專利名稱：加速度響應(yīng)開關(guān)及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加速度響應(yīng)開關(guān)，它裝在城市煤氣設(shè)施以及工業(yè)丙烷氣設(shè)施上所用的帶有自動截流閥和集成微計(jì)算機(jī)的氣體流量計(jì)上，或者裝在油槽加熱器、氣體燃燒裝置以及電氣設(shè)備等的控制裝置上的氣體流量計(jì)上，用以測定諸如地震那樣的振蕩，給所述自動截流閥或者控制裝置提供一個檢測信號。本發(fā)明還涉及一種制造這種加速度響應(yīng)開關(guān)的方法。
1993年9月16日提出，目前尚在審查中的美國專利申請No.08/121，522揭示了一種含有上述類型加速度響應(yīng)開關(guān)的地震靈敏元件。所揭示的這種地震靈敏元件有一金屬外殼、裝在外殼內(nèi)并與之絕緣的電極元件和一個封裝在外殼內(nèi)的導(dǎo)電慣性球，一當(dāng)受到振蕩時，該慣性球就滾動而與電極元件接觸，使外殼與電極元件之間導(dǎo)通，從而該地震靈敏元件產(chǎn)生一個探測信號。
近來已將上述地震靈敏元件裝到普通城市煤氣設(shè)施以及工業(yè)丙烷氣設(shè)施上的帶自動截流閥、集成微計(jì)算機(jī)和集成電池的氣體流量計(jì)上，使這種氣體流量計(jì)具有防止發(fā)生因地震引起的火災(zāi)之類的二次災(zāi)害或早期測定煤氣泄漏以及存儲氣體流量數(shù)據(jù)等功能。這種氣體流量計(jì)測得因地震引起的設(shè)備的振蕩和傾覆、大量氣體泄漏以及長期小量氣體泄漏等，從而關(guān)斷截流閥或開啟報警裝置，以防止二次事故或?yàn)?zāi)害。
測定地震時，需將因地震引起的振蕩與由帶氣體流量計(jì)的飛行物顛簸引起的振動或者由自卸卡車等的驅(qū)動引起的或建筑施工中引起的人為噪音區(qū)別開來。為此，就需要使這種地震靈敏元件具有因地震引起的振蕩頻帶中的預(yù)定的信號輸出特性與在其它頻帶中的不同信號輸出特性。
地震的震顫包括具有不同頻率的多種振蕩。多數(shù)情況下，這種震顫主要伴有頻率等于或低于10Hz的振動，特別是那種頻率等于或低于5Hz的振動。所以可采用正弦振蕩作為含有上述地震靈敏元件的地震靈敏裝置檢查地震的一個比較特性。譬如，在上述具有由慣性球的滾動關(guān)斷和開啟的觸點(diǎn)的加速度響應(yīng)裝置中，將信號的“通”、“斷”的每個周期設(shè)定為40毫秒或者更長。在這種情況下，若在預(yù)定的時間內(nèi)，比如三秒鐘內(nèi)，產(chǎn)生三次或更多次的上述那樣的信號，就由微型電子計(jì)算機(jī)確定發(fā)生了地震，而送出探測信號。這樣就把地震的震顫與干擾振動區(qū)別開來。
為將地震與其它干擾震動區(qū)分開，需要使地震靈敏元件具有地震振蕩頻帶和其它頻帶之間的不同響應(yīng)特性。例如，若將頻率不超過5赫茲的正弦波加到這種地震靈敏元件上，振蕩加速度可達(dá)120伽(1伽＝10-2米/秒2)。120伽的加速度與5級地震烈度相對應(yīng)。當(dāng)把這種與120伽的加速度相對應(yīng)的正弦波加到這種地震元件上時，就要有微型電子計(jì)算機(jī)來給出指示發(fā)生了地震的探測信號，以使諸如氣體截流閥之類的安全裝置啟動。此外，也期望微型電子計(jì)算機(jī)在加速度響應(yīng)裝置即使受到6Hz或6Hz以上的300伽的加速度的作用時也不致造成誤響應(yīng)。
為便于觀察，通常是將諸如氣體流量計(jì)這樣的常規(guī)控制裝置裝于戶外。比如用導(dǎo)管將這種控制裝置裝在建筑物的外墻壁上。于是，這樣的控制裝置就要面對著通道或孩子們游戲的場所。過客的身體、他們的行包、孩子們玩著的自行車或者球等有時會碰到這樣的控制裝置。在這樣的情況下，盡管加速度根據(jù)氣體導(dǎo)管金屬固定物的支承位置間的間隔而取有些不同的值，也可產(chǎn)生加速度處于1000至3000伽范圍的脈沖波。在產(chǎn)生上述脈沖波之后，加速度開始從約1000伽衰減。這種衰減的振蕩包含一個近似為正弦波的波，其頻率約為10Hz。發(fā)明人所做的實(shí)驗(yàn)表明，上述這種振蕩被加到了該氣體流量計(jì)上。
地震靈敏元件給出的這種信號從理論上說具有與加到該元件上的振蕩周期相應(yīng)的周期。于是，若該振蕩頻率有如上面所述情況那樣為大約10Hz，則無論“通”信號或“斷”信號的周期不會達(dá)到40毫秒，以使微型電子計(jì)算機(jī)不會把這種振動當(dāng)成地震。
但是，在上述地震靈敏元件中，將慣性球封閉在一個圓柱形或半球形外殼中。一旦有較大的脈沖加到該元件上，該慣性球有時會沿著外殼的內(nèi)壁或電極滾動。在這種情況下，由于所加振蕩的頻率與取決于電極彈性、外殼底部形狀以及該慣性球的質(zhì)量的諧振頻率之間的不同，慣性球的運(yùn)動會變成不完整的圓形運(yùn)動，在振蕩衰減的過程中，得出一個橢圓形的或者多角形的軌跡。所以，地震靈敏元件的輸出信號周期并不總?cè)Q于所加振蕩的頻率，或者說，在振蕩衰減的過程中，“通”或者“斷”信號的時間長度與在地震衰減階段所確定的地震情況有關(guān)，這就使得難于將地震與干擾振動區(qū)分開來。
本發(fā)明的目的在于提供一種加速度響應(yīng)開關(guān)，它能給出振蕩檢測信號，基于這一信號，能可靠地區(qū)分加在它上面的振蕩究竟是地震還是別的干擾振動，同時提供一種制作這種開關(guān)的方法。
本發(fā)明的再一目的是要提供一種即使在周圍環(huán)境溫度有較大變化的情況下也可穩(wěn)定工作的加速度響應(yīng)開關(guān)，同時還提供制作這種開關(guān)的方法。
本發(fā)明的一個方面提供了一種加速度響應(yīng)開關(guān)，它包括一個具有裝有底的圓筒形導(dǎo)電外殼的容器，該外殼底部的內(nèi)表面上做成斜面，使得從底面中心向外同軸地逐漸抬高，該外殼上固定有一個蓋板用于關(guān)閉外殼開口端，蓋板上有一通孔。蓋板的通孔中裝有接線端子，端子通過蓋板伸展并與外殼電氣絕緣。將一接觸件固定到位于外殼中且有多個徑向排布的羽狀部分(與外殼近似同心)的引線端子的一端。每個羽狀部分都具有預(yù)定的彈性。一個導(dǎo)電的慣性球封閉在關(guān)閉了的容器中。能在外殼底部內(nèi)表面上滾動。由于外殼底部內(nèi)表面的傾斜，慣性球在正常情況下實(shí)際上是位于外殼底部內(nèi)表面的中心，它在那里處于靜止?fàn)顟B(tài)。若受到振動，慣性球就移至偏離外殼底部內(nèi)表面中心的位置上，從而使慣性球與接觸件的一個或多個羽狀部分接觸，以使這些羽狀部分與外殼之間導(dǎo)通。本發(fā)明的特征在于在外殼內(nèi)圓周壁上靠近慣性球滾動的部分處有一抵觸部分，與接觸件的羽狀部分滑動接觸。慣性球滾動時撞著這個抵觸部分就會改變它的運(yùn)動的路徑。
蓋板可密閉地封住外殼的開口端，以便提供一個密閉的容器。
按照上面所描述的加速度響應(yīng)開關(guān)，抵觸部分可防止慣性球因與加給慣性球的振蕩方向交叉的分力而在外殼中演變出不合乎要求的滾動運(yùn)動。所以，由于慣性球一直與接觸件的羽狀部分處于接觸之中，同時在滾動中，故而所得到的連續(xù)不斷的“通”信號就與當(dāng)裝有這種加速度響應(yīng)裝置的設(shè)備傾倒時所得到的信號相似。
