专利名称：阀门位置开关的制作方法
技术领域：
一般地说，本发明涉及电开关，更具体地说，涉及一种密封的邻近开关，用来与一个可动部件比如一个阀门杆一起使用。
背景技术：
使用一个阀门位置开关比如一个限位开关显示控制流体流动的阀门的状态，例如关闭或者打开状态。典型地，阀门具有一个线性运动部件或者一个可旋转的移动件，该部件的相对位置与阀门的状态相关。当该部件达到一个特定的位置，典型地为与阀门完全打开或者完全关闭相对应的位置时，开关与阀门的可动部件接触。随后开关对于远距离的控制者提供对于阀门状态的电显示信号。
在理想上，开关非常耐用，在它的整个使用寿命中可以承受与可动部件的反复接触。因为开关可能容易受到腐蚀性部件或者腐蚀性流体的影响，这些部件或流体可能会损坏开关内的传感器，所以希望开关有充分的保护，密封和最少数量的开孔。
发明内容
本发明的一个方面提供一种用来显示一个可动部件的位置的电装置。该电开关包括一个封壳、一个杆、一个永久磁铁、一个偏置件和一个传感器。封壳具有一个气密密封的腔室，该腔室由第一壁和相邻的第二壁确定。杆可枢转地装接到第一壁上，并保持住邻近第二壁的永久磁铁。该磁铁可以与杆一起在第一位置与第二位置之间移动。偏置件将杆和磁铁向第一位置偏置。传感器设置在腔室内，当磁铁移动到第二位置时通过杆与可动部件的接触磁铁能够影响该传感器。
本发明的另一方面提供用来显示一个阀门的状态的一种限位开关。该限位开关包括一个封壳、一个臂、一个夹持器、一个磁铁、一个偏置件和一个传感器。封壳具有由第一壁和相邻的第二壁确定的一个密封的腔室。臂的一端可枢转地装接到第一壁上。在该臂上的一个容器用来保持邻近第二壁的一个磁铁。偏置件设置在该臂与封壳的第一壁之间。传感器设置在邻近第二壁的腔室内，通过磁性可以影响它，当磁铁与臂一起做枢轴转动进入与传感器对准状态时，显示阀门件的位置。
本发明的又一方面提供用来显示一个可动部件的预定的位置的一种方法。该方法包括把一个臂的一端装接到一个封壳的第一壁上；把一个磁铁保持在邻近封壳的第二壁的臂上；在邻近第二壁的封壳内将一个传感器密封；通过使可动部件与枢轴臂接触使磁铁相对于传感器作枢轴转动；当磁铁与传感器处于对准状态时，用电信号显示可动部件已经到达预定的位置；并且，当可动部件不在预定的位置时，将枢轴臂和磁铁偏置，离开与传感器对准的状态。
上面的概述并非试图汇总每个潜在的实施例或者在此公开的本发明的每一方面，而仅只是对所附的权利要求书做一概述。
通过阅读下面的详细描述并且通过参考附图，前面的概述，本发明的优选实施例和其它特点或者各方面将变得更清楚，其中图1表示按照本发明的阀门位置开关的一个实施例的部件分解图；图2A-B分别表示按照本发明的阀门位置开关的侧视图和顶视图；图3A-C表示在按照本发明的阀门位置开关中使用的传感器的实施例；图4A-B表示与一个线性运动部件有关的阀门位置开关的工作；以及图5A-B表示与一个转动本体有关的阀门位置开关的工作。
尽管本发明很容易有多种改型和变化的形式，但是，在附图中已经以示例的方式示出了它的具体实施例，并且在这里对这些实施例作了详细的描述。不希望这些附图和所作的描述以任何方式限制本发明的外延和范围，而是，提供这些附图和描述是通过参考本发明具体的实施例向本领域技术人员说明本发明。
具体实施例方式
参考图1，一个部件分解图示出按照本发明的阀门位置开关10的一个实施例。该阀门位置开关10包括一个具有一个壳体20和一个盖40的封壳，一个传感器50，一个弹簧60，一个磁铁70，以及一个可枢转的部件或杆80。壳体20最好由一种塑料制成，弱的磁场可以穿过这种材料。该壳体20包括一个由侧壁和后壁形成的腔室30。壳体20的侧壁中的一个凹进部分形成一个枢轴凹槽22。该枢轴凹槽22朝向壳体20的开口是打开的，朝向后壁是关闭的。在壳体20的侧壁中的第二凹进部分形成一个弹簧凹槽24。该弹簧凹槽24朝向壳体的开口也是打开的，朝向后壁是关闭的。另一凹进部分形成在壳体20的后壁中的一个通道26。该通道26朝向侧壁是打开的。
