具有舌簧開關的測量裝置的製作方法

2023-09-24 02:19:25

專利名稱：具有舌簧開關的測量裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種測量裝置，用於檢測和計值物理值，例如壓力，特別涉及一種具有 至少一個可以繞指針的旋轉軸轉動、調整、電源適用的雙穩態舌簧開關的測量裝置。
背景技術：
舌簧開關原則上由兩個永磁材料的接觸舌簧組成，它們在惰性氣氛下氣密熔入玻 璃管或者這類部件內。接觸舌簧在玻璃管的內部重疊並在其接觸區內形成間隙。兩個接觸 舌簧通常在接觸區內採用接觸材料塗層，其中，接觸舌簧在足夠強的磁場接近時產生吸引， 由此閉合接觸。舌簧開關的主要優點是有利的製造成本、不需要供電、可以在爆炸危險的環 境下使用、無接觸式操作和數億次開關循環，比較長的使用壽命。專利號為US 3 683 135的美國專利藉助一種壓力測量裝置介紹了普通舌簧開 關，即非雙穩態舌簧開關應用的例子，該壓力測量裝置此外具有數字盤和具有永久磁鐵的 指針，用於模擬顯示所要測量的壓力。為設定開關點，例如像最小或最大測量範圍(終)值， 具有兩個可以環繞指針旋轉軸扭轉的支杆，它們各自具有可以通過指針的永久磁鐵操縱的 舌簧開關(常開觸點)。指針和支杆以及各自固定在該支杆上的舌簧開關彼此同軸設置，其 中，舌簧開關的中軸穿過指針旋轉軸分布。如果安裝在指針上的永久磁鐵掠過正常打開的 舌簧開關，那麼與弱電源連接的舌簧開關的開關舌簧將閉合，並向電路或者繼電器發出相 應的電流信號。這種電路一般情況下用於控制例如用於泵或者類似電氣裝置運行的負載電 路。在前面介紹的US專利文獻中，通常在壓力測量裝置上使用小結構尺寸(也就是採 用小玻璃體長度)的舌簧開關，以減少佔用壓力測量裝置內的結構空間。電源上適用能承 受更大開關電流的舌簧開關，其接觸舌簧相當大，因此需要比較大的安裝空間。如果以專利 號為US 3 683 135的美國專利所介紹的方式使用這種大電流的舌簧開關，那麼出現的問 題是，舌簧開關和保持裝置相互阻礙或可調整的測量範圍的寬度變小。

發明內容
本發明的目的因此在於，提供一種測量裝置，該測量裝置可以按照簡單方式直接 在大的測量值範圍內開關負載電流。該目的依據本發明通過一種具有下述特徵的測量裝置 得以實現一種用於測量和計值物理值的測量裝置，包括用於檢測物理值的測量元件，其中，所述物理值的所述測量元件相應運動，指針機構，其將指針與所述測量元件的運動相對應在指針平面上，使所述指針繞 指針旋轉軸轉動，其中，所述指針具有開關磁鐵，以及第一和第二支承件，其可以繞所述指針旋轉軸轉動，調整並各自處於與所述指針 平面平行的平面上，以及各自具有可由所述開關磁鐵操縱的雙穩態的舌簧開關，其中，至少一個所述舌簧開關的縱軸線在所述測量裝置上不穿過所述指針旋轉軸分布。依據本發明，用於測量和計值物理值的測量裝置具有用於檢測物理值的測量元件，其 中，例如管式彈簧或此類彈簧的測量元件與物理值的變化相應運動，也就是說，物理值的變 化轉換成可檢測的運動。此外，測量裝置具有指針機構，其將指針與測量元件的運動相對應 在指針平面上，使指針繞指針旋轉軸轉動，其中，指針具有開關磁鐵。此外，測量裝置上具有 第一和第二支承件，其可與測量元件、指針機構或指針無關轉動，並可以繞指針的旋轉軸轉 動，調整。支承件處於與指針平面平行的平面上，並各自具有雙穩態舌簧開關。每個舌簧開 關可以通過開關磁鐵操縱，其中，至少一個舌簧開關的縱軸線在測量裝置上不穿過指針旋 轉軸分布。為操縱舌簧開關，開關磁鐵在確定的開關距離內必須穿過各自的舌簧開關。開關 距離因此是開關磁鐵與舌簧開關之間的最大距離，在該距離內開關磁鐵可以通過其磁力可 靠操縱舌簧開關。在雙穩態的舌簧開關中，一般情況下永久磁鐵固定在外罩上，也就是舌簧 開關的玻璃體上，其作用於舌簧開關的開關舌簧，並能夠將其磁性預張緊，也就是將其保持 在相應的位置上。