CN1303475A - 具有改进的导向装置的气表 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气表,该气表包括具有许多可变形膜片(28)的测量室(26)、分配器元件(64)和导向所述分配器元件旋转的装置,该分配器元件在分配表面(42f)上绕“转动”轴旋转地安装,在分配表面(42f)中有许多孔(44,46,48,50),每个孔连接到相应的测量室,所述分配器元件在它旋转运动的过程中交替地使气体进入和排出测量室,导向所述分配器元件旋转的装置包括沿着旋转轴线至少有一部分大体为细长形并具有两个彼此间隔开的圆柱区(96,98b)的导向部件(94),以及两个轴承座(104a,b),在该轴承座中能够自由转动地安装所述圆柱区,本发明的特征在于导向部件(94)由热塑性材料制成并且该圆柱区(96,98b)具有不同的直径。
Description
本发明涉及一种气表，这种气表包括许多可变形膜片测量室、分配器元件和控制转动中的所述分配器元件的装置，该分配器元件绕在分配表面上的“转动”轴转动地安装，在分配表面中有许多孔，每个孔连接到相应的测量室，所述分配器元件在它旋转运动的过程中交替地使气体进入和排出测量室。
大家已知这种包括用于分配器元件的旋转导向装置的气表，附图1示出了这种气表的实施例。
在附图1中，以总标号1表示的结构包括框架3，在该框架3中形成了两个轴承座形的壳体5和7(气表和分配器元件都没有示出)。
导向装置包括导向部件9，该导向部件9为曲轴的形式并具有由黄铜圆柱构成的部分11，在该黄铜圆柱的整个高度上它的直径相同并且接合在框架3的两个开口5和7中。因此通过彼此间隔开的圆柱11的圆柱形区将圆柱11以及导向部件9控制在轴承5和7中旋转。
金属板的曲柄13垂直于圆柱11的轴线设置并压接在其端部11a上。这种曲柄包括与圆柱11的轴线平行但偏离该轴线的指状物15。指状物15设计的与分配器元件(位于其下)配合以控制它的转动。
圆柱11的顶部部分11b具有塑料垫圈17以轴向地支撑导向部件9并防止它给分配器元件施加向下的推力。
导向部件具有难以组装的缺点，因此，有必要找到一种更加简单的解决方案。
本发明试图通过提出这样的一种气表解决该问题，该气表包括许多可变形膜片测量室、分配器元件和导向所述分配器元件旋转的装置，该分配器元件安装成在分配表面上绕“转动”轴转动，在分配表面中有许多孔，每个孔连接到相应的测量室，所述分配器元件在它旋转运动的过程中交替地使气体进入和排出测量室，导向所述分配器元件旋转的装置首先包括沿着旋转轴线至少有一部分大体为细长形并具有两个彼此间隔开的圆柱区的导向部件，其次包括两个轴承座，在该轴承座中能够自由转动地安装所述圆柱区，该表的特征在于导向部件由热塑性材料制成并且圆柱区具有不同的直径。
应用这种热塑性材料使得能够在一次脱模操作中获得整个的导向部件以便不再需要应用复杂的方法组装任何所述导向部件。
申请人还已经发现对于热塑性材料制成的导向部件需要具有不同直径的两个圆柱区，以便不会产生由于相接触的部分的机械磨损造成头损失(headloss)的问题。
如果导向部件如在已有技术中一样在整个长度上具有保持相同的直径，例如15mm，则由于脱模操作，需要在要脱膜的部件上形成拔模斜度，这对于所述导向部件和包括轴承座在内的导向装置的其它部分来说，使所涉及的高度部分具有相同量的拔模斜度在技术上是不可能的。
结果在导向部件的整个高度上需要不均匀的机械间隙，造成气表中的部件过早的机械磨损和不可避免的头损失(head loss)问题。
由于圆柱形区的不同直径，对于给定高度的导向部件，所述圆柱形区的拔模斜度完全在控制之下，并且可在相应的轴承实现相同拔模斜度，以确保在导向部件的整个高度上具有相同的机械间隙。
此外，热塑性材料还具有成本低的优点，因此增加导向部件的圆柱形区的直径对于增加这种部件的制造成本很少。
通过对导向部件在与所述导向部件的纵向方向相平行的方向上执行脱模操作，能够确保两个圆柱形区精确地保持在相同的轴线上。
这就意味着在轴承中间隙可以被降低，因此在该表中的磨损减小以及头损失(head loss)减小。
根据一个特征，较大的直径圆柱形区更靠近分配器元件。
