用於指示物理量的裝置的製作方法

2023-12-06 13:22:36 2

專利名稱：用於指示物理量的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於指示物理量的裝置。
背景技術：
本發明發現了測量容納於圓筒內的流體、更具體地工業或醫療流體的 壓力的通用領域中的有利應用。
物理量指示裝置常常由殼體構成，所述殼體一方面包括用於測量所述 物理量的傳感器，另 一方面包括用於測量傳感器測出的物理量值的顯示器。
已知的指示裝置在面對外部震動時會頻繁出現可靠性問題。當所關注 的量具有高的安全特性(諸如容納於圓筒內的流體的壓力)時，這個問題 特別敏感。

發明內容
本發明的一個期望目標也是提供一種指示裝置，該裝置能實現對其構 成部件(具體為測量傳感器及其敏感區)的高度保護。
根據本發明，此目標藉助以下物理量指示裝置來實現，所述裝置包括 殼體，其與用於測量所述物理量的傳感器相連，並且其中設有代表所述測 量傳感器測出的物理量的數值的顯示器，所述裝置包括連續地位於基本平 行的平面上的多個部件，所述部件至少包括所述殼體的透明蓋、所述顯示 器和所述測量傳感器，諸如樹脂這樣的保持和保護元件填充所述殼體的內 部空間以至少部分覆蓋位於平行平面上的內部部件中的至少兩個。
因此將意識到在這種構造中，測量傳感器受到將其與透明蓋分開的 部件疊層結構的保護，所述透明蓋保護傳感器不受與基本平行的平面垂直地施加的震動(稱為"正面震動，，)的影響。
基於根據本發明諸如樹脂這樣的保持和保護元件填滿了所述殼體的內
部空間這一事實，在受到正面震動時對測量傳感器的保護得到了更進一步 的增強。
通過這種方式，不僅測量傳感器自身能夠獲得更好的保護，而且殼體 的內部部件也能獲得更好的保護。將樹脂注入殼體再次表現出許多其它優
點，這將在下文中進行解釋。
已知的另一獨立問題涉及對測量傳感器與指示裝置殼體的連接的防護。
當前常用於連接傳感器和殼體的方案為螺紋連接、粘合、夾緊或卡緊 以及使用防松螺母。然而，已知的這些方案的可靠性均有限。實際上，螺 紋系統對振動比較敏感並且在它由塑料材料製成時具有較低的機械強度， 粘合經過一段時間之後和面對溶劑具有較差的強度，夾緊和卡緊也具有較 低的機械強度和較差的密封性，而防松螺母非常龐大且在振動作用下可能 會發生鬆動。
本發明為解決該另外的可靠性問題而額外或者獨立提出的可選方案包
括以下事實所述殼體可以包括連接插入件，所述測量傳感器例如通過焊 接被固定在該插入件上。
在本文中，本發明可以將殼體包覆模製(overmold)在所述插入件上。 此外注意到基於一般不可能對傳感器進行加熱而無損壞傳感器敏感區的 危險這一事實，在使用塑料殼體的傳統安裝中，將殼體包覆模製在傳感器 上是不可能的。
優選地，殼體的包覆模製是在傳感器被焊接到插入件上之前完成的。 如果如本發明所提出的那樣將測量傳感器的敏感區設置在所述插入件 內部，那麼中間插入件的存在使得能夠為傳感器提供補充保護。實際上將 能夠在下文中看到插入件保護所述敏感區免受與插入件垂直地施加的側 向震動的影響。
目前，最常用的顯示器包括具有受電子板控制的字母數字字符或圖形
5的顯示屏，其中所述電子板將測量傳感器提供的模擬信息轉換成能夠在屏 幕上顯示的數字數據。例如，在這類顯示器中，液晶屏得到非常廣泛地使 用。
然而在產生震動的情況下，顯示屏的玻璃可能會破裂並且中斷顯示的
各個字符所包括的連接中的全部或者一部分。顯示將完全或者部分消失， 同時顯示出不可理解的符號或者甚至錯誤的測量值。在裝置用於指示流體 圓筒的壓力的情況下，這種信息缺失或者更糟糕地錯誤信息會嚴重影響安 全。
例如，如果正確顯示是"200bar"並且字符"20"消失而只有"0"保 持顯示，則用戶可能相信不存在壓力，然而實際上存在200bar的壓力並且 構成潛在危險。在其它應用中，相反地不存在氣體而顯示指示壓力不為零， 這也是非常危險的。
而且，本發明所尋求的獨立於上述目標的另一可選目標是提供一種物 理量指示裝置，其將使得用戶能夠獲得以下保證，即該裝置所給出的顯 示是可靠的。
