CN1675598A - 用于检测钟表表壳的密封性的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
用于监测一电子表(1)的壳体(2)的防水性的装置，该电子表包括一用于生成标准频率信号的时基(42)和一用于根据该标准信号确定时间的中央处理单元(44)，其特征在于，该装置包括一能够测量一种气体在该壳体(2)所包含的气氛中的浓度变化的电子传感器(32)，该电子传感器(32)的测量结果由该中央处理单元(44)进行处理，该中央处理单元响应该测量信号，并在必要时发出一听觉或视觉警报。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于确保钟表表壳防水或相对于外界密封的装置。本发明还涉及一种用于检查这种表壳的防水性或密封性的方法。
技术背景
已经有人提出，使表壳内的压力大于大气压力，以防止比表壳内压力高的外部压力导致水、蒸汽、气体或灰尘渗入表壳(瑞士专利No.312740)。因此，表壳具有一可使惰性气体在1.1到1.5倍的大气压力下被压入其中的阀，和一可使手表的佩戴者知晓表壳内的压力的压力计。
但是，压力计是复杂、精密和昂贵的仪器，如果表壳的密封装置失效，则像机芯一样，该压力计容易损坏，这会大大增加维修费用。
为了解决这些问题，已有人提出(瑞士专利No.544959)用一装置来代替压力计，该装置还可用于检查表壳内的超压，该装置包括一双稳态可弹性变形的薄膜，该薄膜以气密的方式将表壳与一其中具有不同压力的封闭空间隔开，以及用于使使用者能够看见该薄膜的两个稳定状态中的一个或另一个的部件。
上述类型的装置的优点是比较简单并非常坚固，并且比压力计便宜。但是这种装置的缺点是，提供与例如报警灯所提供的信息相似的唯一类型(all or nothing)的信息。因此，当表壳内的超压已降低一预定值时，该装置只是从其第一稳定状态过渡到其第二稳定状态，处于该第二稳定状态是向手表的佩戴者表明该手表存在防水性问题。因此，该手表很可能存在防水性问题，但是很可能其中的超压没有达到触发该检查防水性品质的装置所必需的阈值。因此在手表的佩戴者不知情的情况下，机芯可能被损坏。此外，必须在高于该检查装置的触发阈值的预定的压力下将惰性气体压入表壳内，这需要合适的工具，但并不是所有钟表商都有该工具。最后，由于环境压力的变化会影响表壳内的空气的压力，因此由这种装置进行的测量可能是错误的。
发明内容
本发明的一个目的是通过提出一种用于监测表壳防水性的装置来克服除了其它缺陷以外的上述缺陷，一旦该表壳的防水性开始出现缺陷该装置就可以提醒用户。
因此，本发明涉及一种用于监测一电子表的壳体的装置，该电子表包括一用于生成标准频率信号的时基和一用于根据该标准信号确定时间的中央处理单元，其特征在于，该装置包括一能够测量一种气体在该壳体所包含的气氛中的浓度变化的电子传感器，该电子传感器的测量结果由该中央处理单元进行处理，该中央处理单元响应该测量信号，并在必要时发出一听觉或视觉警报信号。
通过这些特征，本发明提供了一种用于即刻提醒手表的佩戴者他的手表表壳存在防水性缺陷的装置。实际上，一旦手表的防水性有缺陷，就会使周围空气和表壳内所包含的气氛之间发生气体交换，并伴随着气体在所述表壳所包含的气氛中的浓度的降低，该降低(情况)被传感器检测到。由于被快速地提醒其手表的防水性降低，所以手表的使用者可将该手表送到钟表商那里，该钟表商可将手表放置在一真空钟罩下面以检测该手表并在必要时进行修理。从而可大大减小手表机芯被损坏的危险。
本发明的另一个优点在于，该气体传感器与手表的电子装置相结合操作，在必要时使用这些装置以生成一听觉或视觉警报。因此，不需要在表壳中容纳另外的电子元件，这样可大大节省元件成本和组装时间，并且还可节省表壳内的空间。
