专利名称：用于水平仪的暗带柱管的制作方法
技术领域：
本发明大致涉及柱管，并且更具体地涉及用于水平仪的封闭了气泡的柱管。
背景技术：
利用在具有不同密度的流体上的重力效应来判断元件例如建筑元件、机器、管线、杆件等的水平度是长久以来公知的。油精水平仪(Spiritlevel)，也叫作气泡水平仪，是公知的以这种方式利用重力来设定水平或竖直表面的仪器。这种水平仪包括含有气泡的密封柱管，该气泡典型地为空气，在一种不冻的液体中浮动，该液体通常为矿物油精。当气泡停留在柱管上预定刻度的标记之间时，被测量的表面被认为是水平的或竖直的。
可判断水平面或竖直面的精确度主要取决于气泡位于柱管上的横向标记之间的居中精度，当然，这取决于这些标记线和气泡轮廓本身的可见度。尽管气泡的位置在正常光线情况下很容易被看到，但在严重阴天或在昏暗或光线不佳的地方则很难看清。也就是说，典型的传统水平仪只是可以在光线相对较好的环境下被有效的使用，从而其使用局限于工匠们例如木匠和砌砖工能够有效工作的时间和地点。
由于经常需要在一些使气泡定位在柱管中的非理想状态下去测量或设定水平面的水平度或去设定或测定竖直面的竖直度，人们一直试图提供一种具有更容易被定位的气泡的水平仪。例如，有些人在水平仪内提供了照明装置以照亮所述柱管从而提高气泡的可见度。有人试图使用包括在柱管内利用漂浮物的方法来增加气泡的可视性。另外一些人则试图利用复杂的电或光学纤维传感装置来传感所述气泡的位置。
这些现有技术都无法提供一种简单和廉价的并且可成功克服气泡定位问题的方法。例如，虽然气泡照明装置可以在昏暗条件下良好地工作，但在模糊的灯光或更强的灯光区域下工作则无法提供任何帮助，这是由于在观察所述柱管时，气泡可能会与背景混合。虽然漂浮物可以提高可见度，但是它们在柱管中的存在经常会导致不精确的测量。具有电或光学纤维传感装置的水平仪通常太昂贵并且由于其太敏感而在工作现场中不易使用，并且在某些特定状况下无法为观察气泡提供任何进一步的帮助。
因此，需要一种改进型的柱管和水平仪，使它们可提供更好的气泡可见度以在测量过程中辅助确定气泡的位置。另外，还需要这样一种改进型的柱管和水平仪，它们在工作现场不需要特殊的操作并且不会显著地增加额外的生产成本。此外，还需要提供一种在各种光线条件下都可以良好地工作并且可使气泡在柱管中容易定位的柱管和水平仪。
发明目的本发明的目的是提供一种用于水平仪的改进型柱管，它可提高柱管中气泡的可见度。
本发明的另一个目的是提供一种使用可提高柱管中气泡可见度的柱管的水平仪。
本发明的另一个目的是提供一种测定元件水平度的方法，该方法包括使用一种可提高柱管中气泡可见度的柱管。
本发明的另一个目的是提供一种具有环绕柱管腔并且定位在该腔的最大直径的相对两侧以提高柱管中气泡可见度的条带的柱管。
本发明的另一个目的是提供一种具有增强的气泡可见度并且在工作现场不需要特殊操作并且不需要额外增加生产成本的柱管和水平仪。
本发明的另一个目的是一种用于在气泡与柱管中液体之间的分界面难以辨别的情况下提高气泡可见度的柱管和水平仪。
本发明的再一个目的是提供一种在各种光照条件下都可很好地工作并且可轻松地将气泡定位在柱管中的水平仪。
根据下文的说明和附图，本发明的这些和其它目的将会是显而易见的。
发明内容
在至少一个实施例中，本发明是用于水平仪的可提供更好的清晰度的柱管。本发明通过提供包括一对用于提高柱管内气泡的可见度的条带在内的新颖的元件，比现有技术具有显著的进步。
在一个实施例中，该柱管包括本体，所述本体具有第一和第二端部、中点、内表面和外表面、至少一个相对所述本体连接的标记环、空腔、放置在该空腔内并且由交界面限定的气泡、和环绕着所述空腔的第一和第二暗色条带，其中，第一条带定位在所述第一端部和所述中点之间，第二条带定位在所述第二端部和所述中点之间。在这样的柱管中，所述优选地为气液界面的交界面反射所述第一和第二条带，从而从外表面之外观察所述气泡时该交界面表现为暗色，从而提高气泡的可见度。此处所用的“暗的”或“暗色的”涉及黑色和那些在色调上接近于黑色的颜色，例如暗灰色、暗蓝色、暗绿色、暗棕色及类似颜色。
