起使用的仪器或仪表。本发明的一个优点是即使在不利条件下，盖也不会破裂或破碎。此外，使用柔性盖将改善防水防尘保护并且具有不需要通气口的优点，因此增强防水防尘保护的改善。此外，盖的柔性的优点是，仪表不易因仪表中的压力累积而泄漏。

在示例性实施例中，仪表的盖可以与衬垫一体地形成，优点在于减少制造仪表所需的部件和/或步骤(衬垫、补偿膜、胶合工艺等)。因此，仪表的组装被大大简化。

本发明特别适用于出于缓冲目的而持续填充液体填充物的压力计。这种仪表用于振动等级增加的应用情况。在这种情况下，所填充的缓冲流体可以在温度下发生膨胀，该膨胀接着可以通过例如观察透镜形式的柔性盖来补偿。

此外，通过按下柔性盖，可以简单地检查仪表的功能。在这种情况下，可以通过在盖上手动施加压力来增加壳体内的压力。因此，可激发仪表的机构，并且仪表的指针或指示器可以移动以便进行检查。

将在以下段落中描述一些可能的实施例、优点和方面。

在示例性实施例中，盖可以设计为柔性的且光学透明的窗，用于查看由仪表显示的测量值。在示例性实施例中，柔性盖可以用作压力补偿元件，特别是具有100％液体填充的仪表。这在水下应用的情况下特别有用，因为根据本发明，相应的水下仪表在仪表的组装期间不需要任何额外的部件、例如补偿膜或额外的胶合工艺。此外，高填充度的优点是，可以防止盖的雾化和盖内部的冷凝。因此，仪表具有更好的可读性，并且液体填充仪表的正常运行不需要气泡。此外，仪表的高填充度具有以下优点：一个气泡的尺寸或多个气泡的尺寸可以被最小化，从而对仪表的尺度的可见性的损害效果，例如盖和气泡之间以及盖和液体之间的不同的折射率被最小化。

在示例性实施例中，柔性盖可以在各种范围内使用，例如15psi范围，包括真空，但也可以在该范围以上使用。有利地，没有由液体填充温度引起的误差的可见效果，该误差最有影响，高达300psi。

在示例性实施例中，盖可以设计成具有与例如玻璃相同的光学透明度。因此，与本领域已知的仪表和盖相比，可以提供高达约150℃/300°F的更高温度的光学和机械稳定性。

在示例性实施例中，可以在-55℃至+300℃的温度范围内保持盖的柔性，因此可以相应地操作仪表。

如果填充液体，则在示例性实施例中，本发明的盖被设计成在-40°F/-40℃至160°F/71℃的温度范围内提供最大的柔性和光学稳定性。

本发明为高压灭菌器卫生仪表应用开辟了一些巨大的潜力，因此在一个示例性实施例中，可以替换昂贵的聚砜(PSU)窗。因此，与已知PSU屏幕存在的琥珀色调相比，可以提供更好的仪表屏幕清晰度。

由于在示例性实施例中将柔性材料用于盖，因此可以提供一种新颖的部件，其将盖和密封件组合在一起，盖和密封件这两者彼此一体地形成。因此，这允许减少组件和库存成本。因此，柔性盖窗的很大的优点在于，它取代了补偿膜和密封件，并且使得非标准且因此昂贵的壳体(如具有排水孔的壳体)是多余的。不再需要将膜复杂地胶合到壳体上的工艺。此外，提供盖的不同的表面处理可以帮助对抗眩光。

盖具有所有安全功能，并且可视为“安全窗”。在示例性实施例中，盖可以由液体硅橡胶(LSR)制成，液体硅橡胶比玻璃更柔性得多，减少了破损的可能性。因为盖足够柔性，不会破裂，所以在仪表受到各种振动、冲击和撞击的应用中尤其有价值。

在示例性实施例中，盖的材料还耐刮擦和破裂。

在示例性实施例中，盖由抵抗UV辐射和变黄的材料制成。因此，盖非常适合户外应用。与易受UV辐射影响并在200℃下老化的PC或丙烯酸盖相比尤其如此。

在示例性实施例中，盖的材料可以明显比玻璃更轻。

在示例性实施例中，盖可以采用透镜的形状，可以在盖中实现放大特征以更易读取仪表显示器。这与光学LSR的刚度类似于车灯透镜有关。

在示例性实施例中，制成盖的材料可以是化学惰性的并且可以在0₂应用情况下使用。

在示例性实施例中，材料可能对细菌、臭氧和有害辐射有抵抗力。

由于在示例性实施例中，材料盖可以是疏水的，因此进一步改善了相应仪表的易用性。因此，防止盖表面的水和雨滴，这改善了仪表的指示器的可见性。此外，不需要仪表的通风和相应的通气机构。

