专利名称：一种机芯的制作方法
技术领域：
本发明涉及压力测量技术领域，尤其是涉及一种机芯。
背景技术：
双膜片高静压差压表是一种用于指示压力差Δ P的压力表，是双边能够耐受最大 IOMpa的静压力而且可以指示ΔΡ = 16KPa 2. 5MPa差压的专用仪表，在化工、机械、石油 等行业的输气管道、输油管道、加压泵站、核电站等工程项目中被广泛应用。高静压差压表中的机芯(也称为压力表齿轮传动机构)是核心元部件，它的加工 制造质量直接关系到差压表的精度、使用寿命和传递平稳性。普通的机械式压力表的机芯结构大致是相同的，如图1所示，所述机芯包括机芯 中心齿轮轴(简称中轴10’ )、扇型齿轮(通常只在部分圆周上具有齿轮，简称扇齿20’)、 连杆30’、游丝和上下盖板(图中未示出)。中轴10’和扇齿20’各自具有齿轮，中轴齿轮和扇齿轮是一对放大角位移的啮合 齿轮，扇齿20’中部具有垂直于扇面的扇齿转轴，中轴10’和扇齿转轴被机芯上下盖板夹在 中间；扇齿20’与连杆30’的一端连接在一起，扇齿20’上具有滑槽，可以通过滑槽调节连 杆30’与扇齿20’的连接位置；连杆30’的另一端通过螺钉穿设连接在弹性元件40’的自 由端上；弹性元件40’的另一端固定在仪表接头部件50’上；中轴10’上固定有游丝；游丝 的另一端固定在机芯主体(图中未示出)上。游丝用于消除齿侧间隙和提高啮合精度并保 证传动结构平稳运行。在压力作用下，弹性元件40’的自由端会产生线性位移，该线性位移量比较小；由 于连杆30’与弹性元件40’自由端相连接，会将所述线性位移转化成角位移，通过扇齿20’ 与中轴10’的啮合转动，将所述角位移放大，并通过转动固定在中轴10’上的指针在表盘上 指示出刻度来。因此机芯在压力表中起传递和放大作用，并且是将弹性元件40’的直线位 移转变成指针圆周运动的机械传动结构。由于上述机芯的中轴和上盖板是间隙配合，上盖板上的中轴孔是直接加工形成， 在使用了一段时间后，经常会出现中轴孔磨损变大、中轴转动时晃动、仪表出现来回差和轻 敲位移等问题，严重影响测试精度。
发明内容
本发明的目的是提供一种机芯，以提供更好的传动稳定性和测试精度。本发明提供了一种机芯，所述机芯包括中轴、扇齿、上盖板、下盖板和连杆；所述上盖板和下盖板将中轴和扇齿夹住，上盖板和下盖板之间的距离通过至少两 个柱形的机芯主体固定；所述上盖板的第一中轴孔中固定有第一轴承；所述下盖板的第二 中轴孔中固定有第二轴承，所述第二中轴孔与第一中轴孔对应；所述中轴的上端穿过所述第一轴承并与所述第一轴承的内孔径配合，所述中轴的 下端穿过所述第二轴承并与所述第二轴承的内孔径配合；中轴在上盖板和下盖板之间的外壁上具有中轴齿轮；所述扇齿中部具有垂直于扇面的扇齿转轴，所述扇齿转轴的上端穿过上盖板的第 一转轴孔，下端穿过下盖板的第二转轴孔，第二转轴孔与第一转轴孔对应；所述扇齿包括圆 弧部和连接部，圆弧部具有与中轴齿轮啮合的扇齿轮，连接部通过连杆调节螺钉连接到所 述连杆的一端。优选的，所述第一转轴孔中还固定有第三轴承，所述扇齿转轴的上端穿过所述第 三轴承并与所述第三轴承的内孔径配合；所述第二转轴孔中还固定有第四轴承，所述扇齿 转轴的下端穿过所述第四轴承并与所述第四轴承的内孔径配合。优选的，所述机芯还包括位于下盖板下方的机芯固定板，所述机芯固定板和上盖 板通过穿有轴套的至少两个机芯固定螺钉进行固定，机芯固定板和上盖板的距离为轴套长 度；所述机芯固定板上具有平行于中轴的第一通孔，所述第一通孔用于套接固定在接头上。所述第一通孔套接固定在接头上具体可以为所述机芯固定板的侧壁上穿设有至 少一个垂直于中轴的紧定螺钉，所述紧定螺钉用于贯穿至第一通孔并抵顶在所述接头上。优选的，所述机芯还包括连接片和力臂杆；所述连杆的另一端与连接片的一端固 接，所述连接片的另一端与力臂杆的一端相连；所述力臂杆的另一端具有平行于中轴的第 二通孔，所述第二通孔用于套接固定在一端与所述接头固接的弹性扭矩元件上。