补偿的毛细管指示器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种温度补偿的波纹管以用于用作毛细管中的指示器的第一流体的储存和移位。该波纹管由外壳制成，该外壳由柔性防水材料制成。该外壳由上部、下部和外部风琴褶形成的部分组成。风琴褶形成的部分具有长度l并且沿着周界密封地连接在上部与下部之间。至少一个入口/出口在其中的至少一个部分上形成。上部和下部中的至少一个基本上在外壳内从风琴褶形成的部分的周界延伸以便减小储存体积。优选地，在由在外壳内延伸的部分所限定的这个区域内，设置了温度补偿设备。该设备由其中放置了第二流体的微型波纹管和容器组成，所述第二流体具有与第一流体不同的膨胀系数。该设备被布置成允许第二流体膨胀以便负面地影响毛细管中第一流体的移位。按照这种方式，第一和第二流体的适当选择允许温度补偿，以便得到跨大范围的温度一致且精确的指示。
【专利说明】补偿的毛细管指示器
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2015年3月15日提交的美国临时申请No. 61/793,013以及2012年 4月I2日提交的美国临时申请No. 61/623，16〇的权益，这些文献的内容通过引用合并于此 并且以其为依据。
[0003] 版权通告
[0004] 本专利文件的公开内容的部分包含受版权保护的材料。 申请人:不反对任何人如其 在专利和商标局专利文件或记录中出现的那样拓制本专利文件或者专利公开内容，但是除 此之外，保留所有版权权利。此外，本文做出的对于第三方专利或者文章的引用不应当被视 为承认本发明无权由于在先发明而先于这样的材料。
[0005] 发明背景
[0006]本发明涉及一种用于跨大范围的操作温度以受控且一致的方式储存和分配流体 的波纹管。具体地，本发明涉及一种用于在毛细管中储存和分配流体的波纹管。
[0007]所需的是一种以这样的方式在毛细管中使用一种或多种流体的方法，该方式在简 单布置中提供了对于广泛的温度波动的可靠补偿。
【发明内容】
[0008]提供了一种温度补偿的波纹管以用于用作毛细管中的指示器的第一流体的储存 和移位。主要的波纹管由柔性防水材料的外壳制成。该外壳由上部、下部和外部风琴褶形成 的部分组成。风琴褶形成的部分具有长度1并且沿着周界密封地连接在上部与下部之间。 至少一个入口/出口在其中的至少一个部分上形成。上部和下部中的至少一个基本上在外 壳内从风琴褶形成的部分的周界延伸以便减小其储存体积。优选地，在由在外壳内延伸的 部分所限定的这个区域内，设置了温度补偿设备。该设备由其中放置了第二流体的微型波 纹管和容器组成，所述第二流体具有可以与第一流体相同或者不同的膨胀系数。该设备被 布置成允许第二流体膨胀以便负面地影响或者补偿由于毛细管中第一流体的热膨胀而引 起的^ 一流体的移位。按照这种方式，第一和第二流体的适当选择允许温度补偿，以便得到 跨大范围的温度一致且精确的指示（典型地使用毛细管中包含的流体的弯月面）。
[0009]本发明的一个目的是允许以这样的方式使用毛细管中的单一流体进行指示，该方 式在简单的布置中可靠地补偿广泛的温度波动。
[0010]本发明的另一个目的是允许使用流体和具有热补偿的两个主要波纹管以便提高 其弯月面指示的精确度。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为应用于时间指示的本发明的部分截面的平面图。
[0012]图2为本发明的截面图。
[0013]图3为本发明的分解图。
[0014]图4A为本发明的温度补偿波纹管子组件的侧视图。
[0015]图4B为本发明的温度补偿波纹管子组件的顶视图。
[0016]图4C为本发明的温度补偿波纹管子组件的截面图。
[0017]图5A为本发明的温度补偿的波纹管中使用的主要波纹管的透视图。
[0018]图5B为本发明的温度补偿的波纹管中使用的主要波纹管的顶视图。
[0019]图5C为本发明的温度补偿的波纹管中使用的主要波纹管的部分截面图。
[0020]图6为在波纹管主体内延伸并且补偿波纹管子组件安装到其中的主要波纹管的 部分的截面图。
[0021]图7A为本发明的补偿波纹管子组件的底盖的透视图。
[0022]图7B为本发明的补偿波纹管子组件的底盖的顶视图。
[0023]图7C为本发明的补偿波纹管子组件的底盖的截面图。
[0024]图8为本发明的补偿波纹管子组件的密封销的侧视图。
[0025]图9为本发明的补偿波纹管子组件的补偿波纹管的侧视图。
[0026] 图IOA为本发明的补偿波纹管子组件的顶盖的透视图。
[0027] 图IOB为本发明的补偿波纹管子组件的顶盖的顶视图。
[0028] 图IOC为本发明的补偿波纹管子组件的顶盖的截面图。
[0029] 图11为行程补偿表，其是本发明的补偿波纹管子组件的用途。