本发明还涉及一种用于覆盖仪表开口的柔性和半透明盖。该盖包括外部的衬垫部分和内部的窗部分或观察部分，其中所述衬垫部分和所述窗部分一体形成并由相同材料制成。衬垫部分和窗部分可以通过如上所述的柔性的过渡部分彼此连接。过渡部分的几何形状使该过渡部分成为盖的最柔性部分。

在示例性实施例中，过渡部分可以设计为弹性部分，弹性部分具有比衬垫和窗部分更高的柔性。单独采用的盖的特性可以与上述作为仪表一部分的盖的特性相同。例如，在示例性实施例中，盖的材料可以是光学液体硅橡胶或任何可以提供压力补偿的柔性和用于读取仪表的清晰度的其他材料。

在示例性实施例中，盖还包括加强的边缘部分，加强的边缘部分可以具有衬垫的功能。因此，不需要单独的衬垫。

主题技术方案的其他配置可以从下面给出的详细描述中推导，其中通过图示的方式描述了当前的技术方案的不同配置。主题技术方案能够具有各种配置，并且其细节能够在各种其他方面进行修改，而不脱离当前技术方案的范围。因此，当前的公开内容在本质上被认为是说明性的而不是限制性的。

附图说明

在权利要求书中阐述了当前的技术方案的许多特征。然而，在下面的附图中阐述了主题技术方案的几个实施方案。

图1是主题技术方案的仪表的示意性前视图。

图2是主题技术方案的仪表的示意性剖视图。

图3A是主题技术方案的仪表的示意性增强剖视图。

图3B是主题技术方案的另一仪表在受到压力变化时的示意性增强剖视图。

图4是电子仪表的传感器单元的示意性详细实施例。

图5是主题技术方案的盖的示意性详细剖视图。

图6是主题技术方案的仪表的另一实施例的示意性剖视图。

图7和图8以各种细节示出了示意性的不同的现有技术的仪表。

具体实施方式

以下具体的说明示出了主题技术方案的各种配置。这并不代表主题技术方案仅可能是这些配置。附图是具体说明的一部分。这种具体说明包括用于透彻理解主题技术方案的具体细节。然而，本领域技术人员清楚，主题技术方案不限于这里阐述的具体细节，并且可以在没有这些具体细节的情况下实施。

图1是主题技术方案的仪表10的示例性实施例的前视图。仪表10包括壳体1、盖2、带有通道3.1的测量端口3和由所述盖2覆盖的开口。尽管图1的仪表的特征在于包括表盘或刻度6以及指针或指示器9的模拟显示器，本发明的仪表10也适用于其他显示器，例如数字显示器。

表盘也可以是LCD、OLED或其他显示指针和表示不同“印刷内容”或单位(例如PSI或BAR)的表盘的显示器，如果仪表由电池或不同的电源供电，则这种表盘或显示器可以由使用者和未示出的按钮或菜单或者经由无线接入来选择和打开或关闭。

仪表10可以是液体填充的仪表10，如图1中的液位11所示。应注意，本发明允许将液体填充的仪表10构造成完全由液体填充并且不需要为了压力补偿或其他目的而在液位11之上残留气体。这是由于这样的事实：图2中所示的盖2.2和框架8通过盖2的位移和/或变形来补偿仪表10内的流体的体积变化。

盖2通常由半透明材料制成。然而，盖2的材料同时是柔性材料并且可以是弹性体材料。这种组合是一种新颖的特征。选择材料的柔性或弹性，为的是允许通过盖2的位移和/或变形来对仪表10进行压力补偿。在外部或内部压力变化或温度变化之后，这种压力补偿可能变得必要。与盖2有关的并且在仪表10的上下文中描述的所有特征也适用于本发明针对盖本身的方面。

图2是主题技术方案的仪表10的示例性实施例的剖视图。如果没有另外说明，则图2中的附图标记(例如6.2和2.2)对应于图1的特征(诸如刻度6和盖2)。这同样适用于图3A、图3B和图4。仪表10可以是压力仪表。在仪表10的壳体内部示出了运动，该运动连同指示器轴线9.1一起将指示器9连接到波登管7或任何其他压敏部件。尽管示出了波登管7，但是本发明可以应用于具有半透明盖元件的任何仪表10。因此，数字仪表也属于本发明的范围。通常，仪表10可以是压力仪表、温度仪表或任何其他仪表。仪表可以被液体填充至90％以上或95％以上或99％以上或100％。

