专利名称:气体计量仪表指示器的制作方法
本发明涉及气体计量仪表，更确切地说，是涉及一种改进的气体计量仪表指示器。
气体计量仪表一般都装有一个指示器(提供经由计量仪表测量的累积气体体积的可见显示)，并且指示器一般是由计量仪表的输出轴来驱动的。以前，这种标准的指示器都被制做成夹在两片金属盘(或塑料盘)之间的钟表式的层状齿轮系结构。这种设计有很多缺陷。例如，为了安装第二片盘，必须把全部的轴都组装在第一片盘上，并且都要对准校直。另一个缺点是为了对测量仪表输出轴和指示显示器之间进行放大，每次都需要一个不同的固定系数，因此，需要完全不同的齿轮系。本发明的目的就在于，对气体计量仪表指示器提供一种改进设计，从而排除先有设计中上述的和其他的缺陷。
本发明的上述和其他目的是通过一种适于由输入轴驱动的计量仪表指示器来达到的。这种指示器由两个部件的外壳(外壳的两部件适于连接在一块)、一个安装在第一部件内的输入组件(包括一个适于借助输入轴转动的输入齿轮，和一个以同步方式被驱动联接的输出齿轮)、和安装在第二部件内的两组显示器组件中的一组显示器组件所组成。两组显示器组件包括一个输入齿轮(适于同第一部件内的输出齿轮相啮合，从而当第一、二两部件相连接而构成外壳时，该输出齿轮能够被驱动)一组能够被输入齿轮连接驱动的输出齿轮系，该输出齿轮系由许多相同的齿轮传动级和多个显示器组成，每个显示器都分别与各自的一级输出齿轮系相连接。
根据本发明的一种方式，第一指示器组件的各级输出齿轮系包括第一、第二两个同轴齿轮，其中第一齿轮适合于同前一级的第二齿轮相啮合，而第二齿轮则适合于同后一级的第一齿轮相啮合。
根据本发明的另一种方式，另一个指示器组件各级输出齿轮系包括一个读数轮(其向前转动是由前一级的读数轮旋转跳动引起的)。
下面结合附图的描述，读后将会更加容易理解前面所讲的内容。在附图中，不同图中相同的组件用相同的标号表示。其中图1是一个气体计量仪表的部分透视图，图中表示出了一个按照本发明制造的安装在气体计量仪表上的指针指示器;
图2是根据本发明的指针指示器的正视图;
图3是沿图2中3-3线的剖视图;
图4是大致沿图2中4-4线的剖视图;
图5是大致沿图2中5-5线的剖视图;
图6是表示输入齿轮组件的平面图(这一组件安装在指示器外壳的第一部件内);
图7是表示输出齿轮组件的平面图(这一组件安装在指针型指示器外壳的第二部件内);
图8是气体计量仪表的部分透视图，图中表示出了一个按照本发明制造的安装在气体计量仪表上里程表式的指示器;
图9是根据本发明的里程表式指示器的正视图;
图10是沿图9中10-10线的剖视图。
图1示出了一个气体计量仪表10，该表安装了一个根据本发明的指示器12。从图1可以看到，指示器12包括一个顶面板14和一个前面板16。在这两个指示器面板的下面，有一个填板(或仪表壳)17。顶面板14上有两个校验环18和20。指示器的前面板16上有五个指针显示器22、24、26、28和30(如图所示，习惯上一般有四和五个指针指示器)，用来指明流过气体计量仪表10的气体累积体积。
指示器12包括两部件外壳，该外壳的第一部件32和第二部件34适于连接在一起，以便按照下面将要描述的方法构成一种通常的L型组件。本发明的主要意图在于第一部件32包含了所有的排列可变的传动齿轮，(如下面描述那样，这样做的目的是为了“固定(要乘的)系数”)，而第二部件34仅仅包含指针显示器结构(正如下面参照图8-10时，将要描述的那样，里程表式显示器的第二部件也仅仅装有一种结构)。这样就可以允许公共部件34被自动装配，而可变的部件32则可以用来同指针式指示器的公共部件34或者里程表式指示器的公共部件相连接。
气体计量仪表10包括一个输出轴36，当气体流过仪表时，使输出轴36转动。气体计量仪表10被配置成每当预定体积的气体通过时，输出轴36就转动一圈。一般，该气体体积就是气体计量仪表的测量机构在转动整数圈数期间通过仪表的气体量。对于膜盒式气体计量仪表来说，这些圈数就是切线组件旋转圈数。
