专利名称：封闭式接近开关组件的制作方法
封闭式接近开关组件技术领域
本申请大体上涉及一种外壳，并且，更具体地，涉及一种密封式外壳,其包含至少一个由至少一个磁接近开关检测的磁性目标。
背景技术：
磁性接近开关，也叫做限制开关，通常用于位置感测。典型地，磁性接近开关组件包括目标和接近开关，而接近开关包括开关电路。开关电路可包括元件，比如杠杆，由接近开关外壳中包含的永久磁体将其偏置于第一位置。杠杆位于第一位置时，接近开关保持在第一状态，其中，例如，常闭触点同公共触点接触。当通常包括永磁体的目标经过接近开关的预设范围内时，由目标磁体产生的磁通量致使开关电路的杠杆从第一状态改变偏移至第二状态，其中，例如，常开触点同公共触点接触。
在一些应用中，一个或多个目标磁体和一个或多个接近开关可设置于密封式壳体内来保护接近开关免受损害。当磁性接近开关组件用于危险环境中时(比如核应用)，这种结构是普遍的。在这样的应用中，外壳用于抵抗核设施中外壳事故或LOCA (失去冷却剂事故)时发生的高温和高压。典型地，垂直设置于外壳中的轴在目标磁体随着该轴相对于固定的接近开关旋转时支撑目标磁体。典型地，轴的顶部耦合于密封的顶部轴承组件，该顶部轴承组件设置在延伸穿过外壳顶部的顶部开口中，并且轴的底部容纳于延伸穿过外壳底部的底部开口中。延伸穿过底部开口的轴的底部典型地耦合至阀门元件，比如用于核应用的控制阀门的旋转杆，并且，随着阀门在置于外壳中的接近开关的预设范围内旋转目标磁体时，杆的旋转可被检测，因而指示控制阀门位于特定位置。可选地，控制阀门的旋转杆可将目标磁体移出接近开关的预设范围，因而指示控制阀门已从特定位置移动。
由于磁性接近开关所用于的危险环境，外壳必须密封以避免允许高压下的高温气体进入，或者其它污染物进入外壳。而且，由于在地震中可能产生的负荷，元件比如接近开关和/或将目标磁体固定到轴的组件必须适当地固定在外壳中，以防止由于地震负荷的结果可能产生的不希望的位移。发明内容
根据本发明的一个示例的方面，用于支持位于封闭式接近开关组件内的目标磁体的目标支架包括具 有主体部分的毂，该主体部分沿纵轴延伸，主体部分包括外表面和沿纵轴延伸的轴孔，轴孔适于容纳沿纵轴延伸的轴的一部分，并且主体部分还包括一个或多个从外表面延伸到轴孔的带螺纹的主体孔。目标支架还包括不可旋转地固定到毂的磁体支架，磁体支架具有沿垂直于所述纵轴方向延伸的底座部分，并且底座部分包括平坦的上表面。侧壁从底座部分的上表面向上延伸，并且侧壁部分地由内表面所限定。目标支架也包括一个或多个目标磁体，所述目标磁体设置在磁体支架的底座部分的上表面上在毂的一部分和磁体支架的侧壁的内表面之间。另外，目标支架包括夹板，并且夹板具有平坦的底面和适于容纳轴的一部分的轴孔，并且夹板被固定在毂上，以使得夹板的底面紧邻毂的上表面或者同毂的上表面接触，并且使得夹板的底面也紧邻一个或多个目标磁体的上表面或者同一个或多个目标磁体的上表面接触。目标支架还包括固定螺丝，适于螺纹地接合一个或多个主体孔中的一个，以使得固定螺丝的远端接触轴的外表面，使得目标支架不旋转地固定到轴上。150英寸-盎司的最小转矩作用到固定螺丝，并且用高温灌封将固定螺丝密封在一个或多个主体孔中的一个内。
图1是封闭式接近开关组件的实施例的外部透视图2是图1的封闭式接近开关组件的实施例的顶视图3是沿图2的剖面线3-3的封闭式接近开关组件的剖面图4是图3的轴突起的侧视图，为了清楚省略了轴；
图5是图1的封闭式接近开关组件的实施例的轴的侧视图6是沿图2的剖面线6-6的封闭式接近开关组件的剖面图7A是图1的封闭式接近开关组件的实施例的透视图，为了清楚移除了上端盖；
图7B是图1的封闭式接近开关组件的实施例的目标支架的侧视图8是图1所示的封闭式接近开关组件的实施例的接近开关的解剖图9是图8的接近开关的开关组件的侧视图1OA是图8的接近开关在第一状态的示意图1OB是图8的接近开关在第二状态的示意图1lA是目标磁体和接近开关在第一轴位置时顶视图1lB是目标磁体和接近开关在第二轴位置时顶视图12A是目标支架的实施例的解剖图12B是图12A的目标支架的实施例的透视图13A是图12A的目标支架的毂的前视图13B是图13A的毂的主体孔上的固定螺丝的部分剖面前视图；并且
图14是接近开关外壳的实施例的透视图。
具体实施方式
如图3所示，封闭式接近开关组件10包括上端盖12，所述上端盖12具有基壁14和多个从基壁14向下延伸的侧壁16，并且基壁14和多个侧壁16可至少部分限定第一空间18。轴突起20可从 基壁14的上表面22向上延伸，并且内部孔部分24可限定在轴突起20的内部，以使得内部孔部分24形成第一空间18的一部分。内部孔部分24可限定封闭式空间。接近开关组件10还包括下端盖28，所述下端盖28具有基壁30和多个从基壁30向上延伸的侧壁32，并且基壁30和多个侧壁32可至少部分地限定第二空间34。轴孔36可被限定在基壁30中，轴孔36可延伸穿过基壁30。上端盖12可耦合至下端盖28，以使得第一空间18和第二空间34合作限定内部空间38。这样的配置，轴孔36的纵轴40可与内部孔部分24的纵轴42对齐。接近开关组件10还包括轴44，其具有第一端46、相对于第一端46的第二端48,以及在第一端46和第二端48之间的第一中间部分50,其中轴的第一端46被设置在形成于上端盖12的轴突起20中的内孔部分24的内部。轴44的第一中间部分50可延伸穿过形成在下端盖中的轴孔36，并且轴的第二端可设置在内部空间38的外部。轴44相对于上端盖12和下端盖28可旋转。另外，接近开关组件10包括目标支架52，其不可旋转地耦合到轴44的第二中间部分54，第二中间部分54设置于第一中间部分50和轴44的第一端46之间。目标支架52包括从轴向外延伸的径向部分56，并且目标磁体58可耦合至目标支架52的径向部分56。如图3和8至IlB所示，接近开关组件10包括至少一个接近开关60，该接近开关60设置于内部空间38的内部，并且耦合至下端盖28，以使得当轴44位于第一轴位置61时，目标磁体58设置在距离至少一个接近开关60的顶部64的有一距离，因此造成接近开关60位于第一状态66。当轴44旋转至第二轴位置63时，目标磁体58设置于邻近至少一个接近开关60的顶部64，因此造成接近开关位于第二状态70。第一和第二状态66，70的每一个可对应于耦合至轴44的第二端48的阀门元件的位置。
