一种用于平衡内外气压的防水透气结构的制作方法

1.本发明涉及执行器技术领域，具体涉及一种用于平衡内外气压的防水透气结构。


背景技术：

2.执行器是自动控制系统中必不可少的一个重要组成部分。它的作用是接受控制器送来的控制信号，改变被控介质的大小，从而将被控变量维持在所要求的数值上或一定的范围内。执行器上的防护壳体通常是塑料材质，当执行器的内腔在高低温交替变化而产生的较大的气压差时容易使防护壳体长期在内外存在压力差作用下变形或破损，并且现有的执行器抵抗外界液体浸入的能力较差。
3.为了解决上述技术问题，现有的执行器中通常需要在其密封盖的透气孔上通过连接技术来覆盖一层防水透气材料，这种防水透气材料允许气体顺利通过而实现透气的效果，而阻碍液体浸入腔体内部，起到防水的效果。但是透气材料自身的制造工艺复杂，材料价格及制造成本高。
4.透气材料使用的常见连接技术有：热熔焊接和背胶粘接。其中热熔焊接是通过热熔焊接设备使连接基材达到熔点融化并在一定压力作用下渗入透气材料，基材凝固后与透气材料结合固定。对基材熔点和渗透透气材料的能力有一定的要求，对于高熔点和渗透差的基材，难以满足在高压条件下得连接强度，连接部位易撕裂泄露。
5.而背胶粘接是在透气材料上预制有带粘接剂的背胶，通过对透气材料施加压力，背胶粘将透气材料和基材连接在一起。但背胶长期在高低温交替变化过程中易老化，透气材料与基材连接部分在外界压力(如浸泡液体)作用下易出现剥离分层现象，寿命急剧缩短，可靠性低。
6.使用透气防水材料虽然能够对执行器起到防水和透气的效果，但是透气防水材料在使用上不方便，需要采用上述两种方式进行连接固定在执行器的外壳上，操作麻烦，且安装该透气防水材料后难以满足高压、高温条件下的要求，容易出现连接部位撕裂、剥离分层，使用寿命短，可靠性低。