在这样的实施例中，所述腔优选地为桶形，即腔的横截面直径不断增加，达到一最大直径，然后直径再不断减小。所述最大直径优选地位于中点附近，与所述第一和第二端部可等距也可不等距。所述本体优选地为圆柱形。
所述条带可以是不透明的，从而光线不能穿过它们，或者它们是半透明的或带色彩的，从而一些光线可以穿过。该条带可以定位在所述本体的外表面上、或本体的内表面上、或在本体的内表面和外表面之间。可选择地，该条带可与该本体形成整体，并且在这种情况下，它可以由本体的不透明或半透明部分构成。在特定实施例中，该条带比所述气泡更宽。
该柱管还可包括第一和第二端盖。在优选实施例中，所述端盖与本体是整体的并且包括限定所述腔的内表面的一部分。在特定实施例中，这些端盖可以是暗色的并且除所述条带的反射之外可向所述交界面提供进一步的反射。
所述至少一个标记环优选地从柱管的外表面之外是可见的。该柱管优选地包括与最大直径等距离的第一和第二标记环，以允许用户在气泡位于最大直径处时加以判断。所述第一环优选地定位在最大直径和第一端部之间，第二环优选地定位在最大直径和第二端部之间。尽管优选地是将这些环定位在所述内表面和外表面之间，这些环也可定位在外表面上或内表面上。
本发明还被作为一种改进测量的水平仪而加以说明。这种水平仪包括接触被测量元件的测量表面、与所述测量表面成一角度关系形成于所述水平仪上的槽、和容纳在该槽中的柱管。该柱管优选地包括本体，所述本体具有第一和第二端部、中点、内表面和外表面、至少一个相对所述本体连接的标记环(其中所述至少一个标记环从所述外表面之外是可见的)、放置在空腔内并且由交界面限定的气泡、和围绕着所述空腔的第一和第二暗色条带，其中第一条带定位在所述第一端部和所述中点之间，第二条带定位在所述第二端部和所述中点之间。通过所述第一和第二条带在所述交界面上的反射，因而在观察所述气泡时所述交界面呈暗色，从而有利于元件的测量。所述交界面优选地是气液界面，尽管人们相信该交界面也可以是两种不互溶的液体的界面。
内表面限定了一空腔，该腔优选地在中点附近具有最大直径。当该柱管被定向为垂直于重力线时，所述气泡停靠在该最大直径处。在特定实施例中，该柱管包括与最大直径处等距离的第一和第二标记环，所述第一环定位在最大直径和第一端部之间，第二环定位在最大直径和第二端部之间。尽管优选地是将这些环定位在所述内表面和外表面之间，但它们也可定位在内表面上或外表面上。
在非常优选的实施例中，所述最大直径定位在中点处，第一和第二标记环定位在与该最大直径等距离处，并且所述条带定位在与最大直径等距离处。在这样的实施例中，条带在气泡交界面的反射是均匀的，即由于该柱管是对称的，因此从垂直于柱管并且包括所述最大直径的平面上的一个位置观察所述气泡时，第一条带在交界面的反射与第二条带在交界面的反射是相同的。
和上文中参照本发明的另一个实施例说明的一样，该条带可以是不透明的，从而光线无法穿过它们，或者它们也可以是半透明的或带色彩的，从而一些光线可以穿过它们。所述条带可以定位在本体的外表面上、本体的内表面上、或者位于本体的内表面和外表面之间。可替换地，该条带可以与所述本体成为一体，在这种情况下，它可以由本体的不透明或半透明部分构成。
本发明还包括一种测量元件水平度的方法。该方法包括提供一种具有测量表面和与所述测量表面以预定角度关系定位的柱管的水平仪，将该测量表面定位在所述元件上，通过定位气泡的位置而确定该元件的水平度。
这种方法通过使用这样一种柱管而有利于实施，该柱管包括本体，该本体具有第一和第二端部、中点、内表面和外表面，其中所述内表面限定了一腔；至少一个相对本体连接的标记环，其中该至少一个标记环从外表面之外是可见的；放置在所述腔内的气泡，该气泡由气液交界面限定；和围绕所述腔的第一和第二暗色条带，第一条带定位定位在第一端部和中点之间，第二条带定位在第二端部和中点之间。