腔室30在其中接纳传感器50，此传感器可以是一个簧片开关，如图1和图3A-B所示，或者可以是一个Hall效应传感器，如图3C所示。其它的传感器或转换器可以与本发明一起使用，这包括可以将阀门杆的移动转换成一个电信号或者一种电性质(例如闭合电路，或者电阻的改变)的任何装置。多个保持装置32和格(shelves)34在腔室30内支承着传感器50。对于在这里示出的簧片开关传感器，在传感器50上可以设置O形环56和58，以保护在腔室30内的传感器50，并对它进行定位。来自传感器50的多个电线52穿过一个电线板36，此电线板滑进壳体20的一个通道38中。电线52可以有一个密封件54，用它将电线52保持并密封在电线板36中。可以用并且最好是用一种封装化合物(未示出)将带有安装的传感器50的腔室30充满，以固定并且保护传感器50。由General Electric，Inc.提供的RTV 11是一种硅树脂封装化合物，本申请人已发现这种化合物在对于开关10提供气密的密封方面工作得相当好。
可枢转的部件80包括一个枢轴臂86，它的一端装设在枢轴凹槽22中。当装接时，在枢轴臂86的端部上的一个枢轴销柱88配装在壳体20的枢轴凹槽22中的一个孔23和在盖40中的一个形状互补的孔43中。弹簧60装设在弹簧凹槽24中，并且将枢轴臂86偏置，离开壳体20的侧壁。可枢转的部件80在枢轴臂86的一个远端上也包括一个接触按钮84。该接触按钮84与阀门的一个可动部件(未示出)接触，该可动部件可以使枢轴臂86相对于枢轴销柱88移动。
可枢转的部件80有一个夹持器82，用来保持一个磁铁70。夹持器82有一个表面或者板，它与壳体20的后壁平行，并且邻近该后壁将磁铁固定。夹持器82也可以有一个唇部，以进一步将磁铁70固定。磁铁70在壳体20后壁上的一个通道26中移动。使该磁铁70邻近腔室30内的传感器50，当致动可枢转的部件80时，该磁铁通过磁性对传感器50产生影响。
为了使开关完整并且把传感器50密封在腔室30中，把盖40装接到壳体20上。具体地说，使多个安装孔28和29面向壳体20的开口。将螺栓或者螺丝(未示出)插入，穿过盖40的安装孔41和42，并且用螺纹旋进壳体20的安装孔28和29中。盖40包封住壳体20的腔室30，并且用超声的方法把它焊接到壳体20上。为了使壳体20与盖40之间的超声焊接变得容易，壳体20可以包括一个薄材料的唇部27，围绕着壳体20的边缘。盖40也包括一个杆止动件44，该止动件配装到枢轴凹槽22中，并且当作枢轴转动时它用作可枢转的部件80的一个止动件。当装设在弹簧凹槽24中时，在盖40上的一个突起46将弹簧凹槽24关闭起来，并且进一步固定住弹簧60。
通过安装到壳体20上并且用超声的方法焊接到壳体20上的盖40，产生一个密封起来的封壳。可枢转的部件80与被密封的腔室30不直接地连通。仅只磁铁70的磁通量能够穿过壳体20的壁，并作用在传感器50上。电线板36上有被密封起来的封壳中唯一的开孔。然而，在传感器50的电线52上的密封件54以及通过一种粘结剂48比如Permabond 105或者240将电线板36适当地密封起来。
通过接触按钮84与一个可动部件(未示出)接触，启动可枢转的部件80。枢轴臂86关于枢轴销柱88旋转，并且磁铁70在通道26内移动。当它在通道26内移动时，磁铁70进入到在被密封的腔室30内与传感器50对准的状态。随后磁铁70的磁通量影响传感器50，以电信号显示可动部件的位置。