此外，如果慣性球的運(yùn)動可能會演變成不希望有的滾動運(yùn)動，也能通過慣性球的碰撞頂著那個抵觸部分而使這種滾動在短時間內(nèi)終止。因此，在短時間內(nèi)產(chǎn)生的“通”信號的次數(shù)和時間長度，就不能滿足確定地震的條件。
按本發(fā)明第二方面的加速度響應(yīng)開關(guān)的特征在于利用裝在帶有慣性球的密閉容器中的減震液體來代替上述在外殼內(nèi)壁上形成的抵觸部分。這種減震液體具有適當(dāng)?shù)恼硿?，以便給慣性球施加阻力，使得一旦慣性球經(jīng)受外部振蕩時能停止?jié)L動。
這種減震液體還能防止慣性球的運(yùn)動發(fā)展成不希望有的滾動運(yùn)動，而且即使慣性球可能會導(dǎo)致這種滾動運(yùn)動，它也能在短時間內(nèi)終止慣性球的這種滾動運(yùn)動。
減震液體所含的水量最好要使外殼與接觸部件(它們之間插有慣性球)之間的導(dǎo)電性基本上不會因水結(jié)冰而受到影響。具體而言，這種減震液體最好包含以碳?xì)浠衔餅橹饕后w和以乙醇為附加液體的混合物，或者包含一種由乙醇幾乎不溶于其中的主要液體和加到這種主要液體中的乙醇一起組成的混合物。另外，可以確定注入到外殼中的減震液體的量使其液面與接觸部件相接觸。
按本發(fā)明的第三方面提供了一種制作加速度響應(yīng)開關(guān)的方法，它包括以下步驟制得一個裝有底的圓筒形導(dǎo)電外殼，其底部的內(nèi)表面形成傾斜面，基本上是從底部中心向外平緩地漸漸抬起;制得一個安裝在外殼開口端的蓋板，其上有一通孔，孔內(nèi)密封地裝有一個接線端子，端子穿過蓋板延伸并與蓋板絕緣，所說接線端子的一端有接觸件，接觸件上包括有近似與外殼同軸地排列著的多個羽狀部分;將一導(dǎo)電的慣性球封裝到外殼中;將蓋板密閉地封裝到外殼的開口端，從而將接觸件安置在外殼內(nèi)。本方法的特征在于還包括在把蓋板固定到外殼的開口端上之前，將減震液體注入外殼的步驟，該減震液體有適于給慣性球施加阻力的粘滯性，以便在慣性球經(jīng)受一種外界的振蕩時使慣性球停止轉(zhuǎn)動。還包括一個步驟是把容納慣性球及減震液體的外殼的內(nèi)部壓力降低至預(yù)定的值，繼而向外殼內(nèi)充入防污染氣體，減壓操作及給外殼充入防污染氣體的操作可一次或多次地交替進(jìn)行，直至惰性氣體的替換比率達(dá)到預(yù)定的值。
如果不采用上述給外殼充以防污染氣體的步驟，本發(fā)明的方法可包括這樣的步驟使防污染氣體流過容納慣性球和減震液體的外殼的內(nèi)部一直到惰性氣體的替換比率達(dá)到預(yù)定的值為止。
按照本發(fā)明的方法的第四方面的特征在于包括這樣的步驟把容納慣性球的外殼內(nèi)部的壓力降低至預(yù)先確定的值，繼而在把蓋板固定到外殼的開口端上之前，給外殼內(nèi)充以防污染氣體，一直到使惰性氣體的替換比率達(dá)到預(yù)定的值。還包括的步驟是在把蓋板固定到外殼的開口端上之前給外殼中充以防污染氣體的步驟之后，將減震液體注入到外殼中。減震液體具有適當(dāng)?shù)恼硿?，以給慣性球施加阻力，使得當(dāng)慣性球經(jīng)受外部振蕩時能終止慣性球滾動。
對照附圖，參看以下的優(yōu)選實(shí)施例的描述，可使本發(fā)明的其它目的、特點(diǎn)以及進(jìn)步愈加明顯，其中

圖1是按照本發(fā)明加速度響應(yīng)開關(guān)的第一種具體實(shí)施例的縱向剖面圖;
圖2是沿圖1中2-2線所得的該加速度響應(yīng)開關(guān)的剖面圖;
圖3是按照本發(fā)明加速度響應(yīng)開關(guān)的第二種具體實(shí)施例的縱向剖面圖;
圖4是沿圖3中4-4線所得的該加速度響應(yīng)開關(guān)的剖面圖;
圖5是第二種具體實(shí)施例的加速度響應(yīng)開關(guān)中所用的抵觸部件的縱向剖面圖;
圖6是第二種具體實(shí)施例的加速度響應(yīng)開關(guān)中所用的抵觸件的俯視圖;
圖7是與圖2類似的剖面圖，表示按照本發(fā)明加速度響應(yīng)開關(guān)的第三種具體實(shí)施例;
圖8是按照本發(fā)明加速度響應(yīng)開關(guān)的第四種具體實(shí)施例的縱向剖面圖;
圖9是采用本發(fā)明加速度響應(yīng)開關(guān)的地震靈敏部件的縱向剖面圖;
圖10是按照本發(fā)明加速度響應(yīng)開關(guān)的第五種具體實(shí)施例的縱向剖面圖;
圖11是裝配本發(fā)明加速度響應(yīng)開關(guān)所用焊接設(shè)備的縱向剖面圖;
圖12是按照本發(fā)明加速度響應(yīng)開關(guān)的第六種具體實(shí)施例的縱向剖面圖。
現(xiàn)在參照圖1和圖2描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。加速度響應(yīng)開關(guān)1有一個在其中心形成有通孔2A的圓形金屬蓋板2。借助絕緣填料4，如玻璃，將一導(dǎo)電的引線端子3密閉地封裝在通孔2A中，使其從中伸展。蓋板2有圓形的凸緣2B，將一帶有底部的圓周形金屬外殼5的開口端通過環(huán)形凸焊方式密閉地封裝于該凸緣上，使得蓋板2和外殼5構(gòu)成一個密閉的容器，能阻止氣體和水份滲入容器或從里面漏出。外殼5的內(nèi)底面5A有傾斜的或者錐形的面50，其大致從底部中心平緩地漸漸向外抬起。
一個導(dǎo)電接觸件6導(dǎo)電地固定在位于外殼5中的引線端子3的末端。接觸件6具有多個電接點(diǎn)部分或者羽狀部分6A，它們的每一個都有足夠大的彈性。這些羽狀部分6A沿徑向幾乎與外殼5同軸地排列著。每個羽狀部分6A都由磷銅片制成，若慣性球7(后面將要描述)的質(zhì)量為譬如0.7克，那么這些磷銅片的厚度為0.01至0.03毫米。
把導(dǎo)電的慣球7封裝在外殼5內(nèi)。在靜止的正常狀態(tài)，慣性球7位于靠近外殼底部錐形面5D中心處的靜止位置5B。慣性球7可以是一個由鐵、銅或者它們的合金制成的導(dǎo)電固體球。當(dāng)受到由地震等引起的具有預(yù)定加速度或者超過這一加速度的振蕩時，慣性球7就能在外殼底面的錐形面或者傾斜面5D上滾動，直至它碰觸到內(nèi)側(cè)壁5E或者突起5C(后面將要述及)，如圖1中的虛線所示。慣性球7在其滾動過程中能與接觸件6的一個或多個羽狀部分6A相碰觸和離開它們。因此，慣性球7提供了一種電氣的接通一斷開作用過程。接觸件6與引線端子3固定在一起的那部分的下部固定著一個防護(hù)罩8。這個防護(hù)罩8可防止接觸件6因受到慣性球7對它的碰撞而變形。