根據本發明的可選(附加或者獨立的)特徵，基於以下事實來實現該 目標，即所述顯示器包括用於顯示受電子板控制的字母數字字符或圖形 的屏幕，並且到所述電子板的電連接線路可被設在所述屏幕上，在顯示屏 破裂的情況下所述電連接能夠斷開。
在實踐方式中，連接線路的結合方式與顯示分段相同。然而，它也可 以被連接到屏幕的後面。
正如將在下文中詳細看到的那樣，屏幕破裂之後出現的電連接中斷由 電子板檢測到，所述電子板使顯示器失去作用和/或通過其它工具向用戶發 出警報。那麼可以確定顯示器只在連接線路完好無損時提供物理量的數 值，此時可以認為所顯示的數值是可靠的。
本發明可包括下列特徵中的一種或者多種
-該裝置還在所述顯示器與所述測量傳感器之間包括以下部件用於 所述顯示器的電子板，和用於所述電子板的供電元件；
6-該裝置包括樹脂，其填充殼體內部以至少部分覆蓋除測量傳感器的
敏感區以外的所有內部部件；
-該裝置另外包括音響警報器和相關的諧振腔；
-下列元件中的至少一種沒有樹脂音響警才艮器，音響警報器的輸出 孔，諧振腔；
-所述諧振腔具有隔板；
-隔板上沒有樹脂；
-所述諧振腔被保護膜閉合；
-樹脂確保它所覆蓋的部件保持且鎖定在合適位置上； -樹脂氣密密封殼體主體，尤其在殼體和透明蓋之間的接合區域中； -樹脂通過阻塞可能的"殼體的入口點來確保殼體和內部部件的密
封，所述可能的入口點為樹脂的注入或者填充孔，殼體的兩部件(主體/
蓋)之間的接合區；
-樹脂封閉注入或者填充孔的阻塞物；
-顯示裝置包括用於顯示受電子板控制的字母數字字符或圖形的屏 幕，並且到所述電子板的電連接線路被設置在所述屏幕上，所述電連接能 夠在屏幕^^裂的情況下斷開；
-所述殼體具有連接插入件，所述測量傳感器例如通過焊接被固定在 所述插入件上。


以非限制性實例的方式給出的與附圖相關的下列描述將使得能夠更徹 底地理解本發明以及如何實現本發明。
圖l是根據本發明的壓力指示裝置的截面圖2是填充有樹脂的圖1的裝置的截面圖3是示出了音響警報器室的圖2的裝置的截面圖4是圖1 - 3的裝置的插入件的具體截面圖5是才艮據第一實施例的圖1-4的指示裝置的顯示器的前視圖；圖6是才艮據第二實施例的圖1-4的指示裝置的顯示器的前視圖；以及 圖7是具有根據圖1-6的壓力指示裝置的閥門/減壓閥的示意截面圖。
具體實施例方式
出於清晰的緣故，在本說明書的其它部分中，描述將僅限於壓力指示 裝置，諸如安裝在工業或醫學流體的圓筒的減壓閥和閥門/減壓閥上的壓力 指示裝置。然而，可以理解，本發明並不限於這單獨一種指示器，而是可 以擴大到其它物理量(具體地，常常與流體區域中的壓力相關聯的溫度) 的指示器。
在圖1中以截面示出的壓力指示裝置IO包括殼體100，其與壓力傳感 器200相連，並且其中設有傳感器200所測得的壓力值的顯示器300。
在圖l的實施例的實例中，壓力傳感器200具有包含諸如應力計這樣 的部件的壓力敏感區210，其中所述部件能夠提供向位於顯示器300與傳 感器200之間的電子板310表示所測壓力的電信號。該電信號由所述電子 板310進行處理以便能夠例如以數字形式在顯示器300的液晶屏上持久顯 示所測壓力值和/或剩餘範圍。電子板310由設在殼體IOO內部的電池320 進行供電，其中所述電池位於顯示器300和傳感器200之間。
壓力傳感器200具有螺紋220，其淨皮i殳計成將整個壓力指示裝置10連 接到減壓閥和/或閥門/減壓閥上。傳感器200採用中空體的形式以便敏感區 210與例如減壓閥或者閥門/減壓閥的高壓入口相通。
如圖1所示，殼體100包括近似圓柱形的主體110和近似圓形的蓋120 ， 蓋120與主體110同軸並且例如通過夾緊的方式固定在殼體主體110上。 蓋120被設置成面對顯示器300。殼體主體110以及蓋120可以用塑料制 成，其中蓋120的塑料透明，以便能夠從殼體100的外面看到顯示器300 的屏幕。
在圖3中可以看到壓力指示裝置10附加地具有音響報警器400，其 具體地被設計成向結合所述壓力指示器10的流體瓶的使用者發出瓶子是 空的或者即將變空的警報。音響報警器400的輸出孔410在諧振腔420上形成，所述諧振腔420具有用於保護報警器組件不受外部攻擊的隔板421。 防潮但可讓聲音透過的膜422封閉諧振腔420。