现在参照指示器12的不同部件，图4和图6表示一个安装在第一外壳部件32内的用来旋转的输入齿轮38、输入齿轮38具有方形轴孔40(适于接纳轴36的方形端头42)。因此，当气体流过而引起轴36旋转的时候，输入齿轮38也随着被转动。输入齿轮38被安装在轴44上，轴44穿过第一外壳部件32上的开孔46，而开孔46的壁则作为轴44的轴承。轴44在远离齿轮38的端头48处被滚花，用于在上面接纳指针50。指针50在其整数切线圈数检验环18范围内随着齿轮38旋转。此外，该第一检验环18和指针50被安装成由轴36以足够低的速度来驱动，这样做的目的在于减小(在一般气体计量仪表中找得到的)输出气体密封装置37的磨损，但是，所提供的速度比许多一般的检验环快些。这有助于减少车间校准仪表时的检验次数。
输入齿轮38驱动一个过桥轮52，该轮安装在穿过轴承孔56(位于第一外壳部件32内)延伸出来的、并且被轴承帽58所固定的轴54上。过桥轮52驱动一个安装在穿过轴承孔64的轴62上的驱动齿轮60。指针66套在轴62的滚花端头68上，并在检验环20之内旋转。第二检验环的指针66被配置成使之每当预定的气体量通过仪表10时就旋转一圈。通常，这个预定的气体量是同工业上使用的诸如两立方英尺，一立方英尺、半立方英尺、五十升之类工程单位相一致，但与仪表转动速度无关，正如前面所描述的检验环指针50一样。同指针50一样，指针66在切线组件达若干整数圈数，才旋转一圈。由于两个指针的完整圈数是与切线组件的整数圈数相对应的，所以，检验数据的准确性得以保证，而不受仪表局部测量机构中出现的齿轮传动变化所影响。这样，指针50指示与仪表的整数转数成正比的气体量，而指针66则指示用户所希望的那种监督输出气体量。利用输入齿轮38、过桥轮52和驱动轮60的各种传动组合方式，就有可能维持指针50表示仪表的整数转数以便有效的准确的检验或校准仪表、并用指针66提供任何所希望的工程单位输出量。例如仪表在轴36上的输出可转换为在指针66处，对基本状态的仪表工作压力或其它适宜比率的“固定系数”下的工程单位输出指针66总是采取十进制读出。
同样安装在轴62上的是一个驱动圆盘70和一个输出齿轮(直观地看是蜗杆)72。至于驱动圆盘72的功能，将在下面讨论。
如图2、3、4和6所示，指针显示器的第二外壳部件34上装有输出组件。这个输出组件包括一个输入齿轮(直观地看是蜗轮)74，蜗轮74安装在轴76上，而轴76穿出轴承孔78并为轴承帽80所固定。当第一、第二外壳部件32、34连接在一块时，蜗轮74适合于与蜗杆72啮合。蜗轮74连着一个同轴并可转动的小齿轮82。小齿轮82驱动由许多相同的齿轮级84、86、88、90和92组成的输出齿轮系。输出级84-92的每一级都包括同轴的第一齿轮96和第二齿轮98。输出齿轮级84-92是这样安排的，以使每个输出级的第一齿轮96同前一级的第二齿轮98相啮合、每个输出级的第二齿轮98同下一级的第一齿轮96相啮合，而输出级84的第一齿轮96由小齿轮82驱动。输出级84-92的每一级都有安装在各自的轴100上的第一和第二齿轮96和98，轴100穿过轴承孔102并为输出级86-92各自的指针22-30所固定。
由于输出级84-92必须互相啮合，所以它们的位置是错开的，这正如从图3、4和7中所看到的那样。因此，输出级84-92的轴100具有不同的长度，其中输出级84的轴100最长，而输出级92的轴100则最短。各个轴100分别装在形成有纵向轴承孔102的通常为圆柱形的突出部106内。由于各个轴100的长度根据输出级而变化，所以各个相应的突出部106的长度也不一样。值得注意的是，输出级84的转速最大，而依次各级的转速逐级低10倍。还应注意的是，输出级84有最长的轴100和相应的最长突出部106。在这种双轴承支持系统中，速度最高的输出级有最大的支承距离是有利的。
在最佳的结构中，第一、第二齿轮96和98整体地模制成单一部件，其齿数比为10比1。这样，指针22-30就可以用10的倍数来记录气体用量。最好将指针22-30模制成与它们各自的轴100连在一块的单一结构。同样，轴承帽80也模制成一个与其轴76连在一起的整件。这样，在组装指示器过程中，轴100插入它们各自的轴承孔102，轴76插入它的轴承孔78，而输出级84-92的第一、第二齿轮96和98则简单按压套装在各自的轴100的未端，其安装次序是输出级92的两个齿轮先装配，然后是输出级90，88、86的齿轮依次装配，最后是安装输出级84的两个齿轮，接着是将小齿轮82和蜗轮74按压套装在轴76上。这种组装方法之所以是这样简单且容易自动化，是因为所有这样的第二外壳组件34都是同样地配置的。