如圖2所示，環(huán)繞著外殼5的內(nèi)側(cè)壁5E，等間隔地形成五個突起部5C，每個突起都用作為一個抵觸部分。這些突起部5C是用例如壓制的方法制成的，其數(shù)目取決于慣性球7的響應(yīng)頻率，這一響應(yīng)頻率與外殼5或者慣性球7的尺寸、慣性球7的材料等有關(guān)。這些突起部5C以等間隔形成于外殼5內(nèi)側(cè)的圓周面上，慣性球7就沿著這個面滾動，突起部5C在接觸件6的羽狀部分6A上滑動。突起部5C的數(shù)目可為2、3、4或者比5還多。此外，若要使與慣性球7直至觸及外殼5內(nèi)側(cè)壁的實(shí)際活動范圍相對應(yīng)的滾動區(qū)5D1的形狀不致因受壓等情況的影響，可將諸如突起部5C這樣的抵觸部分做成自外殼5底部的外面部分向上延伸的柱狀形狀。另外，可以這樣來選定每個突起部5C朝外殼5的內(nèi)部突出的量，即使慣性球7處于它能與突起部5C碰觸的位置也不致干擾它與接觸件6的碰觸，而且慣性球7沿著圓周運(yùn)動的方向可以被可靠地改變，而不致造成接觸件6與突起部5C直接碰在一起。再者，突起部5C的環(huán)形寬度最好盡可能地小，以便能防止慣性球7的移動距離會因其往復(fù)振蕩過程中慣性球7與突起部5C的正面碰撞而減小，或者能防止縮短該加速度響應(yīng)開關(guān)所產(chǎn)生的信號的時間長度。另外，當(dāng)慣性球7傾斜地但不是正面碰觸到突起部5C時，會將慣性球彈回外殼5的側(cè)壁5E。因此，由于能夠防止慣性球7移動距離的減小，所以慣性球7與接觸件6的碰觸時間幾乎不受影響。
現(xiàn)在來描述本加速度響應(yīng)開關(guān)的動作過程。如上所述，慣性球7在穩(wěn)定狀態(tài)時，處于正常狀態(tài)的靜止位置5B。由于這時慣性球7不與接觸件7接觸，所以引線端子與外殼5或蓋板2之間是不導(dǎo)電的。
當(dāng)加速度響應(yīng)開關(guān)1受到預(yù)定值的或更高的橫向加速度時，慣性球7就在外殼底面5的傾斜面5D上滾動，開始與接觸件6的一個或者多個羽狀部分6A接觸。于是，由于接觸件6與外殼5電導(dǎo)通，則依次由引線端子3、接觸件6、慣性球7、外殼5以及蓋板2構(gòu)成一個電路，以輸出一個信號。
若慣性球7滾動過程中振蕩的方式是沿一個固定方向的往復(fù)運(yùn)動，那么慣性球7的運(yùn)動從理論上講就是一種沿著外殼5的中心線的往復(fù)運(yùn)動，而這要取決于加給慣性球7的振蕩方向。然而，由于慣性球7與羽狀部分6A接觸時的傾斜，或者由于傾斜面5D上的輕微的凹、凸部分的不平衡，實(shí)際上有時會有一個與所加振蕩相交叉的方向上的微小加速度分量作用在慣性球7上。加速度的這種橫向分量的作用力會引起慣性球7偏離外殼5的中心，因而，慣性球7的運(yùn)動有時會發(fā)展成具有圓形、橢圓形或者“8”字形軌跡的滾動。當(dāng)發(fā)生這種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，慣性球7就會接連不斷地與羽狀部分6A觸碰，并且從引線端子3輸出的信號會因此成為具有1秒或更長時間的連續(xù)信號，依據(jù)該信號推斷出異常情況的連續(xù)信號的出現(xiàn)。此外，在慣性球7這種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動衰減的期間，慣性球7與羽狀部分6A的接觸變成間歇式的。這樣，就會偶然確定出一種其時間長度以及發(fā)生的間隔都與地震信號相似的檢測信號，錯誤地指示發(fā)生了地震。如果加到加速度響應(yīng)開關(guān)1上的振蕩頻率在7至10Hz之間時，微型電子計(jì)算機(jī)就會在發(fā)生上述異常情況時錯誤地確定地震的發(fā)生。
可是，在上述加速度響應(yīng)開關(guān)中，每個用作抵觸部分的突起部5C都形成于外殼5的側(cè)壁5E上。當(dāng)慣性球7開始旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，就會與突起部5C碰觸，從而突然改變了它的運(yùn)動方向。結(jié)果，暫時中斷了慣性球7與接觸件6的接觸，這就避免了連續(xù)產(chǎn)生“通”信號。與此同時，慣性球7與突起部5C的碰撞會使慣性球7的動能很快減少，從而在較短的時間內(nèi)結(jié)束慣性球7的轉(zhuǎn)動運(yùn)動，恢復(fù)它的近乎直線運(yùn)動的正常的往復(fù)運(yùn)動。因而，通過如此短的時間內(nèi)結(jié)束慣性球7的轉(zhuǎn)動運(yùn)動，就能防止“通”或者“斷”信號的時間長度和產(chǎn)生次數(shù)符合確定地震的條件。
本發(fā)明人的實(shí)驗(yàn)表明，在外殼5上帶有突起部5C的加速度響應(yīng)開關(guān)中，15秒或者更短的時間內(nèi)即可結(jié)束慣性球7的轉(zhuǎn)動運(yùn)動，而在外殼上未設(shè)有這種突起部5C的情況下，則需要20至30秒才能結(jié)束慣性球7的轉(zhuǎn)動。在終止慣性球7旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的過程中，可產(chǎn)生周期為40毫秒的“通”信號，對于這樣的系統(tǒng)中，一旦產(chǎn)生具有40毫秒或更長時間的周期的“通”、“斷”信號，微型電子計(jì)算機(jī)就可確定地震的發(fā)生。不過，在這樣的信號產(chǎn)生三次之前，慣性球7的轉(zhuǎn)動即減小到不與接觸件6接觸的輕微振蕩了。
抵觸部分不應(yīng)限于圖1所示的那種突起部5C。圖3至圖6表示了一種作為本發(fā)明第二種具體實(shí)施例方式的抵觸部分變化形式。恰如前述的實(shí)施例那樣，當(dāng)慣性球7的運(yùn)動變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，第二實(shí)施例中的抵觸元件22會立即改變慣性球的運(yùn)動方向，并減小慣性球7的動能。在第二實(shí)施例中用相同的參考數(shù)碼表示與第一實(shí)施例中相類似的部件。抵觸部件22可用鐵、鐵合金或者塑料制作。如圖5和圖6所示，抵觸部件22包括環(huán)形底部22A和等間隔地環(huán)繞底部22A形成的多個抵觸部分22B。抵觸部件22被嵌入外殼5中卡緊定位，使抵觸部分22B被定位于預(yù)定的位置。由于慣性球7的滾動區(qū)域5D1(見圖1)位于環(huán)形底部22A的里邊，所以抵觸部件22不影響慣性球7的基本滾動特性。
抵觸部件22的每個抵觸部分22B都具有與前述實(shí)施例中每個突起部5C一樣的作用。特別是由于抵觸部分22是一個與外殼23斷開的部件，所以可以用比外殼23薄或者更易彈性變形的材料來制做抵觸部件22，以致可有比由第一個近乎剛性體的突起部5C吸收得更多的慣性球7的動能被每個抵觸部分22B所吸收。因此，可比第一種實(shí)施例中更快地使慣性球7的轉(zhuǎn)動運(yùn)動結(jié)束。
圖7表示本發(fā)明的第三實(shí)施例。在此實(shí)施例中，外殼35的側(cè)壁35A是多邊形的，或者其曲率是變化的，所以外殼35具有非圓形的截面，因而側(cè)壁35A實(shí)際上起著抵觸部分的作用。因此，慣性球7沿著外殼35的內(nèi)周表面的轉(zhuǎn)動運(yùn)動是不穩(wěn)定的，使轉(zhuǎn)動終止。在這種結(jié)構(gòu)中，外殼的底面35B與圖1所示結(jié)構(gòu)一樣，也包括滾動區(qū)或者傾斜面35C。此外，慣性球7滾動運(yùn)動的距離隨著其運(yùn)動方向的不同而不同。不過，當(dāng)彼此相關(guān)地確定慣性球7的直徑以及外殼35內(nèi)周表面的最大直徑和最小直徑以使“通”信號的時間長度之差減到最小時，對地震的測定可以基本不受干擾地進(jìn)行。
