專利名稱：杠桿式邏輯開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種杠桿式邏輯開關(guān)。
背景技術(shù)：
邏輯開關(guān)(或稱為壓力邏輯開關(guān))是一種廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)的控制儀表。邏輯開關(guān)通常用于測(cè)量氣體或者液體等流體的壓力或溫度。在被測(cè)流體的壓力或溫度高于或低于額定值時(shí)，邏輯開關(guān)會(huì)相應(yīng)動(dòng)作而改變其所包含的微動(dòng)開關(guān)的通斷狀態(tài)，進(jìn)而達(dá)到自動(dòng)控制的目的。
現(xiàn)有的邏輯開關(guān)通常采用直頂式或刀支架杠桿式的控制器。直頂式控制器結(jié)構(gòu)簡單，但是其零部件加工精度要求高，而且其設(shè)定彈簧力與感壓元件成直線，控制器壓力較大。為了平衡較大的控制壓力，需要采用剛度大的偏置元件，但剛度大的偏置元件產(chǎn)生的扭力以及應(yīng)力較大，這會(huì)影響控制器的性能。刀支架杠桿式控制器采用由鋼板彎曲而成的杠桿來傳遞所感測(cè)的壓力或溫度變化，其缺點(diǎn)是體型大，需要使用較多的波紋管，而且精度較差。發(fā)明內(nèi)容
基于上述分析，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、精度高的杠桿式邏輯開關(guān)是令人期待的。
為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種杠桿式邏輯開關(guān)，包括
杠桿，被耦接到杠桿支架上以使得其能夠繞所述杠桿支架轉(zhuǎn)動(dòng)；
感應(yīng)元件，用于感應(yīng)流體特性的變化，并在所述杠桿上加載關(guān)聯(lián)于所感應(yīng)的流體特性變化的感應(yīng)力；
偏置元件，用于在所述杠桿上加載預(yù)緊力；
力平衡基座,用于在所述杠桿上加載平衡力；
微動(dòng)開關(guān)，其耦接到所述杠桿上，用于響應(yīng)于所述感應(yīng)元件、所述偏置元件以及所述力平衡基座加載在所述杠桿上的力的變化而閉合或斷開；
其中，所述偏置元件包括相互連接的偏置彈簧與彈簧座，其中所述彈簧座具有與所述偏置彈簧中心對(duì)準(zhǔn)的圓形內(nèi)孔；所述杠桿具有朝向所述圓形內(nèi)孔的第二凸起，所述第二凸起具有與所述圓形內(nèi)孔匹配的凸面以被至少部分地容納在所述圓形內(nèi)孔中。
在上述實(shí)施例中，由于第二凸起與彈簧座采用了球面連接，當(dāng)偏置彈簧被壓縮后帶動(dòng)彈簧座轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第二凸起可以在圓形內(nèi)孔中轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以避免彈簧被壓縮后產(chǎn)生的扭力作用在第二凸起上而影響杠桿的控制精度。這使得邏輯開關(guān)的精度得以提高。
本發(fā)明的以上特性及其他特性將在下文中的實(shí)施例部分進(jìn)行明確地闡述。


通過下文對(duì)結(jié)合附圖所示出的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，本發(fā)明的上述以及其他特征將更加明顯，本發(fā)明附圖中相同或相似的標(biāo)號(hào)表示相同或相似的部件。3
圖
圖
圖
圖
圖
圖具體實(shí)施方式
在以下優(yōu)選的實(shí)施例的具體描述中，將參考構(gòu)成本發(fā)明一部分的所附的附圖。所附的附圖通過示例的方式示出了能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的特定的實(shí)施例。示例的實(shí)施例并不旨在窮盡根據(jù)本發(fā)明的所有實(shí)施例?？梢岳斫猓诓黄x本發(fā)明的范圍的前提下，可以利用其他實(shí)施例，也可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)性或者邏輯性的修改。因此，以下的具體描述并非限制性的，且本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求所限定。
