專利名稱：用于檢測箱內(nèi)液體是否超過閾值高度的壓力開關的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測箱內(nèi)液體是否超過閾值高度的壓力開關。
背景技術：
壓力開關如果應用到容納有液體的箱上，則能夠基于作用在壓力開關 內(nèi)部的壓力檢測液面是否越過標準。由于液體壓力隨箱內(nèi)液面的上升而增 加，所以壓力開關通常被置于箱的下部區(qū)域，但是檢測是否越過設置于較 高高度處的閾值高度。 一旦在箱上安裝好，壓力開關就與一固定的"閾值 高度"相關聯(lián)。
壓力開關可處于以下兩個位置
-"靜止/平衡，，位置壓力開關檢測到液面沒有超過閾值高度；在此 位置，壓力開關內(nèi)部沒有液體、或具有低壓液體；
-"加壓，，位置壓力開關檢測到液面越過閾值高度；在此位置，壓力 開關內(nèi)部的液體壓力高得足以使一裝置例如電路中的斷路器斷開/跳閘。
本發(fā)明可應用于所有類型的箱，只要該箱中能產(chǎn)生足以致動系統(tǒng)的壓力。
(本發(fā)明)將參考"開口"箱(或者"頂部開口"的箱)，它們盡管 可能是封閉的，4旦是因為其密封件具有開口而"打開"或者無論如何沒有 達到箱與大氣隔離的程度。事實上，這種液體的表面受大氣壓作用。
眾所周知，在開口箱也就是說大氣壓作用在液體表面的箱內(nèi)，如果使 用壓力開關檢測是否超過閾值高度，那么由于壓力開關體部內(nèi)空氣的存在 而可能產(chǎn)生問題。
在壓力開關中，壓力開關體部內(nèi)的空氣的壓力值隨箱內(nèi)液體液面的變 化而改變。這導致壓力開關內(nèi)部的空氣壓力改變。
在壓力由于箱中液面的變化而重復改變的情況下，這種現(xiàn)象危及壓力 開關的正確操作。壓力開關沒有發(fā)送僅代表液體高度的信號，而是產(chǎn)生受 壓力開關體部內(nèi)的壓縮空氣的體積影響的信號，該體積通過空氣可壓縮性 和箱內(nèi)液面的上升和下降的影響而改變。
因此，商業(yè)上不常使用壓力開關。通常使用電子或流量開關浮動裝置 來檢測小的箱內(nèi)是否存在液體。
在浮動系統(tǒng)的情況下，除了設備成本外，大量時間浪費在安裝和試運 行中，而且，需要在適當?shù)奈恢迷O置密封系統(tǒng)來防止泄露。
電子系統(tǒng)成本昂貴，它們不能應用于金屬箱，最后，需要額外的能夠 解碼且隨后轉發(fā)信號的電子系統(tǒng)。
除了仍然具有較高成本且需要電子換能器之外，流量開關系統(tǒng)由于可 能因灰塵而傳輸錯誤的信號而具有堵塞和可靠性方面的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設計一種壓力開關，該壓力開關能克服上述已知裝置 的缺點，且因此能以精確、靈敏的方式檢測箱內(nèi)是否存在液體，易于安裝 并可容易地根據(jù)4吏用者的需求定位。
根據(jù)本發(fā)明，通過一種用于檢測箱內(nèi)液體是否越過閾值高度的壓力開 關達到此目的，該壓力開關包括由不滲透的彈性隔膜密封地分成至少第一 和第二隔間的室，所述第一隔間可填充有來自所述箱的液體，所述第二隔 間沒有所述液體，所述隔膜能夠根據(jù)所述第一隔間的液體填充狀態(tài)通過改 變所述第一和第二隔間的容積而彈性變形，其特征在于，所述第一隔間與 頂部開口的豎直管道相連通，該豎直管道適于使得首先是空氣然后是液體 能夠由于所述箱內(nèi)液體壓力引起的推力而通過所述豎直管道沿豎直方向排 出。
用這種方式，當箱內(nèi)液體的液面達到壓力開關連接處的閾值高度時，
液體進入第一隔間內(nèi)，通過豎直管道將空氣排出壓力開關。這樣能使壓力 開關的第一隔間內(nèi)完全沒有空氣，由此防止該隔間內(nèi)存在壓縮空氣。
液體沿與壓力開關的出口相連接的豎直管道上升至箱內(nèi)液體的液面高度。
在本發(fā)明的實施例中，由箱內(nèi)液體施加在隔膜上的壓力導致隔膜的彈
性變形，由此推動一能夠切換孩i:型開關的狀態(tài)的致動器，命令電珞接通或斷開。