所述第二通孔套接固定在一端与所述接头固接的弹性扭矩元件上具体可以为所 述第二通孔的侧壁上穿设有至少一个垂直于中轴的紧定螺钉，该紧定螺钉用于贯穿至第二 通孔并抵顶在所述弹性扭矩元件上。所述连杆的另一端与连接片的一端固接具体可以为所述连杆的另一端形成有第 一滑槽，所述连杆和连接片通过至少两个紧定螺钉穿过所述第一滑槽和连接片进行固定。所述连接片的另一端与力臂杆的一端相连具体可以为所述连接片的另一端形成 有第二滑槽，所述连接片和力臂杆通过力臂杆螺钉穿过所述第二滑槽和力臂杆进行连接。优选的，所述连接片与力臂杆之间的力臂杆螺钉还套有力臂杆定位套。优选的，所述连接片在第二滑槽的两侧还分别固定有挡板和带有两根簧丝的扭转 弹簧，所述扭转弹簧的两根簧丝夹住所述挡板，以限制所述力臂杆螺钉在第二滑槽内的滑动。优选的，所述机芯还包括限位板，所述限位板固定在上盖板或下盖板上，以保证所 述扇齿在转动过程中扇齿轮始终与中轴齿轮啮合。本发明的机芯通过在中轴孔中配置轴承，能够在保证中轴与中轴孔的距离相对固 定的同时，使中轴的转动更平稳、灵活，提高了机芯的转动精度，由此提高仪表的测试精度； 通过在转轴孔中配置轴承，能够保证扇齿转轴在转轴孔中的转动更灵活，配合中轴的转动， 进一步提高机芯的转动精度；通过增加可以围绕圆柱形接头旋转的机芯固定板，可以调节 中轴与扇齿的初始啮合角度，调整仪表的非线性误差缺陷；通过在连杆后端增加连接片和 力臂杆，增大了机芯全量的调整范围，更利于调节机芯线性；在连接片上增加扭转弹簧和挡 板，可以保证力臂杆螺钉始终处于第二滑槽的中间，限制力臂杆螺钉在第二滑槽内的滑动； 增加限位板能够防止扇齿脱齿，并且在过压时能够保护指针并防止游丝疲劳损坏。
图1是现有机械式压力表的机芯结构示意图2是本发明机芯的结构主视示意图；图3是本发明机芯的结构俯视示意图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实 施方式对本发明实施例作进一步详细的说明。本发明提供了一种机芯，请同时结合图2、图3，所述机芯包括中轴10、扇齿20、上 盖板40、下盖板50和连杆30 ；上盖板40和下盖板50将中轴10和扇齿20夹住，上盖板40和下盖板50之间的 距离通过至少两个柱形的机芯主体11固定；上盖板40的第一中轴孔400中固定有第一轴 承401 ；下盖板50的第二中轴孔中固定有第二轴承(图中未示出)，第二中轴孔与第一中轴 孔400对应。中轴10的上端穿过第一轴承401并与第一轴承401的内孔径配合，中轴10的下 端穿过第二轴承并与第二轴承的内孔径配合；中轴10在上盖板40和下盖板50之间的外壁 上具有中轴齿轮。第一轴承401和第二轴承可以为滚珠轴承或含油轴承。通过在第一中轴孔和第二中轴孔中配置轴承，能够在保证中轴与第一中轴孔和第 二中轴孔距离相对固定的同时，使中轴的转动更灵活，避免了因中轴孔加工的圆孔圆度、垂 直度间隙尺寸和位置度不够造成的中轴转动卡滞、不平稳及跳动现象，提高了机芯的转动 精度。所述扇齿20中部具有垂直于扇面的扇齿转轴200，所述扇齿转轴200的上端穿过 上盖板40的第一转轴孔402，下端穿过下盖板50的第二转轴孔(图中未示出)，第二转轴 孔与第一转轴孔402对应；扇齿20包括圆弧部(图中未示出)和连接部202，圆弧部具有 与中轴齿轮啮合的扇齿轮，连接部202通过连杆调节螺钉22连接到所述连杆30的一端。优选的，在所述第一转轴孔402中还固定有第三轴承403，所述扇齿转轴200的上 端穿过第三轴承403并与第三轴承403的内孔径配合；第二转轴孔中还固定有第四轴承，扇 齿转轴200的下端穿过第四轴承并与第四轴承的内孔径配合。