在以下的具體描述中，參考了所附的附圖。附圖構(gòu)成了本發(fā)明的一部分，在附圖中通過示例的方式示出了能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的特定的實(shí)施例。就這一點(diǎn)而言，方向性的術(shù)語，例如“左”、“右” “頂部”、“底部”、“前”、“后”、“引導(dǎo)”、“向前”、“拖后”等，參考附圖中描述的方向使用。因此本發(fā)明的實(shí)施例的部件可被置于多種不同的方向，方向性的術(shù)語是用于示例的目的而非限制性的。可以理解，在不偏離本發(fā)明的范圍的前提下，可以利用其他實(shí)施例， 也可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)性或者邏輯性修改。因此，以下的具體描述并非限制性的，且本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求所限定。
圖I示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的邏輯開關(guān)100。在實(shí)際應(yīng)用中，該邏輯開關(guān) 100通常連接到流體中，例如空氣等中性氣體以及水、致冷劑、油等液體，并用于測(cè)量流體的特性，例如流體的壓力或流體的溫度。該邏輯開關(guān)100可以將測(cè)量結(jié)果通過杠桿轉(zhuǎn)移出來， 以避免傳統(tǒng)接觸式測(cè)量不能在強(qiáng)輻射環(huán)境或易燃易爆環(huán)境測(cè)量，以及電子測(cè)量元件不能接觸腐蝕性流體的問題。
如圖I所示，該邏輯開關(guān)100包括
杠桿101，其上設(shè)置有圓柱形軸102，該圓柱形軸102通過過盈配合方式插入杠桿支架120上的軸孔103中，以使得杠桿101能夠繞圓柱形軸102轉(zhuǎn)動(dòng)；
感應(yīng)元件121，其可操作地耦接到所述杠桿101上，用于感應(yīng)流體特性變化，并在杠桿101上加載關(guān)聯(lián)于所感應(yīng)的流體特性變化的感應(yīng)力；
偏置元件122，其可操作地耦接到所述杠桿101上，用于在杠桿101上加載預(yù)緊力；
力平衡基座123，其可操作地耦接到所述杠桿101上，用于在杠桿101上加載平衡力；
微動(dòng)開關(guān)105，其耦接到杠桿101上，用于響應(yīng)于感應(yīng)元件121、偏置元件122以及力平衡基座123加載在杠桿101上的力的變化而閉合或斷開。
具體地，邏輯開關(guān)100包括外殼124，杠桿支架120即設(shè)置在該外殼124內(nèi)，通常位于其內(nèi)側(cè)的一個(gè)面的中部。相應(yīng)地，杠桿101的中部連接到該杠桿支架120上。杠桿101 上設(shè)置的圓柱形軸102具有與杠桿支架120的軸孔103的孔徑基本相同或略大的直徑，從而使得該圓柱形軸102可以以過盈配合方式插入到軸孔103中。在實(shí)際安裝時(shí)，可以使用擠壓工藝和潤滑劑使得杠桿101與杠桿支架120的接觸較為光滑以便于將圓柱形軸102插入軸孔103中。在一個(gè)實(shí)施例中，可以采用銷來固定杠桿101。由于采用過盈配合方式連接杠桿101與杠桿支架120，既可以使得杠桿101能夠繞圓柱形軸102與軸孔103的軸心靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，又可以保證其間沒有間隙，以避免杠桿101軸向的竄動(dòng)。這可以保證杠桿101上的調(diào)節(jié)螺釘104相對(duì)于微動(dòng)開關(guān)105的位置不變，從而保證邏輯開關(guān)100具有較高的控制精度與穩(wěn)定性。
可以理解，在實(shí)際應(yīng)用中，杠桿101也可以通過其他連接方式連接到杠桿支架120 上，并使得其繞該杠桿支架120轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖2a與2b示出了圖I的邏輯開關(guān)100的杠桿與杠桿支架的連接，其中圖2b是圖 2a的剖面示意圖。
如圖2a與2b所示，杠桿101的圓柱形軸102以過盈配合方式插入杠桿支架120 的軸孔103中，該軸孔103的截面基本呈圓形，以適于容納圓柱形軸102的部分或全部。在圖2所示的實(shí)施例中，圓柱形軸102的兩端被嵌入到軸孔103中。