[0030]图12为本发明的温度补偿波纹管子组件的可替换实施例的截面图。
[0031]图13为图12的温度补偿的波纹管的可替换实施例的分解图。
[0032]图14A为本发明的第一可替换实施例的截面侧视图。
[0033] 图14B为示出本发明的部件中的孔型的部分顶视图。
[0034]图I5为本发明的第二可替换实施例的截面图。
[0035]图16为本发明的第四可替换实施例的截面图。
[0036] 本领域技术人员将会理解，图中的元件为了简单和清楚起见而被图示出，并且不 一定按比例绘制。例如，可能相对于其他元件夸大维度，以便帮助提高对于本发明及其实施 例的理解。此外，当在本文中使用措词"第一"、"第二"等等时，它们的使用预期用于区分相 似的元件，并且不一定用于描述相继的或者按时间先后的顺序。而且，说明书中和/或权利 要求书中像"前"、"后"、"顶"和"底"等等那样的相对措词不一定用于描述排他性的相对位 置。因此，本领域技术人员将会理解，这样的措词可以是可与其他措词互换的，并且本文描 述的实施例能够在与明确图示出的或者以其他方式描述的取向不同的其他取向下操作。
【具体实施方式】
[0037] 以下描述并非意在以任何方式限制本发明的范围，因为它们本质上是示例性的， 用来描述截至 申请日期:为止本发明人已知的本发明的最佳模式。因此，可以在不脱离本发 明的精神和范围的情况下做出本文公开的示例性实施例中描述的任何元件的布置和/或 功能的改变。
[0038] 现在,参照图1和图2,系统10的平面图，其中应用本发明的温度补偿设备12以便 跨可预测温度波动维持毛细管20中的流体16的弯月面14的位置。本发明12特别适用于 控制流体表的流体指示器的弯月面14,所述流体表例如WO 2011/021097 A4以及2011年 12月6日提交的美国临时申请No. 61/567, 497中描述的流体表，这些文献的内容通过对其 引用合并于此。可以设想本发明的设备12的其他应用。然而，作为一个示例性实施例，将 本发明应用于挂钟或者手表中的时间指示。
[0039] 如可以看到的，流体16进入毛细管20中并且因此当与以规定速率升高杆的表机 构结合时，其弯月面14指示时间（9、12、3、和6点钟）。在存在显著的温度变化的情况下， 引入弯月面14的位置的不精确性。下文中描述的温度补偿子系统减轻了温度通量引入的 误差以便在大的温度变化上提供更可靠的时间指示。事实上，对于本发明的这些子系统，毛 细管20可以具有开口端（未示出），因为其中只需使用一种流体 16，这允许简化整个机构。 [0040]特别地，参照图2,温度补偿设备12包括：活塞22、顶盖24、小波纹管26、底盖30， 其与大波纹管 34的内部凹盖32接口；以及密封销36。图3中最佳地看到的活塞22具有 附接到分段杯42的杆40,温度补偿波纹管子组件12安装到所述分段杯42中。
[0041]现在参照图4A-4C，温度补偿波纹管子组件12包括顶盖24、小波纹管26、底盖30 和密封销36。顶盖24、小波纹管2e和底盖30通过激光焊接或者其他已知的方法密封在一 起，以便创建内部体积44,当密封销36处于适当位置时，该内部体积适合于包含补偿流体 46。顶盖24具有三个柄脚50或者部分法兰，它们延伸到活塞22的杯状物42的分段54中 并且靠在其表面 56上。底盖30具有三个柄脚52,它们延伸以便与活塞22的杯状物42的 端面6〇接口。这种布置基本上提供了与大波纹管34的外部凹杯32的柄脚62的温度补偿 的接口。部件的尺寸的适当确定与适当的补偿流体46的选择一起使得本发明的温度补偿 波纹管子组件12能够抵消温度波动的影响。
[0042] 现在，参照图5A-5C，提供了大波纹管34以用于毛细管20中的精密流体指示中使 用的流体储存和移位。波纹管34由外壳70制成，所述外壳由柔性防水材料制成。外壳70 封闭主要容器72并且由外部凹杯32、下部74和外部风琴褶形成的部分76组成。风琴褶形 成的部分7 6具有长度1并且沿着周界22和24密封地连接在凹杯32与下部74之间。至 少一个入口 /出口 84在其中的至少一个部分上形成。上部和下部32或74中的至少一个 基本上在外壳70内从风琴褶形成的部分76的周界80、82延伸以便创建减小储存体积的凹 口 28。在松弛条件下，波纹管34是收缩的。
[0043] 现在参照图6,更清楚地示出了在上部32上形成的柄脚62,底盖30的柄脚52抵 靠其形成接口。上部具有基部，圆柱形壁从其延伸到法兰。柄脚62在圆柱形壁的内径上形 成，并且不完全围绕壁沿圆周延伸。
[0044] 现在，参照图7A-7C，更详细地示出了底盖3〇。中心的轴向定位的孔径接纳密封销 36。柄脚52从基部延伸并且涵盖其圆周的近似60度。小波纹管26的下唇部与底盖30的 下表面密封地接口。