当在上述方法中使用这样一种柱管时，所述条带可通过离开所述交界面的反射提高所述气泡的可见度从而有利于确定气泡的位置。这种方法还可通过采用相对于所述腔的最大直径对称的条带进一步提高效果。如上所述，这种条带可以是不透明的，从而光线不能穿过它们，或者它们可以是半透明的或有色彩的，从而一些光线可以穿过。该条带可以定位在本体的外表面上、本体的内表面上、或在本体的内表面和外表面之间。可替换地，该条带可与本体整体形成，并且在这种情况下，可以由本体的不透明或半透明部分构成。
图1是根据本发明的柱管的顶视图。
图2是图1中柱管的正视图。
图3是水平仪的正视图，该水平仪包括图1和图2中的柱管并且具有两个断开的部分以更好地示出本发明的特征。
图4是沿图2中截面4-4的柱管的横截面视图。
图5是与图4相似的横截面视图，但示出了本发明的一个可替换图6是示出了本发明另一个实施例的另一个柱管的另一个横截面视图。
图7是本发明另一个实施例的再一个柱管的横截面视图。
具体实施例方式
图1和图2分别是柱管10的实施例的顶视图和正视图。柱管10包括本体20，本体20具有第一端部21和第二端部22以及位于两端部之间的中点23。柱管10优选地由塑料材料例如丙烯酸树脂(acrylic)、聚碳酸酯、聚苯乙烯、丁酸酯(butyrates)等制成，并且是透明的。本体20的内表面24限定了一桶形腔30，从而该腔30存在一个具有最大直径31的横截面。最大直径31优选地位于中点23上或在其附近。
柱管10还包括一对连接到本体20上的标记环41和42。标记环41和42优选地与最大直径31等间距。如图所示，气泡50放置在腔30内的最大直径31处，并且位于标记环41和42之间。气泡50由气液交界面51限定，其中气泡50是气体52，腔30内的其它部分填充着液体53。气体52优选为空气，而液体53优选为矿物油精等。
柱管10还包括环绕着腔30的暗色条带61和62。第一条带61定位在最大直径31和第一端部21之间，而第二条带62定位在最大直径31和第二端部22之间。
柱管10进一步包括分别位于第一端部21和第二端部22的端盖71和72。第一端盖71在第一端部21处，第二端盖72在第二端部22处。第一端盖71和第二端盖72优选地与本体22是整体的并且封闭腔30。
图1示出了定位在最大直径31处的气泡50。视线54示出了当从侧面观察柱管10时第一条带61如何反射离开界面51。很明显，条带61和62从交界面51反射的无数的反射线向观察者提供了一条沿气泡50周边的暗色的轮廓线。观察者和气泡50之间的交界面51，即图1中气泡50的中部，看起来并未反射这些条带。在一优选实施例中，条带61和62有大约1/2英寸宽并且当气泡定位在最大直径31处时与其等距离。条带61和62中的每一个距最大直径31的距离都可以是大约1/2英寸。
图3是包括柱管10的水平仪80的正视图。水平仪80包括用于接触一元件例如被测量的建筑表面90的测量表面81。槽82与所述测量表面81以一角度关系形成于水平仪80内。槽82容纳柱管10并将其保持为与测量表面81成一角度关系。如图所示，柱管10平行于测量表面81。
图5示出了沿图2中4-4线的柱管10的横截面视图，其中第一条带61作用在柱管10的外表面25上。图4，6，7是可替换的柱管10沿图2中4-4线的的横截面视图。在图4中，第一条带61出现在柱管10的内表面24上。在图6中，第一条带61出现在内表面24和外表面25之间的本体20内。这样的实施例可以包括双组分覆盖模制的柱管10，其中，在外套筒绕一内圆筒模制之前，将条带61和62放置在该内圆筒上。在图4-6所示的每个实施例中，条带61和62可以是由金属、热固性材料、具有高熔点的热塑性材料、油墨、涂料或其它暗色材料构成的箔片，并且该条带61和62可以通过热印、压入或滚压入、印刷或作用到本体20上。在图7中，第一条带61与本体20是整体的并且可以被说成是定位在本体20的内表面24和外表面25之间。在这样的实施例中，条带61和62可由本体的不透明或半透明部分构成。
