壓力表的製作方法
2023-07-02 01:31:41
專利名稱：壓力表的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種可輸出控制信號的壓力表，特別是為在某一壓力區間設定流體壓力的壓力表。
在一般工廠生產製造中，常需注意壓力的控制，比如壓力過高時，將產生危險的狀況，壓力過低時則無法達到製造上的要求。通常在某些使用的場合中，如壓力槽的壓力又必須固定在某一壓力區間內，如在275.7904×103Pa(40磅/平方英寸)至344.738×103Pa(50磅/平方英寸)之間，當氣體或液體壓力低於275.7904×103Pa(40磅/平方英寸)時，則應以泵打入氣體或液體到壓力槽中，當氣體或液體壓力達到344.738×103Pa(50磅/平方英寸)時，則應停止泵入。
本發明則是可輸出控制信號的壓力表，該輸出控制可有兩種信號，即第一輸出信號及第二輸出信號，比如第一輸出信號通過繼電器或其他開關元件控制啟動泵，第二輸出信號通過繼電器或其他開關元件停止泵的運作；或者第一輸出信號可再接上蜂鳴器通知操作者啟動泵，第二輸出信號可再接上另一發出不同聲響的蜂鳴器通知操作者停止泵的運作。
參照
圖1所示，圖1是達到上述目的的公知壓力控制計10壓力表，主要具有一流體輸入端12，壓力轉換機構(未示出，是將流體壓力轉換成機械式的位移，使得壓力可藉助該位移而得知流體壓力)，指示面板13，壓力指示針14，低壓設定指示針16，高壓設定指示針18，電壓輸入線19，低壓信號輸出線166及高壓信號輸出線186。流體輸入端12接上如壓力槽的裝置，壓力指示針14可顯示壓力槽內的流體壓力數值。
低壓設定指示針16及高壓設定指示針18在其上方分別具有一低壓撥杆164及高壓撥杆184，使操作者得以設定欲控制的流體壓力區間範圍。同時低壓設定指示針16及高壓設定指示針18在其下方分別具有一低壓設定探針162及高壓設定探針182以便壓力指示針14可接觸到上述的探針。
電壓輸入線19與壓力指示針14之間為可導電，低壓信號輸出線166與低壓設定指示針16之間為可導電且高壓信號輸出線186與高壓設定指示針18為可導電。
電壓輸入線19是提供壓力指示針14一電壓，比如+5V，當壓力指示針14在所設定的低壓設定指示針16及高壓設定指示針18之間時，因為當壓力指示針14並未接觸到低壓設定探針162及高壓設定探針182，此時低壓信號輸出線166及高壓信號輸出線186保持零伏特狀態，當壓力指示針14到達設定的高壓位置時，因為壓力指示針14接觸到高壓設定探針182，使得高壓信號輸出線186亦成為+5V；當壓力下降時，因壓力指示針14脫離高壓設定探針182，所以高壓信號輸出線186回到零伏特狀態。若當壓力下降至低壓力佔設定的位置時，則壓力指示針14接觸到低壓設定探針162，使得低壓信號輸出線166成為+5V。
利用上述的運作與原理，藉助低壓信號輸出線166及高壓信號輸出線186，加上簡易的控制電路即可控制流體泵的運轉。
但上述公知壓力控制計10壓力表有一嚴重的缺點，即公知壓力控制計10雖然提供設定流體壓力在一定的範圍，但只能適用於待控制裝置(如壓力槽)的流體壓力本來就在欲設定壓力的範圍內，無法控制一原本零壓力或壓力低於低壓力設定點的壓力槽。主要原因是當壓力指示針14在零壓力或壓力低於低壓力設定點時，在啟動流體泵運轉後，壓力槽的流體壓力隨之增加，但壓力指示針14到達低壓力設定點時，壓力指示針14將碰觸到低壓設定指示針16的低壓設定探針162，無法越過低壓設定指示針16來達到控制的目的，故在使用上十分不便。
本發明的壓力表主要包括壓力指示裝置，壓力設定調整機構，低壓力點設定機構，高壓力點設定機構及控制信號部件。