当接触按钮84不再与可动部件接触或者改变与可动部件的接触时，使可枢转的部件80偏置的弹簧60由被压缩的状态伸展，并使可枢转的部件80作枢轴转动，离开壳体20。随后在通道26内的磁铁70离开与传感器50对准的状态。在可枢转的部件80上的一个止动延长部分89与位于枢轴凹槽22中的杆止动件44接触，因此使得可枢转的部件80不能作任何进一步的移动。
参见图2A，开关10的侧视图示出了形成一个密封起来的封壳21的壳体20和盖40。电线连接52由密封起来的封壳21伸出，使密封在封壳21内的传感器50与一个控制器(未示出)连通。当偏置件60迫使枢轴臂86达到一个完全被偏置的位置时，枢轴臂86的止动件89与封壳21接触。结果，在磁铁夹持器82内的磁铁70位于离开被密封在封壳21内的传感器50的位置。最好在V3标准的基础上实现对于开关10的安装。
图2A帮助示出了对于磁铁70与传感器50的关系的某些必要的尺寸，并显示出阀门的可动部件(未示出)的位置。当弹簧将可枢转的部件80完全偏置时，枢轴臂86的接触按钮84离开密封起来的封壳21大约为距离92。希望接触按钮84而不是枢轴臂86与可动部件接触。由于这一原因，接触按钮84在枢轴臂86的表面上方伸出一个距离90，并且当可动部件位于至少离开封壳21的侧壁一个合成的距离90+92时与可动部件接触。在任何部位可动部件的位置比离开封壳21的侧壁的距离92更接近将会使得可动部件与枢轴臂86接触，并且使得传感器50给出不适当的显示，或者造成开关10的损坏。
此外，磁铁70座放在可枢转的部件80的夹持器82中，并在封壳21的通道26内滑动。有效地使磁铁70邻近簧片开关或传感器50的距离被表示为距离94。距离94不比枢轴臂86由它的被完全偏置的位置作枢轴转动达到枢轴臂86与封壳21的表面接触的位置走过的距离更多。
参见图2B，一个顶视图示出了本实施例的阀门位置开关10。该顶视图帮助说明磁铁70和传感器50相对于彼此如何取向。在枢轴臂86的一端，枢轴端部88配装到由壳体20和安装在其上的盖40形成的枢轴凹槽22中。盖40的止动件44设置在枢轴臂86的延伸的止动件89下面。该偏置件位于枢轴臂86与壳体20之间，且线性地作用在枢轴臂86上。
在枢轴臂86的另一端，夹持器82偏离开枢轴臂86的中心线96。夹持器82的表面或板把磁铁70保持在邻近后壁的位置，在那里它在通道26内运行。在壳体20的壁的另一侧面，传感器50的位置是以一个预定的距离98与磁铁70平行。将距离98确定成使得磁场足以穿过壳体20的后壁影响传感器50。例如，后壁可以有大约0.06英寸的厚度，而磁铁的直径可以为0.25英寸，厚度可以为0.125英寸。
特别是，穿过后壁的磁场强度必须能够使簧片开关的簧片移动距离98。进而，如果使用一个Hall效应传感器，当该传感器穿过壳体20的后壁与磁铁70对准时，该Hall效应传感器必须由磁铁70接收到足够的磁通量。典型的Hall效应传感器对于±100高斯(gauss)或者甚至±2500高斯敏感，并且可以提供由1mV/gauss到25mV/gauss的输出。在磁铁70与传感器50之间可以标定一个特定的间隙98和横向距离94，以获得开关10所要求的感应能力。本发明所要求的校准和电路在本领域技术人员的知识范围之内。
参见图3A-B，示出了一种簧片开关100的设置，用来在本发明中使用。该簧片开关100有传统的结构，并且包括一个玻璃封壳102，围绕着它设置放置两个O形环132和134。封壳102包含多个设置在其中的可磁化材料的可变形簧片110。这些簧片110设置成使得它们重叠一个短距离，并且在封壳102的端部与分开的导体销柱112、114和116接触。将这些销柱切割成可以实现簧片开关100在阀门位置开关的腔室(未示出)内的安装。