圖8表示本發(fā)明的第四種實(shí)施例。這種加速度響應(yīng)開關(guān)41有一個由諸如塑料或者陶瓷等電氣絕緣材料做成的蓋板42。蓋板42的大致中央有一個通孔，引線端子3固定在其中。外殼45的底部以及突起部45A的形狀都與圖1所示者相同。外殼45的開口端形成一個凸緣或者固定部分45B。借助于彎邊將蓋板42固定在外殼45的開口端。這樣一來，由于無需焊接工序，就使這種加速度響應(yīng)開關(guān)的裝配變得更容易。
在第四實(shí)施例中，由外殼45和蓋板42組成的容器不是密封的。將這種加速度響應(yīng)開關(guān)置于真空中或者惰性氣氛中不會有什么不方便。此外，在慣性球7的表面、外殼45與慣性球7碰觸的內(nèi)表面部分以及接觸件6是處理過的，或者在這些部件都是用在大氣中不受侵蝕的材料制成的情況下，這種加速度響應(yīng)開關(guān)41就可以被安置在大氣中。因此，若將蓋板42用粘合劑固定到固定部分45B上，使容器封閉起來，就可像后面將要描述的那樣，將這種加速度響應(yīng)開關(guān)41用做地震靈敏裝置。
圖9表示把該加速度響應(yīng)開關(guān)用作地震靈敏元件的情況，這種地震靈敏元件裝在帶有集成微計(jì)算機(jī)的氣體流量計(jì)上。地震靈敏裝置11有一外部容器12，里面封裝著加速度響應(yīng)開關(guān)1。設(shè)在引線端子3上的吊鉤13被掛在支撐件14的掛耳14A上，支撐件14安裝在外部容器12內(nèi)，從而使加速度響應(yīng)開關(guān)1被可移動地懸掛起來，而且重力使加速度響應(yīng)開關(guān)1呈現(xiàn)其正常狀態(tài)。足夠柔軟的導(dǎo)線15A和15B的一端分別連到蓋板2和引線端子3上。導(dǎo)線15A和15B的另一端用插入模注方式通過接線端子16A和16B分別接到設(shè)在外部容器12中的導(dǎo)電端子17A和17B上。給外部容器12充入預(yù)定量的粘性流體18。將一外蓋19固定到外部容器12的開口端，其密封的程度要足以防止粘性流體18從外部容器12中漏出。
將地震靈敏裝置11直接安裝于控制裝置的印刷電路板上，并通過導(dǎo)電端子17A和17B與電路板上的導(dǎo)線相接。加速度響應(yīng)開關(guān)1在電路板上的安裝位置對其工作特性有很大的影響。例如，若加速度響應(yīng)開關(guān)1相對于其正常位置傾斜1度，它響應(yīng)的加速度就可變化大約20伽。因此，由于把加速度響應(yīng)開關(guān)1安裝到電路板上要求有較高的精度，所以就難于將其直接裝到電路板上去。但是，加速度響應(yīng)開關(guān)1是懸吊在上述地震靈敏裝置11的外部容器12中的。因而，當(dāng)裝在電路板上的地震靈敏裝置的位置處在能夠允許的傾斜范圍之內(nèi)時，自重就能使加速度響應(yīng)開關(guān)1呈現(xiàn)其正常位置。于是，由于降低了安裝地震靈敏裝置的精度要求，就可以比較容易地進(jìn)行安裝工作了。
此外，外部容器12中隨加速度響應(yīng)開關(guān)1一起還充入具有預(yù)先選定粘滯性的粘性流體18，如硅油。隨著裝有這種地震靈敏裝置的設(shè)備的傾覆或突然傾斜，或者由于地震引起的振蕩，加速度響應(yīng)開關(guān)1就送出一個動作信號。所以要選擇粘性流體18的粘滯性，以使當(dāng)?shù)卣痨`敏裝置11的傾斜度改變時，加速度響應(yīng)開關(guān)能在30秒內(nèi)回到正常位置。
圖10表示出本發(fā)明的第五實(shí)施例。加速度響應(yīng)開關(guān)50包括外殼51和蓋板2，其中外殼51實(shí)際上與圖1所示的一樣，只是省去了突起部5C。外殼51和蓋板2構(gòu)成一個密閉的容器52，里面裝著減震液體53和慣性球7。
減震液體53是不活潑的液體并希望它有相對較低的粘滯性和較小的表面張力，例如一種對氟不活潑的液體，比如由美國3M公司以FLUORINERT商標(biāo)出售的FC-75型液體。容器52中所裝的減震液體53的量最好在能使慣性球7直徑的四分之一侵入該液體中到能使整個慣性球7都浸入該液體中之間的范圍內(nèi)。容器52中減震液體53的自由液面之上有氣體密封，這樣可防止由于溫度變化引起液體53膨脹和收縮而使容器52變形。
加速度響應(yīng)開關(guān)50通常按與圖1所示相同方式工作。具體地說，即使在給慣性球7加上一個與外部振蕩的方向相交叉的分力的情況下，慣性球7沿該分力方向運(yùn)動的發(fā)展也會受到減震液體53粘滯性的抑制。因此，當(dāng)慣性球7響應(yīng)頻率在7至10赫茲范圍內(nèi)的振蕩而在密閉容器52中滾動時，可防止加速度響應(yīng)開關(guān)50送出足以使微計(jì)算機(jī)錯誤地確定發(fā)生了地震或者設(shè)備已傾覆的信號。
在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，使用在-30至60℃溫度范圍內(nèi)其動力粘度范圍為3至0.4厘沲的0.2至0.3克減震液體。當(dāng)加到未使用減震液的加速度響應(yīng)開關(guān)50上的正弦波振動達(dá)到加速度為110伽時，慣性球7開始滾動。另一方面，當(dāng)容器52中盛有減震液53時，則在加速度為120伽的情況下慣性球7才開始滾動。對應(yīng)于地震烈度5級的加速度在80至250伽的范圍內(nèi)。因而，這種加速度響應(yīng)開關(guān)50就其加速度響應(yīng)能力而言是不存在問題的。
在另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，所加的振蕩頻率范圍在7至8Hz之間，而其加速度增加至300至500伽。當(dāng)不用減震液時，受到沿與所加振蕩方向相交叉的分力方向所引起的微小加速度分量的作用，慣性球7就沿著這個分力的方向形成運(yùn)動。而若在容器52中盛有減震液53，則上述那種慣性球7不希望有的運(yùn)動就幾乎不會產(chǎn)生，慣性球7實(shí)際上僅沿所加振蕩的方向運(yùn)動。通過改變外殼5底部的形狀等方式可調(diào)整引起慣性球7開始運(yùn)動的加速度的最低限度值。
由于容器52中盛有減震液體53，即使慣性球7可能會引發(fā)轉(zhuǎn)動運(yùn)動，也能在很短的時間內(nèi)停止。
本發(fā)明人所做的實(shí)驗(yàn)表明，在容器52中盛有減震液53的加速度響應(yīng)開關(guān)中，慣性球7的轉(zhuǎn)動運(yùn)動可在10秒或更短的時間內(nèi)被停止，而在容器中未盛有這種減震液的情況下，就要20至30秒的時間。在上述這樣短的時間內(nèi)，三秒鐘內(nèi)是不會發(fā)生三次每個都有40毫秒或者更長周期的“通”、“斷”信號的。所以能防止微計(jì)算機(jī)錯誤地確定發(fā)生了地震。
此外，密閉容器52所盛有的不活潑的減震液53可避免污物粘附到接觸件6和慣性球7的表面上。再者，慣性球7在振蕩過程中攪動減震液53，從而使得減震液在容器52中流動。于是，由于很容易除去污物，就可使信號的幅度穩(wěn)定，而且能在一段很長的時間內(nèi)保持加速度響應(yīng)開關(guān)的初始響應(yīng)能力。