图8是一种装在气体计量仪表10上的里程表式的指示器130，按照本发明构成的指示器130(与上面描述的指示器12相似)包括有“可变的”第一部件32，这样，指示器130有一个顶面板14和一个前面板140，在这两个指示器面板下面有一块填板(或仪表壳)142，顶面板14上面已介绍过了，前面板140上，如图说明的那样，有八个轮144、146、148、150、152、154、156和158，用以表明流过仪表10的累积气体量。指示器130包括一个两部件外壳，其第一部件32已如上述，第二部件160与第一部件32相连接。在第二部件上仅仅包含有一组里程表显示器装置，致使这个公共部件160在装配过程中可以自动化。
如图9和图10所示，里程表的第二外壳部件160上装有输出组件。这一输出组件包括一个装在轴164上的蜗轮162(与读数轮144、146、148、150、152、154、156和158同轴)。蜗轮162被固定在第一读数轮144上(或者被模制成第一读数轮144的部件)。蜗轮162和读数轮144由第一组件32和蜗杆72驱动，并且在固定轴164沿着其中装有轮144的轴承表面旋转。每一个读数轮144、146、148、150、152、154、156和158都含有一个十字形槽和在轴164上自由地旋转的轴承。在第二个固定轴180上同轴地装有多个同样跳动的小齿轮166、168、170、172、174、176和178。正如技术上已经实践的那样，读数轮144、146、148、150、152、154和156中的十字形槽被做得各自与多个同样跳动的小齿轮166、168、170、172、174、176和178中的一个相啮合;当第一读数轮144旋转一周(表示十个测量单位)时，读数轮144中的十字形槽与第一跳动小齿轮166相啮合，导致小齿轮166转动并足以使第二读数轮146前进十分之一周或一个测量单位。以相同的方式，第二测量轮146同与第三读数轮148啮合的第二跳动轮168相啮合，对于各组读数轮和跳动小齿轮每当前一读数轮累积十个测量单位就引起该读数轮前进一个测量单位。轴164和180的长度和直径最好相同，并且分别用止动件182、184和186、188把其卡进外壳部件160。这种装配方法可以容易自动化，因为所有这样的第二外壳组件的结构配置都是相同的。
第一外壳件32和第二外壳件34和160都是模制的，而且通常在薄壁内带有模制肋条以满足结构强度的要求。第一外壳件32和第二外壳件34(或160)适合于卡装在一起，致使当如此装配时，蜗杆72和蜗轮74(或162)相互啮合，这正如在指针指示器读数装置的图2、图4上，以及在里程表式读数装置的图9、图10上所看到的那样。这样，第二外壳件34或160上形成有凹槽108和支架110。第一外壳件32上形成有凸缘112(适于装在第二外壳件34或160的凹槽内)。而且，在第二外壳件34或160的凹槽108两端上形成有弹性接头片114，该弹性接头片114带有向内延伸的凸出部分116，第一外壳件32上形成有通常与凸缘112对准的吊耳118，为了将第一外壳件32与第二外壳件34或160组装在一起，将凸缘112插入凹槽108，当吊耳118接触到凸出部分116时，弹性接头片114表面则被迫向外。然后，当吊耳118通过凸出部分116后，接头片114弹回，以使凸出部116卡住吊耳118，并将第一部件32同第二部件34或160合在一块(如图5所示)。
现在参见附图6，有时希望在指示器上提供一个电脉冲发生器。因此，驱动圆盘70上装有一个磁铁柄120(用于在其上旋转)。这个磁铁柄120最好模制成为驱动圆盘70的一部份。磁铁柄120上有一开孔122，磁铁124就放在开孔122内并被固定住(如被粘住)。磁性敏感开关126(诸如簧片开关之类)被固定在第一外壳部件32上，以使它复盖驱动圆盘70的一部分，以使当驱动圆盘70旋转时，使磁铁124在非常靠近开关126的地方通过。因为驱动圆盘70连接在输出齿轮60上，这个组件通常是使用最佳的工程测量单位，而且总是使用十进制的工程单位。这样，每基本输出一个工程单位，开关就闭合一次。这是获得电气输出的简单装置。