這意味著，即使是在操縱的開關磁鐵已經超過舌簧開關距離(大於開關 距離)的情況下，保持舌簧開關的接通或斷開狀態，也就是保持雙穩態。因此，依據本發明的測量裝置的雙穩態舌簧開關最好各自具有預張磁鐵，用於將 各自舌簧開關的相應開關舌簧保持在預先確定的開關位置上。這意味著，在指針上所具有 的開關磁鐵經過時，相應的開關舌簧運動到確定的開關位置，例如閉合的開關位置，在該位 置內，通過預張永久磁鐵將開關舌簧保持在該位置上，直至預張磁鐵重新從舌簧開關旁經 過並相應改變開關舌簧的開關位置。如果支承件各自佔據彼此最大外移迴轉的終端位置，也就是說，如果支承件處於 最大斷開位置上，並因此規定兩個舌簧開關之間最大可能的測量範圍，那麼至少一個舌簧 開關從指針旋轉軸出發，徑向上最好設置在另一個舌簧開關後面。兩個舌簧開關因此在測 量裝置的正視圖中沿指針旋轉軸依次設置或串聯設置。此外可以設想，兩個舌簧開關的縱軸線不穿過指針旋轉軸分布，並因此不與指針 旋轉軸相切。在依據本發明的測量裝置中，第一舌簧開關的縱軸線到指針旋轉軸的距離最 好小於第二舌簧開關到指針旋轉軸的距離。因此，如果支承件各自佔據彼此最大外移迴轉 的終端位置，也就是展開最大可能的測量範圍的話，第二舌簧開關從指針旋轉軸出發徑向 上最好設置在第一舌簧開關的後面。因此，第一舌簧開關磁靈敏區域與第二舌簧開關磁靈敏區的距離最好比開關磁鐵 與其中一個舌簧開關的磁靈敏區域之間的最大可能的開關距離遠。此外依據本發明的測量裝置的支承件優選結構相同。在測量裝置上使用的情況 下，這些支承件最好彼此鏡面相反設置，並可旋轉支承在指針旋轉軸上，從而支承件可以繞 該指針旋轉軸彼此相對調整。依據本發明的測量裝置此外具有數字盤，指針藉助測量值在該數字盤上顯示物理 值。因此，每個支承件上最好安裝調整件，例如像上面具有指針的移動件，其可以在數字盤 外圓周的不同位置上止動，並提供相應調整的開關測量值。此外通過移動件在每個支承件 與數字盤之間產生力鎖合的連接和由此產生的必要摩擦。此外可以設想，因此每個支承件 上與舌簧開關的開關磁滯一致，有選擇地為上升或下降的壓力具有固定的止動點，移動件 可以在這些止動點上止動。每個支承件此外可以相對於數字盤可旋轉固定在由指針軸穿過的軸套上。因此，例如固定在作為測量元件的管式彈簧的彈簧支架上的保持板在兩個部位 上攜帶數字盤，並此外支承前面所述的軸套。在依據本發明的測量裝置上，兩個舌簧開關之間最小的圓弧角度為10°，相當於 可以最小調整的開關範圍。兩個舌簧開關之間最大的圓弧角度此外最好為220°，相當於 可以最大調整的開關範圍。可以調整的開關範圍因此包括10-90%的刻度盤終值。這意味 著，在0-100測量單位的刻度盤上，最大可調整的開關範圍例如包括至少10個測量單位和 最高90個測量單位。因此，開關點當然也可以處於刻度盤末端上，例如在0或者100的測 量單位上。此外，舌簧開關可以作為開關磁鐵的兩個極之間的全值轉換開關進行開關，並具 有40-45或45-50安匝(AW)的磁靈敏度，這一點相當於低AW值，並因此相當於高的磁靈敏 度。因此利用相當弱的磁場就可以操作依據本發明的測量裝置上的舌簧開關。其他目的、優點和觀點來自從屬權利要求、實施例的說明和附圖。


下面藉助附圖的實施方式對本發明進行詳細說明。其中圖1示出依據本發明的測量裝置的優選實施例的分解圖，其中，以詳圖示出開關 磁鐵與指針相關的設置；圖2示出依據優選實施例測量裝置的支承件以及電路板和舌簧開關的放大圖；以 及圖3A示出組裝狀態下處於最大彼此外移迴轉的終端位置上的圖2所示的包括電 路板和舌簧開關在內的支承件；以及圖;3B示出圖3A所示設置的背視圖。