另外，由于壓力開關具有恒定的致動力一一該致動力由不同部件的反 作用力決定，該反作用力的作用方向與使隔膜彈性變形的力的方向相反一 一因此可相對于基準高度將壓力開關安置于固定的高度。壓力開關如果連 ^接在柔性軟管上就會變得位置可調；可相對于箱豎直地定位，因為不管存 在多少液體量，壓力開關的靈敏度總是保持不變。
根據(jù)連通器原理，豎直管道內(nèi)的液體與待測量的箱內(nèi)存在的液體具有 相同的高度。如果該管道是透明的并且?guī)в锌潭瘸?，則即使箱是用不透明 材料制成也能夠明確顯示液體的高度。
使用由例如硅樹脂制成的彈性隔膜是適當?shù)?，因為在所有可用的材?中，它是彈性記憶最大的材料。


通過對下面附圖中作為非限制性示例給出的實施例的詳細說明，本發(fā) 明的這些和其它特征會更加清楚，在附圖中 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的壓力開關的立體圖； 圖2示出圖1中的壓力開關處于靜止位置時的縱剖面圖； 圖3示出圖2中線III-III處的剖面圖； 圖4示出圖2中線IV-IV處的剖面圖5示出當壓力開關處于加壓位置時的與圖2中禾見圖類似的視圖。
具體實施例方式
壓力開關100能檢測容納在開口箱200中的液體300是否越過閾值高 度301。所迷壓力開關100尤其可通過圖2和圖5顯示，其中圖2中壓力 開關100處于靜止位置，圖5中壓力開關處于加壓位置。
所述壓力開關100包括基體1,該基體具有適于將所述基體1連接到 容納有液體300的所述箱200的金屬部件，這種部件是
-徑向對稱的管保持器接頭12，通過該管保持器接頭可將壓力開關固 定在所述箱上的連接管400上(這是圖2和圖5中使用的連接類型)；
-徑向對稱的凹槽13，該凹槽適于插入所述箱的凹部內(nèi)；
-適合于連接到彈性或可變形的支承結構上的錐形部14;
-或者不借助于具有徑向對稱的管保持器接頭12的管，直接位于所迷 箱上。
基體1具有內(nèi)部管道15,該管道水平設置以連接開口 115和室11(下 文將描述其功能)。箱內(nèi)的液體通過管道15能自由地流出。
基體1在一上部位置安裝有一垂直的彎曲管道16;應注意該管道16 是如何從開始的水平到后來沿豎直方向延伸的。管道16通過管保持器接頭 17將室11連接到一豎直管22。
該豎直管22由透明橡膠制成并具有刻度標記，該刻度標記能夠向外部 的觀測者顯示箱內(nèi)的液面(圖2中的302,圖5中的303)。該豎直管22 的上端部是開口的，因而在液體到達之前空氣完全排出，并且存在的液體 受大氣壓作用。
豎直管22和管道16 (至少其豎直部分)共同用術語"豎直管道"表示。
本發(fā)明的其它實施例中，可以使用其它類型的豎直管道。 基體l包括向室ll相反的方向突出的傳統(tǒng)鉤7。
基體1通過這些鉤7同軸地鉤住蓋2,這樣從外部看來所述基體1和 所述蓋2緊密配合(如圖1所示)?；w1和蓋2的特殊構造是用來形成 前述的室11 (后面可以看到所述室11實際上是怎樣分成兩個密封地分隔 開的隔間的)。
特別地，基體1和蓋2配合以形成一具有矩形截面和水平軸線的環(huán)形 空腔IO (環(huán)形空腔10的功能將在下文解釋)。
另外，蓋2在所述室11內(nèi)包括一具有水平軸線的半環(huán)形凹口 20 (所 述半環(huán)形凹口 20的功能將在下文解釋)。
蓋2包括在所述室ll內(nèi)部沿隔膜4的方向水平延伸的支承件18。
蓋2具有矩形空腔，該空腔適于通過4個錐形軸銷(pivot) 8容納微 型開關3。該微型開關3是雙穩(wěn)態(tài)元件，可在ON狀態(tài)(當壓力開關處于 加壓位置且液面303超過閾值高度301時，如圖5所示)和OFF狀態(tài)(當 壓力開關處于靜止位置且液面302沒有超過閾值高度301時，如圖2所示) 之間切換。
該微型開關3由致動器19驅動。
這些設置在柔性擋板25上的錐形軸銷8使得蓋2完美地適合微型開關 的鉤著點，完全消除了一微型開關和另一微型開關之間可能存在的差異， 將所述微型開關3保持在堅固穩(wěn)定的狀態(tài)。