如图1，2，3和6所示，封闭式接近开关组件10可包括上端盖12，上端盖12可包括基壁14。上端盖12的基壁14可以是矩形并且可以基本上是平坦的，并且基壁14所形成的平面可基本上是水平的。如这里使用的，术语“水平”指示基本上同图1所示的参考坐标系中的X-Y平面共面或平行的方向。术语“垂直”指示基本上垂直于图1所示的参考坐标系中的X-Y平面的方向(即z轴方向)。取代水平设置的基壁14，平的基壁14可相对于X-Y平面倾斜设置。另外，替代图1所示的平的结构，基壁14可具有任何适用于特殊用途的形状。例如，基壁14可具有弯曲的横截面或者可为另外的波状外形，或者基壁14可部分地弯曲/呈波状外形并且部分呈平面。另外，基壁14可包括两个或更多个平面部分，其垂直偏移(未示出)以形成阶梯形表面。
再次参阅图1，2，3和6，上端盖12可包括多个从基壁14向下延伸的侧壁16。更具体地，多个向下延伸的侧壁16可包括从基壁14的第一周沿74延伸的第一壁72。第二壁76可从基壁14的第二周沿78延伸，并且第二周沿78可与第一周沿74相对设置。第三壁80可从基壁14的第三周沿82延伸，并且第三周沿82可在第一和第二周沿74，78之间延伸。第四壁84可从基壁14的与第三周沿82相对的第四周沿86延伸，并且第四周沿86可在第一和第二周沿74，78之间延伸。多个侧壁16中的每一个可倾斜延伸离开基壁14，如图1，2，3和6所示。然而，多个侧壁16中的任何或全部可以任何适合的方式或方向延伸离开基壁14，比如垂直地。虽然多个侧壁16中的每一个在图1-3中被示为平坦的，但是多个侧壁16的任何或全部可具有任何适当的形状，比如波状外形，或者部分平面或者部分波状外形。而且，多个 侧壁16可包括比1，2，3和6所示更多(或更少)的壁。上层法兰88可从多个侧壁16的每一个的底部水平延伸，并且上层法兰88可具有多个配置其中的接合孔90a，接合孔90a适于容纳螺栓，其将上端盖12耦合到下端盖28。如此配置，基壁14和多个向下延伸的侧壁16可至少部分地限定第一空间18。
如图1，3，4和6所示，上端盖12可包括从基壁14的上表面22向上延伸的轴突起20。轴突起20可包括外表面90，并且外表面90可具有任何适当的形状或者形状的组合。例如，外表面90可具有圆形横截面形状,这样外表面90是圆柱形。替代地，外表面90可具有例如椭圆形或者多边形横截面。轴突起20还可具有上表面92，并且上表面92可为平面。然而，上表面92可具有任何适合的形状或者形状的组合，比如圆锥形或者半球形。内侧表面94可部分限定轴突起20的内孔部分24，并且内孔部分24可适于以允许轴44相对于上端盖12旋转的方式容纳轴44的第一端46。内部侧表面94可具有任何适当的形状或者形状的组合。例如，内侧表面94可具有圆形横截面，以使得内侧表面94是圆柱形。圆柱形内侧表面94可具有纵轴42，并且圆柱内侧表面94的寸来可适于容纳轴44的第一端46。轴突起20的内部孔部分24可进一步由内部上表面96限定，并且内部上表面96可具有任何适当的形状或者形状的组合。例如，内部上表面96可为圆锥形，平面，或者半球形。如此配置，内侧表面94和内部上表面96合作来至少部分地限定轴突起20内的封闭式空间(即内部孔部分24)，其形成第一空间18的一部分。由于内孔部分24是封闭式空间，同上端盖12的外部之间没有流体连通，内孔部分24形成盲孔，其适合于容纳轴44的第一端46，而不在内孔部分24和上端盖12的外部之间提供潜在的泄漏路径。
如图1，3和6所示，封闭式接近开关组件10还可包括下端盖28，下端盖28可包括基壁30。下端盖28的基壁30可以是矩形并且可以基本上是平坦的，并且基壁30所形成的平面可基本上是水平的并且平行于上端盖12的基壁14。取代水平设置的基壁30，平的基壁30可相对于图1中所示的X-Y平面倾斜设置。另外，替代图1所示的平的结构，基壁30可具有任何适用于特殊用途的形状。例如，基壁30可具有弯曲的横截面或者可为另外的波状外形，或者基壁30可部分地弯曲/呈波状外形并且部分呈平面。另外，基壁30可包括两个或更多个平面部分，其垂直偏移(未示出)以形成阶梯形表面。
再次参阅图1，3和6，下端盖28可包括多个从基壁30向上延伸的侧壁32。更具体地，多个向上延伸的侧壁32可包括从基壁30的第一周沿96延伸的第一壁94。第二壁98可从基壁30的第二周沿100延伸，并且第二周沿100可与第一周沿96相对设置。第三壁102可从基壁30的第三周沿104延伸，并且第三周沿104可在第一和第二周沿96，100之间延伸。第四壁106可从基壁30的与第三周沿104相对的第四周沿108延伸，并且第四周沿108可在第一和第二周沿96，100之间延伸。多个侧壁32中的每一个可倾斜延伸离开基壁30，如图1，3和6所示。然而，多个侧壁32中的任何或全部可以任何适合的方式或方向延伸离开基壁30，比如垂直地。虽然多个侧壁32中的每一个在图1，3和6中被示为平坦的，但多个侧壁32的任何或全部可具有任何适当的形状，比如波状外形，或者部分平面或者部分波状外形。而且，多个侧壁32可包括比1，3和6所示更多(或更少)的壁。如此配置，基壁30和多个向下延伸的侧壁32可至少部分地限定第二空间34。