現(xiàn)在來描述第一種制作加速度響應(yīng)開關(guān)50的方法。由于加到上述類型的加速度響應(yīng)開關(guān)上的工作電壓通常都很低，而且電流也很微弱，所以一旦接觸件或慣性球的表面，或者容器的內(nèi)表面上產(chǎn)生一層氧化膜，接觸電阻的變化就會很大。為了防止生成這種氧化膜，應(yīng)使容器52嚴(yán)密地封閉，并采用置換容器52中空氣的方式，將諸如氮或者氬、氮等惰性氣體或者氫之類的防止氧化等的防污染氣體封入容器52中。在將氦氣封入容器52中時，最好用氦檢測器檢查密封性。
在用防污染氣體置換容器內(nèi)的空氣的過程中，當(dāng)在那種不用減震液的普通加速度響應(yīng)開關(guān)中把蓋板焊到外殼上時，將容器內(nèi)部的壓力降到0.05乇以下，即大約一萬五千分之一個大氣壓。將容器內(nèi)部抽空之后，再給容器充入防污染氣體，然后用焊接方法密封容器。在按照本發(fā)明組裝加速度響應(yīng)開關(guān)的過程中，將諸如具有低粘度和高蒸汽壓的氟不活潑液體做為減震液，在大氣壓下注入容器中。這時就存在一個問題，即在按常規(guī)方式于高真空下進(jìn)行抽空操作以使容器內(nèi)的氣體以常規(guī)的置換速度被防污染氣體替換時，容器內(nèi)的壓力會降到遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氟不活潑液體的蒸汽壓，不活潑液體就會立即蒸發(fā)。為解決這個問題，就須使充入防污染氣體的容器中的真空度大于不活潑液的蒸汽壓，或者須在把防污染氣體封入容器的過程中降低不活潑液體的溫度以便降低該不活潑液體的蒸汽壓。但是，在真空度受到限制的情況下，容器內(nèi)的壓力就不能用現(xiàn)有技術(shù)得到的值或者更高的值。此外，要降低不活潑液體的溫度就須將整個氣體交換器保持在低溫下，這就造成要用復(fù)雜的大型的氣體交換器。
由前面所述可見，在本發(fā)明的第一種方法中，反復(fù)地交替進(jìn)行抽空和充氣，使得容器中的氣體置換比率可提高到基本上與在高真空條件下進(jìn)行抽空的情況下一樣的值?，F(xiàn)在參照圖10和圖11描述第一種方法的一個實(shí)施例。圖11表示一個用于組裝本發(fā)明的加速度響應(yīng)開關(guān)的氣體交換器的實(shí)例。圖11中省略了焊機(jī)，但示出了焊接電極及它們的輔助部件。
最好將具有初級線圈的變壓器的次級電流供給與氣體交換器一起使用的焊機(jī)，所說的初級線圈接受電容器的放電電荷。另外，該焊機(jī)有上電極65和下電極66。若將電壓豎直地加到它們上面，就會產(chǎn)生一大電流流過這兩個電極。由電極65和66之間的下支承件61和上支承件62限定一腔室63。下支承件61的開口端與上支承件62的開口端之間用一個O型環(huán)狀墊圈61C彼此氣密地相接。接觸件6、引線端子3和蓋板2以及容納慣性球和不活潑液體的外殼5的組合件就安置在腔室63中。上支承件62和下支承件61都是能通過大電流的電極，它們用諸如鉻銅這樣的材料制成。
將與腔室63相通的通路61A經(jīng)抽氣電磁閥(未示出)接到真空泵上，使腔室63中的空氣經(jīng)通路61A被抽出。也與腔室63相通的通路61B經(jīng)充氣電磁閥(未示出)接至供氣源，使得防污染惰性氣體經(jīng)通路61B被加到外殼5中。
在把蓋板側(cè)的各部件和外殼側(cè)的各部件都安放到腔室3中以后，打開通路61A一側(cè)的抽氣電磁閥，使腔室63中的空氣通過通路61A被抽出。當(dāng)腔氣63中達(dá)到一個比不活潑液體的蒸汽壓高的預(yù)定壓力時，關(guān)閉抽氣電磁閥。然后打開通路61B一邊的充氣電磁閥，使從象高壓氣筒這樣的氣源送來的防污染惰性氣體經(jīng)通路61B和腔室63充入到外殼5里面。當(dāng)外殼5中的惰性氣體達(dá)到預(yù)定量時，關(guān)閉充氣電磁閥。外殼5的開口端與蓋板2的周緣之間留有一個小縫隙，一直到上述步驟完成為止。
例如，當(dāng)不活潑液體在室溫條件下的蒸汽壓為20乇時，就需要把在降壓條件下的外殼中的壓力限制在大約30乇，也不是大約1/25個大氣壓。即使在外殼中的壓力降到30乇之后再向外殼內(nèi)引入惰性氣體時，在外殼中仍保持有抽氣之前或通常情況下存在的氣體，其含量為1/25。
不過，本發(fā)明中是把抽氣操作與充氣操作交替地反復(fù)進(jìn)行預(yù)定的次數(shù)，所以能使外殼中的氣體置換比率提高。例如，若交替地反復(fù)進(jìn)行3次抽氣操作和充氣操作，則所剩余的空氣降至1/25的三次方，即大約1/15，625，這個值與在把外殼中的壓力降到0.05乇之后再加入惰性氣體情況下所得到的值相同。
腔室63的上支承件62是具有雙重作用的結(jié)構(gòu)，即，它既能保持氣密性，又是可以垂直移動的。上支承件62支撐蓋板2的那部分由一螺旋彈簧64保持在預(yù)定的位置，該彈簧有克服加于其上的大氣壓力的作用。當(dāng)有較大的力作用于這部分時，蓋板2的周緣就與外殼5的開口端部接觸，它們之間有一個預(yù)定的接觸壓力。此后，上支承件62和下支承件61被約束在電容器放電型焊機(jī)的上、下電極65和66之間，以便瞬間產(chǎn)生大電流流過兩個電極，進(jìn)行被稱為“環(huán)形凸焊”的密封焊接。通常把氮?dú)饣烊攵栊詺怏w中，以便做氣密試驗(yàn)。密封焊接之后要用氦氣檢測器確認(rèn)氣密性，確認(rèn)得到的漏泄量通常是10-9大氣壓·厘米3/秒(atm·cc/sec)或者更低。
按照上面所說的方法，在抽氣操作過程中，即使腔室63中的壓力高于惰性氣體的蒸汽壓，外殼中的氣體置換率也可提高到基本上與通常在高真空下進(jìn)行抽氣情況下相同的值。另外，由于抽氣操作中無需高真空，就可以使用比通常所用的泵的性能低些的抽氣泵。這樣就不需要價格昂貴的泵。
因?yàn)樯厦嫠f的第一種方法中惰性氣體的蒸汽壓力變得較低，所以抽氣操作的壓力也需要降低。因此，由于抽氣和充氣操作的重復(fù)次數(shù)增多，工作步驟的數(shù)目也就增多。因此，就需要增加腔室63的數(shù)目，以改善生產(chǎn)能力，這就要使裝有焊機(jī)的氣體交換器變得龐大。
為了克服上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提出第二種制作加速度開關(guān)的方法。下面對照圖11描述第二種方法的一個具體實(shí)施例。在第二種方法中，當(dāng)把蓋板2及外殼5安裝到腔室63中以后，同時打開充氣電磁閥和抽氣電磁閥，以便同時經(jīng)由通路61B供氣通過通路61A抽氣。繼而，使預(yù)先確定的氣體，如惰性氣體充分地流過外殼5的內(nèi)部，從而用惰性氣體替換外殼中的空氣。一旦事先確定的用于達(dá)到預(yù)定置換率的時間已用完，或者已使預(yù)先確定的惰性氣體的量流過腔室時，就關(guān)閉兩個閥門。其后，利用環(huán)形凸焊將蓋板氣密地封到外殼上。
按照第二種方法，使諸如惰性氣體之類的防污染氣體流過外殼，實(shí)現(xiàn)充分的置換，此后封閉該外殼。因此，盡管外殼中所裝的液體有較高的蒸汽壓，也能在短時間內(nèi)完成換氣工作。因此能夠避免加大氣體交換器的尺寸，這可避免降低充氣作業(yè)的效率。
下面描述本發(fā)明的第三種制作加速度響應(yīng)開關(guān)的方法。在第三種方法中，若使用例如圖11所示的氣體交換器，在已把慣性球7封入外殼51但尚未將不活潑液體53盛入其中時，就把外殼51和蓋板2設(shè)置到腔室63中。在這種情況下，利用抽氣裝置，按與通常的換氣作業(yè)一樣的方式使腔室63中的壓力降至例如0.05乇或更低的高真空。之后，將防污染氣體加到外殼中，再給外殼中注入預(yù)定量的不活潑液體53，隨后封閉外殼。