第三轴承403和第四轴承可 以为滚珠轴承或含油轴承。通过在第一转轴孔和第二转轴孔中配置轴承，能够保证扇齿转轴在第一转轴孔和 第二转轴孔中的转动更灵活，配合中轴的转动，进一步提高机芯的转动精度。所述机芯还包括位于下盖板50下方的机芯固定板60，所述机芯固定板60和上盖 板40通过穿有轴套33的至少两个机芯固定螺钉44进行固定，机芯固定板60和上盖板40 的距离为轴套长度，机芯固定螺钉44可以为十字槽盘头螺钉；所述机芯固定板60上具有平 行于中轴10的第一通孔600，所述第一通孔600用于套接固定在接头上。第一通孔600套接固定在接头上的方式可以为在机芯固定板60的侧壁上穿设有至少一个垂直于中轴10的紧定螺钉55(如图2、 图3所示)，所述紧定螺钉55用于贯穿至第一通孔600并抵顶在所述接头上。所述机芯还包括连接片70和力臂杆80 ；所述连杆30的另一端与连接片70的一 端固接，所述连接片70的另一端与力臂杆80的一端相连；所述力臂杆80的另一端具有平 行于中轴10的第二通孔800，所述第二通孔800用于套接固定在一端与所述接头固接的弹性扭矩元件(图中未示出)上。在机芯固定板60套接到接头上、但还未紧固之前，机芯固定板60可以围绕圆柱形 接头旋转。由于力臂杆80上的第二通孔800套在弹性元件上固定好不动；通过旋转机芯固 定板60，使由力臂杆80、连接片70和机芯扇齿20形成的连杆机构发生转动，改变扇齿20 与中轴10的啮合齿数，从而改变啮合角度，适量调整中轴10与扇齿20的啮合角度，由此改 变仪表的初始角大小，以调整仪表的非线性误差缺陷(即仪表指针运行前快后慢或前慢后 快的现象)。所述连杆30与连接片70的固接方式具体可以为连杆30的另一端形成有第一滑 槽300，所述连杆30和连接片70通过至少两个紧定螺钉66穿过第一滑槽300和连接片70 进行固定，紧定螺钉66可以为开槽盘头螺钉。所述连接片70与力臂杆80的相连方式具体可以为连接片70的另一端形成有第 二滑槽700，所述连接片70和力臂杆80通过力臂杆螺钉77穿过第二滑槽700和力臂杆80 进行连接。本实施例中的弹性元件不同于现有机械式压力表中采用的弹性元件(参见图1)， 而是采用弹性扭矩元件，所述弹性扭矩元件可以为圆柱形的扭矩钢丝，弹性元件一端固接 在接头内，另一端上套接固定在力臂杆80的第二通孔800中。第二通孔800与弹性扭矩元 件的固接方式可以为在第二通孔800的侧壁上穿设有至少一个垂直于中轴10的紧定螺钉 88，该紧定螺钉88用于贯穿至第二通孔800并抵顶在所述弹性扭矩元件上，紧定螺钉88可 以为内六角螺钉。当弹性扭矩元件受到外力发生扭转时，会带动力臂杆80绕弹性扭矩元件旋转，力 臂杆80的转动会带动连接片70移动，由于连接片70与连杆30固接，连杆30会与连接片 70的移动一致，连杆30牵动扇齿20的连接部202使扇齿20以扇齿转轴200为轴心转动， 扇齿20的圆弧部扇齿轮带动啮合的中轴齿轮以中轴10为轴心转动，以带动中轴上端固接 的表针旋转并显示示数。与现有机械式压力表机芯中的弹性元件相比，本发明机芯中的弹性扭矩元件通过 底接的隔膜部分，还具有可以实现过压保护、工作介质可以是液体、气体或粘稠物质等优点ο现有技术中压力表的机芯，只能通过连杆在扇齿滑槽中的位置来调节机芯的全量 大小(表针可以转动的范围，通常为270° )，当连杆调节螺钉拧在扇齿滑槽中靠近扇齿转 轴的位置，机芯的全量会变大(因为传动力矩臂变短了)，将连杆调节螺钉拧在扇齿滑槽中 远离扇齿转轴的位置，机芯的全量会变小。但这种调节手段的调节量是不够的。本发明在连杆上增加可调节长短的第一滑槽，用至少两个紧定螺钉将连接片与连 杆连接在一起，通过调整紧定螺钉的松紧来改变连接片与连杆的总长度，连接片上具有第 二滑槽，连接片的另一端还连接有力臂杆，可以根据需要调整力臂杆螺钉在第二滑槽中的 位置，实现改变机芯的全量大小及适量调整机芯的线性的目的。