再次参阅图1，3和6，下端盖28可包括一个或多个侧孔128，并且每个侧孔128可形成在任何适 当的位置。例如，侧孔128可延伸穿过多个侧壁32中的一个，比如穿过第四壁106。侧孔128可被内表面限定，其可至少部分带螺纹，以使得具有螺纹外表面的配件能够接合侧孔128。侧孔128可具有任何适当的形状。例如，侧孔128可具有圆形横截面。侧孔128的尺寸可适于容纳导管长度的配件，该导管适用于包含多个电线，该些电线将一个或多个接近开关60连接到位于外部的硬件。
再次参阅图1，3和6，下端盖28可包括穿过基壁30设置的轴孔36。轴孔38的尺寸可适于容纳轴44的第一中间部分50。由于轴孔36延伸穿过基壁30，当轴44没有设置穿过轴孔36时，第二空间34同下端盖28的外部之间流体连通。轴孔36可由上层突起部分122的内表面120部分限定，上层突起部分122从基壁30向上延伸。另外，轴孔36可进一步由下层突起部分122的内表面124部分限定，下层突起部分122从基壁30向下延伸。上层突起部分122的内表面120和下层突起部分122的内表面124可均为圆柱形，以使得轴孔28具有含有纵轴40的圆柱形的整体形状。当上端盖12如下所述耦合到下端盖，内孔部分24的纵轴42同轴孔28的纵轴40轴向对齐。
再次参阅图1，3和6，下层法兰110可从多个侧壁32的每一个上端部分水平延伸，并且下层法兰110可具有接合表面112，其接合上层法兰88的相应的接合表面114。密封件116可设置在沿多个侧壁32的每一个的上端部分延伸的凹处中，并且当上端盖12耦合到下端盖28时，密封件116适于防止下层法兰110的接合表面112和上层法兰88的接合表面114之间的泄漏路径。密封件116可由耐辐射高温硅材料制造。取代凹处的密封件116，可适用任何密封措施。例如，垫圈可设置在下层法兰110的接合表面112和上层法兰88的接合表面114之间。
上端盖12可采用本领域已知手段耦合到下端盖28。例如，下层法兰110可具有多个设置其上的适配孔90b，适配孔90b同上层法兰88的适配孔90a同轴对齐，以使得每一对适配孔90a，90b可容纳螺栓118，其适于将上端盖12耦合到下端盖28。螺栓118可具有带螺纹的底部，并且螺栓的带螺纹的底部可接合适配孔90a，90b中的一个或两个的内表面螺纹。如所述组装，基壁30和多个向下延伸的侧壁32可至少部分限定第二空间34，并且当上端盖12固定到下端盖28时，第一空间18和第二空间34形成内部空间38。
上端盖12和下端盖28可由任何适宜的材料制造。例如，上端盖12和下端盖28可由金属或者合金制造，比如铝或者316不锈钢。金属或合金端盖12，28可由任何工艺或工艺的组合制造，比如通过铸造或者机械加工。替代地，上端盖12和下端盖28可由塑料制造，并且端盖12, 28可由注模工艺制造。
如图3，5和6所示，封闭式接近开关组件10还可包括轴44，其相对于上端盖12和下端盖28可旋转。轴可具有细长形状，其具有第一端46和相对于第一端46的第二端48。第一端46可具有圆形横截面,并且第一端46的圆形横截面的直径稍微小于内侧表面94的圆形横截面的直径，内侧表面94限定上端盖12的轴突起20的内孔部分24。这样的配置，轴的第一端46可旋转地设置在封闭式内孔部分24的内部。轴44可具有设置在轴44的第一端46和第二端48之间的第一中间部分50。第一中间部分50可具有圆形横截面，并且第一中间部分50的圆形横截面的直径稍微小于轴孔28的圆形横截面的直径，以使得第一中间部分50延伸穿过轴孔28，并且可旋转地设置在轴孔28的内部。这样的配置，轴的第二端48设置在由上端盖12和下端盖28所形成的内部空间38的外面。例如，轴44的第二端48可延伸超过下层突起部分126，下层突起部分126从下端盖28的基壁30向下突出。轴44可具有任何适合的形状或形状的组合。例如，轴44可具有含有基本上一致的横截面的基本上圆柱形的形状。
如图3和6所示，轴44可通过设置于形成在轴44的第一中间部分50的槽中的一对卡环130被保持在所需的位置。一对卡环130中的一个可设置在临近或者接触上层突起部分122的远端并且一对卡环130中的另一个可设置在临近或者接触下层突起部分126的远端，因此防止轴44相对于下端盖28向上和/或向下的位移。密封件132，比如O形环，可设置在绕着轴44的第一中间部分50的圆周延伸的凹处中。密封件132适于密封地接合限定轴孔28的内表面120，124，来防止轴44的第一中间部分50和内表面120，124之间的泄漏路径。密封件132可由耐辐射高温硅材料制造。
如图3，7A和7B所示，封闭式接近开关组件10还可包括目标支架52。目标支架52可包括耦合到轴44的第二中间部分54的底座部分134， 且第二中间部分54被设置在轴44的第一端46和第一中间部分50之间。更具体地，底座部分134可具有从底座部分134的顶部延伸到底部的孔136，并且孔136容纳轴44的第二中间部分54。底座部分134可固定到轴44，以使得目标支架52随着轴44旋转，并且可采取任何本领域已知手段防止底座部分134相对于轴44旋转，比如，例如，固定螺丝，键和槽，或者干涉配合。另外，一个或多个卡环(未示出)可耦合至邻近底座部分134的底部的轴44，以防止目标支架52向下位移。底座部分134可永久固定于轴，底座部分134可释放地固定，这样底座部分134能够相对于轴44垂直地重新定位。底座部分134具有任何适合的形状或者形状的组合。例如，底座部分134可具有圆形或椭圆形横截面，或者底座部分134可具有多边形横截面，比如正方形或者矩形。底座部分134的尺寸可适于当目标支架52随着轴44旋转时，底座部分134不接触包括在内部空间中的任何元件，比如一个或多个接近开关60。