按照第三種方法，在外殼內(nèi)的壓力被降低的情況下，外殼里面還未盛有減震液體。因而，由于可將外殼內(nèi)的壓力降到足夠低，所以各個抽氣操作和充氣操作可以一次完成，這就改善了工作效率。
在不活潑液體注入容器之前有各種氣體以及通常的空氣。即使用惰性氣體置換容器內(nèi)的氣體后再密封該容器，仍可能有一部分溶在不活潑液體中的氣體(例如空氣中的氧氣)可能在各部件的表面上形成一層薄膜。為防止這一點(diǎn)，第三種方法最好包括一個預(yù)先從不活潑液體中除去所溶的各種氣體的步驟。
為收到同樣的效果，前述第一種方法可包括下列步驟，使外殼中的壓力在一段預(yù)定的時間內(nèi)始終處于降低的狀態(tài)，并除去溶在不活潑液體53中的各種氣體。在這種情況下，惰性氣體也可能揮發(fā)。但是，根據(jù)不活潑液體在適當(dāng)考慮的環(huán)境溫度等條件下的蒸發(fā)量來確定出不活潑液體的量時，就可將預(yù)定量的不活潑液體可靠地注入外殼中。
現(xiàn)在來描述第四種制作加速度響應(yīng)開關(guān)的方法。在前面所述的那些方法中，容器52中的氣體是用防污染氣體所替換的?？墒窃诘谒姆N方法中，將外殼中的氣體抽出，使得它里面的壓力降低。這之后，將外殼密封。因此，由于容器52中的空間被充以不活潑液體53的蒸汽，所以就不需要將防污染氣體送入到容器中。這樣就能使工作效率得到改善。
現(xiàn)在描述本發(fā)明的加速度響應(yīng)開關(guān)中所用的減震液體。在前面所述的各種實(shí)施例中，采用氟不活潑的液體做為減震液。由于這種氟不活潑的液體比重相對地高些，就有可能借助這種液體所產(chǎn)生的浮力來減低慣性球與外殼之間的接觸壓力。另外，這種氟不活潑的液體的粘度隨著溫度有很大變化。當(dāng)減震液體的粘度隨溫度變化時，慣性球的可動性也隨溫度而變。隨之，由加速度響應(yīng)開關(guān)所產(chǎn)生信號的時間長度也就隨溫度而變，這就可能引起錯誤的地震判斷。此外，發(fā)明人所做的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，當(dāng)周圍溫度為0℃左右時，加速度響應(yīng)開關(guān)產(chǎn)生的“通”信號得到一個瞬時中斷的波形。當(dāng)那些接觸點(diǎn)之間發(fā)生震顫時，就能看到這種間斷的波形。實(shí)驗(yàn)還證實(shí)，出現(xiàn)這種間斷波形的原因在于作為減震液的氟不活潑液體中所含水份的凍結(jié)，生成的冰妨礙了慣性球與接觸件之間的電導(dǎo)通。
鑒于上面所述的問題，可以考慮的減震液包括酒精、加有酒精的液體，以及去水碳?xì)浠衔?。但由于酒精是?dǎo)電的，所以它引起漏電流。因此，酒精做為減震液體并非最佳者。另外，要從碳?xì)浠衔镏谐ズ乃恳彩抢щy的。不可能完全從碳?xì)浠衔镏谐ニ俊?br> 作為首選的減震液體，本發(fā)明者提出一種以碳?xì)浠衔锘蚬栌蜑橹饕旱幕旌弦后w、再向主液中加入預(yù)定量液體。碳?xì)浠衔镒詈檬钦焱?、正己烷、正庚烷或者甲苯。附加的液體最好是酒精(甲醇或乙醇)或者是與含水量反應(yīng)而產(chǎn)生酒精的硅烷偶合劑。所說的硅烷偶合劑最好是甲基三甲氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷。
在本實(shí)施例中，減震液53由正己烷和質(zhì)量比為30%的甲醇組成。要使接觸件6的每個羽狀部分6A的遠(yuǎn)端都浸在減震液中，還要使液面的上方限定出氣體所占據(jù)的空間，以防止因減震液由于溫度變化而膨脹、收縮致使密閉容器變形。
由于至少接觸件6的每個羽狀部分6A的遠(yuǎn)端都與減震液53接觸，所以，在有一定量的酒精溶于減震液53中的情況下，酒精的導(dǎo)電性就會引起微弱的電流流過。確定酒精的數(shù)量，使得當(dāng)加速度響應(yīng)開關(guān)處于靜止?fàn)顟B(tài)時引線端子與外殼之間的絕緣電阻取預(yù)定的值或者更高值。例如，本實(shí)例中是將體積比為3%的酒精溶于減震液53中，這就可以忽略上面所說的那個微弱電流。
本發(fā)明人在下述條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即將甲醇溶解到作為主液的正己烷中，并給加速度響應(yīng)開關(guān)加上500伏的電壓，確定了引線端子3與外殼51之間的絕緣電阻。當(dāng)所溶入的甲醇的體積比達(dá)到5%時，這個絕緣電阻的值為1000兆歐或者更高。若所溶的甲醇為8%，則該絕緣電阻為200兆歐至300兆歐;而若所溶的甲醇為10%時，則此絕緣電阻為40兆歐至60兆歐。在所溶的甲醇的體積比為10%時，其導(dǎo)電性迅速增大。當(dāng)把本發(fā)明的加速度響應(yīng)開關(guān)安裝于帶有可長時間由蓄電池供電的集成微計(jì)算機(jī)的氣體流量計(jì)中時，將加速度響應(yīng)開關(guān)的絕緣電阻設(shè)定為1000兆歐或者更高。因此，在需要有小尺寸的加速度響應(yīng)開關(guān)中所用的減震液是由正己烷為主液、同時正己烷中溶有甲醇而組成的情況下，正己烷中所溶的甲醇被設(shè)定為體積比是8%或者更低。
本發(fā)明人所做的另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，減震液是由正己烷和熔于正己烷中的乙醇組成的。當(dāng)乙醇的量達(dá)到8%時，絕緣電阻等于或大于1000兆歐。若乙醇的量為10%時，絕緣電阻大約為400兆歐，而當(dāng)乙醇的量為15%時，絕緣電阻大約為50兆歐。因此，由于溶于正己烷中的乙醇量的允許范圍比甲醇要寬，所以使用乙醇做為附加液體，可使減震液的控制變得更容易些。另外，與乙醇相比，甲醇在正己烷中不是可溶性的。當(dāng)使甲醇溶于正己烷中時必須要充分地攪拌。因此，在用乙醇做附加液體時，能夠比較容易地得到減震液體。溶于主液中的乙醇量為10%時，在低溫條件下能達(dá)到與乙醇量為8%或者更低(如3%)時同樣的導(dǎo)電效果。
若將乙醇加到硅油中，由于乙醇在硅油中幾乎是非溶性的，所以二者都被分離成兩相。因此，若減震液中乙醇的量較大，在受到擾動時，被攪動的減震液中的部分乙醇就殘留在接觸件與慣性球之間，從而乙醇表面出導(dǎo)電性。這樣一來，該開關(guān)的靜態(tài)時的絕緣電阻就會降到比如100兆歐這樣的預(yù)定值或者更小。不過，本發(fā)明人所做的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，若乙醇的量按體積比為10%或者更低，則開關(guān)在靜態(tài)時的絕緣電阻可提高到預(yù)定的值(如100兆歐)或者更高。最好是在乙醇的含量為5%或更低時，在加速度響應(yīng)開關(guān)受到擾動時所產(chǎn)生的“通”信號就不會包含由乙醇的導(dǎo)電性或者金屬與金屬相碰而短路所引起的間歇式干擾。