从而，很明显地根据本发明提供了一种用于水平仪的柱管，它完全满足前文中阐述的目的和优点。
尽管本发明是其中结合特定的实施例加以说明的，但对于本领域的技术人员来说各种替换、修改和变化都是很明显的。因此，本发明应包括所有那些落入所附权利要求的精神和广阔范围之内的替换、修改和变化。
权利要求
1.一种用于水平仪的柱管，该柱管包括·本体，所述本体具有第一端部和第二端部、中点、内表面和外表面，所述内表面限定了一桶形腔，该腔具有位于中点附近的最大直径；·分别在所述中点两侧相对本体连接的第一标记环和第二标记环，并且这些环从柱管外部是可见的；·腔内的液体和气泡，该气泡由液气交界面限定；和·围绕所述腔的第一暗色条带和第二暗色条带，第一条带定位在第一端部和第一标记环之间，第二条带定位在第二端部和第二标记环之间；其中，所述交界面反射所述第一暗色条带和第二暗色条带，从而在观察气泡时所述交界面呈暗色，以提高气泡的可见度。
2.根据权利要求1所述的柱管，其中，所述条带是不透明的。
3.根据权利要求1所述的柱管，其中，所述条带位于本体的外表面上。
4.根据权利要求1所述的柱管，其中，所述条带位于本体的内表面上。
5.根据权利要求1所述的柱管，其中，所述条带位于本体的内表面和外表面之间。
6.根据权利要求1所述的柱管，其中，所述条带与本体整体形成。
7.根据权利要求1所述的柱管，其中，所述本体包括第一端盖和第二端盖。
8.一种用于改进测量的水平仪，该水平仪包括·用于接触被测量元件的测量表面；·与所述测量表面成一角度关系形成于所述水平仪内的槽；和·容纳于所述槽内的柱管，该柱管包括-本体，所述本体具有第一端部和第二端部、中点、内表面和外表面，所述内表面限定了一腔，该腔具有位于中点附近的最大直径；-分别在所述中点两侧相对本体连接的第一标记环和第二标记环，并且这些环从柱管外部是可见的；-腔内的液体和气泡，该气泡由液气交界面限定；和-围绕所述腔的第一暗色条带和第二暗色条带，第一条带定位在第一端部和第一标记环之间，第二条带定位在第二端部和第二标记环之间；其中，通过第一暗色条带和第二暗色条带在所述交界面上的反射，在观察使所述气泡时所述交界面呈暗色，从而有利于所述元件的测量。
9.根据权利要求8所述的柱管，其中，所述条带是不透明的。
10.根据权利要求8所述的柱管，其中，所述条带位于本体的其中一个表面上。
11.根据权利要求8所述的柱管，其中，所述条带位于本体的内表面和外表面之间。
12.根据权利要求8所述的柱管，其中，所述条带与本体整体形成。
13.根据权利要求8所述的柱管，其中，所述柱管包括与所述最大直径等距离的第一标记环和第二标记环，所述第一环定位于最大直径和第一端部之间，所述第二环定位于最大直径和第二端部之间。
全文摘要
本发明公开了一种柱管(10)和包括这种柱管的水平仪(80)。该柱管具有本体(20)，所述本体形成一腔(30)并且具有第一和第二端部(21，22)、中点(23)、内表面和外表面、一对绕所述本体延伸的标记环(41，42)、以及分别在所述第一端部和第二端部附近环绕所述本体的第一和第二暗色条带(61，62)。液体(53)和气体(52)形成的气泡(50)位于所述腔内。所述气液交界面(51)基本上提高了可见度，从而所述气泡以及该气泡与所述标记环的关系更容易被看清。
文档编号G01C9/24GK1942737SQ200580011463
公开日2007年4月4日 申请日期2005年4月18日 优先权日2004年4月16日
发明者T·P·福伦 申请人:帝国水平仪制造公司