再次参阅图3，7A和7B，目标支架52还可包括耦合到底座部分134的径向部分56，这样径向部分56从轴44向外延伸。径向部分56可具有适合给定应用的任何形状或者形状的组合。例如，径向部分56可为从底座部分134延伸的悬臂突起，并且径向部分56可具有矩形横截面。如果目标支架52包括多于一个径向部分56在使用，每个径向部分可为从底座部分134延伸的悬臂突起。每个径向部分56可包括从其中穿过的目标孔138，并且目标孔138的纵轴可基本上是垂直的。目标孔138的尺寸可适于容纳目标磁体58。目标磁体58可具有适合特定应用的任何形状或者形状的组合。例如，目标磁体58可具有圆柱形，并且圆柱形的深度可小于径向突起56的垂直高度，以使得目标磁体58可在目标孔138中垂直可调。可采用本领域任何已知手段将目标磁体58固定在目标孔138中，比如通过黏着剂，或者通过磁力。另外，目标孔138可为具有减少厚度的底部的盲孔来支撑目标磁体58。目标孔138，以及安装在其中的目标磁体58，可设置在径向部分56上的任何适合的位置。例如，目标孔138可设置在径向部分56上，以使得当径向部分56旋转到接近开关60上的位置时，目标磁体58的至少一部分被设置在接近开关60的顶部64的上面或邻近该顶部。然而，目标孔138可设置在径向部分56上、允许目标磁体58被接近开关60以将在下文详细描述的方式检测的任意位置。目标磁体58可为适合于特定应用的任何类型的磁体，比如钐钴磁体。
图12A和12B示出了目标支架52的另一可选实施例。在这个实施例中，目标支架52包括磁体支架200，毂202和夹板204。毂202，如图13A所示，可包括沿着纵轴207从第一端208延伸到 端210的主体部分206。主体部分206还可包括沿着纵轴207从主体部分206的第一端208延伸到主体部分206的第二端210的轴孔209，并且轴孔210的尺寸适于容纳轴44的第二中间部分54。主体部分206可为细长型并且可具有同主体部分206的纵轴207同轴对齐的圆柱形外表面212。可是，当沿着主体部分206的纵轴207的横截面看时，主体部分206的外表面212可具有任何适合的形状，比如多边形或者椭圆形。一个或多个主体孔213可在径向方向(即垂直且相交于纵轴207)上从主体部分206的外表面212延伸到轴孔210。例如，如图13A所示，主体部分206可包括四个主体孔，第一和第二主体孔213a，213b纵向对齐并且偏移合适的纵向距离。第三主体孔213c可同第一主体孔213a径向对齐，以使得第三主体孔213c的纵轴同第一主体孔213a的纵轴同轴对齐，并且第一主体孔213a和第三主体孔213c中每一个的纵轴同纵轴107相交。第四主体孔213d可与第二主体孔213b径向对齐，以使得第四主体孔213d的纵轴同第二主体孔213b的纵轴同轴对齐，并且第四主体孔213d和第二主体孔213b中每个的纵轴同纵轴107相交。每个主体孔213可具有内部螺纹并且尺寸适于容纳和螺纹接合相应的固定螺丝220，将在下文详细描述。
如图13A所示，目标支架52的毂202还可包括法兰部分214，其从主体部分206的第一端208径向延伸。更具体地，法兰部分214可包括可为平面且可垂直于纵轴207的上表面215。上表面215可包括圆形周沿216,并且周沿216的直径可大于主体部分206的外表面212的直径。法兰表面218可从周沿216向下延伸或者从周沿216向下延伸的圆柱体侧表面222向下(即向着主体部分206的第二端210)延伸，并且法兰表面218可逐渐变小来同主体部分206的外表面212相交，这样法兰表面218具有截头圆锥形。一个或多个法兰孔224可从法兰部分214的上表面215在与纵轴207平行的方向上向内延伸。例如，三个法兰孔224可对称地围绕纵轴207设置。每个法兰孔224可内置螺纹并且尺寸适于容纳和螺纹接合相应的顶部螺丝226，其将在下文中详细描述。
参见图12A和12B,目标支架52还可包括不可旋转地固定(或者一体成形地)到毂202的磁体支架200。磁体支架200可包括底座部分228，并且底座部分可在垂直于纵轴207的方向上延伸。底座部分228可具有类似圆盘的形状，这样底座部分228具有平的上表面230和平的底表面232。底座部分228还具有从上表面230向底表面232延伸的中心孔234。中心孔234可具有圆柱内表面238，并且圆柱内表面238的纵轴可同纵轴107同轴对齐。中心孔234可容纳毂202的主体部分206，这样内表面238的直径可稍微大于主体部分206的外表面212的直径。磁体支架200还可包括侧壁236，其从邻近底座部分228的圆周沿的底座部分228的上表面230向上延伸，并且侧壁236可部分被内表面238限定，并且内表面238可具有同纵轴107同轴对齐的圆柱形状。
如图12A所示，为了将毂202固定到磁体支架200，毂202的主体部分206可容纳在磁体支架200的中心孔234中，以使得锥形的法兰表面218接触底座部分228的邻近上表面230的部分。这样定位，毂202的第二端210在磁体支架200的底座部分228的底表面232下面延伸以形成肩部。随后可通过本领域已知的任何手段将毂202固定在磁体支架200，这样在组件10的使用过程中，毂202和磁体支架200之间不会产生相对转动和相对纵向移位。例如，底座部分228可焊接在毂202的主体部分206，或者卡环(未示出)可设置在紧邻磁体支架200的底座部分228的底表面230的主体部分206上形成的圆周沟道中。另外，底座部分22 8的中心孔234和毂202的主体部分206的外表面212之间的干涉配合可以不可旋转地耦合磁体支架200和毂202。在另一可选实施例中，毂202和磁体支架200可一体成形为单一的、单式的零件，这样毂202的主体部分206从磁体支架200的底座部分228的底表面232延伸。
如图12A所示，一个或多个目标磁体58可设置在磁体支架200的底座部分228的上表面230。更具体地，一个或多个目标磁体58中的每一个可为圆盘形，并且圆盘的直径可稍微小于毂202的法兰部分214的周边沿216和磁体支架200的侧壁236的内表面238之间的径向距离。同样地，一个或多个目标磁体58中的每一个可设置在底座部分228的上表面230上在法兰部分214的周沿216和侧壁236的内表面238之间的所需的位置，并且所需的位置可为允许目标磁体58被接近开关60以下文中详细描述的某种方式检测的任何适当的位置。O形环250可设置在法兰部分214的周沿的周围，这样O形环250接触至少法兰表面218的一部分、底座部分228的上表面230的一部分，以及目标磁体58的一部分，使得当目标支架52被装配时，将目标磁体58固定在所需的位置。