盖2.2可以在其半径上具有变化的厚度，并且因此可以形成透镜，特别是放大透镜。放大透镜允许更好地看到所显示的值，从而意味着可以使用较小的仪表10。

此外，盖2.2可以与外部的衬垫部分一体形成，衬垫部分对应于盖2.2的中空柱形部分或边缘5的部分。外部的衬垫部分可以是盖2.2的最外部分。衬垫和盖2.2的其余部分可以由相同的材料制成。特别是，盖2.2的所有部件都可以一体形成。

盖2.2的中心部分可以被描述为内部窗部分或观察部分，因为通过盖2.2的这个中心最内部分可以看到仪表10的表盘。窗部分可以通过柔性的过渡部分2.2.1连接到衬垫部分。所述柔性的过渡部分可以包括整个盖2.2结构的最薄部分。备选地或附加地，过渡部分2.2.1可以包括其他几何特征，以便为盖2.2提供额外的柔性。在一个实施例中，过渡部分2.2.1包括一个或多个例如圆形凹槽或围绕盖2.2的窗部分的凹槽。备选地或附加地，过渡部分2.2.1可包括一个或多个突起，所述突起沿透镜的凸面的相反方向凸出。此外，盖2.2的厚度可以变化，使得最大厚度位于盖2.2的中心，并且最小厚度位于过渡部分2.2.1，并且在衬垫部分具有中间值。

通过使用诸如硅橡胶的柔性材料，盖2.2可以简单地实现多种功能：外部的衬垫部分从外侧密封仪表10，过渡部分2.2.1便于盖2.2的变形以进行压力补偿，并且透镜形的窗部分放大仪表10的表盘以获得更好的可视性。通过选择足够柔性和半透明的材料，可以简化或实现所有功能。

盖2.2可以通过任何附接机构(例如框架8)附接到壳体1。由于为盖2.2选择的材料，不需要为了在盖2.2和壳体1之间提供流体密封连接而胶合和额外地密封。可以在壳体结构的某个位置处提供用于填充液体或用于其他目的的附加开口4。因此，图2中所示的壳体1可以具有至少三个或恰好三个开口：用于读取仪表10的由盖2.2覆盖的主开口、对应于测量端口3的开口、以及用于其他目的的通常被其他某种盖覆盖的附加开口4。

盖2.2的材料可以是某种硅橡胶材料。然而，在示例性的实施例中使用光学液体硅橡胶。

图3A和图3B是主题技术方案的仪表10的示例性实施例的增强剖视图。所示出的仪表10经受压力变化和/或温度变化。如图3B中的箭头所示，当仪表10的内部和外部之间存在压力梯度或压力变化时，盖2.4的柔性足以允许补偿变形和/或位移。该补偿变形对应于由本发明的柔性盖2.4实现的压力补偿。

图3A和图3B的两个实施例的主要优点在于仪表10的壳体1。图3A和图3B没有示出如在图2中所见的附加开口4。该开口4可以是或包括通风开口、压力恢复膜、旋塞和/或用于填充或排空仪表10的壳体1的单独开口。由于柔性盖2确保了不需要为了压力补偿而通风，所以可以完全省略所述开口4。由此，简化了仪表10的结构并使其更便宜。

如果省略了用于将液体填充到仪表10中的附加开口4，如图3A和图3B所示，可以在附接盖2.3、2.4之前通过主开口填充仪表10。

壳体1可以是罐状的金属或塑料结构，其恰好包括两个开口，其中一个开口具有圆形或其他形状并且沿着罐状结构的轴向取向，并且另一个开口具有圆形或其他形状并且沿着罐状结构的径向取向。径向取向的开口可以小于轴向取向的开口，并且可以将测量端口3连接到仪表的内部。

为了确保盖2.3、2.4足够柔性，其“肖氏A”硬度可以在72±10的范围内选择或在72±5的范围内选择或在72±1的范围内选择。一般而言且取决于仪表的用途和环境，盖2.3、2.4的柔性在允许通过盖2.3、2.4的位移和/或变形对仪表10进行压力补偿的范围内选择。如图5所示，为了压力补偿，盖2允许盖的活动范围H为-10mm至10mm或-2.5mm至2.5mm或-1mm至1mm。