根据本发明的一附加特征，该气体传感器包括一差分式测量电桥。这种类型的电路可靠、紧凑并且消耗较少的电能，因为该电路仅以固定的时间间隔在短时间内接通。此外，该电路不包括任何活动部件，这进一步增加了其可靠性。
根据本发明的另一特征，该表壳所包含的气氛中的该气体是导热性与空气不同的惰性重气体，例如二氧化碳。在观察到手表的防水性降低并且随后进行修理后，该手表可由从事商业的钟表商很容易地恢复正常状态。实际上，当表壳仍然敞开时，只需要向其中引入其浓度变化必须被监测的惰性重气体即可。因此，在(惰性气体为)二氧化碳的情况下，该气体可以容易地从空气罐得到，不需要专用的工具。在已经用气体完全或部分地填充该表壳之后，只需要密封该表壳而不必担心所述气体的浓度，因为根据本发明的装置使用相对浓度值而不是绝对(浓度)值。
使用惰性气体还有其它优点。因为惰性气体是中性的，所以它不会与手表元件发生化学反应，从而其在表壳所包含的气氛中的浓度的变化可如实地反映表壳和环境空气之间发生的气体交换。当然，所选择的惰性气体必须不能是有毒的或在空气中广泛分布的，即惰性气体在壳体中的浓度必须高于其在空气中的浓度。
根据一种变型，可通过阀将惰性气体压入壳体内。当希望将一种比空气轻的惰性气体，例如氦压入表壳内时，这一变型尤其有利。实际上，用这种惰性轻气体填充该表壳，不能仅仅通过打开表壳并使用喷雾罐进行填充，因为该气体会逸散。此外，氦的导热系数是环境空气的导热系数的十倍，这样可增加检测灵敏度。此外，轻气体例如氦更容易扩散，这进一步有利于增强检测灵敏度。
本发明还涉及一种监测钟表表壳的防水性的方法，该方法的特征在于包括以下步骤：
-将一种具有一初始浓度的气体引入该壳体所包含的气氛中；
-测量所述气体的初始浓度；
-连续地或间断地测量该气体的浓度，以及
-当该测量到的气体浓度与所述气体的初始浓度不同或当该漏泄率超过一预定值时，生成一警报。
附图说明
从下面对根据本发明的监测装置的详细说明可以更清楚地看到本发明的其它特征和优点，该示例仅作为非限制性的举例并结合附图给出，其中：
-图1是配备有根据本发明的防水性监测装置的腕表的横截面图；
-图2是图1中所示的表壳在使用一喷雾罐填充气体时的视图；
-图3是配备有一用于将气体压入表壳内的阀的手表的视图；以及
-图4是手表的气体传感器和中心处理单元的电子图。
具体实施方式
本发明源于测量表壳内所包含的气氛中的一种气体浓度的变化的总的发明思想。一旦检测到气体浓度减小，就产生警报以提醒手表的佩戴者该手表的防水性存在缺陷。与主要是在表壳内形成超压并监测该超压出现的任何降低的现有技术的已知解决方案相比，本发明的主要优点是并不形成仅在被监测的参数达到一触发阈值时才提供信息的唯一类型的系统，相反地，本发明提供一种非常灵敏的系统，只要手表开始显示防水性降低的信号，该系统就提醒手表的佩戴者。此外，根据本发明的系统测量一相对值而不是绝对值。因此，不必将气体的初始浓度固定为一预定值，因为只有该初始浓度的值必须是已知的。最后，根据本发明的装置是被动型的装置，从而它不包括任何活动部件，因而非常可靠。
下面将结合腕表型的钟表说明本发明。当然，本发明不局限于这种手表，它同样可用于测量任何类型的钟表的防水性降低的情况。
本专利申请所附的图1是一配备有根据本发明的气体检测装置的钟表的横截面图。总体上用总的参考标号1表示的该钟表常规上包括一壳体2，该壳体具有限定该壳体2的下部的一中部4和一后盖6。在图中所示的示例中，后盖6与中部4是一体的。当然，本发明可以同样的方式应用于一非单一壳的壳体，该壳体包括一与该中部分开的后盖。壳体2可依据公知的注塑技术由例如塑料材料制成。但是，本发明不局限于选择这种材料，壳体2可由适合制表工业要求的任何类型的材料制成，例如尤其是钢。