将多个电线122、124和126安装到销柱上。这些电线形成一个电缆120，它有一个密封件130。如在本领域中理解的那样，用于簧片开关100的接触件可以通过一个永久磁铁(未示出)的适当移动打开或关闭，为的是用磁场影响簧片110，并使该簧片移动。对于大功率应用的簧片可以由钨制成，或用于信息系统应用的簧片可以由铷制成。也可以使用其它的可磁化材料。
参见图3B，示出另一种传感器150，为的是在按照本发明的阀门位置开关中使用。该传感器150包括一个印刷线路板152，将它的形状适当地做成牢固地定位在开关的腔室(未示出)中。印刷线路板152可以包括一些构造，例如切去部分154，以适应开关的壳体和盖的安装孔。在该印刷线路板152上包含一个Hall效应传感器160和其它必须的电子装置170，比如放大器。如在本领域中已经知道的那样，作用在Hall效应传感器160的邻近的非磁性板(未示出)上的磁通量在板之间产生一个可测量的电压。Hall效应传感器160的位置使得磁铁(未示出)可以进入与传感器160对准的状态，以产生一个电信号。Hall效应开关最好用于总线系统应用。
参见图4A-B，示出了与一个线性运动部件190相关的阀门位置开关200的操作。该线性运动部件190可以例如为一个阀门的杆。本体190有一个致动器192，其由本体的表面向外稍微伸出。当线性运动部件190相对于开关200达到一个预定的位置，该致动器192与开关200接触。预定的位置典型地与完全关闭的阀门或者完全打开的阀门相对应。
在图4A中，示出当致动器192接近开关200时的线性运动部件190。适当地将开关200间隔开，使得致动器192不与枢轴臂86接触。希望致动器192只在撞击开关200上的接触按钮84。偏置件60迫使枢轴臂86达到所示出的位置。臂86的伸展端89与开关200上的止动件接触，以保持枢轴臂86不会进一步伸展。
在图4B中，示出当致动器192与开关200上的接触按钮84接触时的线性运动部件190。枢轴臂86朝着开关200的壳体作枢轴转动，并且磁铁夹持器82在通道26中滑动。结果使得磁铁70进入与在开关200的壳体内的传感器(未示出)对准的状态，并且将一个电路接通。通过连接电线52传输电信号，该信号表明线性运动部件190已经达到预定的位置。
参见图5A-B，示出与一个转动本体194相关的阀门位置开关200的操作。转动本体194可以例如为一个阀门的旋转杆。转动本体194有一个致动器196，其由本体194的表面稍微向外伸出。当转动本体194相对于开关200达到一个预定的位置，该致动器194与开关200接触。预定的位置典型地与完全关闭的阀门或者完全打开的阀门相对应。
在图5A中，示出当致动器196接近开关200时的转动本体194。适当地将开关200间隔开，使得致动器196不与枢轴臂86接触。希望致动器196撞击在开关200上的接触按钮84。偏置件60迫使枢轴臂86达到所示出的位置。臂86的伸展端89与开关200上的止动件接触，以保持枢轴臂86不会进一步伸展。
在图5B中，示出当致动器196与开关200上的接触按钮84接触时的转动本体194。枢轴臂86朝着开关200的壳体作枢轴转动，并且磁铁夹持器82在通道26中滑动。结果，使得磁铁70进入与在开关200的壳体内的传感器(未示出)对准的状态，并且将一个电路接通。通过连接电线52传输电信号，该信号表明转动本体194已经达到预定的位置。
上面对本发明的优选实施例和其它实施例的描述并非试图限定或限制本申请人所设想的本发明的外延、范围和应用。在为了公开其中包含的本发明的概念进行交流的过程中，本申请人希望所有的专利权利由所附的权利要求书提供。
权利要求
1.一种用来显示一个可动部件的位置的电装置，它包括封壳，它有气密密封的腔室，该腔室由第一壁和相邻的第二壁确定；可枢转地装接到该封壳上的杆，它有邻近第二壁的永久磁铁，该磁铁可以与杆一起在第一位置与第二位置之间移动；偏置件，其将杆和磁铁向第一位置偏置；以及设置在腔室内的传感器，当磁铁移动到第二位置时通过杆与可动部件的接触磁铁能够影响该传感器。