在一种变型中，导向部件具有与两个不同直径的圆柱形区互连的截头圆锥区。
更具体地说，导向部件是一种曲柄形式，该曲柄具有由接合在轴承中的圆柱形区构成的一个端部，它的另一端由与旋转轴线平行但与之偏离的指状物构成，该指状物与形成在分配器元件中的空腔配合。
根据本发明的一个特征，气表包括U-形支架结构，该结构的里面对着分配器元件以包围它，并支撑着导向部件，所述导向部件的细长部分通过壳体的一端接合在形成在该结构中的所述壳体中，所述壳体设置在与分配器元件相同的一端中，轴承设置在所述壳体的里面。
此外，本发明的气表包括支撑导向部件的轴向保持部件以防止所述导向部件在分配器元件上施加向下的力。
例如，导向部件的轴向保持部件是一种接合在轴向外壳中的栓钉，该轴向外壳自与壳体相对的端部形成在导向部件的里面，所述栓钉以可取下的方式固定到所述导向部件并形成在所述外壳的外面，该栓钉具有形成一头部的凸肩，该头部支撑着支架结构以轴向地保持所述导向部件。
例如，通过卡扣连接将栓钉固定在外壳的里面。
更具体地说，栓钉在它的直径上具有环形槽以与形成在外壳的里面中的环形凸圆相配合。
此外，栓钉的头部通过垂直于旋转轴延伸的环形表面支撑支架结构。
本发明的气表还包括显示器累加器，并且该导向部件包括经过齿轮组将分配器元件的旋转运动传输到所述累加器的齿轮。
例如，齿轮设置在最接近分配器元件的导向部件的细长部分的端部并垂直于所述部分。
导向部件包括在其一个端面支撑齿轮的转盘。
转盘在其相对着的另一端面上支撑着指状物，该指状物与分配器元件配合。
更具体地说，由与分配表面平行的中心部分和形成U-形的分枝的两侧端部分构成了U-形结构，所述中心部分包括大体为圆形并位于与分配表面42f平行的平面P1中的基底，并且在所述中心部分的周边形成有垂直于所述基底设置的轴环以形成空腔，该空腔正对着分配器元件并设计成容纳它的齿轮。
在基底的任一侧上U-形结构的中心部分包括两个位于与分配表面平行且与平面P1偏移的距离大于齿轮的厚度的平面P2中两个区域，所述区域中的一个区域支撑着能够接收齿轮组的另一个齿轮的枢轴，在所述基底和所述轴环中形成凹口以便齿轮能够彼此啮合。
中心部分的其它区域支撑着同样能够容纳齿轮组的另一个齿轮的枢轴，在与第一凹口相对的侧面上在基底和轴环中形成另一个凹口，以便齿轮能够彼此啮合。
通过下文以非限制性的实例形式给出的描述并参考附图，本发明的其它特征和优点将会清楚，在附图中：
附图1所示为在已有技术中用于膜片式气表的分配器元件的导向装置的附图；
附图2所示为本发明的气表的透视图，说明了用于允许气体进入气表和从气表排放气体的通道30至38。
附图3所示为本发明的气表的透视图，说明了装配在中心块22上的膜片28和封盖24。
附图4所示为与附图2相同位置但由此加入了分配封盖42、板40和枢轴66和68的本发明的气表的从上面的透视图；
附图5和6所示分别为分配器64的透视图和底部视图；
附图7所示为本发明的气表的顶部部分尤其是分配器元件64、支架结构80和传输装置70,72,74和76的放大视图；
附图8所示为导向部件84和支架结构80的分解视图；
附图9所示为当安装在支架结构80中时导向部件截面视图；
如在附图2和3和总的标号20所示，本发明的气表首先包括标号22表示的中心块和两侧封盖，在附图3中仅可以看到标号24所示的一个封盖。
中心块22形成两个室，在附图2中仅示出了室26。每个室首先由中心块22其次由可变形膜片(在附图3中为膜片28)形成。当将封盖装配在中心块22时，它们与相应的可变形膜片相配合形成两个其它的测量室。因此在每个可变形膜片的任一侧上有两个测量室，这些测量室的体积随膜片的位置不同而不同。
如在附图2中所示，中心块22在其内部结构中形成四个通道30,32,34和36，每个通道与相应的一个测量室相连通。例如，通道30与测量室26连通，而通道34与相对于中心块22与测量室26对称的测量室(在附图2中没有示出)连通。
中心块22还形成标号为38的第五通道，该第五通道使气体从所述中心块排放。
在附图3和4中，金属板40已经放在通道30至38上，一个称为“分配封盖”(以标号42表示)的部件放在所述金属板40上。封盖42具有四个开口或端口44,46,48和50，每个开口为圆的四分之一扇形，并且通过径向密封支板42a,42b,42c和42d彼此间隔开。