在所述室11內(nèi)部容納有不滲透的硅樹脂隔膜4(本發(fā)明的其它實施例 可提供其它類型的柔性材料)。所述隔膜4被設置在豎直位置，從而將室 11密封地分隔成兩個隔間
-第一隔間111 (在圖2和圖5中顯示為位于隔膜4的右側)，在該 第一隔間內(nèi)液體300可從箱200流出和流入箱200;
畫第二隔間112 (在圖2和圖5中顯示為位于隔膜4的左側)，該第 二隔間沒有用于箱內(nèi)液體的出口 。
本發(fā)明中，第一隔間111通過管道16連接到管22,因而箱內(nèi)液體可 由于箱內(nèi)液體的推力而流入第一隔間lll并隨之流入管22 (如圖2和圖5 所示)。另外，豎直管道16與室11的交會點的位置相對于液體通過管道 15進入的入口盡可能地最靠外，使得能夠通過豎直管道16和管22排出隔 間111中的所有空氣，從而避免壓力開關體部內(nèi)空氣體積變化的缺點。
所述隔膜4包括
-容納于前述環(huán)形空腔10中的具有半圓形截面和水平軸線的環(huán)形端
部9(事實上，環(huán)形空腔10除了避免液體泄漏問題之外，還具有穩(wěn)定地容 納所述隔膜4的邊緣的功能)；
-位于環(huán)形端部9內(nèi)側的具有水平軸線的圓形彎折部23 (實際上，半 環(huán)形凹口 20具有在壓力開關處于圖5所示的加壓位置時能夠與所述彎折部 23配合的功能，從而避免隔膜4在壓力作用下的變形)；
-兩個蘑菇狀的突出部6 (比較圖2和圖4可以清楚地推導出)，這 些突出部指向外部，大致與支承件18相對。
用剛性材料制成的具有水平軸線的加強盤5設置在所述第二隔間112 內(nèi)鄰近所述隔膜4的位置，使得該加強盤5在不會從那里脫出的情況下插 入隔膜4和致動器19之間。最后，加強盤5包括通孔24，從而兩個蘑蒜 狀突出部6可插入其中(這一插入的功能是保持隔膜4和加強盤5固定)。
加強盤5的功能是在致動器19上施加均勻的應力，保持隔膜4的中心 部分基本不變形。
圖2中的壓力開關100處于靜止位置。處于靜止位置對應的情況是箱 200中的液面302低于閾值高度301，所述第一隔間111內(nèi)的液體具有低壓 力，不能推動隔膜4并使得隔膜4推動致動器19;微型開關3處于靜止狀 態(tài)。如果所述第一隔間111內(nèi)沒有液體300,也會出現(xiàn)同樣的情況。
在圖5中，壓力開關100處于加壓位置。在此位置，箱中的液面303 高于閾值高度301，因此來自箱200的液體300充滿整個所述笫一隔間111 且具有足夠高的壓力來推動隔膜4，使得隔膜4推動致動器19;微型開關 3改變其狀態(tài)。液體300出現(xiàn)在豎直管道內(nèi)且上升至與箱200內(nèi)的液面303 相同的高度。
微型開關3是只能處于ON或OFF狀態(tài)的元件。
從靜止位置到加壓位置的轉換以如下方式發(fā)生
-液體300初始時如圖2所示；微型開關處于OFF狀態(tài)；壓力開關 IOO處于靜止位置；第一隔間111和管道16內(nèi)可能有液體300,但是液體 300的壓力不足以推動和使隔膜4變形至允許微型開關3切換的程度；
-液體300進入箱200:箱200內(nèi)的液體300的液面升高，液體300
的壓力上升，且沿著管道15流入第一隔間111,趨向于使隔膜4變形，將 隔膜推向微型開關3;
-隔膜4彈性變形以推動加強盤5移向微型開關3，由此增大第一隔 間111的容積而減少(有損于)第二隔間112的容積；
-與此同時，加強盤5趨向于將致動器19推到微型開關3上；
-同時，隨著液體從箱200流出到第一隔間111，部分液體的液面朝 管16上升以達到箱200內(nèi)的液體300的液面303，將第一隔間111和豎直 管道16內(nèi)的空氣完全排出；
-當壓力開關切換到加壓位置(圖5)時，孩￡型開關3改變其狀態(tài)， 從OFF狀態(tài)轉換到ON狀態(tài)；
-在加壓位置中的定位通過支承件18的作用鎖定，該支承件鎖定加強 盤5,阻止液體施加在微型開關3上的力被釋放；這種鎖定(并且因此在 加壓位置中的定位和所述微型開關3的OFF狀態(tài))將保持不變，直到液體 300的液面回到閾值高度301以下。