而图3B示出了具有平坦的边缘部分5.4的盖2.4，图3A和图5示出了较厚的加强的边缘部分5.3和5。所示的边缘部分5、5.3、5.4借助于框架8附接到壳体1。

图4示出了具有传感器单元的电子仪表10的示例性实施例，该传感器单元具有带有测量端口3.2的传感器基座18和用于测量压力的传感器7.1。PCB(印刷电路板)的结构支撑显示器6.1、LED指示器15和开关17。柔性窗盖2.5具有用于覆盖显示器6.1的窗部分2.7和用于覆盖开关2.8和LED指示器15的一体成型的橡胶旋钮2.6和2.8，从而将来不需要组装到通气孔13处并密封的膜12.1(压力调节膜)，因为从壳体1.1的外部到壳体1的内部的压力差是由柔性橡胶状显示器盖造成的。壳体1.1组装、密封和/或焊接到传感器基座18上，并且具有用于旋钮2.6和2.8以及柔性窗2.7的开口14.1、14.2和14.3。壳体1.1将一体的窗盖部件2.5压在支撑PCB结构上，以便良好地密封壳体1.1。

此外，所示实施例的好处是，不需要通风部分。这将改善防尘防水保护。

图5详细地示出的盖几何形状更复杂的示例性实施例：边缘部分5可以被加强并且可以包括在盖2的轴向方向上延伸距离A的中空柱形部分。距离A可以处于0mm至15mm或0mm至10mm或0mm至5mm的范围内。轴向对应于图5的绘图平面的左右方向。

中空柱形部分可以具有厚度B，其可以是距离A的约二分之一或三分之一。厚度B可以等于或大于盖2的最薄部分处的厚度D。盖2的最薄部分处的厚度D处于0mm至5mm的范围内或处于1mm至5mm的范围内或处于1mm至3mm的范围内。厚度D可以被定义为盖2在仪表10的轴向或观察方向上的延伸。

中空柱形部分可以通过接桥连接到剩余的盖结构，所述接桥位于中空柱形部分的外端。中空柱形部分的外端可以是柱体的远离仪表10的壳体1的部分，如图3所示。备选地，所述接桥可以位于中空柱形部分的内端或其中心位置处。中空柱形部分可以是盖2的径向最外侧部分。

如图5中清楚可见，盖2可以与外部的衬垫部分一体成型，衬垫部分对应于盖2的中空柱形部分或边缘5部分。外部的衬垫部分可以是盖2的最外部分。衬垫和盖2的其余部分可以由相同的材料制成。特别是，盖2的所有部件都可以一体成型。

盖2的中心部分可以被描述为内部窗部分或观察部分，因为通过盖2的这个中心的最内部分可以看到仪表10的表盘。在图5的实施例中，窗部分是盖2在其中心具有最大厚度S的部分。在这种情况下，盖2用作放大透镜。窗部分可以通过柔性的过渡部分连接到衬垫部分。所述柔性的过渡部分可以包括整个盖2结构的最薄部分。备选地或附加地，过渡部分可以包括其他几何特征，以便为盖2提供额外的柔性。在一个实施例中，过渡部分包括一个或多个例如圆形凹槽或围绕盖2的窗部分的凹槽。备选地或附加地，过渡部分可以包括一个或多个突起，所述突起沿透镜的凸面的相反方向凸出。此外，盖2的厚度可以变化，使得最大厚度位于盖2的中心，并且最小厚度位于过渡部分，并且在衬垫部分具有中间值。

通过使用诸如硅橡胶的柔性材料，盖2可以简单地实现多种功能：外部的衬垫部分从外侧密封仪表10，过渡部分便于盖2的变形以进行压力补偿，并且透镜形的窗部分放大仪表10表盘以获得更好的可视性。通过选择足够柔性和半透明的材料，可以简化或实现所有功能。

图6是主题技术方案的另一示例性实施例的截面图。盖2具有平坦的横截面轮廓，因此首先不提供放大效果。在图6的实施例中，盖2的最厚部分是衬垫部分。如果图2的盖2受到内部压力，使得它向外弯曲，那么即使使用图6的平坦盖几何形状也可以实现放大效果。

图7和图8以各种细节示出了现有技术的仪表。图7示出了具有复杂壳体的仪表，该壳体包括至少两个用于压力补偿和/或用于将液体填充到仪表中的附加开口。图7和图8都示出了用于密封仪表内部的附加衬垫19。

本说明书使得本领域技术人员能够实现本文描述的各个方面。本领域技术人员可以轻易地对这些方面进行改型，并且本文公开的一般原理可以容易地应用于本发明的其他方面。因此，权利要求书不限制本发明，而是包括与权利要求书的措辞一致的完整范围。