當(dāng)加速度響應(yīng)開關(guān)在比如-30℃這樣的低溫環(huán)境中工作時，減震液中所含的正己烷的粘度就要增加。輸出信號的周期就因此而變短。不過，本發(fā)明中減震液含有乙醇。因此，本加速度響應(yīng)開關(guān)就能響應(yīng)地震波或者預(yù)定的振蕩，可靠地產(chǎn)生“通”信號，而且即使當(dāng)本開關(guān)在低溫環(huán)境下工作時，也能避免該“通”信號具有間斷的波形。于是，本加速度響應(yīng)開關(guān)能可靠地產(chǎn)生一個穩(wěn)定的信號，根據(jù)此信號使微計(jì)算機(jī)能在較寬的溫度范圍內(nèi)工作。
當(dāng)減震液含有乙醇時，本加速度響應(yīng)開關(guān)在0℃環(huán)境溫度下所產(chǎn)生的信號是穩(wěn)定的，而當(dāng)減震液是由諸如正己烷、氟不活潑液體或者硅油之類的碳?xì)浠衔锝M成時，這種信號是不穩(wěn)定的。之所以如此的一種可能的原因是本發(fā)明的加速度響應(yīng)開關(guān)中至少采用含有乙醇的減震液。由于乙醇中溶有微量的含水量，而且這種含水量的冰點(diǎn)較低，所以當(dāng)在低溫環(huán)境下使用本加速度響應(yīng)開關(guān)時，這些水含量不會冰結(jié)。因此，該含水量不會防礙接觸件與慣性球之間的接觸。當(dāng)減震液體的主液中溶有或者混入預(yù)定量的硅烷偶合劑(如甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷或者乙烯基三甲氧基烷)而不是乙醇時，或者當(dāng)減震液由硅烷偶合劑構(gòu)成時，減震液中所含的水分就與硅烷偶合劑中的的烷基反應(yīng)，生成乙醇。因此，由于除去了所含的水分，就可以使本開關(guān)在低溫環(huán)境下的操作變得可靠。在這種情況下，減震液就可以不限于乙醇或者硅烷偶合劑。如果減震液中含的水在低溫環(huán)境下不影響接觸件與外殼之間的導(dǎo)電性，那么可采用異氰酸材料，如異氰酸甲基丙烯酸乙酯(isocyanateethylmethaclate)，它與所含的水反應(yīng)，生成二氧化碳。
圖12表示本發(fā)明加速度響應(yīng)開關(guān)的第六實(shí)施例。加速度響應(yīng)開關(guān)55包括具有與第一實(shí)施例同樣結(jié)構(gòu)的外殼5和裝在外殼5中的減震液體54。減震液54例如是以溶于乙醇的碳?xì)浠衔锘虿蝗苡谝掖嫉墓栌蜑橹饕号c乙醇的混合物。在把第六實(shí)施例的加速度響應(yīng)開關(guān)用在低溫環(huán)境下時，若把這種減震液的粘度設(shè)定為適宜在室溫下使用的值，則在低溫環(huán)境中就會使這種減震液的粘度提高。由于限制慣性球運(yùn)動的減震液的作用力加大，所以即使在有預(yù)定的振蕩加到該加速度響應(yīng)開關(guān)上時，慣性球與接觸件的接觸時間也要縮短。因此，所產(chǎn)生的“通”信號就不會具有上面所說的40毫秒的周期。另外，慣性球不與接觸件接觸，因而沒有信號產(chǎn)生。不過，在本發(fā)明中將減震液54的粘度選擇成即使本開關(guān)被用在最低的環(huán)境溫度中，它也能取適當(dāng)?shù)闹?。例如，作為碳?xì)浠衔锏恼和榈膭討B(tài)粘度在-30℃條件下是1厘沲，當(dāng)本開關(guān)受到具有加速度為130伽的振蕩激勵時，就產(chǎn)生具有預(yù)定時間長度的“通”信號。這個加速度處于前面所說的80至250伽的范圍之內(nèi)，這個范圍對應(yīng)于5級地震烈度。
另外，在-30℃條件下所做的沖擊試驗(yàn)中，借助減震液和碰撞部分的作用，在10秒或者更短的時間內(nèi)使慣性球7的滾動運(yùn)動停止。因此，即使有一個由球等類似物所引起的沖擊加到裝有本實(shí)施例這種加速度響應(yīng)開關(guān)的氣體流量計(jì)上，微計(jì)算機(jī)也不會做出發(fā)生了地震的錯誤判斷。
另一方面，當(dāng)把減震液的粘度選擇成即使是在低溫環(huán)境下也適宜的值，則這個粘度對于高溫環(huán)境就變得太低了。這樣一來，就不能利用減震得到對慣性球轉(zhuǎn)動運(yùn)動的足夠大的約束。不過，可以由外殼5內(nèi)表面上形成的突起部5C補(bǔ)償減震液54對這種約束的減弱。
鑒于前面所述，含有正己烷為主液的減震液54在60℃的環(huán)境溫度下的動態(tài)粘度為0.4厘沲或更低。在這種情況下，當(dāng)加速度響應(yīng)開關(guān)受到具有正弦波形的振蕩時，慣性球7在120伽時開始滾動。
在60℃條件下做的沖擊試驗(yàn)中，若外殼上無突起部，慣性球的滾動運(yùn)動在15至20秒內(nèi)被停止，而借助減震液54與突起部5C的聯(lián)合作用，慣性球7的這種滾動運(yùn)動在10秒或者更短時間內(nèi)便被停止。因此，裝在安裝了本實(shí)施例的開關(guān)的氣體流量計(jì)中的微計(jì)算機(jī)就不會把由球或者人碰撞該氣體流量計(jì)所引起的沖擊錯誤地判斷為發(fā)生了地震。
在制作本實(shí)施例的加速度響應(yīng)開關(guān)55時，減震液54的主液中均勻地混有乙醇，并在這樣的狀態(tài)下將減震液54注入外殼5中。這樣就可以使注入工作簡單化，而且減震液中的乙醇混入比率也可以被固定。為了這個目的，選擇一種乙醇能溶于其中的液體，如碳?xì)浠衔铮鰹闇p震液的主液。在事先把乙醇按預(yù)定的混合比率溶入主液之后，將所得的減震液注入外殼中。另一種方案是在選擇一種乙醇不溶于其中的液體，如硅油做為主液時，要攪動這種減震液，以使得到均勻的乙醇分布。將這種狀態(tài)下的減震液注入外殼?；蛘呤前堰m量的對于一種加速度響應(yīng)開關(guān)為適宜的主液與乙醇按預(yù)定的混合比率在一圓筒中混合，然后把混合物注入外殼中。按照上述這些灌注方式，可以便于組裝設(shè)備，特別是其中的灌注裝置得到簡化，而且與把兩種液體分開注入到外殼中的情況相比，也使這種開關(guān)的組裝變得容易了。
前面的描述及附圖僅表示了本發(fā)明的原則，而不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。各種變化和改進(jìn)對于本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員都將是很顯著的。所有的變化和改進(jìn)都將被看作是落入由所附權(quán)利要求確定的本發(fā)明的構(gòu)思和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種加速度響應(yīng)開關(guān)，它包括一個容器，該容器包括一個裝有底的圓筒形導(dǎo)電外殼和一個蓋板，該外殼的內(nèi)底面上形成有一個斜面，以使底面中心從中心向外平緩地上升；所述蓋板固定于外殼上以封閉外殼的開口端并且具有通孔；一個固定在蓋板的通孔中的引線端子，它延伸穿過蓋板，并與外殼電絕緣；固定在引線端子的位于外殼中的一個端部的接觸件，它有多個與外殼幾乎同軸地成輻射狀排列的羽狀部分，每個羽狀部分都有預(yù)定的彈性；以及一個封裝在密閉容器中的導(dǎo)電慣性球，它能在外殼底部內(nèi)表面上滾動，由于外殼底部內(nèi)表面的傾斜，慣性球在靜止?fàn)顟B(tài)時的正常位置基本上處于外殼底部內(nèi)表面的中心，當(dāng)受到振蕩時，慣性球移到偏離外殼底部內(nèi)表面中心的位置，從而與接觸件的一個或多個羽狀部分接觸，使羽狀部分與外殼之間電導(dǎo)通；其特征在于在部分外殼內(nèi)周壁上形成抵觸部分，慣性球滾動靠近該部分附近并滑動與接觸件的羽狀部分相觸碰，當(dāng)慣性球滾動著撞到這個抵觸部分時，其運(yùn)動的路徑發(fā)生改變。