例如圖1所示那樣，壓力指示裝置10所選用的構g現出由蓋120、 顯示器300、電子板310、電池320和敏感區210構成的疊層結構，其中這 些元件所處的平面近似平行並且垂直於殼體100的主體110的X-X軸。基 於傳感器的敏感區210受到保護而不受作用在蓋120上的外部震動或凹陷 的影響這一事實，此裝置是特別有利的。壓力因此始終受到限制，對於使 用者而言不存在爆炸危險。另一方面，即使顯示器組件的組成部件之一損 壞或者遭到>5皮壞，壓力數據在敏感區210上仍然保持有效，且可以例如通 過無線電發送給位於已失效的壓力指示裝置10的外部的接收器。
如分別在圖2和3中示出的那樣，才艮據圖2和3的實施例，樹脂130 填充殼體100的內部以覆蓋除剩下的敏感區210和音響報警器400之外的 所有內部部件。
樹脂可以通過能夠在圖2中示出的填充孔140注入殼體100，並且可 以在殼體主體110上設置凸緣150以保持樹脂，樹脂本身在填充結束時可 充當阻塞物以封閉填充孔140。
從圖2中更具體地示出優選在將殼體傾斜的同時實施樹脂填充過程， 以^使除去常常會形成於顯示器300的前部的氣泡。
所注入的樹脂可以具有多種功能或優點
-它可以鎖住所有內部部件，這些部件於是#1精確地保持在合適位置
上並且可以不發生任何運動；
-它可以氣密密封殼體主體110和蓋120，而不必使用襯墊； -它可以通過封閉唯一可能的入口點來確保殼體100的內部部件的密
封，其中所述入口點為注入孔140和用於將蓋子120夾在殼體主體110上
的周邊區域；
-特別地，它還增強了部件(尤其是本來就容易碎的顯示器300的屏 幕的玻璃)的抗震性。
樹脂可以是透明的氨基曱酸乙酯、聚氨基甲酸乙脂或者環氧樹脂型或類似物。
圖4是一細節圖，其示出了壓力傳感器200通過插入件500與殼體100 的主體110相連，其中傳感器200被焊接在插入件500上。插入件500是 金屬件，並且由塑料製成的殼體主體110被包覆模製在此插入件上。
在插入件500的周邊上設有凹槽510，以便與主體110在包覆模製過 程中形成的肋110相配合和確保插入件在平移過程中不發生運動。
類似地，對插入件500提供外部輪廓520以防止插入件繞其軸線旋轉。 例如，該輪廓為六邊形。該輪廓還可以用來藉助簡單的扳手(key)將壓力 指示裝置10的組件擰在減壓閥或者閥門/減壓閥上或者將其檸松。
最後，圖4示出了一種特別有利的組件的構造，其中傳感器200的敏
感區210設在插入件500的內部、即設在插入件邊緣501的後面，因此不
會受到與殼體100的軸線X垂直的側向震動(其用箭頭F表示)的影響。
具有中間插入件的這類組件還具有其它優點 -單獨部件的組裝非常容易；
-出色的才幾械強度； -無需專門部件就能實現完全密封；
-便於在直徑和螺紋上調節傳感器200，而無需改變插入件500。
圖5和6示出了液晶顯示器300,其安裝有稱作完整性線路的線路， 所述線路糹皮i殳計成在顯示器屏幕的玻璃損壞的情況下，提供關於所顯示的 壓力指示的可靠性的可靠信息。
圖5的完整性線路由設在顯示器300的屏幕上的電子板的單根連接線 路330構成，線路330在其全部方向上包圍整個屏幕以便能夠在屏幕本身 出現破裂的情況下斷開連接。
線路330構成觸點A和B之間的切斷開關，其狀態始終由電子板進行 監視。如果該等效切斷開關閉合，則線路330未被打斷，並且屏幕被認為 是完整的，這些指示因此被認為是可靠的。相反地，在屏幕玻璃破裂導致 線路330被打斷的情況下，切斷開關的等效狀態被電子板檢測到，並且使 顯示器300失去作用。然而，可靠的壓力值可始終通過例如無線電信道來提供，因為4吏顯示
器失去作用不會對壓力傳感器200本身的功能造成影響。 可以構想上述線路中的某幾種的組合。
由於屏幕的布線通常比較複雜，因此必須斷開連接線路以便允許完成 其它連接以供應顯示器的分段。在這種情況下，完整性線路340由通過電 子板連接的基本線路341、 342構成。
圖7示出了本發明在閥門/減壓閥上的應用，其中壓力指示裝置位於減 壓閥和閥門/減壓閥的^f氐壓部分620的上遊的高壓迴路部分600。
權利要求