上面所描述的设计具有许多优点。如上所述，组件的装配可以高度自动化，从而降低成本。另外，大量的元件是用塑料模制的，这也可以减少费用。还有，由于各输出级都是相同的齿轮机构，这就减少了不同元件的数目，而且，如果希望包括一个固定的放大因子或者从英制单位改变为米制单位，那么装在第二外壳部件34或160内的指示器部分可以保持不变，而需要改变的只是输入齿轮38，过桥轮52和驱动齿轮60，这种装置还提供了校验指针显示器(为仪表的整数圈数)。对于指针50，它提供了一种以几个循环就可以非常准确地校准仪表的方法，而不受仪表循环和齿轮循环的影响。对于指针66(和磁性开关126)，它提供了非常准确地校准仪表或者以所希望的工程单位输出的方法(包括测量的固定转换或者关于压力、高度等的固定因数)。
至此，已经公开了一种改进的气体计量仪表的指示器。不难理解，上面描述的实施例仅仅是本发明原理的例证性说明。对于本技术领域：
的技术人员来说，在不脱离本发明的精神实质和范围(如权利要求
所定义的那样)的情况下，可以作出大量的其他实施例。
权利要求
1.一种适合于由输入轴驱动的仪表指示器，其特征在于其中包括一个两部件的外壳该外壳的两部件适合于连接在一块；一个安装在所述两部件外壳的第一部件内的输入组件，该组件包括一个适合于借助所述输入轴转动的输入齿轮；和一个被联接的同所述输入齿轮同步驱动的输出齿轮；一个安装在所述外壳两部件的第二部件内的显示器组件，包括一个输入齿轮，该齿轮适合于同所述输出齿轮相啮合，当所述第一、第二两部件连接在一起以形成所述外壳时从而驱动该输出齿轮；一组被联接的由所述输入齿轮驱动的输出齿轮系，该输出齿轮系包括多个同样的齿轮传动级；和多个显示器，其中每个显示器分别与各自的一级输出齿轮系相连接。
2.根据权利要求
1中所述的指示器，特征在于其中所述输入组件的输出齿轮是一个蜗杆，而所述的显示器组件的输入齿轮则是一个蜗轮。
3.根据权利要求
2中所述的指示器，特征还在于其中包括一个与所述蜗轮同轴并且随其可转动的小齿轮，所述输出齿轮系则由所述小齿轮来驱动。
4.根据权利要求
1中所述的指示器，特征在于其中所述各级输出齿轮系包括第一和第二两个齿轮，其中第一齿轮适于同前一级的第二齿轮相啮合，而第二齿轮适于同后一级的第一齿轮相啮合。
5.根据权利要求
4中所述的指示器，特征在于其中所述第一齿轮同所述第二齿轮的齿数比为十比一。
6.根据权利要求
4中所述的指示器，特征在于其中所述第一齿轮和第二齿轮被模制成一个整体部件。
7.根据权利要求
6中所述指示器，特征在于其中各整体齿轮部件被安装在各自的轴上，所述各轴的长度从最长轴到最短轴依次变化，其中输出齿轮系被所述小齿轮驱动的那级的轴最长，而其余各级的轴逐级短些。
8.根据权利要求
7中所述的指示器，特征在于其中所述第二外壳部件是一个模制部件并包括多个被模制在其上的用于所述轴的轴承，所述轴承被形成为具有纵向开孔的普通圆柱形凸体，各圆柱形凸体适合于接纳所述各轴。
9.根据权利要求
1中所述的指示器，特征在于其中所述输出齿轮系包括一对安装在所述第二外壳部件内的平行轴;被安装用于在所述那些轴的第一轴上旋转的多个读数轮;和被安装用于在所述那些轴的其他轴上旋转的多个跳动小齿轮;所述第一读数轮被所述显示器组件的输入齿轮所驱动并且驱动所述第一跳动小齿轮，所述读数轮和所述跳动小齿轮被如此安排，致使读数轮由各自的跳动小齿轮推动，并且以十比一的比例来驱动下一级的跳动小齿轮。
10.根据权利要求
9中所述的指示器，特征在于其中所述第二外壳部件是一个包含有适于所述轴被卡进去的反向接头的模制部件。
11.根据权利要求
1中所述的指示器，特征在于其中所述输入组件还包括一个被联接的由所述输入轴驱动的第一检验指针，该第一检验指针指示流过的与仪表转数成正比的气流量;和一个被联接的由所述输入轴驱动的第二检验指针，该第二检验指针以工程单位指示气流量。
12.根据权利要求
11中所述的指示器，特征在于其中所述输入组件进一步还包括被联接到所述第二检验指针，用以提供电脉冲输出的装置。
专利摘要
一种仪表指示器，该指示器装在由两部件卡在一起而成的外壳内。一个外壳部件装有输入齿轮系，而另一个外壳部件装有输出齿轮系和显示装置。这两齿轮系被这样构成，致使当外壳的两部件被组装在一块时，两齿轮系被相互内联。
文档编号G01D5/02GK87102220SQ87102220
公开日1987年11月11日 申请日期1987年3月20日
发明者欧文·A·希克斯, 斯蒂芬·D·莱夫勒 申请人:美国仪表公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan