CN1153055C - 压力指示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种压力指示器及其相应的方法，该压力指示器包括一可选地为透明的显示隔膜以及一与其连接并流体地连通的指示器隔膜。实际上，向隔膜施加可以放大的压力，从而该压力的变化引起隔膜之间的可从显示隔膜的外表面和穿过显示隔膜观察到的运动。该隔膜最好形成一含有液体和凝胶的隔室。该指示器隔膜可具有带颜色的可识别的构形或样式，还包括从其表面突出的标记或示图。此构形或样式包括至少两元件，每个元件均与不同压力响应。还公开一种包括此种压力指示器的可充气体，例如足球或轮胎。

Description

压力指示器

本发明涉及压力指示器。

根据本发明的第一方面，压力指示器包括一显示隔膜和一指示器隔膜，该指示器隔膜连接于该显示隔膜与其成流体连通，从而与其形成一隔室；其中，实际上，施加于隔膜的压力变化使隔膜之间产生可从显示隔膜的外表面或透过显示隔膜观察到的相对运动。为了有效地透过显示隔膜观察，隔膜最好是透明的。

最好，提供一种将由施加于隔膜的压力变化引起的隔膜之间的运动放大的装置。这可以使施加的压力的微小变化得到观察。放大隔膜之间的运动的装置包括一具有第一表面和第二表面的物件，该第二表面的截面比第一表面的大，该第一表面与隔膜之一流体地连通。施加于第二表面的压力变化引起与隔膜连通的第一表面的放大的运动。最好物件的第一表面是指示器表面。

最好将施加于隔膜压力变化放大的装置偏置成在施加的压力变化消除后，放大压力变化的装置返回其原始位置，即，在压力施加之前的位置。这保证获得精确的压力指示。该偏置装置可以是弹簧或弹性材料。

在一优选实施例中，隔膜形成一隔室并含有至少部分不透明的液体或凝胶。可密封该隔室，可选地，此隔膜可机械地连通而不密封。

在另一优选实施例中，指示器隔膜带有可识别的构形或样式，使得此构形或样式从显示隔膜的外表面或透过显示隔膜观察到，从而辅助观察此相对运动。该可识别的构形或样式可包括从指示器的表面凸出的标记或示图。如果该标记或示图贴靠显示隔膜的内表面或穿过显示隔膜凸出，则这有利于观察显示隔膜的外表面。

可选地，显示隔膜可以是局部不透明的，或者如果有液体或凝胶的话，它们也可以是局部不透明的。在隔膜之间有相对运动时，从指示器的表面凸出的标记或示图或出现或不出现，或者可选地，在穿过显示隔膜观察时变得或多或少可视。

为了指示压力范围，必须限定该范围的两个极限，即高压力极限和低压力极限。这样，最好此构形或样式包括至少两个元件，每个元件与不同的压力相应。

此种元件可从指示器的表面凸出不同的数量，从而在不同压力时贴靠显示隔膜。可选地，元件可具有不同的可视性，使得在不同压力时它们可变得可视和不可视，例如，通过具有不同颜色或标记和样式。

在任一隔膜包括柔性聚合体以及特别是弹性体时，可以调节隔膜的相对运动。标记或示图也可包括柔性聚合体或弹性体。

当指示器隔膜比显示隔膜受到较大的压力时，最好指示器隔膜是防渗透的以防止泄漏。

根据本发明的第二方面，设备包括一流体贮池和一根据任一权利要求的压力指示器，其中隔膜之一与该流体贮池流体地连通。该设备可以是一可膨胀体，如轮胎或球体。

压力指示器可结合在流体贮池的表面内，或者更为方便地容放在阀门组件内或其周围。

根据本发明的第三方面，指示流体或机械压力的方法包括下述步骤，即将压力施加于压力指示器，该指示器包括显示隔膜和与该显示隔膜连接且与其流体地连通的指示器隔膜；以及观察隔膜之间的由施加的压力引起的相对运动，或对该显示隔膜的外表面观察或透过该显示隔膜观察。

最好，指示器隔膜具有可识别的构形或样式，以便当样式或构形贴靠显示隔膜时或当样式或构形变得穿过显示隔膜可视时观察到相对运动。

在一优选方法中，该样式或构形可包括具有至少两个元件的标记或示图，其中每个元件与不同的压力相应。这能使压力范围得到限定，从而元件之一限定一相对较低的压力，另一个限定较高的压力。