1. 一種用於指示物理量的裝置(10)，其包括殼體(100)，所述殼體(100)與用於測量所述物理量的傳感器(200)相連並且在所述殼體(100)中設有代表所述測量傳感器測出的物理量的數值的顯示器(300)，所述裝置包括連續地位於基本平行的平面上的部件，所述部件至少包括所述殼體(100)的透明蓋(120)、所述顯示器(300)和所述測量傳感器(200)，用諸如樹脂(130)的保持和保護元件填充所述殼體(100)的內部空間以至少部分覆蓋位於平行平面上的內部部件(100，120，300，310，320)中的至少兩個。
2. 如權利要求l所述的裝置，其特徵在於其在所述顯示器(300) 和所述測量傳感器(200)之間還包括以下部件用於所述顯示器的電子板(310)，和用於所述電子板的供電元件(320)。
3. 如權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於其包括樹脂(130 )， 所述樹脂填充殼體(100)的內部以至少部分覆蓋除測量傳感器(200)的 敏感區(210)以外的所有內部部件。
4. 如權利要求1-3中任一項所述的裝置，其特徵在於其另外包 括音響警報器(400)和相關的諧振腔(420)。
5. 如結合的權利要求3和4所述的裝置，其特徵在於下列元件中 的至少一個也沒有樹脂(130):音響警報器(400)、音響警報器的輸出 孔(410 )、諧振腔(420 )。
6. 如權利要求4或5所述的裝置，其特徵在於所述諧振腔(420 ) 具有隔板(421)。
7. 如權利要求6所述的裝置，其特徵在於所述隔板上沒有樹脂 (130 )。
8. 如權利要求4-7中任一項所述的裝置，其特徵在於所述諧振 腔(420)被保護膜(422)閉合。
9. 如權利要求1-8中任一項所述的裝置，其特徵在於所述樹脂(130 )確保它所覆蓋的部件被保持且鎖定在位。
10. 如權利要求1-9中任一項所述的裝置，其特徵在於所述樹脂 (130 )氣密密封所述殼體的主體(110 )，尤其在殼體(110 )和透明蓋(120 )之間的接合區域中。
11. 如權利要求1-10中任一項所述的裝置，其特徵在於所述樹脂 通過阻塞可能的ii^殼體的入口點來確保殼體和內部部件的密封，所述可 能的入口點為樹脂的注入或者填充孔(140)、殼體的兩部件(主體(IIO) /蓋(120))之間的接合區。
12. 如權利要求ll所述的裝置，其特徵在於所述樹脂(130)閉合 注入或者填充孔(140)的阻塞物。
13. 如權利要求1-12中任一項所述的裝置，其特徵在於所述顯示 裝置(200)包括用於顯示受電子板(310)控制的字母數字字符或圖形的 屏幕，並且到所述電子板的電連接線路(330， 340)被設置在所述屏幕上， 所述電連接能夠在屏幕破裂的情況下斷開。
14. 如權利要求1-13中任一項所述的裝置，其特徵在於所述殼體 (100 )具有連接插入件(500 )，所述測量傳感器(200 )例如通過焊接被固定在所述插入件上。
15. —種用於加壓氣體圓筒的閥門/減壓閥元件，其限定氣體迴路，所 述氣體迴路串聯地包括高壓迴路的部分、減壓閥以及低壓迴路的部分，其 特徵在於根據如權利要求1 - 14中任一項所述的指示裝置的壓力指示裝 置(10)位於所述高壓迴路的部分中。
16. —種氣體圓筒，其安裝有如權利要求15所述的閥門/減壓閥。
全文摘要
本發明涉及一種物理量指示裝置(10)，所述裝置包括與用於測量物理量的傳感器(200)相連並且含有用於顯示代表所述測量傳感器測出的物理量的數值的顯示器(300)的殼體(100)。所述裝置包括連續位於基本平行的平面上的多個部件，這些部件至少包括所述殼體(100)的透明蓋(120)、顯示器(300)和測量傳感器(200)。本發明的特徵在於諸如樹脂(130)的保持和保護元件填充所述殼體(100)的內部空間以至少部分覆蓋位於平行平面上的內部部件(100，120，300，310，320)中的至少兩個。
文檔編號G01D11/24GK101454644SQ200780019915
公開日2009年6月10日 申請日期2007年5月9日 優先權日2006年5月31日
發明者C·布萊斯, F·潘, I·道森, P·德克 申請人:喬治洛德方法研究和開發液化空氣有限公司