具體實施例方式圖1分解圖示出依據本發明的測量裝置的優選實施例，此外示出測量裝置外殼1。 測量裝置外殼1的主體11具有罐狀形狀，電纜箱或電纜分線盒12固定安裝在主體11的一 側上，其中，主電纜束13從電纜分線盒12出來引向外面。此外示出用作測量元件的管式彈 簧(未示出)的彈簧支架3，其在組裝狀態下設置在測量裝置外殼1的圓柱體主體11內。 彈簧支架3在其底面上具有過程連接線，並在其上面具有指針機構2。指針機構2的連接件 21在組裝狀態下與測量元件(未示出)的自由端直接連接，指針機構2的指針8在數字盤 6上顯示測量值。此外在彈簧支架3上安裝保持板31，保持板31上端具有帶貫通圓形空隙 的凸起部32，在組裝狀態下，軸套7支承在該空隙內並藉助保險環33固定。在保持板31的 下端上凸起兩個圓柱體的銷子35，上面固定數字盤6並同時作為第一和第二支承件41、42 的機械止擋使用。結構相同並通過其上各自一個預張磁鐵512、522預張緊從而將雙穩態舌簧開關 511、521固定在各自電路板51、52 (或印刷電路板PCB)上的第一支承件41和第二支承件42 在指針8的旋轉軸上重疊。此外，支承件41、42通過用作壓簧的螺旋彈簧34可旋轉設置，並 通過保險環33處於彈簧支架3的凸起部32上。數字盤6、支承件41、42包括電路板51、52 和舌簧開關511、521在內，通過軸套7經壓簧34和軸向保險環33相互連接。螺旋彈簧34在這種情況下產生在軸附近無間隙支承前面所述的部件所需的壓緊力。此外通過穿過數字 盤6的孔61的銷子35固定數字盤6。第一舌簧開關511可以通過繞指針旋轉軸轉動第一 支承件41進入所要求的位置內，而第二舌簧開關521則可以與此類似，通過轉動支承件42 進入所要求的位置內。這意味著，藉助第一電路板51，固定在第一支承件41上的第一舌簧 開關511可以通過可旋轉固定在保持板31上的支承件41繞指針旋轉軸進入確定的位置。 與此類似，藉助第二電路板52，固定在第二支承件42上的第二舌簧開關521可以通過可旋 轉固定在保持板31上的支承件42繞指針旋轉軸進入確定的位置。在測量裝置數字盤6的 正視圖中，第一支承件41與指針旋轉軸相關，設置在第二支承件42的後面。每個支承件41、42的外圓周上各自安裝一個具有額定值指針功能的移動件411、 421，其可以沿數字盤6和沿各自支承件41、42外圓周的確定部分無級移動，並在數字盤6 上顯示通過各自的舌簧開關511、521調整的所要求的測量範圍(終)值。此外，每個移動 件411、421將相應的支承件41、42與數字盤6力鎖合連接，以防止支承件41、42發生不希望 的移動。每個移動件411、421的下面，在每個支承件41、42內具有圓柱體的空隙417、427， 在測量裝置的組裝狀態下，需要時將作為摩擦制動器(未示出)的橡膠件裝入該空隙內，用 於防止各自的支承件41、42與數字盤6相對滑脫或支承件41、42彼此滑脫。此外，依據本發明的測量裝置具有玻璃或者塑料的觀察窗(未示出)，裡面軸向裝 入固定銷(未示出)。調整臂(未示出)與固定銷固定連接，使用者利用該調整臂可以從外 面在旋轉軸的徑向上使移動件411、421移動，並因此使舌簧開關511、521移動。正如在圖1的詳圖中所看到的那樣，在測量裝置的組裝狀態下，在指針8的尖端的 指針8為此所具有的端段81上，設置一個平行於數字盤6的磁化開關磁鐵9，用於開關舌簧 開關511、521。開關磁鐵9因此例如可以粘接在端段81上，或按照其他公知的連接方式，例 如像夾緊或類似方式與其連接。支承件41、42和組裝狀態下安裝在其上面的部件的具體設置，在圖2的分解圖中 以圖1所示測量裝置背面的俯視圖示出，以及在圖3A和;3B中示出。正如中圖2、3A和;3B中所示，支承件41、42在每個支承件41、42上所具有的圓形凸 起部412、422上重疊。每個凸起部412、422內具有孔，軸套7在測量裝置的組裝狀態下穿 過該孔。由此保證支承件41、42隻能繞以虛點線示出的指針旋轉軸轉動。此外，每個支承 件41、42內具有四方形的空隙419、429，裡面放置連接線513、523的接線柱5131、5231，從 而可以使電路板51、52與主電纜束13連接。電路板51在測量裝置的組裝狀態下平放固定 在支承件41上，其中，支承件41上所具有的銷子414壓入電路板51上所具有的孔514內。 