优选的，连接片70在第二滑槽700的两侧还分别固定有挡板701和带有两根簧丝 的扭转弹簧702，所述挡板701可以与连接片70 一体成型，所述扭转弹簧702可以通过铆钉 固定在与所述挡板701相对一侧的连接片70上。所述扭转弹簧702的两根簧丝夹住所述 挡板701，靠两根簧丝的弹性回复特性，保证力臂杆螺钉77始终位于连接片70的第二滑槽700中间，以限制所述力臂杆螺钉77在第二滑槽700内的滑动。优选的，所述连接片70与力臂杆80之间的力臂杆螺钉77还套有力臂杆定位套 99。由于力臂杆螺钉77与定位套99之间留有合适的间距，既可以保证连接片70在第二滑 槽700中灵活转动，又能限制连接片70与力臂杆80上下运动的间隙，增加机芯的传动平稳性。所述机芯还可以包括限位板90，限位板90可以固定在上盖板40或下盖板50上， 以保证扇齿20在转动过程中扇齿轮始终与中轴齿轮啮合。限位板90可以通过螺钉拧紧在 上盖板或下盖板上。一方面，扇齿轮与中轴齿轮相互啮合，可以传递弹性扭矩元件的位移并转化成角 度示值在表盘上显示出来。现有机械式压力表的机芯中，当压力过大时，扇齿的圆弧部会转 动到扇齿轮与中轴齿轮相互脱离的位置，从而发生脱齿现象；扇齿轮与中轴齿轮没有啮合， 就不能传递压力的变化，也就不能测量和指示压力值。另一方面，压力表表盘在量程最小值 和最大值的位置通常会带有突出盘面的盘指钉，若压力过大，中轴会带动指针打在盘指钉 上，使指针变弯、仪表报废；而且，游丝在压力过大时也易疲劳损坏。为了防止发生上述状 况，本发明增加了限位板，在扇齿转动方向的前端合适位置进行固定。当压力过大时，扇齿 运转碰到限位板后，由于限位板的阻挡，扇齿就不会继续向前运转，从而避免扇齿脱齿现象 的发生，而且，可以调节在任意合适位置防震动脱牙，当压力超过额定压力时，保护指针并 防止游丝疲劳损坏。本发明的机芯通过在中轴孔中配置轴承，能够在保证中轴与中轴孔的距离相对固 定的同时，使中轴的转动更平稳、灵活，提高了机芯的转动精度，由此提高仪表的测试精度； 通过在转轴孔中配置轴承，能够保证扇齿转轴在转轴孔中的转动更灵活，配合中轴的转动， 进一步提高机芯的转动精度；通过增加可以围绕圆柱形接头旋转的机芯固定板，可以调节 中轴与扇齿的初始啮合角度，调整仪表的非线性误差缺陷；通过在连杆后端增加连接片和 力臂杆，增大了机芯全量的调整范围，更利于调节机芯线性；在连接片上增加扭转弹簧和挡 板，可以保证力臂杆螺钉始终处于第二滑槽的中间，限制力臂杆螺钉在第二滑槽内的滑动； 增加限位板能够防止扇齿脱齿，并且在过压时能够保护指针并防止游丝疲劳损坏。本发明的机芯不仅适用于高精度的差压表，而且也适用于其他各种类型压力表。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实 体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存 在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵 盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要 素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在 本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围 内。
权利要求