参照附图，仅通过示例描述本发明，其中：

图1示意地示出具有根据本发明的压力指示器的足球；

图2a示出足球充气不足时图1的压力指示器的剖面；

图2b示出当足球充气不足时在图1的压力指示器上可视的指示；

图2c示出当足球正确地充气时图1的压力指示器的剖面；

图2d示出当足球正确地充气时在图1的压力指示器上可视的指示；

图2e示出当足球充气过量时图1的压力指示器的剖面；

图2f示出当足球充气过量时在图1的压力指示器上可视的指示；以及

图3a和3b示意地示出具有本发明的压力指示器的阀门；

图3c示出适合于在图3a和3b所述的阀门中使用的阀门组件；

图4a和4b示出根据本发明的显示隔膜；

图4c示出根据本发明的指示器隔膜；

图5示出根据本发明的指示器；

图6示出根据本发明的指示器；

图7示出根据本发明的指示器；

图8示出根据本发明的将施加的压力放大的装置。

图1示意地示出具有根据本发明的压力指示器2的足球1。阀门2定位在足球的壁中，从而用传统的方法，例如用泵(未示)，可通过该阀门给足球充气。压力指示器受到足球的内部压力和足球外侧的大气压力的作用。可以理解，有一个应使足球的压力成为用于弹跳和控制的优化的范围。在该范围之下，认为足球充气不足，而在其之上，认为充气过量。

图2a示出当足球1充气不足时压力指示器2的剖面。压力指示器包括一与指示器隔膜5连接的且与其流体地连通的透明的显示隔膜4。指示器隔膜的表面具有从其凸出的菱形标记6和十字形标记8，其中菱形标记比十字形标记从指示器隔膜上凸出的多。不透明凝胶充填隔室的剩余部分。尽管本领域的普通技术人员会想到其它的合适材料，但合适的凝胶例子仍然是硅橡胶。

图2b(未按比例)示出当足球1充气不足时可透过压力指示器2的显示隔膜看到的指示。当充气不足时，由于含在隔室内的凝胶的不透明性，即它们不与指示器隔膜接触，透过显示隔膜4既看不到菱形标记7也看不到十字形标记8。

图2c示出当足球正确地充气时压力指示器2的剖面。施加于指示器隔膜5的压力足以使其凹陷，从而使菱形标记7(而不是十字形标记8)贴靠显示隔膜4。当该菱形标记贴靠显示隔膜时，将不透明凝胶移动成当透过显示隔膜观察时菱形标记变得可视，如图2d所示(未按比例)。

图2e示出当足球1过量充气时图1的压力指示器的剖面。施加于该指示器隔膜的压力比如图2c所示的大，导致隔膜之间产生较大的运动。这样，菱形标记和十字形标记都贴靠该显示隔膜，从而当透过显示隔膜观察时它们变得可视，如图2f所示(未按比例)。

图3a示意地示出具有根据本发明的压力指示器10的阀门9。实际上，阀门与可充气体或充气的物体11连接。在透明阀门壳体13内将指示器组件12定位成可从上面看到。也可从侧面看到指示器组件。压力指示器受到大气压力的作用，还通过压力平衡槽路14受到物体的内部压力作用。

指示器组件包括一通过压力平衡槽路14响应压力变化的指示器隔膜122。压力增加时，指示器隔膜122压靠显示隔膜121。显示隔膜121可用双面凸材料制成，如图4所示。当正确压力经由压力平衡槽路14与指示器隔膜122连通时，露出该显示隔膜。指示器隔膜122是环形的。

图3b示意地示出具有根据本发明的压力指示器16的阀门15。实际上，阀门与可充气体或充气的物体17连接。指示器组件18定位在透明的阀门壳体19内，该壳体起为进入壳体的光线成一导向的作用，以便当从上面看时可看到指示。也可从侧面观察到指示器组件。压力指示器受到物体的内部压力和大气压力的作用。

图4a示出具有透镜状形状20的显示隔膜。该隔膜可通过在标准模型中浇注一例如聚二甲基硅氧烷(PDMS)的弹性体来制造。可从侧面A观察到显示表面，当在未压缩状态时(如图所示)，隔膜显现为似银一般，这是透镜形状的衍射和反射特性的结果。

当将压力施加到指示器隔膜时，其从侧面B与显示隔膜的尖峰接触。当压力增加时，指示器隔膜改变显示隔膜的衍射和反射特性地压缩透镜形状。在一定的压缩量时，取决于压力指示器的最终用途，显示表面变得透明，露出指示器隔膜上的图象。

图4b示出包括三层透镜状材料20。通过使用成层的结构，当隔膜不受压缩时使反射光的量增加。

图4c示出包括透镜状材料20的指示器隔膜。在该示例中，使透镜状材料成卷并被插入一管子中(显示隔膜，未示)。三角形可向内地面向或向外地面向。在该实施例中，它们向外地面向。可用一层透镜状材料，或者指示器隔膜包括若干可通过在将指示器隔膜插入该管子中之前形成一螺旋指示器隔膜而制成的层。这个例子特别适合于用在轮胎阀门中。