在分配封盖42的中心部分中，圆环42e与径向支板42a-d共同形成四个孔52,54,56和58。这些孔中每个都与出口通道38相通，而出口通道通过形成在闭合板40上的开口60端接。
在分配封盖42的中心，枢轴62安装在与分配封盖42的顶部表面42f相垂直的轴线上，该表面称为“分配表面”。枢轴被设计成接受分配器元件，该分配器元件也称为“分配器”。
分配器64旋转地安装在分配封盖42的分配表面42f上，并且它可以在所述表面上滑动。分配器由四个扇形构成，排列四个扇形以形成由两个平面区64c和64d间隔开的节流口64a和逆流区64b(附图5)。这四个区中的每个区都占90度角度。分配器还具有中空的中心区64e(附图6)，该中心区64e与中空的逆流区64b相通。
根据附图5至7，容易理解孔64a将每个端口44,46,48和50连续地与中心块22的外部连通，逆流区64b和中心区64e使出口通道38与所述端口中的一个连通，而同时将部件与中心块的外部隔离，并且平面区64c和64d封闭其它的端口。
正如大家所熟知，分配器的旋转控制气体进入不同的测量室和使气体从不同的测量室中排放。具有四个室和旋转分配器的表本身大家十分熟悉，例如从美国专利US 3,161,049中可知。因此不需要详细地描述这种表的操作，即旋转分配器64的位置和在测量室中的膜片的位置之间的关系。参考上述所引用的文献。
然而，比较适当的是该气表具有用于将分配器动态地连接到可变形膜片的传输装置。
如在附图3、4和7中所示，传输装置包括两个枢轴66和68，该枢轴66和68在它的一段高度上穿过中心块22并与该表的测量室相连通。在附图4中，在室26中可以看见枢轴66的一部分。这些枢轴中的每个枢轴都连接到可变形膜片，并且在所述膜片的移位的影响下它产生相应的旋转运动。
如在附图7中所示，该传输装置还包括两组杆70,72和74,76，这些杆组将枢轴66,68中的每个枢轴连接到另一个枢轴78(附图8)，该枢轴78连接在形成在分配器84中的开口79(附图5)中。因此，在气体进入到测量室和从测量室排放气体的过程中通过该传输装置将可变形膜片的运动传输到执行相应的旋转运动的分配器64。
如在附图7中所示，结构80安装在分配器元件64直接之上的中心块22上。这种支架80大体为U-形，U的里面对着分配器元件以便将其包含。
U-形结构80由与分配表面42f平行的中心部分和形成U-形的分枝的两侧部分80a和80b构成。该结构的中心部分具有大体为圆形并位于与分配表面42f平行的平面P1中的基底80c，在该中心部分的周边具有垂直于所述基底设置的轴环80d以形成空腔81。
该结构的中心部分在基底80c的每一侧并在与分配表面平行但轴向偏离P1的表面P2中具有两个平面区80e和80f。
一个区域80f支撑着枢轴82以接受齿轮84，如附图7所示。
在基底80c和轴环80d上形成一凹进部分86以使齿轮84啮合在空腔81中。
当不存在齿轮84时，该结构80的中心部分的其它区域80e带有一个枢轴88，同样地设计成接受另一个齿轮(在该附图中未示)，在其与第一凹进部分相对侧上的轴环的基底上形成另一个凹进部分90，因此使所述其它的齿轮(只要有)深入到该空腔81中。
在它们的远离端部的自由端上形成支架结构80的分枝80a,80b，应用固定接头80g,80h将它们的端部连接到该中心部分，设计固定接头80g,80h使其与中心块22的顶部部分92配合。
设置分配器元件64的可转动的导向装置并在附图8和9中示出。
附图8所示为支架结构80的中心部分的一种放大的侧视图，并示出了包括了与枢轴62的轴线重合的分配器元件64的旋转轴线的平面中的导向装置截面。在截面图中没有示出中心部分的其余部分。这些导向装置包括曲轴形的部件94(附图8)。导向部件94具有大体为细长的部分，该细长部分由不同直径的两个圆柱体构成，即相对较小高度的第一圆柱体96(例如大约6mm)和比第一圆柱体的高度更大的第二圆柱体98(例如大约14mm)。
导向部件还具有圆形转盘100和安装在转盘100的一个端面上的齿轮102。