钟表1还包括一安装在一表壳衬圈10上的钟表(horometric)机芯8。可通过一电池12向该机芯8提供电流，如果需要，该电池可以在耗尽时再进行充电，或予以更换。在图中示意性示出的电池12通常为一纽扣型电池。它可以容纳在手表1的后盖6内。形成电池12的一个电极的电池12的下表面例如通过一弹簧接触件13与手表1的接地电连接，该弹簧接触件固定在所述手表1的后盖6上。由电池12的上表面以常用方式形成的电池12的另一个电极与钟表机芯8电连接。
壳体2在其上部由一玻璃盖14所限定，该玻璃盖覆盖在时间信息显示装置16上。在图中所示的示例中，这些显示装置16由一表盘18构成，一时针20、一分针22和一秒针24在该表盘上移动。因此它们是模拟时间显示装置。它们也可以是由液晶元件构成的数字显示装置。
最后，壳体2在其上部周向上包括一凹槽26，其中接合一玻璃框28，这确保将玻璃盖14固定在壳体2上。玻璃框28例如通过粘合或超声波焊接或被推压在其中而固定地安装在壳体2上。由于使用楔合在该玻璃盖和该壳体之间的密封垫30，玻璃盖14相对于壳体2具有防水性。
在图1中可以看到，钟表1还包括一包含在壳体2内的传感器32。该传感器32能够检测在壳体2所包含的气氛中的气体，例如二氧化碳的浓度的变化。传感器32优选是电子型的，尺寸小且消耗很少的能量。这种传感器的一个例子是由Microsens Product公司出售的标号为MTCS 2200的传感器。
这种传感器的操作原理如下。电加热装置的作用是将一热绝缘和电绝缘的薄膜保持在一预定的基准温度下，该薄膜形成该传感器整体的一部分。表壳内所包含的气氛的导热性随着所述气氛中的惰性气体浓度的变化而变化，因此必须向该加热装置提供或多或少的能量以将该薄膜保持其基准温度下。对应表确定作为所提供的电能的函数的所使用的惰性气体在气氛中的浓度。在(惰性气体为)二氧化碳的情况下，其导热性小于空气导热性的1/3，这使得可以检测到该气体浓度低至1％的变化。在另一实施例中，测量在被加热的薄膜和一温度传感器之间的热通量，该薄膜和该传感器由必须测量其浓度变化的气体彼此间隔开。
当要使用气体传感器32时，首先必须向该手表填充惰性气体。为此可设想两种方案。第一种方案是最简单的，即打开手表1的壳体2并将气体喷射到手表内。因此，在(气体为)二氧化碳的情况下，该气体可以容易地使用喷雾罐34得到(见图2)，不需要采用专用的工具。在用气体填充壳体2之后，仅需要以防水的方式将该气体密封即可。根据一种变型，还可以给手表1配备一阀36(见图3)，该阀通过一外部施压装置打开，并且包括一管38，在该管上可安装一压力气体供应管道。
如图4所示，手表1的手表机芯8常规上包括一用于生成标准频率信号的时基42，和一用于根据该标准信号确定时间并向一电机46提供驱动脉冲的中央处理单元44，该电机通过一未示出的齿轮系驱动时针20、分针22和秒针24。根据一种变型，中心处理单元44也可向一液晶显示器提供电控制信号以显示数字时间。
根据本发明的一优选实施例，压力传感器32包括一差分式测量电桥48，可使用一电流发生器50或电压发生器52对该电桥供电，该电桥由各包括一电阻器的四个分支构成，该电阻器分别为54和56并串连连接。平行安装在电(流)源上的该对分支的电阻器是相同的，而另一对分支的电阻器56的电阻随着手表1的壳体2所包含的气氛中的惰性气体浓度的变化而变化。当气体浓度降低时，两对分支之间的平衡被破坏，从而产生一与惰性气体的浓度成比例的电位差。该电位差通过一差分放大器60传送到一模拟/数字转换器58的输入端。最后，该转换器58的输出端与手表1的中心处理单元44的输入端之一相连接。
如果手表配备有一液晶显示器，则中心处理单元44可向使用者显示出手表1的漏泄率(漏气率，leak rate)。该漏泄率是用毫巴表示的压力差与用秒表示的时间长度之间的比率，该整个比率与用升表示的表壳的容积相乘。实践中，为了计算漏泄率，该中央处理单元计算最后进行的两次压力测量之间的差值，然后用该结果除以进行该压力测量的时间之间所间隔的时间长度。然后，该中央处理单元仅需要用该比率乘以一代表该表壳容积的常数。漏泄率的实际值可以显示在液晶显示器元件上。也可选择向该中央单元存储器输入一代表该手表的最大允许漏泄率的标称值，并将测量到的漏泄率的值表示为该标称值的百分比。类似地，为了提高精确度，该中央处理单元可根据过去测量到的若干对压力值计算出一平均漏泄率。计算漏泄率的优点在于，在表壳所包含的气氛中的气体浓度还没有通过临界阈值时——超过该阈值将触发警报，漏泄率的值可能已过大。因此，使用者本人可检查其手表1的防水性品质，并决定是否需要将手表送回钟表商那里修理。