[0045] 现在参照图8,更详细地示出了密封销36。密封销36为圆柱形状，具有渐细的部 分以便更好地密封底盖30的孔径。
[0046] 现在参照图9,更详细地示出了小波纹管26,包括其风琴褶部分90。
[0047] 现在，参照图10A-10C，更详细地示出了顶盖24。上部具有基部，圆柱形壁从该基 部延伸到其柄脚50。柄脚50围绕其周界近似60度延伸。
[0048] 现在参照图11，在一个实施例中，本发明的温度补偿波纹管子组件12逼近行程补 偿曲线以便精确地补偿从负20摄氏度到正70摄氏度的工作范围内的温度变化。活塞22 的移位对温度的比率近似为每摄氏度 3. 65微米。为了进行安全操作，波纹管26中使用的 流体46应当是无毒的。
[0049] 现在参照图12和13,温度补偿的波纹管系统13〇包括温度补偿子系统13 2。温 度补偿子系统132包括修改的杆134,该杆具有在其上形成圆柱形壳体40的主要支撑法兰 136。圆柱形壳体140具有浮雕142。盖144跨越圆柱形壳体140并且胶合或者焊接到该壳 体。凹口 44居中并且接纳焊接或者胶合到法兰150的微型波纹管146,该法兰具有与主要 波纹管110上的波纹管接口垂片（tab) 154接合的两个或更多均匀分布的柄脚152。将补充 外壳156焊接或者胶合到微型波纹管146并且与该波纹管流体连通以便形成容器160。在 操作中，本发明130通过抵消波纹管110中的第一流体16的热膨胀的影响而减轻毛细管20 中的弯月面162(参见图1)的位置的不精确性。该抵消或者减轻通过将第二流体170置于 容器160中而实现，所述第二流体具有补偿第一流体166的热膨胀所需的选择的膨胀系数。
[0050] 现在参照图14A，在一个可替换的实施例180中，可替换的温度补偿子系统182包 括附接到杆186的第一法兰184。第一法兰184具有与其附接并且通过第二法兰194中的 孔径192延伸到盖1%的至少两个压铆螺母柱190。第二法兰194具有与波纹管接口垂片 接口的至少两个柄脚1100。微型波纹管1102在盖196与第二法兰194之间被密封地 捕获，并且封闭第二流体1104。塞子11〇6允许填充由微型波纹管11〇2封闭的容器1110。 在操作中，热影响造成第二流体1104的膨胀以便减轻第一流体166的热膨胀影响。图14B 示意性地示出了用于板194中的销190的孔192。
[0051]以下是基于作为流体的乙醇的选择的热膨胀的样本计算。如可以看到的，如果主 要容器和补偿容器118和1110的体积和几何结构分别可比，那么同样的流体可以分别用于 流体1和2166和1104。此外，如果使用了具有很大程度上不同的热膨胀值的流体 166和 1104,那么容器的体积和几何结构可能显著不同。
[0052] 以下是样本计算：
[0053] r3 : = 0? 9mm
[0054] S31 := JI ? r/ = 2. 545mm2液压缸的表面（依照附图）
[0055] h31 : = L 2mra液压缸的高度（依照附图）
[0056] V30 := S31 ? h31 = 3. 054mm3 流体体积
【权利要求】
1. 一种波纹管组件，用于毛细管中的精密流体指示中使用的第一流体的储存和移位， 该波纹管包括： a. 波纹管外壳，其用于将流体储存在其中包含的储存体积中，该外壳由柔性防水材料 制成并且包括： i. 上部， ii. 下部， iii. 外部风琴褶形成的部分，该部分具有长度1并且沿着周界与上部和下部密封地连 接，以及 iv. 在其中的至少一个部分上形成的至少一个入口 /出口，以及 b. 温度补偿设备，其包括：
1. 第二波纹管和容器； ii. 第二波纹管和容器中包含的第二流体； iii. 用于第二波纹管和容器的支撑布置，使得造成毛细管中第一流体以第一膨胀速率 膨胀的第一流体的热膨胀通过第二流体以第二膨胀速率膨胀而减轻。
2. 权利要求1的波纹管组件，其中上部和下部中的至少一个基本上在外壳内延伸以便 减小外壳中的储存体积。
3. 权利要求1的波纹管组件，其中第一和第二膨胀速率是可比的。
4. 权利要求1的波纹管组件，其中第一和第二膨胀速率是截然不同的。
5. 权利要求1的波纹管组件，其中至少外部风琴褶形成的部分由黄铜制成。
6. 权利要求1的波纹管组件，其中至少外部风琴褶形成的部分由铜制成。
7. 权利要求1的波纹管组件，其中至少外部风琴褶形成的部分由铍铜制成。
8. 权利要求1的波纹管组件，其中至少外部风琴褶形成的部分利用诸如金之类的鲜艳 涂层涂敷。
【文档编号】G04B1/26GK104245013SQ201380019652
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年4月12日 优先权日:2012年4月12日
【发明者】鲁西恩·沃拉摩兹 申请人:普雷斯弗雷克斯股份公司