附图标记列表

1 壳体

1.1 壳体

2 盖

2.1 过渡部分

2.2 盖

2.2.1 过渡部分

2.3 盖

2.3.1 过渡部分

2.4 盖

2.5 盖

2.6 旋钮

2.7 窗

2.8 旋钮

3 测量端口

3.1 通道

3.2 测量端口

4 附加开口

5 边缘部分

5.3 边缘部分

5.4 边缘部分

6 刻度

6.1 显示器

6.2 刻度

7 波登管、传感器

7.1 传感器

8 框架

9 指示器

9.1 指示器轴线

10 仪表

11 液位

12 压力调节膜

12.1 膜

13 盖中的通风孔

14 盖中的开口

14.1 开口

14.2 开口

14.3 开口

15 信号LED

16 PCB(印刷电路板)

17 开关

18 传感器基座

18.1 传感器基座

19 衬垫

Claims (22)

1.一种仪表，包括：壳体、测量端口、在所述壳体中形成的开口、以及用于覆盖所述开口的窗盖，其中所述盖具有柔性半透明材料，以便于从外部观察仪表指示器并且便于压力补偿。

2.根据权利要求1所述的仪表，其中，所述盖是平坦的或构造为透镜。

3.根据权利要求1所述的仪表，其中，所述仪表是压力仪表或温度仪表。

4.根据权利要求1所述的仪表，其中，所述盖的材料是硅橡胶。

5.根据权利要求1所述的仪表，其中，所述盖由液态硅橡胶或光学液体硅橡胶(LSR)制成。

6.根据权利要求1所述的仪表，其中，所述盖的肖氏A硬度在72±10的范围内或在72±5的范围内或在72±1的范围内。

7.根据权利要求1所述的仪表，其中，所述盖的柔性在允许通过所述盖的位移对所述仪表进行压力补偿的范围内选择。

8.根据权利要求1所述的仪表，其中，所述仪表是液体填充仪表或水下仪表或需要高环境温度的任何仪器或双金属温度计。

9.根据权利要求1所述的仪表，其中，为了压力补偿，所述盖的柔性选择成允许所述盖的活动范围为-10mm至10mm或-2.5mm至2.5mm或-1mm至1mm。

10.根据权利要求1所述的仪表，其中，所述盖的最薄部分处的厚度D在0mm至10mm的范围内或在2mm至5mm的范围内或在1mm至3mm的范围内。

11.根据权利要求1所述的仪表，其中，所述盖与衬垫一体形成，并且所述盖和/或所述衬垫由相同的材料制成。

12.根据权利要求1所述的仪表，其中，在所述壳体中没有通风开口和/或没有用于填充或排空所述壳体的旋塞和/或单独的开口和/或所述盖没有被胶合到所述壳体。

13.根据权利要求1所述的仪表，其中，所述壳体由罐状金属制成或者是恰好包括两个开口的塑料结构，其中，一个开口具有圆形或其他形状并且沿着罐状结构的轴向取向，并且另一个开口具有圆形或其他形状并且沿着罐状结构的径向取向。

14.根据权利要求1所述的仪表，其中，所述盖包括衬垫部分和窗部分，其中所述衬垫部分和所述窗部分通过柔性的过渡部分连接。

15.根据权利要求1所述的仪表，其中，所述仪表被液体填充至70％以上至95％或95％以上或99％以上或至100％。

16.一种用于覆盖仪表的开口的柔性和半透明的盖，其中所述盖包括外部的衬垫部分和内部窗部分，并且其中所述衬垫部分和所述窗部分一体形成并由相同材料制成。

17.根据权利要求16所述的盖，还包括将所述衬垫部分连接到所述窗部分的柔性的过渡部分。

18.根据权利要求16所述的盖，还包括将所述垫圈部分连接到所述窗部分的柔性的过渡部分，其中所述柔性的部分被设计为弹性部分，所述弹性部分具有比所述衬垫和所述窗部分二者更高的柔性。

19.根据权利要求16所述的盖，还包括加强的边缘部分。

20.根据权利要求16所述的盖，其中，所述盖被设计用于随根据权利要求1所述的仪表进行使用。

21.根据权利要求16所述的盖，其中，所述盖由光学液体硅橡胶(LSR)制成。

22.一种仪表，包括：壳体、测量端口、用于观察仪表显示器的开口、以及用于覆盖所述开口的盖，其中所述开口在所述壳体中形成，并且其中所述盖由硅橡胶制成。

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