仍如圖I所示，在一個(gè)實(shí)施例中，力平衡基座123具有位于杠桿支架120兩側(cè)的第一部與第二部，其分別與杠桿101的兩端部分地重疊。當(dāng)杠桿101受力后繞其軸孔103的軸心順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，杠桿101的第一端與力平衡基座123的第一部接合，從而使得該力平衡基座123向杠桿101上加載平衡力以阻止杠桿101繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；類似地，當(dāng)杠桿101受力后繞其軸孔103的軸心逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，杠桿101的第二端與力平衡基座123的第二部接合，從而使得該力平衡基座123向杠桿101上加載平衡力。該力平衡基座123用于平衡感應(yīng)元件121、偏置元件122加載在杠桿101上的力。
調(diào)節(jié)螺釘104設(shè)置在杠桿101朝向微動(dòng)開關(guān)105的一側(cè)，其可操作地接合微動(dòng)開關(guān)105。當(dāng)杠桿101順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)而接合微動(dòng)開關(guān)105時(shí)，該微動(dòng)開關(guān)105受到杠桿101經(jīng)由調(diào)節(jié)螺釘104施加的力。當(dāng)這個(gè)力超過預(yù)定閾值時(shí)，微動(dòng)開關(guān)105的狀態(tài)變化，例如由閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)換為打開狀態(tài)，或者由打開狀態(tài)轉(zhuǎn)換為閉合狀態(tài)。當(dāng)杠桿101逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)而離開微動(dòng)開關(guān)105時(shí)，該微動(dòng)開關(guān)105不再受到杠桿101經(jīng)由調(diào)節(jié)螺釘104施加的力，或者所施加的力小于預(yù)定閾值，微動(dòng)開關(guān)105的狀態(tài)也相應(yīng)變化。
在一個(gè)實(shí)施例中，杠桿101以及外殼124采用鋅鋁合金構(gòu)成，例如ZAMAK鋁材鑄造而成。鋅鋁合金輕巧堅(jiān)固，并且耐磨抗壓。相對(duì)于以往通常采用鋼板彎曲而成的杠桿，這種采用鋅鋁合金鑄造而成的杠桿101可以避免杠桿101與外殼124之間出現(xiàn)間隙，從而進(jìn)一步提高了控制精度。
微動(dòng)開關(guān)105被安裝在外殼124中，其通過接線柱107連接到被控設(shè)備上，以控制被控設(shè)備的工作。向微動(dòng)開關(guān)105供電的電纜可以通過外殼124上的出線套106連入外殼 124中。偏置元件122包括兩個(gè)偏置彈簧108與111，其中，偏置彈簧108通過彈簧座112 連接到杠桿101上，并通過彈簧座109連接到外殼124上，其中，彈簧座112中具有圓形內(nèi)孔113 ;而偏置彈簧111通過彈簧座114連接到杠桿101上，并通過彈簧座110連接到外殼 124上，其中彈簧座114中具有圓形內(nèi)孔115。在實(shí)際應(yīng)用中，偏置彈簧108與111被設(shè)置為基本垂直于杠桿101，以使得其所加載的預(yù)緊力也基本垂直于杠桿101，從而提高邏輯開關(guān)的精度。
感應(yīng)元件121用于感應(yīng)流體壓力、流體溫度等流體的特性，并在杠桿101上加載關(guān)聯(lián)于所感應(yīng)的流體特性變化的感應(yīng)力。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)不同的應(yīng)用需求或控制需求，可以使用不同的傳感器來作為感應(yīng)元件121。
圖3示出了圖I的邏輯開關(guān)100的感應(yīng)元件。
如圖3所示，盤133與波紋管焊接，管132與接頭135與波紋管焊接。管132與殼體131焊接，螺紋件136固定到殼體131上以限制波紋管134的運(yùn)動(dòng)。0型圈137將感應(yīng)元件與邏輯開關(guān)的其他部件，例如圖I的外殼124密封地連接。頂頭138則用于調(diào)節(jié)感應(yīng)元件與杠桿之間力的傳遞的位置。