與此類似，電路板52在測量裝置的組裝狀態下固定在支承件42上，其中，支承件42上所具 有的銷子似4壓入電路板52上所具有的孔524內。對於這種類型的連接來說，例如也可以 採用超聲波使塑料銷軟化或者熱熔，從而形成鉚釘式連接。每個電路板51、52上均具有貫 通的空隙515、525，根據它們的形狀，可以容納各自的舌簧開關511、521，其中，舌簧開關與 各自的電路板51、52導電連接。通過每個電路板51、52上所具有的導線(未示出)，舌簧開 關511、521與相應的連接線513、523導電連接。通過成型的控制導線、柔性電路板或者絞 合線(未示出)進行連接線513、523與電纜分線盒12或主電纜束13之間的導電連接。正如在圖2中清楚看出的那樣，舌簧開關511在支承件41上的設置與舌簧開關 521在支承件42上的設置不同，因為電路板52這樣安裝在支承件42上，使舌簧開關521的位置與指針旋轉軸相關，與舌簧開關511的位置不同。圖3A和;3B示出圖2所示的部件在組裝狀態下幾乎處於支承件41、42彼此最大外 移迴轉的終端位置上。一個支承件41的段416在該位置上，部分處於通過支承件42和電 路板52構成的間隙426內。在圖3A和;3B所示的視圖中可以清楚地看出，舌簧開關511、521依次設置在支承 件41、42的彼此最大外移迴轉的終端位置上，也就是說，舌簧開關511、521部分在各自靠近 旋轉軸的末端上重疊。舌簧開關521在該視圖中從支承件41、42的旋轉軸出發，徑向上設置 在舌簧開關511的前面，其中，舌簧開關511、521的縱軸線彼此平行並因此幾乎展開一個最 大可能的測量範圍。也可以各自安置在相應舌簧開關中心的舌簧開關511、521之一的磁靈 敏區，無論是與另一個舌簧開關511、521磁靈敏區的距離，還是與另一個舌簧開關511、521 預張磁鐵512、522的距離，均比開關磁鐵9與舌簧開關511、521之一的磁靈敏區之間最大 可能的開關距離遠。圖:3B示出圖3A所示設置的背視圖。每個支承件41、42上，用於在測量裝置的組裝 狀態下裝入橡膠件(未示出)的圓柱體空隙417、427設置在空隙418、4觀的附近，在測量 裝置的組裝狀態下引導移動件。用於電路板51、52與主電纜束13連接的、設置在各自電路 板51、52上的連接線513、523的接線柱5131、5231，在組裝狀態下設置在相應的空隙419、 429內，以保證支承件41、42平面放置在數字盤6的背面上。本發明並不局限於前面列舉的實施例。該實施例可以在後面的權利要求範圍內進 行修改。除了在壓力表上使用外，前面所介紹的結構也可以設想其他應用可能性。例如在 測量裝置上所使用的舌簧開關的結構可以在具有模擬顯示的其他任何可設想的測量裝置 上使用。指針件完全可以裝備一個永久磁鐵和兩個舌簧開關，可以繞指針軸旋轉處於所介 紹的支承件上。
權利要求
1.一種用於測量和計值物理值的測量裝置，包括用於檢測物理值的測量元件，其中，所述物理值的所述測量元件相應運動，指針機構O)，其將指針(8)與所述測量元件的運動相對應在指針平面上，使所述指針 繞指針旋轉軸轉動，其中，所述指針(8)具有開關磁鐵(9)，以及第一和第二支承件(41、42)，其可以繞所述指針旋轉軸轉動，調整並各自處於與所述 指針平面平行的平面上，以及各自具有可由所述開關磁鐵(9)操縱的雙穩態的舌簧開關 (511,521)，其中，至少一個所述舌簧開關(511、521)的縱軸線在所述測量裝置上不穿過所述指針 旋轉軸分布。
2.按權利要求1所述的測量裝置，其中，至少一個所述舌簧開關(511)從所述指針旋轉 軸出發，如果所述支承件(41、4幻各自佔據彼此最大外移迴轉的終端位置，所述舌簧開關 (511)徑向上設置在另一個所述舌簧開關(521)的後面。
3.按權利要求1所述的測量裝置，其中，兩個所述舌簧開關(511、521)的縱軸線不穿過 所述指針旋轉軸分布。