参阅图12A和12B，目标支架52还可包括夹板204，并且夹板204可具有平的上表面240、平的下表面242，以及适于容纳轴44的一部分的轴孔244。夹板204可具有圆周沿246，这样夹板204具有圆盘形并且轴孔244的纵轴同圆周沿246的中心对齐。圆周沿246的直径可稍微小于磁体支架200的侧壁236的内表面238的直径。夹板204可包括一个或多个夹孔248，其以平行于纵轴207的方向从上表面240延伸到底表面242。夹孔248可在数量、直径和相对位置上与位于毂202的法兰部分214中的法兰孔224相对应。
随着一个或多个目标磁体58按所需设置在磁体支架200的底座部分228的上表面230，夹板204的底表面242可移至同毂202的法兰部分214的上表面215接触或紧邻，以使得每个夹孔248同毂202的法兰部分214的相应的法兰孔224对齐，并且使得夹板204的轴孔244同毂202的轴孔209同轴对齐，如图12A所示。顶部螺丝226插入每个夹孔248并且被旋转，以螺纹地接合相应的法兰孔224来将磁体支架200固定到夹板204。以160英寸-盎司的最小转矩转动每个顶部螺丝226以确保合适的接合。这样配置，夹板204的底表面242可同一个或多个目标磁体58中的每一个的上表面接触或紧邻，来固定或进一步将目标磁体58固定在需要的位置。
为了将目标支架52固定在轴44，轴44被插入夹板204的轴孔244和毂202的轴孔209中，这样轴44的纵轴(以及如图3所示的内孔部分24的纵轴42)同纵轴207同轴对齐。随后目标支架52被纵向地安装在所需的位置，下文将详细描述。固定螺丝220被插入形成在毂202的主体部分206中的每个主体孔213 (比如第一，第二，第三，和第四主体孔213a，213b，213c, 213d)。如图13B所示，每个固定螺丝然后被旋转以螺纹接合相应的主体孔213直到固定螺丝220的远端251接触轴44的外表面253。150英寸-盎司的最小转矩被施加于每个固定螺丝220以将毂202完全固定至轴44。用高温灌封密封每个固定螺丝220来进一步将固定螺丝220固定在相应主体孔213内。灌封可在将固定螺丝220插入主体孔213之前用于固定螺丝和/或主体孔213。替代地，灌封可在固定螺丝220被完全收入主体孔之后被用于固定螺丝220。灌封可为环氧树脂，比如例如DURALCO 4525。灌封可空气干燥或者加热干燥。当封闭式接近开关组件10承受地震测试或者任何地震事件时，最小转矩标准同灌封协力辅助保持固定螺丝220同轴44接合(并且因此防止目标支架52相对于轴44纵向移位)。本领域技术人员知晓最小转矩标准连同所述灌封还可用于目标支架的任何实施例 。例如，参阅图7A和7B中的目标支架52，一个或多个主体孔中的每个从底座(或主体)部分134的外表面向孔136延伸来容纳固定螺丝220。
如图3，7A，8和9所示，封闭式接近开关组件10还包括一个或多个耦合到下端盖28的接近开关60。接近开关60可包括具有用于给定应用的适合的形状的外壳140。例如，外壳140可包括平的第一侧壁142和平行于且从第一侧壁142偏移的第二侧壁144。平的第三侧壁146可在第一侧壁142和第二侧壁144之间沿着第一侧壁142的第一侧边笔直延伸，并且平的第四侧壁148可在第一侧壁142和第二侧壁144之间沿着第一侧壁142的第二侧边笔直延伸。平的端壁149可笔直相交于第一侧壁142、第二侧壁144、第三侧壁146，和第四侧壁148，并且平的端壁149可包括接近开关60的顶部64。开口端150可提供至外壳140的内部空间152的入口。一对安装法兰154a，154b可被固定于邻近开口端150的外壳140，或者与外壳140 —体成形，并且每个安装法兰154a，154b可具有适于容纳螺栓的孔155，所述螺栓将接近开关60的外壳140固定到下端盖28的适当部分。外壳140可由铜材料制成并且所述一对安装法兰154a, 154b可由黄铜材料制成，并且一对安装法兰154a, 154b中的每个可相应地焊接至或者通过别的方式固定到第三侧壁146和第四侧壁148。如果所述一对安装法兰154a，154b同外壳140 —体成形，如图14所示，那么第一安装法兰154a可同第三侧壁146 —体成形并且第二安装法兰154b可同第四侧壁148 —体成形。具有一体成形的安装法兰154a，154b的主体140可由在一次或多次次级操作中被模压和弯曲的单片材料(比如不锈钢)制造。由于仅使用单片材料，并且由于不需要二次粘合(比如焊接)操作来将安装法兰154a，154b固定到主体140，外壳140由单片材料形成减少了材料开销和制作开销。另外，这样的一体成形的安装法兰154a，154b在地震测试或者其他地震事件中不同主体140分离，因此保持接近开关60在适当的位置。
参阅图8和9，接近开关60可包括开关组件156，其设置在外壳140的内部空间152内。开关组件可包括底座158，并且底座可包括形成在底座的第一部分上的支点160。杠杆162可枢转地通过铰链销164耦合至支点160。驱动磁体166可设置在形成于底座156中的空腔168内，并且驱动磁体166可具有基本上为矩形的横截面。驱动磁体166可具有与空腔168的高度、宽度，和深度近似相应的高度、宽度，和深度，以使得狭长的驱动磁体166可被容纳在空腔168内，以使得驱动磁体166的纵轴平行于底座156的纵轴。唇部170可沿着一对相对设置的侧边延伸，以保持驱动磁体166位于空腔168内所需的位置。这样的配置，当杠杆绕铰链销164平衡时，驱动磁体的纵轴可平行于杠杆162的纵轴。驱动磁体166可由任何适合的磁性材料或者材料的组合制造。例如，驱动磁体166可为钐钴磁体。