1.一种机芯，其特征在于，所述机芯包括中轴、扇齿、上盖板、下盖板和连杆；所述上盖板和下盖板将中轴和扇齿夹住，上盖板和下盖板之间的距离通过至少两个柱 形的机芯主体固定；所述上盖板的第一中轴孔中固定有第一轴承；所述下盖板的第二中轴 孔中固定有第二轴承，所述第二中轴孔与第一中轴孔对应；所述中轴的上端穿过所述第一轴承并与所述第一轴承的内孔径配合，所述中轴的下端 穿过所述第二轴承并与所述第二轴承的内孔径配合；中轴在上盖板和下盖板之间的外壁上 具有中轴齿轮；所述扇齿中部具有垂直于扇面的扇齿转轴，所述扇齿转轴的上端穿过上盖板的第一转 轴孔，下端穿过下盖板的第二转轴孔，第二转轴孔与第一转轴孔对应；所述扇齿包括圆弧部 和连接部，圆弧部具有与中轴齿轮啮合的扇齿轮，连接部通过连杆调节螺钉连接到所述连 杆的一端。
2.如权利要求1所述的机芯，其特征在于，所述第一转轴孔中还固定有第三轴承，所 述扇齿转轴的上端穿过所述第三轴承并与所述第三轴承的内孔径配合；所述第二转轴孔中 还固定有第四轴承，所述扇齿转轴的下端穿过所述第四轴承并与所述第四轴承的内孔径配合。
3.如权利要求1所述的机芯，其特征在于，所述机芯还包括位于下盖板下方的机芯固 定板，所述机芯固定板和上盖板通过穿有轴套的至少两个机芯固定螺钉进行固定，机芯固 定板和上盖板的距离为轴套长度；所述机芯固定板上具有平行于中轴的第一通孔，所述第 一通孔用于套接固定在接头上。
4.如权利要求3所述的机芯，其特征在于，所述第一通孔套接固定在接头上具体为所述机芯固定板的侧壁上穿设有至少一个垂直于中轴的紧定螺钉，所述紧定螺钉用于贯穿至第一通孔并抵顶在所述接头上。
5.如权利要求1-4任一项所述的机芯，其特征在于，所述机芯还包括连接片和力臂杆； 所述连杆的另一端与连接片的一端固接，所述连接片的另一端与力臂杆的一端相连；所述 力臂杆的另一端具有平行于中轴的第二通孔，所述第二通孔用于套接固定在一端与所述接 头固接的弹性扭矩元件上。
6.如权利要求5所述的机芯，其特征在于，所述第二通孔套接固定在一端与所述接头 固接的弹性扭矩元件上具体为所述第二通孔的侧壁上穿设有至少一个垂直于中轴的紧定螺钉，该紧定螺钉用于贯穿 至第二通孔并抵顶在所述弹性扭矩元件上。
7.如权利要求5所述的机芯，其特征在于，所述连杆的另一端与连接片的一端固接具 体为所述连杆的另一端形成有第一滑槽，所述连杆和连接片通过至少两个紧定螺钉穿过所 述第一滑槽和连接片进行固定。
8.如权利要求5所述的机芯，其特征在于，所述连接片的另一端与力臂杆的一端相连 具体为所述连接片的另一端形成有第二滑槽，所述连接片和力臂杆通过力臂杆螺钉穿过所述 第二滑槽和力臂杆进行连接。
9.如权利要求8所述的机芯，其特征在于，所述连接片与力臂杆之间的力臂杆螺钉还套有力臂杆定位套。
10.如权利要求8所述的机芯，其特征在于，所述连接片在第二滑槽的两侧还分别固定 有挡板和带有两根簧丝的扭转弹簧，所述扭转弹簧的两根簧丝夹住所述挡板，以限制所述 力臂杆螺钉在第二滑槽内的滑动。
11.如权利要求1-4任一项所述的机芯，其特征在于，所述机芯还包括限位板，所述限 位板固定在上盖板或下盖板上，以保证所述扇齿在转动过程中扇齿轮始终与中轴齿轮啮合。
全文摘要
本发明公开了一种机芯，包括中轴、扇齿、上盖板、下盖板和连杆；上盖板和下盖板将中轴和扇齿夹住，上盖板和下盖板之间的距离通过至少两个柱形的机芯主体固定；上盖板的第一中轴孔中固定有第一轴承；下盖板的第二中轴孔中固定有第二轴承，第二中轴孔与第一中轴孔对应；所述中轴的上端穿过第一轴承并与第一轴承的内孔径配合，中轴的下端穿过第二轴承并与第二轴承的内孔径配合。通过在中轴孔中配置轴承，能够在保证中轴与中轴孔的距离相对固定的同时，使中轴的转动更平稳、灵活，提高了机芯的转动精度，由此提高仪表的测试精度。
文档编号G01L19/06GK102052992SQ20091023739
公开日2011年5月11日 申请日期2009年11月10日 优先权日2009年11月10日
发明者白大成, 韩书华 申请人:北京布莱迪仪器仪表有限公司