壓力指示裝置至少包括一壓力指示面板，可與流體相通的流體輸入端，一可因流體壓力不同而改變的壓力轉換機構，以及與壓力轉換機構結合而可通過壓力轉換機構及壓力指示面板顯示壓力的壓力指示元件。
當使用者欲設定控制的裝置的流體壓力在一壓力範圍時，使用者藉助壓力設定調整機構調整低、高壓力點設定點，當壓力指示元件到達低壓力點設定點時，會由低壓力點檢測元件所檢測到，而後由低壓力點信號輸出元件輸出信號至控制信號部件，而當壓力指示元件到達高壓力點設定點時，會由高壓力點檢測元件所檢測到，而後由高壓力點信號輸出元件輸出信號至控制信號部件；由低、高壓力點設定機構的檢測元件監視壓力指示元件後，通過控制信號部件的處理達到控制流體壓力可保持在一定的範圍。
本發明的壓力表的主要目的是提供當使用者或操作者欲設定受控制的裝置的流體壓力在某一壓力範圍內，並且經配合控制電路，開關及流體泵的結合，不需使用者監控，可達到完全控制受控制的裝置的流體壓力在某一壓力範圍內。
本發明的壓力表的另一主要目的是改進了公知的壓力控制計雖能提供設定流體壓力在一定的範圍，但只能適用於受控制裝置的流體壓力原本即在欲設定壓力的範圍內，無法控制一原本零壓力或壓力低於低壓力設定點的受控制裝置。而本發明的壓力表則可自動控制原本零壓力或壓力低於低壓力設定點的受控制裝置，使受控制裝置的流體壓力經流體泵從零壓力(或壓力低於低壓力設定點)上升至高壓力設定點，從而控制裝置的流體壓力可一直保持在低壓力設定點及高壓力設定點之間。
圖1是公知的壓力控制計立體示意圖。
圖2是公知典型的壓力表主要結構立體示意圖。
圖3是本發明的壓力表的立體分解圖。
圖4是本發明的壓力表的立體示意圖。
圖5是本發明的壓力表的正視圖。
圖6是本發明的壓力表的控制信號部件的電路圖。
圖7是本發明的壓力表的控制信號部件邏輯方塊圖。
圖2是公知典型「旋轉式壓力指示針的壓力表」的主要結構的立體示意圖，其中壓力表藉助流體輸入端34與待測流體接合，而壓力轉換機構36可將流體壓力轉換成機械式的位移，使得壓力可藉助該位移而得知流體壓力；流體經由流體輸入端34後進入彈性壓力彎管361，當壓力越大時，彈性壓力彎管361越向外動作，經樞轉臂362等元件帶動旋轉軸365，使得壓力指示針隨之旋轉因而可得知目前的流體壓力(可參照圖5本發明壓力表正視圖的第一壓力指示針381)，由於本發明並非在於改良壓力轉換機構36，而是在壓力指示裝置30中增加了低壓力點設定機構50，高壓力點設定機構60及控制信號部件70以增加壓力控制的功能，故在此不詳述壓力指示裝置30以及其壓力轉換機構36的詳細構造。
以下參照圖3，圖4。
本發明的壓力表的實施例的下方為壓力轉換機構36，且壓力轉換機構36的旋轉軸365需較長，使得能夠容納第一壓力指針381，第二壓力指示針382，低壓設定轉盤513及高壓設定轉盤613等元件。
在本實施例中壓力指示元件38包括第一壓力指示針381及第二壓力指示針382；第一壓力指示針381位於旋轉軸365的最頂端，其作用即是指示流體壓力的數值(可參照圖5的第一壓力指示針381)，當旋轉軸365因壓力變化而旋轉時，第一壓力指示針381隨之旋轉，故第一壓力指示針381必須緊固於旋轉軸365之上，另外為便於使用者可讀出壓力數值，故在第一壓力指示針381下方設一壓力指示面板32，該壓力指示面板32可如傳統般固定於壓力指示裝置30或壓力表外殼上。在本實施例中為方便使用者可讀出低壓力設定顯示記號58及高壓力設定顯示記號68，故可在壓力指示面板32適當位置設有槽孔321(參照圖5)。
第二壓力指示針382也緊固於旋轉軸365之上，故與第一壓力指示針381同步動作，在本實施例中第二壓力指示針382作為當壓力指示元件38到達低、高壓力點設定點時，會由低、高壓力點檢測元件所檢測到(後述)。