由两圆柱体96和98构成的导向部件94的细长部分安装在齿轮102的相对中心以使支撑着较大直径的圆柱体96的细长部分的端部连接到所述齿轮。
如在附图9中所示，导向部件的中心部分是空的。
转盘100在其反面还支撑着指状物78(上文所描述的)，该指状物78与分配器元件64的旋转轴线平行并啮合在所述元件的开口79中，如附图5所示。
为使制造简单，导向部件94做成单个部件。
支架结构80的中心部分还具有安装在基底80c上的圆柱形部件104(附图7至9)，在圆柱形部件104中壳体106与分配器元件64的旋转轴线对齐地形成。
如在附图9中所示，导向部件94通过它在壳体106中的细长部分啮合，该壳体106就是为此目的设计的。因此，当部件94啮合在壳体106中时，圆柱形区96与第一轴承104相配合，而齿轮102容纳在空腔81中。
圆柱体98具有两个圆柱形区98a和98b，第二圆柱形区98b与部件104的第二轴承104b相配合。因此具有不同直径的相间隔开的圆柱形区96和98b在轴承104a和104b中提供导向。
部件94由热塑性材料制成。因此，这种部件容易通过模注和脱模制造，并且它的制造成本比上述的已有技术的部件的制造成本更低，已有技术中的部件由不同的材料制成。
此外，这种导向部件容易与其它的部件组装，比如通过热密封。
在一种变型中，导向部件还具有与两个圆柱形区96和98b相连接的截头圆锥区，圆柱形区96和98b一起形成导向，因此，替代了圆柱形区98a。
如果在控制分配器元件64旋转的过程中导向部件94和部件104受到较大的机械力，则可以形成加强筋108以加强结构80的中心部分。
为确保在分配器元件64上导向部件94不受到向下的轴向力，提供一种轴向保持构件110。
如在附图8和9中所示，导向部件的轴向保持构件是一种圆柱形的栓钉110，该圆柱形栓钉110连接在圆柱形外壳112中并与圆柱形区96和98a，b平齐，该外壳112形成在导向部件94的中心部分中。
栓钉110在其与接合在外壳112中端部的相对端上形成头部形状的凸肩114，该肩部114支撑在支架结构上，更具体地说，支撑在部件104的顶部平面104a上以轴向地支撑着导向部件94。
栓钉110可转动地固定在外壳112的里面，例如通过卡扣连接。为进行卡扣连接，栓钉在其一个直径上具有环形槽116(附图8)以通过与形成在轴向外壳112的里面的环形凸圆118(附图9)相接合来配合。
栓钉的头部114经过环形表面120放在部件104的顶面104a上。通过摩擦力这种结构比将栓钉的头部朝分配器元件向下延伸地放置提供了更好的接触，因为在这种情况下通过卡扣连接可以形成摩擦接触。
应该看到的是，由于只需要将导向部件接合在壳体106中并将栓钉用力压进轴向外壳112中直到两个元件卡扣固定在一起就足够，因此组装导向部件94和栓钉110特别简单。已有技术的导向部件(附图1)由许多部件组成并在圆柱体11上需要安装蜗杆(在附图1中没有示出)以与齿轮组的一个或更多个齿轮啮合，因此与本发明相比已有技术的导向装置及其组装复杂得多。齿轮组连接到该气表的累加器。
在本发明中，气表包括常规方式的显示器累加器以显示气表所测量的气体的体积。
为了避免在附图中过于拥挤，累加器没有图示。
导向部件94具有齿轮102，该齿轮通过齿轮系将自分配器元件64的旋转运动传输到累加器。由于在支架结构80的中心部分上形成了凹进部分86，齿轮102与安装在枢轴82上的其它齿轮84啮合。该齿轮又与垂直于首先两个齿轮放置的第三齿轮122相配合，该第三齿轮安装在柱栓124(附图8)上，该柱栓124形成在支架结构80的分枝80b的外部部分上。
齿轮122又与显示器累加器相配合(在附图中没有示出)。
在支架结构的中心部分上的形成的凹进部分86,90和枢轴82,88使齿轮组的齿轮安装简单，并且如附图7至9所示它们的对称设置使得可以根据所需的结构将齿轮84安装在枢轴82上或枢轴88上。
形成在支架结构80的分枝80a的外部上的另一个柱栓126也与柱栓124对称地形成以便当齿轮84安装在枢轴88上时容纳齿轮122。
Claims (17)