技术实现要素：

7.本发明意在提供一种用于平衡内外气压的防水透气结构，以实现平衡内腔在高低温交替变化时产生的较大的气压差，防止防护壳体长期在内外存在压力差作用下变形或破损，并具有一定抵抗外界液体浸入的能力。
8.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于平衡内外气压的防水透气结构，包括上壳和下壳，所述下壳为塑料材质制成，所述上壳和下壳之间形成内腔，所述下壳上开设有与外界相通的透气孔，所述下壳内嵌设有金属嵌件，所述金属嵌件与下壳之间形成与内腔连通的透气通道，且所述透气通道与透气孔相通。
9.本方案的原理及优点是：
10.本发明中下壳为塑料材质制成，通过在下壳内嵌入金属嵌件，利用塑料与金属之
间的热膨胀系数的差异，二者在热胀冷缩过程中彼此之间尺寸无法完全契合，形成微通道。
11.在高温下塑料膨胀体积大于金属膨胀体积，从而使得塑料下壳与金属嵌件之间的间隙扩大，而密封的内腔内部的气体在高温下膨胀，内腔的气压大于外界压力，气体由内往外溢出，直到内外压力平衡，然而在内腔内部压力大于外界压力时外界液体无法浸入密封腔体内部。
12.在受到低温冲击时，塑料收缩的体积大于金属收缩的体积，此时塑料下壳与金属嵌件之间的间隙缩小，而密封内腔内部的气体在低温下收缩，内部气压低于外界压力，气体分子远小于液体分子，气体亦可由外往内进入，直到内外压力平衡；而液体分子在受外界压力下，会以一定速度进入透气通道，通道在低温时变窄，液体在通道内受到巨大的摩擦阻力，从而在一定长度的透气通道内能够达到平衡外界液体压力的目的，从而抵抗外界液体大量浸入。
13.本发明运用在执行器的内腔，能够进行平衡气压，具有防水透气的作用，以实现平衡内腔在高低温交替变化时产生的较大的气压差，从而防止防护壳体(即本方案中上壳和下壳)长期在内外存在压力差作用下变形或破损，并具有一定抵抗外界液体浸入的能力。
14.本防水透气结构比透气材料方案耐液体压力冲击能力强、寿命长、稳定、可靠性高。且本方案中的金属嵌件材料易获取，制造方法简易，加工周期短，成本低。
15.优选的，作为一种改进，所述透气通道的两端均与内腔连通，且透气通道穿过所述透气孔。
16.有益效果：透气通道的两端与内腔连通这样能够加快透气的速度且增加透气的面积，透气效果更好。
17.优选的，作为一种改进，所述金属嵌件的两端均伸出到所述内腔内。
18.有益效果：如此设置金属嵌件的两端延伸到内腔的部分便于在生产加工过程中的安装固定，金属嵌件伸出到内腔的部位在生产过程中也更加便于整齐收纳并通过固定件将若干的金属嵌件进行打包固定，便于运输到下一个环节进行加工或销售。
19.优选的，作为一种改进，所述金属嵌件上开设有定位孔，定位孔与透气孔相通。
20.有益效果：定位孔的设置用于与透气孔连通，并与外界形成外侧出入口，另外定位孔的设置便于在生产制造金属嵌片的过程作为定位孔进行定位加工，从而使加工出的金属嵌件更加符合标准。
21.优选的，作为一种改进，所述金属嵌件的波纹段分布在定位孔两侧。
22.有益效果：定位孔两侧的金属嵌件部位为波纹段，从而形成双向波纹段，使得位于定位孔两侧的金属嵌件均具有波纹结构，这样对能够进一步增加液体浸入的摩擦阻力和通道长度，提高防水效果。
23.优选的，作为一种改进，所述金属嵌件上具有波纹段，金属嵌件的波纹段包覆于下壳内。
24.有益效果：波纹结构的金属嵌件能够使得透气通道与其形状匹配，从而使透气通道能够形成曲折的通道，且金属嵌件的波纹结构能够有效的增加液体浸入的摩擦阻力和通道长度，防水效果更佳。
25.优选的，作为一种改进，所述金属嵌件包括两个固定片、一个水平片和两个波纹片，金属嵌件上的波纹段位于两个波纹片上，水平片的两端与分别与两个波纹片连接，两个
波纹片的另一端分别与两个固定片连接，两个固定片的端部伸出至内腔，定位孔位于水平片上。
26.有益效果：本方案中的金属嵌件有三部分组成，水平片起到连接连接两个波纹片的目的，且定位孔位于水平片上，相比于在波纹片上加工定位孔，本方案由于水平面为平面结构，加工定位孔时更加的方便操作。
27.而两个固定片用于伸出到内腔，而伸出到内腔的部分不需要设置成波纹结构，因此可以减小制作成本，且方便在生产加工时的安装固定。
28.优选的，作为一种改进，所述固定片、波纹片和水平片之间一体成型。
29.有益效果：这样更加快速的生产出金属嵌件整体，生产效率高。
30.优选的，作为一种改进，所述金属嵌件嵌入下壳的部分与透气通道内壁相互贴合。
31.有益效果：本方案能够使金属嵌件与透气通道侧壁之间形成更狭小的通道，防水效果更好。
32.优选的，作为一种改进，所述下壳注塑成型，所述下壳注塑成型的过程中嵌入金属嵌件。
33.有益效果：本方案通过注塑的方式将金属嵌件嵌入下壳的方式简单，且金属嵌件与下壳之间的连接配合结构更加的稳定，不易出现现有技术中连接部位出现撕裂、剥离分层的问题。