根據(jù)本發(fā)明的壓力開關100的靈敏度可通過修改以下部件的特征而改
變
-通過改變加強盤5的厚度或材料；
-通過改變隔膜4的硬度；
-通過改變微型開關3和致動器19的參數(shù)。
這種壓力開關100相對于與之相連接的箱的安裝通過反復試驗簡單地 進行。例如，如果用柔性軟管將壓力開關100連接到箱200，則可通過簡 單地改變壓力開關100的高度位置來改變閾值高度301?？梢蕴峁┻m用于 在垂直方向固定壓力開關的定位的引導件和在此位置的鎖緊裝置。
本發(fā)明的優(yōu)點總結為
-壓力開關100能夠以大約10/15 mm水柱檢測并發(fā)出電信號的靈敏 度，不管箱的表面怎樣；
-安裝簡單、可重復和可靠；
-由于壓力開關100簡單和使用無特殊特征的材料，成本降低；
-由于不需要專門或特殊的設備，組裝簡單和快速； -可調性，可根據(jù)使用者的需求豎直地移動壓力開關100，可提供用 于所述豎直調整的裝置(引導件，豎直管以及諸如此類的裝置)。
權利要求
1.一種用于檢測箱(200)內(nèi)的液體(300)是否超過閾值高度(301)的壓力開關，包括由不滲透的彈性隔膜(4)密封地分成至少第一和第二隔間(111，112)的室(11)，所述第一隔間(111)可填充有來自所述箱(200)的液體(300)，所述第二隔間(112)沒有所述液體(300)，所述隔膜(4)能夠根據(jù)所述第一隔間(111)的液體(300)填充狀態(tài)通過改變所述第一和第二隔間(111，112)的容積而彈性變形，其特征在于，所述第一隔間(111)與頂部開口的豎直管道(16，22)連通，所述豎直通道適于使得首先是空氣然后是液體(300)能夠由于所述箱內(nèi)的液體(300)的壓力引起的推力而通過所述豎直管道(16，22)豎直地完全排出。
2. 根據(jù)權利要求1所述的壓力開關，其特征在于，所述隔膜(4) 由硅樹脂制成。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的壓力開關，其特征在于，所述壓力開 關通過柔性軟管與所述箱(200)相連接，所述壓力開關具有能夠使其豎直 地定位和鎖定的裝置。
4. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的壓力開關，其特征在于，所迷 壓力開關包括能夠切換電路的微型開關(3)，所述微型開關(3)可通過 存在于所述第一隔間(111)內(nèi)的液體(300)的壓力而產(chǎn)生的力的作用來 切換。
5. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的壓力開關，其特征在于，所述 壓力開關包括由剛性材料制成并鄰近所述隔膜(4)的加強盤(5)。
6. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的壓力開關，其特征在于，所述 壓力開關包括至少一管保持器接頭(12)，壓力開關可通過該管保持器接 頭固定在連接壓力開關和箱(200)的連接管上。
7. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的壓力開關，其特征在于，所述 壓力開關包括至少一適于插入箱(200)的凹部內(nèi)的凹槽(13)。
8. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的壓力開關，其特征在于，所述 壓力開關包括至少一適于連接在彈性或可變形的支承結構上的錐形部(14)。
9. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的壓力開關，其特征在于，所迷 壓力開關包括至少一能夠將所述壓力開關(100)連接到所述箱(200)上 的水平管道(15)，以使箱(200)內(nèi)的液體(300)能夠自由地流出。
10. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的壓力開關，其特征在于，所述 壓力開關包括至少一用透明橡膠制成的豎直管(22),所述豎直管(22) 具有合適的刻度標記以向外部的觀測者顯示箱(200)內(nèi)的液體(300)的 液面。
11. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的壓力開關，其特征在于，所述 室(11)包括一環(huán)形空腔(10)和一半環(huán)形凹口 (20)。
12. 根據(jù)上述權利要求中任一項所迷的壓力開關，其特征在于，所述 壓力開關包括在所述第二隔間(112)內(nèi)部水平突出的支承件(18)。
13. 根據(jù)權利要求11或12所述的壓力開關，其特征在于，所述隔膜 (4)結合有穩(wěn)定地容納于上述環(huán)形空腔(10)內(nèi)的環(huán)形端部(9)、可被接納于上述半環(huán)形凹口 (20)中的圓形彎折部(23)、以及大致與所述支 承件(18)相對地指向的蘑菇狀突出部(6)。
14. 根據(jù)權利要求5-13中任一項所述的壓力開關，其特征在于，所 述加強盤(5 )設置在所述第二隔間(112 )內(nèi)部鄰近所述隔膜(4 )的位置， 使得所述加強盤(5)在不會從那里脫出的情況下插入隔膜(4)和能夠切 換所述微型開關(3)的致動器(19)之間，所述加強盤包括通過蘑菇狀突 出部(6)鉤住所述隔膜(4)的孔(24)。
15. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的壓力開關，其特征在于，所述 壓力開關具有適于將所述壓力開關構造成在靜止位置和加壓位置之間切換 的裝置(4, 5， 15， 19)，所述靜止位置用于所述笫一隔間(111)內(nèi)部沒 有液體(300)的情況，所述加壓位置用于所述第一隔間(111)內(nèi)部存在 液體(300 )的情況，設置有適于根據(jù)從所述靜止位置到所述加壓位置的轉 換來切換電路的裝置(3)。
16. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的壓力開關，其特征在于，所述 頂部開口的豎直管道(16, 22)使得室(111)內(nèi)的空氣完全排出，并且其 中的液體受大氣壓作用。
17. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的壓力開關，其特征在于，所述 壓力開關包括用于支承^:型開關(3)的錐形軸銷(8)，該錐形軸銷安置 在適于將一個微型開關與另一微型開關之間可能存在的物理差異減少到零 的柔性擋板上，以保持前述微型開關位于穩(wěn)定的位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于檢測箱(200)中的液體(300)是否超過閾值高度(301)的壓力開關。該壓力開關(100)包括由不滲透的彈性隔膜(4)密封地分成兩個隔間(111，112)的室(11)。第一隔間(111)可被來自箱(200)的液體(300)填充。隔膜(4)能夠彈性變形，根據(jù)第一隔間(111)的液體(300)填充狀態(tài)改變兩個隔間(111，112)的容積。在本發(fā)明中，壓力開關(100)與開口的豎直管道(16，22)連通，該豎直管道適用于使首先是室(111)內(nèi)的空氣然后是液體(300)能夠由于液體(300)的壓力引起的推力而沿豎直方向排出。采用此方法，可以克服由于不存在豎直排出管道(16，22)而產(chǎn)生的將在室(111)內(nèi)被壓縮的空氣的存在而產(chǎn)生的缺點，因此可以簡單而可靠的方式使用此壓力開關來檢測箱(200)中的液體(300)的液面(302，303)的變化。
文檔編號H01H35/26GK101170022SQ200710167439
公開日2008年4月30日 申請日期2007年10月24日 優(yōu)先權日2006年10月24日
發(fā)明者E·奧馬蒂, M·G·奧馬蒂 申請人:馬特爾公司