圖4不出了圖3的感應(yīng)兀件與杠桿的連接。
如圖4所示，感應(yīng)元件具有朝向杠桿101的第一凸起141。該第一凸起141具體位于頂頭138的端部。杠桿101具有凹槽142，該凹槽142用于容納第一凸起141。其中，凹槽142具有朝向第一凸起141的凹球面143，而第一凸起141具有與該凹球面143匹配的凸球面144。相比于傳統(tǒng)的針狀結(jié)構(gòu)的第一凸起，對(duì)于本發(fā)明的第一凸起141，當(dāng)感應(yīng)元件感應(yīng)流體的壓力或溫度變化后朝向杠桿移動(dòng)并接觸杠桿101時(shí)，凸球面的第一凸起141與杠桿101之間具有較大的接觸面積，因而接觸面所收到的壓強(qiáng)較小。因此，第一凸起141不易因與杠桿101的接觸而磨損，從而可以有效地降低邏輯開關(guān)的控制誤差，并提高邏輯開關(guān)的穩(wěn)定性。
仍如圖I所示，偏置元件122用于在杠桿101上加載預(yù)緊力。在一些實(shí)施例中，可以采用彈簧來作為偏置元件122，并通過彈簧的壓縮長度變化來控制偏置元件122所加載的預(yù)緊力的大小。外殼124與杠桿101上分別設(shè)置一個(gè)彈簧座，從而使得彈簧的一端可以通過外殼124上的彈簧座連接到外殼124上，而彈簧的另一端則通過杠桿101上的彈簧座連接到杠桿101上。在傳統(tǒng)的邏輯開關(guān)中，彈簧座與杠桿都是平面與平面連接，由于彈簧受力壓縮后會(huì)旋轉(zhuǎn)，這會(huì)在杠桿上施加扭力，對(duì)于剛度較高的彈簧而言，這種扭力更大。加載在杠桿上的扭力會(huì)影響杠桿的受力分布，從而降低邏輯開關(guān)的控制精度。
圖5不出了圖I的邏輯開關(guān)100的偏置兀件與杠桿的連接。
如圖5所示，偏置元件包括相互連接的偏置彈簧151與彈簧座152，其中該彈簧座 152具有與偏置彈簧151中心對(duì)準(zhǔn)的圓形內(nèi)孔153 ;杠桿101具有朝向該圓形內(nèi)孔153的第二凸起154，該第二凸起154具有與圓形內(nèi)孔153匹配的凸面，從而使得其可以被至少部分地容納在圓形內(nèi)孔153中。在一些實(shí)施例中，第二凸起154的凸面呈球面或半球面狀，或者呈圓錐面。由于第二凸起154與彈簧座152采用了球面連接，當(dāng)偏置彈簧151被壓縮后帶動(dòng)彈簧座152轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第二凸起154可以在圓形內(nèi)孔153中轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以避免偏置彈簧 151被壓縮后產(chǎn)生的扭力作用在第二凸起154上而影響杠桿101的控制精度。需要說明的是，在實(shí)際應(yīng)用中，偏置元件可以包括一個(gè)或多個(gè)偏置彈簧以及對(duì)應(yīng)的彈簧座，以分別地控制偏置元件加載在杠桿101上的預(yù)緊力。
圖6示出了圖I的邏輯開關(guān)100的受力示意圖。接下來，結(jié)合圖6對(duì)邏輯開關(guān)100 的工作原理進(jìn)行說明。
如圖6所示,該邏輯開關(guān)包括杠桿161、感應(yīng)元件162、偏置元件163、力平衡基座 164以及微動(dòng)開關(guān)165。其中，杠桿161包括杠桿支點(diǎn)166，其受力后繞該杠桿支點(diǎn)166轉(zhuǎn)動(dòng)。并且，偏置元件163包括兩個(gè)可調(diào)的偏置彈簧163a以及163b來加載預(yù)緊力。
在運(yùn)行中，被控的流體壓力F通過感應(yīng)元件162傳遞到杠桿161的右臂上。在微動(dòng)開關(guān)165未觸發(fā)時(shí)，流體壓力產(chǎn)生的力矩超過偏置元件163的預(yù)緊力F1J2以及微動(dòng)開關(guān) 165的作用力Ftjf作用在杠桿161上的合力矩，微動(dòng)開關(guān)165實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的下切換。在微動(dòng)開關(guān)165觸發(fā)時(shí)，流體壓力產(chǎn)生的力矩小于偏置元件163的預(yù)緊力F^F2以及微動(dòng)開關(guān)165的作用力Ftjf作用在杠桿161上的合力矩，則微動(dòng)開關(guān)165實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的上切換?？梢岳斫?，通過使用不同的微動(dòng)開關(guān)165以及偏置元件163，可以控制邏輯開關(guān)100上切換和下切換的范圍，在此不再贅述。