1．一种气表，该气表包括许多可变形膜片(28)测量室(26)、分配器元件(64)和导向所述分配器元件旋转的装置，该分配器元件在分配表面(42F)上绕“转动”轴旋转地安装，在分配表面(42f)中有许多孔(44,46,48,50)，每个孔连接到相应的测量室，所述分配器元件在它旋转运动的过程中交替地使气体进入和排出测量室，导向所述分配器元件旋转的装置首先包括沿着旋转轴线至少有一部分大体为细长形并具有两个彼此间隔开的圆柱区(96,98b)的导向部件(94)，其次包括两个轴承座(104a,b)，在该轴承座中能够自由转动地安装所述圆柱区，所述表的特征在于导向部件(94)由热塑性材料制成并且该圆柱区(96,98b)具有不同的直径。
2．根据权利要求1的气表，其中较大直径的圆柱形区(96)更接近分配器元件。
3．根据权利要求1或2的气表，其中导向部件具有与两个不同直径的圆柱形区相连接的截头圆锥区。
4．根据权利要求1至3中任一项权利要求的气表，其中导向部件(94)呈一种曲柄形式，该曲柄具有由接合在轴承座中的圆柱形区(96,98a,98b)构成的一个端部，它的另一端部由与旋转轴线平行但与之偏离的指状物(78)构成，该指状物与形成在分配器元件(64)中的空腔(79)配合。
5．根据权利要求1至4中任一项的气表，其中该气表包括U-形支架结构(80)，该支架结构的里面对着分配器元件(64)以包围它，并支撑着导向部件，所述导向部件的细长部分接合在壳体(106)中，该壳体形成经过所述壳体的一端的结构中，所述壳体设置在与分配器元件相同的一端中，轴承座(104a,b)设置在所述壳体的里面。
6．根据权利要求5的气表，包括轴向地支撑着导向部件的构件(110)。
7．根据权利要求6的气表，其中导向部件的轴向保持构件是一种接合在轴向外壳(112)中的栓钉(110)，该轴向外壳自与壳体相对的端部形成在导向部件(94)的里面，所述栓钉以可取下的方式固定到所述导向部件并形成在所述外壳的外面，同时该栓钉具有形成了一头部的肩部(114)，该头部支撑着支架结构以轴向地保持所述导向部件。
8．根据权利要求7的气表，其中通过卡扣固定将栓钉(110)固定在外壳的里面。
9．根据权利要求8的气表，其中栓钉(110)在其一个直径上具有环形槽(116)以与形成在外壳(112)的里面上形成的环形凸圆(118)相配合。
10．根据权利要求7的气表，其中栓钉(110)的头部(114)借助于与旋转轴线垂直延伸的环形表面(120)支撑着支架结构(80)。
11．根据权利要求1至10中任一权利要求的气表，包括显示器累加器，以及导向部件包括将分配器元件(64)的旋转运动经过齿轮组传输到所述累加器的齿轮(102)。
12．根据权利要求11的气表，其中齿轮(102)设置在最接近分配器元件的导向部件(94)的细长部分的端部并垂直于所述部分。
13．根据权利要求11的气表，其中导向部件包括在其一个端面上支撑齿轮的转盘(100)。
14．根据权利要求4和13的气表，其中转盘在其相对着的另一端面上支撑着指状物(78)，该指状物与分配器元件(64)配合。
15．根据权利要求5和11的气表，其中由与分配表面(42f)平行的中心部分和形成U-形的分枝的两侧端部分(80a,80b)构成了U-形结构(80)，所述中心部分包括大体为圆形并位于与分配表面42f平行的平面P1中的基底(80c)，并且在所述中心部分的周边形成有垂直于所述基底设置的轴环(80d)以形成空腔(81)，该空腔(81)正对着分配器元件并设计成容纳它的齿轮(102)。
16．根据权利要求15的气表，其中在基底(80c)的每一侧上U-形结构(80)的中心部分包括两个位于与分配表面(42f)平行且与平面P1偏移的距离大于齿轮的厚度的平面P2中两个区域(80e,80f)，所述区域中的一个区域(80f)支撑着能够接受齿轮组的另一个齿轮(84)的枢轴(82)，并且在所述基底和所述轴环中形成凹进部分(86)以便齿轮能够彼此啮合。
17．根据权利要求16的气表，其中中心部分的其它区域(80e)支撑着能够容纳齿轮组的另一个齿轮的枢轴(88)，并且在与第一凹进部分(86)相对的侧面上的基底(80c)和轴环(80d)中形成另一个凹进部分(90)，以便齿轮能够彼此啮合。
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