2.按照权利要求1所述的电装置，其特征在于，传感器包括穿过装接到封壳上的密封电线板的电线。
3.按照权利要求1所述的电装置，其特征在于，传感器包括簧片开关。
4.按照权利要求1所述的电装置，其特征在于，传感器包括Hall效应传感器。
5.按照权利要求1所述的电装置，其特征在于，封壳还包括第一部分，用超声的方法将此部分焊接到第二部分上。
6.按照权利要求1所述的电装置，其特征在于，杆包括夹持器，它有与第二壁平行的表面，用来以可接纳的方式固定邻近封壳的第二壁的磁铁。
7.按照权利要求6所述的电装置，其特征在于，封壳还包括在腔室外面的通道，用来在其中接纳夹持器和磁铁。
8.按照权利要求7所述的电装置，其特征在于，偏置件包括设置在封壳与杆之间的弹簧。
9.一种用来显示阀门的状态的限位开关，它包括封壳，它有由第一壁和相邻的第二壁确定的密封的腔室；臂，它的一端可枢转地装接到第一壁上；在该臂上的容器，用来保持邻近第二壁的磁铁；设置在该臂与封壳的第一壁之间的偏置件；以及设置在邻近第二壁的腔室内的传感器，其可通过磁性来影响，当磁铁与臂一起做枢轴转动进入与传感器对准状态时，显示阀门件的位置。
10.按照权利要求9所述的限位开关，其特征在于，传感器是簧片开关。
11.按照权利要求9所述的限位开关，其特征在于，传感器是Hall效应传感器。
12.按照权利要求9所述的限位开关，其特征在于，封壳还包括壳体和盖，用超声的方法将它们焊接到一起。
13.按照权利要求9所述的限位开关，其特征在于，传感器具有穿过可密封地装接到在第一壁中形成的开口上的电线板的一个或多个电线。
14.按照权利要求9所述的限位开关，其特征在于，容器包括与第二壁平行的表面，用来保持磁铁。
15.按照权利要求14所述的限位开关，其特征在于，容器的板包括唇部，以将磁铁保持在容器上。
16.按照权利要求15所述的限位开关，其特征在于，第二壁包括通道，将磁铁容纳在臂的容器中。
17.一种用来显示可动部件的预定的位置的方法，它包括把臂的一端装接到封壳的第一壁上；把磁铁保持在邻近封壳的第二壁的臂上；在邻近第二壁的封壳内将传感器密封；通过使可动部件与枢轴臂接触使磁铁相对于传感器作枢轴转动；当磁铁与传感器处于对准状态时，用电信号显示可动部件已经到达预定的位置；以及当可动部件不在预定的位置时，将枢轴臂和磁铁偏置，离开与传感器对准的状态。
18.按照权利要求17所述的方法，其特征在于，用电信号显示可动部件已经到达预定的位置包括用磁场影响在封壳内的簧片开关中的簧片。
19.按照权利要求17所述的方法，其特征在于，用电信号显示可动部件已经到达预定的位置包括用磁场影响在封壳内的Hall效应传感器。
20.按照权利要求17所述的方法，其特征在于，把磁铁装接在邻近第二壁的臂上包括将磁铁设置在第二壁与安装到臂上的板之间，该平板与第二壁平行。
全文摘要
一种用来显示阀门的可动部件的位置的电开关(10)。阀门的可动部件可以是线性运动的杆或者转动的轴。开关包括装接在密封的封壳中的传感器(50)。传感器可以是簧片开关或者是Hall效应传感器。枢轴臂(86)安装到封壳上，弹簧(60)将该臂偏置。枢轴臂保持邻近封壳的磁铁(70)。当致动器使阀门的可动部件移动时，对着封壳对枢轴臂施加作用力。将磁铁移动到与传感器对准的状态，并且用电信号显示出可动部件的位置。
文档编号H01H21/28GK1511329SQ02810659
公开日2004年7月7日 申请日期2002年4月25日 优先权日2001年5月25日
发明者O·D·皮莫格特, O D 皮莫格特 申请人:阿斯科控制装置有限公司