开关组件156还可包括端盖板180，其具有多个向外延伸穿过端盖板180的销182。每个销182可用一种下文将详细描述的方式电气连接至开关组件156中的触点。端盖板180可固定于底座156的末端部分,这样当开关组件156设置在外壳140中时,每个销182基本上平行于外壳140的纵轴并且每个销182的远端部分突出于外壳140的开口端150之外。端盖板180还可包括安装轴184，其刚性耦接至端盖板180并且平行于外壳的纵轴延伸。
如图8所示，接近开关60还可包括设置于外壳140的内部空间152内的屏蔽件172。屏蔽件172可包括第一墙174和一对平行侧边墙176，178，它们均从第一墙174相对的侧边延伸，以使得墙174，176，178在外壳140的内部空间152内限定用于容纳和保护开关组件156的通道。
接近开关60的开关组件156可包括干触点(即没有初始连接至电压源的触点)，比如形成C干触点。例如，如图1lA所示，当轴44处于第一轴位置61时，其中目标磁体58位于接近开关60的顶部64的预设范围(虚线区域196所示)之外，驱动磁体166可在杠杆162(或者耦合于杠杆162的元件)上产生适当的磁力来保持杠杆162位于第一位置，在第一位置杠杆162将“常闭”触点N/C同公共触点C电气地耦合(在图1OA中示意)，且每个常闭触点N/C和公共触点C电性耦合至相应的销182，销182延伸穿过端盖板180。当公共触点C电气地耦合至常闭触点N/C，接近开关60处于第一状态66。
轴44可从第一轴位置61旋转到第二轴位置63，如图1lB所示，其中目标磁体58位于接近开关60的顶部64的预设范围196内。在第二轴位置63，杠杆162 (或者耦合到杠杆的元件)和目标磁体58之间的磁力变得比杠杆162 (或者耦合到杠杆的元件)和驱动磁体166之间的磁力更强。目标磁体58和杠杆162 (或者耦合到杠杆的元件)之间更强的力因此造成杠杆162绕铰链销164从第一位置枢转到第二位置(如图1OB所示)，在该第二位置杠杆162电气地耦合“常开”触点N/Ο和普通触点C，且常开触点N/Ο电气地耦合到相应的销182，其延伸穿过端盖板180。随着杠杆162位于第二位置，接近开关60位于第二状态70。只要目标磁体58位于顶端64的预设范围内，接近开关60就可处于第二状态70。然而，当目标磁体58移出预设范围之外，接近开关60改变偏移从第二状态70到第一状态66ο
如上所述，当目标磁体58位于接近开关60的顶部64的预设范围196内时，接近开关60改变偏移从第一状态66到第二状态70。预设范围196可由驱动磁体166产生的磁场的大小确定，当目标磁体58产生的磁场的任何部分同驱动磁体166产生磁场的任何部分相交时，目标磁体58可在预设范围196内。类似地，当目标磁体58产生的磁场的任何部分都不与驱动磁体166产生磁场的一部分相交时，目标磁体58可在预设范围196之外。本领域技术人员知晓，预设范围196能具有多种大小和形状，并且多种因素可影响预设范围196的大小和形状，比如例如驱动磁体166和目标磁体58的相对大小，厚度，和/或强度，还有驱动磁体166和目标磁体58之间分开的垂直距离。通过改变这些变量之中的一个或多个，预设范围196的大小可调整为需要的尺寸。例如，当从目标支架52上的点沿着轴44的纵轴看时，当目标磁体58的任何部分同接近开关60的顶端64的任何部分相交时，目标磁体58可在预设范围196内。本领域技术人员也知晓，替代上述单刀双掷配置，其他配置也是可能的，比如，例如，双刀双掷配置。
如上简述，驱动磁体166和目标磁体58可为钐钴磁体。钐钴磁体比常规磁体提供相对大的强度区域比。当接近开关如上所述改变偏移时，这样高的强度区域比帮助获得增大的接触压和更大的正向突动。
接近开关60可以任何适当的方式耦合至下端盖28。例如，如图3所示，平的支撑板186可设置在下端盖28的基壁30上，并且支撑板186可以任何本领域所知的手段耦合至基壁30上，比如通过采用粘合剂或者机械耦合。支撑板186可具有预形成孔188，其适于容纳装配轴184和延伸穿过安装法兰154a，154b的孔的螺栓，来将接近开关60的外壳140固定在支撑板186上。孔188可设置在支撑板186上任何需要的位置，比如，例如，允许目标磁体58设置在邻 近接近开关60的顶端64的位置。
如上所述，封闭式开关组件10可包括多于一个接近开关60。例如，如图3所示，第二接近开关60'还可安装在支撑板186上，并且第二接近开关60'可与上述第一接近开关60相同。第二接近开关60'可设置在下端盖28的支撑板186 (或者任何其他部分)上的任何需要的位置。例如，第一接近开关60可设置使得外壳140的纵轴平行于轴44的纵轴，并且外壳140的纵轴与轴44的纵轴偏移第一距离。第二接近开关60'可设置使得外壳140,的纵轴平行于轴44的纵轴，并且外壳140的纵轴与轴44的纵轴偏移基本上等于第一距离的距离。第一接近开关60和第二接近开关60'可对称地围绕轴44设置，以使得水平参考线可穿过轴44的纵轴、第一接近开关60，和第二接近开关60'。换言之，当沿着轴44的纵轴看，从轴44的纵轴延伸到第一接近开关60的纵轴的第一水平线部分和从轴44的纵轴延伸到第二接近开关6(V的纵轴的第二水平线部分之间的夹角大约为180°。
如果使用三个接近开关，三个接近开关也可对称设置围绕轴44设置。例如，从轴44的纵轴延伸到第一接近开关60的纵轴的第一水平线部分和从轴44的纵轴延伸到第二接近开关6(V的纵轴的第二水平线部分之间的夹角大约为120°。另外，从轴44的纵轴延伸到第二接近开关60'的纵轴的第二水平线部分和从轴44的纵轴延伸到第三接近开关60"的纵轴的第三水平线部分之间的夹角大约为120°。