雖然上述實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)認(rèn)為該闡明和描述是說明性的和示例性的，而不是限制性的；本發(fā)明不限于所上述實(shí)施方式。
那些本技術(shù)領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以通過研究說明書、公開的內(nèi)容及附圖和所附的權(quán)利要求書，理解和實(shí)施對(duì)披露的實(shí)施方式的其他改變。在權(quán)利要求中，措詞“包括”不排除其他的元素和步驟，并且措辭“一個(gè)”不排除復(fù)數(shù)。在發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用中，一個(gè)零件可能執(zhí)行權(quán)利要求中所引用的多個(gè)技術(shù)特征的功能。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)理解為對(duì)范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種杠桿式邏輯開關(guān)，其特征在于，包括杠桿，被耦接到杠桿支架上以使得其能夠繞所述杠桿支架轉(zhuǎn)動(dòng)；感應(yīng)元件，用于感應(yīng)流體特性的變化，并在所述杠桿上加載關(guān)聯(lián)于所感應(yīng)的流體特性變化的感應(yīng)力；偏置元件，用于在所述杠桿上加載預(yù)緊力；力平衡基座，用于在所述杠桿上加載平衡力；微動(dòng)開關(guān)，其耦接到所述杠桿上，用于響應(yīng)于所述感應(yīng)元件、所述偏置元件以及所述力平衡基座加載在所述杠桿上的力的變化而閉合或斷開；其中，所述偏置元件包括相互連接的偏置彈簧與彈簧座，其中所述彈簧座具有與所述偏置彈簧中心對(duì)準(zhǔn)的圓形內(nèi)孔；所述杠桿具有朝向所述圓形內(nèi)孔的第二凸起，所述第二凸起具有與所述圓形內(nèi)孔匹配的凸面以被至少部分地容納在所述圓形內(nèi)孔中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的杠桿式邏輯開關(guān)，其特征在于，所述第二凸起的凸面呈球面或半球面狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的杠桿式邏輯開關(guān)，其特征在于，所述流體特性包括流體壓力或流體溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的杠桿式邏輯開關(guān)，其特征在于，所述杠桿由鋅鋁合金構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種杠桿式邏輯開關(guān)，包括杠桿，被耦接到杠桿支架上以使得其能夠繞杠桿支架轉(zhuǎn)動(dòng)；感應(yīng)元件，用于感應(yīng)流體特性的變化，并在杠桿上加載關(guān)聯(lián)于所感應(yīng)的流體特性變化的感應(yīng)力；偏置元件，用于在杠桿上加載預(yù)緊力；力平衡基座，用于在杠桿上加載平衡力；微動(dòng)開關(guān)，其耦接到杠桿上，用于響應(yīng)于感應(yīng)元件、偏置元件以及力平衡基座加載在杠桿上的力的變化而閉合或斷開；其中，偏置元件包括相互連接的偏置彈簧與彈簧座，其中彈簧座具有與偏置彈簧中心對(duì)準(zhǔn)的圓形內(nèi)孔；杠桿具有朝向圓形內(nèi)孔的第二凸起，第二凸起具有與圓形內(nèi)孔匹配的凸面以被至少部分地容納在圓形內(nèi)孔中。
文檔編號(hào)H01H35/26GK102543567SQ201110445898
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者劉琢, 吳斌, 王介蘭, 瞿晶晶, 趙知淵, 陳衛(wèi)華, 麻金娜 申請(qǐng)人:上海瑞勃思能源科技有限公司, 中廣核工程有限公司