图5示出具有抛光外表面21的弹性材料的锥度管。通过喷砂处理其中形成有该管子的模型的表面制成该抛光表面。将管子放置在显示隔膜22和指示器隔膜23之间。当被压缩时，该管子变得透明。由于管子成锥度，所以具有最大直径的管子的一端首先受压，只有在整个管子受压时，即施加的压力足够压缩管子的具有最小直径的一端时，才露出整个指示器隔膜。当在与指示器隔膜流体地连通的本体内可接受的压力有上和下极限时这个例子是有用的。

图6示出可用锥度三角形弹性管24代替图5的锥度管。可将该管的小的部段除去，在指示器隔膜之间提供一空间。这可用来在如最低压力和可接受极限之内的压力之间提供一更清晰的传送指示。

图7示出具有弹性体材料凸起26的指示器隔膜25。此凸起的高度是分段的。当施加于指示器隔膜的压力27增加时，凸起反过来抵压显示隔膜28，首先产生一点，然后产生一系列点。

图8示出将施加于指示器隔膜的压力放大的装置。显示隔膜30在其内具有一个透明的区域31。指示器隔膜32容放在刚性塑料杯33内，使该塑料杯与显示隔膜隔绝且密封。在该杯内是与第二较大圆形表面35通过穿过该杯体的杆件36连通的第一圆形表面34，在第二表面上施加的压力强制使其向下朝向杯体。对第二表面作用的力由该杆件传送至第一表面并由两表面的不同截面面积或表面面积放大。压力的放大取决于该两个表面的表面面积的比率。在预定压力下，第一表面会与可变得透过显示隔膜看到的指示器隔膜接触。偏置装置37放置在第二表面杯体之间，其中该偏置装置在该示例中是一弹性膜块但可以是一弹簧。当该施加的压力去除时，该膜块强制使第二表面返回其起始位置。

Claims (18)

1.一种压力指示器，其包括一与指示器隔膜连接的显示隔膜以形成用于充气物体的压力指示器，所述指示器隔膜具有可识别的构形或样式，所述指示器隔膜与该显示隔膜成流体地连通，从而与其形成一隔室；

其中，实际上，施加于压力指示器的压力变化使隔膜之间产生当该样式或构形贴靠该显示隔膜时或透过该显示隔膜可观察到该样式或构形时可观察到的相对运动。

2.如权利要求1所述的压力指示器，还包括将隔膜之间的由压力变化引起的相对运动放大的装置。

3.如权利要求2所述的压力指示器，其中将压力变化放大的装置包括一具有第一表面和第二表面的物件，该第二表面的截面比该第一表面大；其中该第一表面与上述隔膜之一流体地连通，实际上，施加于该第二表面的压力变化引起该第一表面的放大的运动。

4.如权利要求3所述的压力指示器，其中该第一表面包括上述指示器隔膜。

5.如权利要求3或4所述的压力指示器，其中还包括一个刚性结构，上述第二表面顶着该刚性结构偏置。

6.如权利要求5所述的压力指示器，其中还包括将所述第二表面偏置向所述刚性结构的偏置装置，该偏置装置包括一弹簧或弹性材料。

7.如任一前述权利要求所述的压力指示器，其中该显示隔膜是透明的。

8.如权利要求1所述的压力指示器，其中该隔室含有液体或凝胶。

9.如权利要求8所述的压力指示器，其中该液体或凝胶部分或完全不透明。

10.如任一前述权利要求所述的压力指示器，其中该可识别的构形或样式包括一从该指示器的表面凸向该显示隔膜的标记或示图。

11.如权利要求1所述的压力指示器，其中该构形或样式包括至少两元件，每个元件在不同压力下与此显示隔膜接触。

12.如权利要求11所述的压力指示器，其中该至少两个元件具有不同颜色。

13.如权利要求11或12所述的压力指示器，该至少两个元件具有不同的可视性。

14.如任一前述权利要求所述的压力指示器，其中显示隔膜或指示器隔膜包括柔性聚合体。

15.一种包括流体贮池和如任一前述权利要求所述的压力指示器的设备，其中所述隔膜之一与该流体贮池流体地连通。

16.如权利要求15所述的设备，其中该设备是可充气体的。

17.一种用如前述任一权利要求所述的压力指示器指示流体或机械压力的方法。

18.一种包括如前述任一权利要求所述的压力指示器的球体。

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