4.按權利要求3所述的測量裝置，其中，第一舌簧開關(511)的縱軸線到所述指針旋轉 軸的距離小於第二舌簧開關(521)到所述指針旋轉軸的距離。
5.按權利要求4所述的測量裝置，其中，如果所述支承件(41、4幻各自佔據彼此最大外 移迴轉的終端位置，所述第二舌簧開關(521)從所述指針旋轉軸出發，徑向上設置在所述 第一舌簧開關(511)的後面。
6.按權利要求5所述的測量裝置，其中，所述第一舌簧開關(511)的磁靈敏區域與所述 第二舌簧開關(521)之間的距離，比所述開關磁鐵(9)與所述舌簧開關(511、521)之一的 磁靈敏區域之間的最大可能的開關距離遠。
7.按前述權利要求中任意一項所述的測量裝置，其中，所述支承件(41、4幻具有相同 的結構。
8.按權利要求7所述的測量裝置，其中，支承件(41、42)被設置為彼此鏡面相反並可旋 轉支承在所述指針旋轉軸上。
9.按前述權利要求中任意一項所述的測量裝置，其中，所述測量裝置還具有數字盤 (6)，用於通過所述指針(8)顯示提供物理值的測量值。
10.按權利要求9所述的測量裝置，其中，每個所述支承件01、42)上具有調整件 011、421)，其可以相對於各自的所述支承件01、42)進行調整，以便在所述數字盤(6)外 徑上顯示所調整的相應開關測量值。
11.按權利要求10所述的測量裝置，其中，每個所述支承件(41、42)上與所述舌簧開關 的開關磁滯一致，有選擇地為上升或者下降的壓力具有固定的止動點。
12.按前述權利要求10或11所述的測量裝置，其中，每個所述支承件(41、似)上所具 有的所述調整件Gll、421)在各自的所述支承件01、42)與所述數字盤(6)之間產生壓緊 力。
13.按權利要求9-12中任意一項所述的測量裝置，其中，每個所述支承件(41、42)藉助 穿過所述指針旋轉軸的軸套(7)可以相對於所述數字盤(6)旋轉固定。
14.按權利要求13所述的測量裝置，其中，保持板(31)在兩個部位上攜帶所述數字盤(6)並支承所述軸套(7)。
15.按前述權利要求中任意一項所述的測量裝置，其中，兩個所述舌簧開關(511、521) 之間最小的圓弧角度為10°，相當於可以調整的最小開關範圍。
16.按前述權利要求中任意一項所述的測量裝置，其中，兩個所述舌簧開關(511、521) 之間最大的圓弧角度為220°，相當於可以調整的最大開關範圍。
17.按前述權利要求中任意一項所述的測量裝置，其中，可以調整的開關範圍包括 10-90%的刻度盤終值。
18.按前述權利要求中任意一項所述的測量裝置，其中，所述舌簧開關(511、521)的磁 靈敏度為40-45或者45-50安匝，並可以作為所述開關磁鐵的兩個極之間的全值轉換開關 進行開關。
19.按前述權利要求中任意一項所述的測量裝置，其中，雙穩態的所述舌簧開關(511、 521)各自具有預張永久磁鐵(512、522)，用於將各自的所述舌簧開關(511、521)的相應開 關舌簧保持在預先確定的開關位置上。
20.按前述權利要求中任意一項所述的測量裝置，其中，所述舌簧開關(511、521)具備 用於電源設計的能力。
全文摘要
本發明提供一種用於測量和計值物理值的測量裝置，包括以下部件用於檢測物理值的測量元件，其中，物理值的測量元件相應運動；指針機構，其將指針與測量元件的運動相對應，在指針平面上指針繞旋轉軸轉動，其中，指針具有開關磁鐵；以及第一和第二支承件，其可以繞指針旋轉軸轉動，調整並處於與指針平面平行的平面上，以及各自具有可由開關磁鐵操縱的、雙穩態電源適用的舌簧開關。至少一個舌簧開關的縱軸線在測量裝置上不穿過指針旋轉軸分布。
文檔編號G01D13/26GK102052933SQ20101052297
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月28日 優先權日2009年10月29日
發明者卡斯滕·莫特爾 申請人:威卡亞歷山大威甘德歐洲股份兩合公司