附图说明
34.图1为本发明一种用于平衡内外气压的防水透气结构实施例的局部纵截面示意图。
35.图2为本发明一种用于平衡内外气压的防水透气结构实施例的局部组成结构图。
具体实施方式
36.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
37.说明书附图中的附图标记包括：上壳1、波纹段2、下壳3、下壳防尘凸嘴31、固定片4、定位孔5、透气孔6、水平片7。
38.实施例基本如附图1和图2所示：一种用于平衡内外气压的防水透气结构，应用在执行器的外壳上，该防水透气结构包括执行器的上壳1和下壳3，本实施例中上壳1和下壳3均为塑料材质制成，上壳1和下壳3之间形成内腔。
39.下壳3的底部设有向下凸起的下壳防尘凸嘴31，下壳3上开设有与外界相通的透气孔6，本实施例中透气孔6位于下壳防尘凸嘴31上。下壳3内嵌设有金属嵌件，金属嵌件与下壳3之间形成透气通道，透气通道与内腔以及透气孔6均相通。
40.本实施例中金属嵌件与下壳3通过注塑成型的方式而将金属嵌件嵌入下壳3内，实际操作过程中下壳3通过注塑成型，下壳3注塑成型的过程中再嵌入金属嵌件，具体的：在注塑下壳3的过程中先在模具中注入部分下壳材料，然后再在模具中放入金属嵌件后再继续注入剩余的下壳材料，从而使金属嵌件被嵌入到下壳3内。
41.本实施例中透气通道的两端均与内腔连通，且透气通道的中间部位穿过透气孔6，这样使得透气通道具有双向透气的结构，能够增加透气面积和速度。
42.金属嵌件的两端均伸出到内腔内，金属嵌件的中央上开设有定位孔5，定位孔5与透气孔6相通。且金属嵌件上具有波纹段2，即金属嵌件上具有波纹结构，从而使得形成的透气通道为曲折的结构，从而能够有效的增加液体浸入的摩擦阻力和通道长度，提高防水效果。
43.透气通道使金属嵌件与下壳3之间通过注塑时形成的通道，其形状与金属嵌件的形状相互匹配，也具有波纹段，本实施例中金属嵌件的波纹段2包覆于下壳3内，且分布在定位孔5两侧。具体的：本实施例中金属嵌件包括两个固定片4、一个水平片7和两个波纹片，固定片4、水平片7和波纹片之间一体成型。
44.两个固定片4位于金属嵌件的左端和右端，水平片7位于金属嵌件的中央，且定位孔5加工在水平片7上，而两个波纹片为金属嵌件上的波纹段2部分，两个固定片4均竖向设置而与水平片7相互垂直，两个固定片4的一端分别与两个波纹片连接，固定片4的另一端均伸出到内腔。
45.本实施例中两个波纹片分别位于水平片7的两侧，金属嵌片的两端延伸出下壳3而位于内腔，相比于金属嵌片的一端延伸到内腔，本方案这样既能够增加透气通道的面积，也方便在生产过程中的安装固定，生产过程中可以利用金属嵌片伸出内腔的两端用于固定，操作更方便。
46.本实施例中金属嵌件嵌入下壳3的部分与透气通道内壁相互贴合，即使得金属嵌件与塑料下壳3紧密贴合后形成狭小而曲折的透气通道，透气通道与下壳3上的透气孔6连通，共同组成防水透气结构。
47.具体实施过程如下：
48.当执行器处于高温环境下，根据塑料膨胀体积大于金属膨胀体积的原理，塑料下壳3与金属嵌件之间的间隙会逐渐扩大，即此时的透气通道变大，而密封的内腔内部的气体在高温下会逐渐膨胀，内腔的气压大于外界压力时，气体会由内腔往外溢出并通过透气通道排出，直到内外压力平衡，然而在内腔内部压力大于外界压力时外界液体无法浸入密封腔体内部，从而起到防水的作用。
49.当执行器受到低温冲击时，根据塑料收缩的体积大于金属收缩的体积的原理，此时塑料下壳3与金属嵌件之间的间隙缩小，即此时透气通道的宽度很窄，密封内腔内部的气体在低温下收缩，内部气压低于外界压力，气体分子远小于液体分子，气体亦可由外通过透气通道往内腔进入，直到内外压力平衡。
50.而液体分子在受外界压力下，会以一定速度进入透气通道，但是由于透气通道在低温时变窄，且由于透气通道内还具有波纹结构的金属嵌片，透气通道的长度相对较长，且液体在透气通道内将受到巨大的摩擦阻力，从而在一定长度的透气通道内能够达到平衡外界液体压力的目的，从而抵抗外界液体大量浸入。
51.本发明运用在执行器的内腔，能够进行平衡气压，具有防水透气的作用，以实现平衡内腔在高低温交替变化时产生的较大的气压差，从而防止防护壳体(即本方案中上壳1和下壳3)长期在内外存在压力差作用下变形或破损，并具有一定抵抗外界液体浸入的能力。
52.本实施例通过注塑成型的方式，将金属嵌件嵌入到下壳3内，无需现有技术中那样需要使用热熔焊接和背胶粘接的方式，本实施例中的这种嵌入方式不会出现像现有技术中那样连接部位撕裂、剥离分层的情况，结构更加的稳定。
53.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。