如图7A所示，封闭式接近开关组件10可包括一个或多个端子板190。一个或多个端子板190可在任何适当的位置耦合至支撑板186，使得一个或多个端子板190不干扰目标支架52围绕轴44的旋转。一个或多个端子板190可直接耦合至支撑板186或耦合元件，该耦合元件被固定至支撑板186或者下端盖28的任何位置，比如笔直的支架191。端子板190可具有陶瓷的绝缘体底座，其使用安装紧固件可穿过的管状的支座。这种设置在安装表面和端子板190之间提供空气隙，因而减少端子板190和安装表面之间的热量传递。
每个端子板190可适于接收一个或多个电线(未示出)，所述电线电气地耦合至接近开关60的多个销182的任意个。端子板190还可适于接收一个或多个电线，所述电线可延伸穿过下端盖28的侧孔128，并且这些延伸穿过所述侧孔128的电线可适于连接到一个或多个外部设备，比如控制器或者诊断装置。端子板190操作以将其中一个耦接至接近开关60的销182的电线以本领域已知手段电气地耦合至延伸穿过侧孔128的电线。替代或附加于如上所述设置，任何设置或者组合或者电线可通过端子板190互连。例如提供电源的电线可同电气地耦接至接近开关60的销182的电线互连。任何适合的端子板190可包括在封闭式接近开关组件10中。例如，端子板190可为耐辐射，高温的端子板。这样的端子板190可由聚苯硫醚(Ryton)或者类似材料制造。端子板190还可包括金属内部组件来抗侵蚀。传递装置(未示出)可耦合至一个或多个端子板190，并且这样的传递装置可同一个或多个外部装置(比如控制器)无线通信，来指示一个或多个接近开关60的状态来确定控制阀门的阀门元件的位置。
在操作中，封闭式接近开关组件10可耦合至阀门元件(未示出)，比如用于核应用的控制阀门的旋转杆。封闭式接近开关组件10可通过本领域任何已知手段耦合至阀门元件，比如通过凸环或者其他类型的适配器。另外，下端盖28可通过比如延伸入下端盖28的底表面上设置的孔194的螺栓耦合至阀门的一部分。封闭式接近开关组件10可被校准，以使得当阀门位于第一位置时，轴44位于第一轴位置61，其中目标磁体58位于接近开关60的顶部64的预设范围之外，这样接近开关60位于第一状态66。然而，当阀门位于第二位置时，轴44旋转入第二轴位置63，其中目标磁体58位于接近开关60的顶部64的预设范围之内，这样接近开关60移动到第二状态70。如前所述，只要目标磁体58位于顶端64的预设范围之内，接近开关60就保持在第二状态70。当目标磁体58移出预设范围，接近开关60改变偏移从第二状态70到第一状态66。本领域技术人员应知晓轴44可保持在第二轴位置63，其中目标磁体58位于接近开关60的顶部64的预设范围之内，这样接近开关60位于第二状态70，并且当耦合至轴44的控制元件被旋转或者其他方式被移位时，轴44可旋转入第一轴位置61，因此造成接近开关移向第一状态66。在这种配置中，本领域技术人员应知晓如图1OA和IOB中所示的常开触点和常闭触点将行使开关职能。
如果使用额外的接近开关60，目标磁体58 (或者额外的耦接至目标支架52的目标磁体)可如上所述改变额外的接近开关60的偏移从第一状态66到第二状态70 (并且反之亦然)。控制器(或者其他装置)连接到电线， 该电线连接到端子板190，其可指示一个或多个接近开关60的状态来确定控制阀门的阀门元件的位置。
额外的特征可引入封闭式接近开关组件10，比如设置在上端盖12或者下端盖28上的磁性互锁指示器(未示出)。磁性互锁指示器可指示接近开关60是否位于第一状态66或者第二状态70。磁性互锁指示器可具有在上端盖12使用把手的加工柱塞设计，或者磁性互锁指示器可包括由目标磁体的磁力驱动的无摩擦磁性漂浮。封闭式接近开关组件10还可包括附着的螺线管阀。
如上所述封闭式接近开关组件10的实施例提供内置环境以用于危险环境中，比如核应用。更具体地，封闭式接近开关组件10用于抵抗核设施在外壳事故或者LOCA(失去冷却剂事故)中产生的温度和压力，并且封闭式接近开关组件10可为防爆外壳。保护等级部分地取决于由于轴孔(或者其他进入孔)而穿过上端盖12的潜在泄漏路径的消除，因为轴突起20的内部孔部分24为封闭式空间，其同上端盖12的外部之间没有流体连通。其他泄漏路径由密封防护，比如密封116，132，可由耐辐射，高温的硅材料制成。电线从端子板190 (或者直接从一个或多个接近开关60)延伸穿过下端盖28的侧孔128，可被抗辐射导管保护(未示出)，其可密封耦合至侧孔来进一步防止潜在的泄漏路径。
上述封闭式接近开关组件10还提供模块化设计，其允许接近开关60的数量和设计，还有其他元件，因需要的应用而改变，因此减少了在配置被修改时与置换整个组件相关的费用。另外，本领域技术人员应意识到核连接盒不是封闭式接近开关组件10所必要的，并且封闭式接近开关组件10需要比常规开关组件更少的管道，二者都进一步减少了花费和需要更少的劳动来安装。
虽然上面描述多种实施例，但这些公开不是为了限制。对公开的实施例做出的改变仍然在所附权 利要求的范围内。
权利要求
1.一种用于支持位于封闭式接近开关组件内部的目标磁体的目标支架，该目标支架包括: 毂，具有沿纵轴延伸的主体部分，所述主体部分包括外表面和沿所述纵轴延伸的轴孔，所述轴孔适于容纳沿所述纵轴延伸的轴的一部分，其中所述主体部分还包括一个或多个从所述外表面延伸到所述轴孔的带螺纹的主体孔； 磁体支架，其不可旋转地固定到所述毂，所述磁体支架具有沿垂直于所述纵轴方向延伸的底座部分，所述底座部分包括平的上表面，所述磁体支架还包括从所述底座部分的上表面向上延伸的侧壁,所述侧壁部分地由内表面限定； 一个或多个目标磁体，其设置在所述磁体支架的底座部分的上表面上在所述毂的一部分和所述磁体支架的侧壁的内表面之间； 夹板，其具有平的底面和适于容纳所述轴的一部分的轴孔，所述夹板被固定至所述毂，以使得所述夹板的底面紧邻所述毂的上表面或者同所述毂的上表面接触，并且使得所述夹板的底面也紧邻所述一个或多个目标磁体的上表面或者同所述一个或多个目标磁体的上表面接触； 固定螺丝，其适于螺纹地接合所述一个或多个主体孔中的一个，以使得所述固定螺丝的远端接触所述轴的外表面，以不可旋转地将所述目标支架固定到所述轴，其中150英寸-盎司的最小转矩被施加于所述固定螺丝，并且 高温灌封，其被应用于所述固定螺丝的一部分或者所述一个或多个主体孔之一的一部分，以将所述固定螺丝固定在所述一个或多个主体孔之一内。