低壓力點設定機構50主要包括低壓力點調整部件51，低壓力點檢測元件52及低壓力點信號輸出元件54；同樣的高壓力點設定機構60主要包括高壓力點調整部件61，高壓力點檢測元件62及高壓力點信號輸出元件64。
低壓力點調整部件51在本實施例為一低壓設定轉盤513(為配合典型「旋轉式壓力指示針的壓力表」而設計成轉盤)，設於第二壓力指示針382下方，與旋轉軸365以樞接方式結合，即低壓設定轉盤513不會隨著旋轉軸365動作，而必須經過低壓力點調整機構42才能動作。
高壓力點調整部61，即本實施例的高壓設定轉盤613(為配合典型的「旋轉式壓力指示針的壓力表」而設計成轉盤)設於低壓設定轉盤513下方，與旋轉軸365以樞接方式結合，即高壓設定轉盤613不會隨著旋轉軸365而動作，而必須通過高壓力點調整機構44才能動作。
在本實施例中壓力設定調整機構40包括低壓力點調整機構42及高壓力點調整機構44；低壓力點調整機構42是由低壓調整杆421及其尾端設的一齒輪422所構成，而低壓設定轉盤513的外圍部分為齒狀邊512以配合齒輪422，故當轉動低壓調整杆421後，可帶動低壓設定轉盤513轉動，以達到設定或改變低壓力設定點56。同樣地，高壓力點調整機構44以及高壓設定轉盤613亦可如同低壓力點調整機構42及低壓設定轉盤513的設計，以達到設定或改變高壓力設定點66。
以下說明如何產生低、高壓力點信號輸出電壓輸入線80主要是提供一電壓給壓力指示元件38，由於在本實施例中當壓力指示元件38由第一壓力指示針381及第二壓力指示針382所構成，至少需提供一電壓給第二壓力指示針382，為配合現代邏輯控制電路，該電壓最好使用+5V，電壓輸入線80的電源可由外部或內部電池提供，為避免漏電或形成短路以及達到控制信號的目的，本發明的壓力表部分元件需絕緣。比如在本實施例中該電壓輸入線80連結至支持片363(可參照圖2)，+5V電壓通過旋轉軸365(導電材料)而到達第二壓力指示針382；該支持片363需通過一絕緣片364與流體輸入端34結合，且樞轉臂362採用絕緣材料，使得流體輸入端34及彈性壓力彎管361並不帶電；而低壓設定轉盤513及高壓設定轉盤613最好以非導體材料作成，故電流不會由旋轉軸365傳至低壓設定轉盤513及高壓設定轉盤613。如果低壓設定轉盤513(或高壓設定轉盤613)為導電材料，則其與旋轉軸365樞接時，應通過絕緣材料與旋轉軸365樞接。
低壓設定轉盤513的外周圍可塗上一層導電材料，從而形成導體區511，低壓力點檢測元件52可採用一感應線圈522，該感應線圈522應設於導體區511上，一低壓力點信號輸出元件54的一端以接觸方式置於導體區511上；第二壓力指示針382是用導電材料所製成，並在其下端配合感應線圈522的適當部位設一導磁凸塊524(或者第二壓力指示針382完全由導電及導磁材料所作成)，故當第二壓力指示針382到達低壓設定轉盤513的感應線圈522位置時，由於電磁感應作用，可輸出電壓至低壓力點信號輸出元件54。另外為使用者觀察低壓力設定點56，可在低壓設定轉盤513上設有低壓力設定顯示記號58(參照圖5)。
高壓設定轉盤613的外周圍亦可塗上一層導電材料，從而形成導體區611，一高壓力點檢測元件62可採用由導電材料作成的探針622設於導體區611上，故當第二壓力指示針382接觸到探針622後，可輸出電壓至高壓力點信號輸出元件64。另外，為使用者觀察高壓力設定點66，可在高壓設定轉盤613上設有高壓力設定顯示記號68(參照圖5)。