一旦将气体引入到壳体2内，传感器32就测量该气体的初始浓度，然后连续地或间断地进行随后的测量。该传感器一旦检测到该壳体所包含的气氛中的惰性气体的浓度变化高于一预定值，就产生警报。实际上，如果惰性气体的浓度变化，则意味着空气已从壳体的外部渗入该壳体。警报可以在是在液晶屏上可视的信息或符号的形式。该传感器还可指令打开一报警灯，或甚至发出一听觉信号。然后，手表1的佩戴者会被提醒该手表存在防水性缺陷，应送到钟表商那里进行修理。由于可迅速通知使用者，因此大大限制了手表机芯被损坏的危险。
当然，本发明并不局限于刚才已经说明的实施例，在不背离本发明的范围的条件下可设想多种修改和简单的变型。尤其是，可以设想用气体传感器在测量所需要的气体浓度之前测量环境温度。实际上，钟表通常应在-20℃和+70℃之间的温度范围内工作。应理解，这种温度差异会影响壳体内的压力。通过预先测量环境温度，传感器可考虑该测量结果以修正随后将进行的压力测量。
Claims (12)
1.用于监测一电子表(1)的壳体(2)的防水性的装置，该电子表包括一用于生成标准频率信号的时基(42)和一用于根据该标准信号确定时间的中央处理单元(44)，其特征在于，该装置包括一能够测量一种气体在该壳体(2)所包含的气氛中的浓度变化的电子传感器(32)，该电子传感器(32)进行的测量的结果由该中央处理单元(44)进行处理，该中央处理单元响应该测量信号，并在必要时发出一听觉或视觉警报。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于，该电子传感器(32)包括一差分式测量电桥(48)。
3.根据权利要求1或2的装置，其特征在于，存在于该封闭空间所包含的气氛中的气体是一种惰性气体。
4.根据权利要求3的装置，其特征在于，该惰性气体在该封闭空间的气氛中的浓度小于该惰性气体在环境空气中的浓度。
5.根据权利要求3或4的装置，其特征在于，该惰性气体是二氧化碳或氦。
6.根据权利要求1到5中任何一项的装置，其特征在于，该封闭空间具有一用于将气体压入其中的阀(36)。
7.根据权利要求1到6中任何一项的装置，其特征在于，该传感器(32)测量气体的初始浓度，然后连续地或间断地测量所述浓度，并且一检测到该气体浓度值的变化大于一预定值就生成一警报信号。
8.根据权利要求1到7中任何一项的装置，其特征在于，该传感器(32)包括电加热装置，该电加热装置的作用是将一热绝缘和电绝缘的薄膜保持在一恒定温度下。
9.监测一钟表(1)的壳体(2)的防水性的方法，所述方法的特征在于包括以下步骤：
-将一种具有一初始浓度的气体引入该壳体所包含的气氛中；
-测量该气体的初始浓度；
-连续地或间断地测量该气体的浓度，以及
-当该测量到的气体浓度与所述气体的初始浓度不同或当该漏泄率超过一预定值时，生成一警报。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于，在测量该气体浓度之前测量环境温度。
11.根据权利要求8到10中任何一项的方法，其特征在于，通过打开该壳体、用气体填充该壳体、然后以防水的方式密封该壳体而对该壳体填充气体。
12.根据权利要求8到10中任何一项的方法，其特征在于，通过一阀向该封闭空间填充气体。
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