2.根据权利要求1所述的目标支架，其中所述毂和所述磁体支架一体地成形为单一的、单式的零件。
3.根据权利要求1所述的目标支架，其中所述毂的主体部分被容纳于形成在所述磁体支架的所述底座部分的中心孔中。
4.根据权利要求1所述的目标支架，其中所述一个或多个主体孔可沿着垂直于所述纵轴的方向延伸。
5.根据权利要求4所述的目标支架，其中所述毂包括第一主体孔、第二主体孔、第三主体孔和第四主体孔，每个主体孔沿着垂直于所述纵轴的方向延伸。
6.根据权利要求5所述的目标支架，其中所述第一和第二主体孔纵向对齐并且沿纵向偏离一定的距离。
7.根据权利要求6所述的目标支架，其中所述第三主体孔同所述第一主体孔径向对齐，并且所述第四主体孔和所述第二主体孔径向对齐。
8.根据权利要求1所述的目标支架，其中所述高温灌封是环氧树脂。
9.一种不可旋转地将目标支架固定到轴的方法，所述轴沿着纵轴在封闭式的接近开关组件内延伸，所述目标支架包括一个或多个目标磁体，其中所述目标支架包括具有沿着所述纵轴延伸的主体部分的毂，所述主体部分包括外表面和轴孔，所述轴孔沿着所述纵轴延伸，其中所述主体部分还包括一个或多个具有螺纹的主体孔，其从所述外表面向所述轴孔延伸，所述方法包括: 将固定螺丝插入所述一个或多个主体孔中的一个； 将150英寸-盎司的最小转矩施加到所述固定螺丝来螺纹接合所述固定螺丝和所述一个或多个主体孔中的一个，以使得所述固定螺丝的远端接触所述轴的外表面；并且 用高温灌封将所述固定螺丝密封在所述一个或多个主体孔中的一个内。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述目标支架还包括不可旋转地固定到所述毂的磁体支架，所述磁体支架具有沿着垂直于所述纵轴的方向延伸的底座部分，所述底座部分包括平的上表面，所述磁体支架还包括从所述底座部分的上表面向上延伸的侧壁，所述侧壁部分地由内表面限定。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述一个或多个目标磁体设置在所述磁体支架的底座部分的上表面上在所述毂的一部分和所述磁体支架的侧壁的内表面之间。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述目标支架还包括夹板，其具有平的底面的夹板和适于容纳所述轴的一部分的轴孔，所述夹板被固定至所述毂，以使得所述夹板的底面紧邻所述毂的上表面或者同所述毂的上表面接触，并且使得所述夹板的底面也紧邻一个或多个目标磁体的上表面或者同所述一个或多个目标磁体的上表面接触。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述毂和所述磁体支架一体成形为单一的、单式的零件。
14.根据权利要求10所述的方法，其中所述毂的主体部分被容纳于形成在所述磁体支架的所述底座部分的中心孔中。
15.根据权利要求9所述的方法，其中所述一个或多个主体孔可沿着垂直于所述纵轴的方向延伸。
16.根据权利要求9所述的方法，其中所述高温灌封是环氧树脂。
17.一种用于封闭式接近开关组件的接近开关的外壳，所述外壳包括: 第一侧壁； 第二侧壁，其同所述第一侧壁一体成形并且偏离所述第一侧壁； 第三侧壁，其同所述第一侧壁和所述第二侧壁一体成形，所述第三侧壁在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间沿着所述第一侧壁的第一侧边延伸； 第四侧壁，其同所述第一侧壁、所述第二侧壁和第三侧壁一体成形，所述第四侧壁在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间沿着所述第一侧壁的第二侧边延伸； 第一安装法兰，其同所述第三侧壁一体成形；以及 第二安装法兰，其同所述 第四侧壁一体成形。
18.根据权利要求17所述的外壳，其中所述第一例壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁中的每个都是平的。
19.根据权利要求18所述的外壳，其中所述第二侧壁平行于所述第一侧壁。
20.根据权利要求19所述的外壳，其中所述第三侧壁在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间笔直延伸，并且所述第四侧壁在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间笔直延伸。
全文摘要
一种封闭式接近开关组件，包括耦合形成内部空间的上端盖和下端盖。轴突起从上端盖的上表面向上延伸，并且内孔部分具有封闭空间，内孔部分被限定在轴突起的内部，以形成内部空间的一部分。垂直轴的第一端可旋转地设置在内孔部分内，使得轴相对于上端盖和下端盖旋转。钐钴目标磁体耦合至轴，并且当目标磁体在接近开关的顶部的预设距离内旋转时，目标磁体同接近开关内的钐钴驱动磁体相互作用。相互作用致使开关从第一状态移向第二状态，或者反之亦然。
文档编号H01H36/00GK103219196SQ20121059923
公开日2013年7月24日 申请日期2012年12月19日 优先权日2011年12月28日
发明者R·L·拉方泰恩, G·C·梅里菲尔德, M·J·西蒙斯, B·P·帕特 申请人:通用设备和制造公司