以下說明本發明的壓力表的控制信號部件如何動作的實施例圖7是本發明壓力表的控制信號部件邏輯方塊圖。在本實施例中控制信號部件70最主要的控制及處理信號元件可以觸發器74來完成；在起始時，受測物體或裝置(如壓力槽)的流體壓力為零，使用者希望受測物體的流體壓力例如在275.7904×103Pa至344.738×103Pa之間，則藉助壓力設定調整機構40設定低壓力設定點56為275.7904×103Pa，而高壓力設定點66為344.738×103Pa，再按下啟動按鈕78，輸出一+5V電壓至觸發器74的重置端(即第一控制輸入端71)，使得觸發器74的控制輸出端73(採用Q bar端)為+5V電壓送至繼電器76，從而啟動受控制裝置77，該受控制裝置77通常為一流體泵，使得流體泵可將流體泵入受測物體或裝置。在此需注意的是，當啟動按鈕78受啟動後，啟動按鈕78應彈回，而不會持續輸出一+5V電壓至觸發器74，以免造成後續控制的問題。
當流體壓力達到低壓力設定點56時(比如275.7904×103Pa)，即第二壓力指示針382到達低壓設定轉盤513的感應線圈522位置時，由於電磁感應的作用，低壓力點信號輸出元件54輸出一+5V電壓至觸發器74的重置端(reset)，使得觸發器74的控制輸出端73(採用Q bar端)仍保持+5V電壓，故繼電器76仍為啟動的狀態，使得流體泵繼續將流體泵入受測物體或裝置。
當流體壓力到達高壓力設定點66時(比如344.738×103Pa)，即第二壓力指示針382接觸到探針622後，高壓力點信號輸出元件64輸出一+5V電壓至觸發器74的設定端(set)，使得觸發器74的控制輸出端73(採用Q bar端)變為0V電壓，使繼電器76呈關閉狀態，使得流體泵停止將流體泵入受測物體或裝置，故流體壓力不會高於高壓力設定點66(比如344.738×103Pa)。
當流體泵停止將流體泵入受測物體或裝置一段時間後，受測物體或裝置的流體壓力因素會漸漸降低壓力，當再度達到低壓力設定點56時(比如275.7904×103Pa)，如上述所述，控制輸出端73變成+5V電壓，而重新啟動繼電器76。
故利用上述的觸發器74的控制輸出端73(採用Q bar端)可輸出+5V電壓，及0V電壓兩種不同的輸出信號(為後述方便說明起見，分別為第一輸出信號，及第二輸出信號)，而達到控制的目的。
上述的控制電路具體實施例，參照圖6，由於該電路圖的設計以及元件皆為一般公知簡單的應用，故不再贅述。
另外為防止使用者疏忽將低壓力設定點56設定高於高壓力設定點66，可在低壓設定轉盤513適當處設一非導電材料的安全凸塊514(參見圖3)，使得調整低壓力設定點56時，當到達或接近高壓力設定點66，因為安全凸塊514碰觸到探針622，而無法將低壓力設定點56設定高於高壓力設定點66。
由上述的說明，本發明可提供一個具有控制性能的壓力表，而使用者或操作者可先設定流體壓力欲保持的範圍；以控制一壓力槽為例，可使一原本零壓力或低壓力的壓力槽，經啟動後，流體泵開始將流體打入壓力槽中，直到壓力槽的流體壓力到達高壓力設定點才停止，等到流體壓力因降低至低壓力設定點後，才再重新啟動流體泵，再將流體泵入壓力槽中。
本發明除了簡化公知的壓力表的複雜結構外，更重要的是公知的壓力表雖有提供設定流體壓力於一定的範圍，但只能適用於一壓力槽的流體壓力原本即在欲設定壓力的範圍內，無法控制一原本零壓力或壓力低於低壓力設定點的壓力槽，故使用時並不方便。
由於本發明並非對壓力轉換機構進行改良，而是在壓力指示裝置中增加了低壓力點設定機構，高壓力點設定機構及控制信號部件，故壓力指示裝置的形式並非僅限於實施例所述的公知壓力指示裝置。
另外，低壓力點檢測元件52及高壓力點檢測元件62亦可採取其他的方式，比如亦可以光耦合器(Photo Coupler)達到檢測的目的。
為使使用者知道本壓力表正在設定狀態或功能正常時(如電壓輸入線80輸入的電力足夠)，可加設一燈泡表示。