2.一種如權(quán)利要求1所述的加速度響應(yīng)開關(guān)，其特征在于蓋板氣密地緊固于外殼的開口端上，提供氣密的容器。
3.一種加速度響應(yīng)開關(guān)，它包括一個氣密容器，該容器有一個裝有底的圓筒形，一個蓋板，該導(dǎo)電外殼的底部內(nèi)表面上形成有一個斜面，基本上從底面中心向外平緩地漸漸升高;該蓋板固定于外殼上以封閉外殼開口端并且具有通孔;一個氣密地固定在蓋板通孔中的引線端子，它穿過蓋板而延伸，并與外殼電絕緣;固定在引線端子的位于外殼中的一個端部的接觸件，它有多個與外殼幾乎同軸地成輻射狀排列的羽狀部分，每個羽狀部分都有預(yù)定的彈性;一個封裝在氣密容器中的導(dǎo)電慣性球，它能在外殼底部內(nèi)表面上滾動，由于外殼底部內(nèi)表面的傾斜，慣性球在靜止?fàn)顟B(tài)時的正常位置基本上位于外殼底部內(nèi)表面的中心，當(dāng)受到振蕩時，慣性球移到偏離外殼底部與表面中心的位置，從而與接觸件的一個或多個羽狀部分接觸，使羽狀部分與外殼之間電導(dǎo)通;其特征在于帶慣性球的氣密容器中裝有減震液體，減震液體的粘性適于給慣性球施加阻力，以使當(dāng)慣性球受到外界振蕩時終止其轉(zhuǎn)動。
4.一種如權(quán)利要求2或3所述的加速度響應(yīng)開關(guān)，其特征在于氣密容器中裝有防污染氣體。
5.一種如權(quán)利要求3所述的加速度響應(yīng)開關(guān)，其特征在于事先將減震液體抽氣，以便除去溶在液體中的雜質(zhì)。
6.一種如權(quán)利要求3所述的加速度響應(yīng)開關(guān)，其特征在于減震液含有水，將水的含量確定為即使在所含的水被凍結(jié)時仍可使外殼和接觸件與插在它們之間的慣性球之間能導(dǎo)電。
7.一種如權(quán)利要求3所述的加速度響應(yīng)開關(guān)，其特征在于減震液含有作為主液的碳?xì)浠衔锖妥鳛楦郊右后w的乙醇的混合物。
8.一種如權(quán)利要求7所述的加速度響應(yīng)開關(guān)，其特征在于將乙醇的含量確定為使外殼與接觸件之間的絕緣電阻保持在等于或大于預(yù)定的值。
9.一種如權(quán)利要求3所述的加速度響應(yīng)開關(guān)，其特征在于減震液含有乙醇基本上不溶于其中的主液和加到主液中的乙醇的混合物。
10.一種加速度響應(yīng)開關(guān)的制造方法，包括以下步驟制作帶有底的圓筒形導(dǎo)電外殼，該外殼具有在底部內(nèi)表面形成的一個傾斜面，該斜面基本上從底部的中心向外平緩地漸漸升高;制作具有通孔的蓋板，將引線端子氣密地固定于通孔中，使其穿過蓋板延伸并與蓋板電絕緣，引線端子的一端固定有接觸件，接觸件包括多個幾乎與外殼同軸地成輻射狀排列的羽狀部分，每個羽狀部分都具有預(yù)定的彈性;將導(dǎo)電的慣性球封裝在外殼中;將蓋板氣密地封緊到外殼的開口端，以便把接觸件封裝在外殼中;其特征在于還包括以下步驟在把蓋板封到外殼開口端之前把減震液裝入外殼，減震液具有適于給慣性球施加阻力的粘度，以便在慣性球受到外界振蕩時終止慣性球的轉(zhuǎn)動;將裝有慣性球和減震液的外殼內(nèi)部的壓力降低到一個預(yù)定值;將防污染氣體注入外殼。
11.一種加速度響應(yīng)開關(guān)的制造方法，包括以下步驟制作帶有底的圓筒形導(dǎo)電外殼，該外殼具有在底部內(nèi)表面形成的傾斜面，該斜面基本上從底部的中心向外平緩地漸漸升高;制作具有通孔的蓋板，將引線端子氣密地固定于通孔中，使其穿過蓋板延伸并與蓋板電絕緣，引線端子的一端固定有接觸件，接觸件包括多個幾乎與外殼同軸地成輻射狀排列的羽狀部分，每個羽狀部分都具有預(yù)定的彈性;將導(dǎo)電的慣性球封裝在外殼中;將蓋板氣密地封緊到外殼的開口端，以便把接觸件封裝在外殼中;其特征在于還包括到下步驟將減震液裝入外殼中，減震液具有適于給慣性球施加阻力的粘度，以便在慣性球受到外界振蕩時終止慣性球的轉(zhuǎn)動;使防污染氣體流過裝有慣性球和減震液的外殼內(nèi)部，直到達(dá)到預(yù)定的慣性氣體置換率。
12.一種加速度響應(yīng)開關(guān)的制造方法，包括以下步驟制作帶有底的圓筒形導(dǎo)電外殼，該外殼具有在底部內(nèi)表面形成的傾斜面，該斜面基本上從底部的中心向外平緩地漸漸升高;制作被固定到外殼的開口端上并具有通孔的蓋板，將引線端子氣密地固定于通孔中，使其穿過蓋板延伸，引線端子的一端固定有接觸件，接觸件包括多個幾乎與外殼同軸地成輻射狀排列的羽狀部分，每個羽狀部分都具有預(yù)定的彈性;將導(dǎo)電的慣性球封裝在外殼中;將蓋板氣密地封緊到外殼的開口端，以便把接觸件封裝在外殼中;其特征在于還包括以下步驟把里面裝有慣性球的外殼內(nèi)的壓力降低到一個預(yù)定值，接著給外殼內(nèi)部充以防污染氣體，直至達(dá)到預(yù)定的惰性氣體置換率;繼將防污染氣體充入外殼內(nèi)的步驟之后，再將減震液注入外殼中，減震液具有適于給慣性球施加阻力的粘度，以便在慣性球受到外界振蕩時終止慣性球的轉(zhuǎn)動。
13.一種如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于在降低外殼內(nèi)部壓力的步驟中，使外殼內(nèi)部在一段預(yù)定的時間內(nèi)保持處于降低壓力的狀態(tài)，使得溶在外殼內(nèi)減震液中的氣體被排放到外殼外面。
14.一種如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于還包括對減震液除氣的步驟，以便消除溶在該液體中的雜質(zhì)。
15.一種如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于在除氣步驟之后，將減震液注入不含其它氣體的外殼中。
16.一種如權(quán)利要求1所述的加速度響應(yīng)開關(guān)，其特征在于在帶有慣性球的氣密容器中裝有預(yù)定量的減震液，減震液具有適于給慣性球施加阻力的粘度，以便在慣性球受到外界振蕩時終止慣性球的移動。
全文摘要
一種加速度響應(yīng)開關(guān)，包括一個容器，該容器包括由底面為傾斜面的外殼和固定于外殼上以封閉外殼開口端的蓋板；固定在蓋板通孔中的引線端子；固定在引線端子外殼內(nèi)那一端的接觸件，它有多個與外殼同軸地成輻射狀排列的羽狀部分；封裝在密閉容器內(nèi)可在外殼底部滾動的導(dǎo)電慣性球，形成在外殼內(nèi)壁上的多個突起部；裝在容器中的減震液的粘度適于給慣性球施加阻力，在慣性球受外界振蕩發(fā)生轉(zhuǎn)動時使其終止轉(zhuǎn)動。
文檔編號G01V1/00GK1111391SQ9411538
公開日1995年11月8日 申請日期1994年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月1日
發(fā)明者水谷靖和, 柴田茂一, 浦野充弘, 渡邊勝幸, 小關(guān)秀樹 申請人:株式會社生方制作所