在本實施例中的控制信號部件的處理輸入信號部分並不複雜，屬一般熟悉電路控制者皆可以簡單設計出的，且此部分本身並非本發明的重點，故亦不限定以一觸發器處理信號，亦可使用較複雜的微處理器或等效電路等達到相同的目的。
故本發明的保護範圍應以權利要求為準，凡應用本發明控制的機構於其他種壓力指示裝置上，仍屬本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種壓力表，包括壓力指示裝置，壓力設定調整機構，低壓力點設定機構，高壓力點設定機構，控制信號部件，其中壓力指示裝置至少包括一壓力指示面板，可與流體相通的流體輸入部，一可因流體壓力不同而進行改變的壓力轉換機構，以及與壓力轉換機構結合且可通過壓力轉換機構及壓力指示面板顯示壓力的壓力指示元件；低壓力點設定機構至少包括一低壓力點檢測元件，一低壓力點調整部件及低壓力點信號輸出元件，其中低壓力點檢測元件的位置可決定低壓力點設定點，而低壓力點設定點可藉助壓力設定調整機構設定；高壓力點設定機構至少包括一高壓力點檢測元件，一高壓力點調整部件及高壓力點信號輸出元件，其中高壓力點檢測元件的位置可決定高壓力點設定點，而高壓力點設定點可藉助壓力設定調整機構設定；壓力設定調整機構用於調整低壓力點設定點及高壓力點設定點；當壓力指示元件到達低壓力點設定點時，會由低壓力點檢測元件所檢測到，而後由低壓力點信號輸出元件輸出信號至控制信號部件；當壓力指示元件到達高壓力點設定點時，會由高壓力點檢測元件所檢測到，而後由高壓力點信號輸出元件輸出信號至控制信號部件；控制信號部件至少包含可接收來自低壓力點信號輸出元件所發出信號的第一控制輸入端及接收來自高壓力點信號輸出元件所發出信號的第二控制輸入端以及至少可發出一控制輸出信號的控制輸出端，且該控制輸出端可發出兩種不同的輸出信號，分別為第一輸出信號及第二輸出信號；當流體壓力處於增加狀態，且流體壓力小於高壓力點設定點時，控制輸出信號為第一輸出信號，而壓力指示元件的位置到達高壓力點檢測元件的位置時，則控制輸出信號變為為第二輸出信號；當流體壓力處於減少狀態，且流體壓力大於低壓力點設定點時，控制輸出信號為第二輸出信號，而壓力指示元件的位置到達低壓力點檢測元件的位置時，則控制輸出信號變為第一輸出信號。
2.根據權利要求1所述的壓力表，其中壓力指示元件由第一壓力指示針及第二壓力指示針所構成，並且第一壓力指示針在壓力指示面板的上方，第二壓力指示針在壓力指示面板的下方與第一壓力指示針同步動作。
3.根據權利要求1所述的壓力表，其中壓力轉換機構可使壓力指示元件以旋轉軸為中心以圓幅方式轉動來表示壓力的數值；低、高壓力點調整部件主要分別由低、高壓設定轉盤所構成，該低、高壓設定轉盤的中心皆以樞接方式與旋轉軸結合。
4.根據權利要求1所述的壓力表，其中低壓力點檢測元件主要包括一感應線圈，而壓力指示元件為導磁材料或設有導磁凸塊所構成。
5.根據權利要求1所述的壓力表，其中高壓力點檢測元件主要由導電體材料的探針所構成。
6.根據權利要求1所述的壓力表，其中控制信號部件的處理輸入輸出信號的元件主要由觸發器構成，而觸發器的第一控制輸入端為重置端(reset)，第二控制輸入端為設置端(set)。
全文摘要
本發明的壓力表包括壓力指示裝置，壓力設定調整機構，低壓力點設定機構，高壓力點設定機構及控制信號部件。當使用者欲設定欲控制裝置的流體壓力於一壓力範圍內時，使用者藉助壓力設定調整機構調整低、高壓力點設定點，由低、高壓力點設定機構的檢測元件監視壓力指示元件後，通過控制信號部件的處理達到控制流體壓力可保持在一定的範圍內。
文檔編號G01L9/10GK1167912SQ9610766
公開日1997年12月17日 申請日期1996年6月10日 優先權日1996年6月10日
發明者黃添財 申請人:黃添財