专利名称：管状开关以及用于连接该开关的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在通常状态下是断开的，可以由外部压力瞬时接通，并且具有较长探测距离的管状开关及其连接装置。
背景技术：
图29表示一例传统的长距离开关(带状开关)。
此开关由两个带状导体1和2、绝缘膜3和一个包覆部件4构成，其中带状导体1和2由经过淬火并镀有较厚的铜的弹性材料制成，绝缘膜3用于沿带状导体1和2的纵向夹持其两侧以使其基本平行，包覆部件4用于包覆上述部件，由高度耐腐蚀树脂制成。
然而，上述传统带状开关在整体上为条带形状，从而响应于厚度方向的负载而工作。因此，其问题在于探测方向受到限制。
另外，当加以弯曲时它会受到损坏，从而不能应用于不平整的场合或者弯曲位置。
而且，由于其条带形状，它应当沿其表面卷绕，并且缺乏弹性。因此，在须要重复其安装和储存的应用场合其处理是麻烦的。
另外，因为其带状导体须要保持平行，所以其结构复杂，并且价格昂贵。而且不能在实际中应用此种长距离开关。
还有，当带状导体由于其持久形变而发生永久接触，或者该导体断裂时，不能方便地查出其断裂点，使得难于维修，即使是局部损坏时也不能重复使用。
再者，其吸合力由结构限定，难于事后改变其吸合力。
本发明的目的在于提供一种管状开关，其中它具有耐久性，能安装在任何位置，并可具有较长的探测范围，此外其缺陷易于发现、维修和调整，其结构简单，具有弹性，而且制造成本较低，还提供一种其连接装置。
发明概述为了实现上述目的，提供了本发明权利要求1所述的实施例，一种管状开关，包括一具有绝缘特性和弹性的管状软管部件，和多个具有挠性的导电部件，该导电部件螺旋形固定在软管部件的内表面上，使得在软管部件的任意截面处该导电部件的表面都应局部地暴露于软管部件的内部空间中。
本发明权利要求2所述的实施例，如权利要求1所述的管状开关，其中软管部件是透明或半透明的。
本发明权利要求3所述的实施例，如权利要求1或2所述的管状开关，其中导电部件是由多根绞合的或编织的细金属丝制成的裸露导线。
本发明权利要求4所述的实施例，如权利要求1或2所述的管状开关，其中导电部件包括一具有挠性和/或弹性的导电层以及被设置成能与该导电层接触的裸露导线部件。
本发明权利要求5所述的实施例，如权利要求4所述的管状开关，其中所述导电层由导电橡胶或导电树脂制成。
本发明权利要求6所述的实施例，如权利要求1或2所述的管状开关，其中导电部件包括交替螺旋形缠绕的一具有挠性和弹性的导电层和一具有挠性和弹性的绝缘层，以及缠绕在导电层外表面上的裸露导线部件；而且软管部件由绝缘材料制成，并且包覆导电层、绝缘层和裸露导线部件。
本发明权利要求7所述的实施例，如权利要求1或2所述的管状开关，其中导电部件包括间隙螺旋形缠绕的具有挠性和弹性的导电层，以及缠绕在该导电层外表面上的裸露导线部件；而且软管部件由绝缘材料制成，并且包覆该导电层和裸露导线部件。
本发明权利要求8所述的实施例，如权利要求1所述的管状开关，其中导电部件包括一裸露导线部件和一用于将该裸露导线部件与软管部件接合的接合部件，该接合部件由具有挠性和弹性并且能够附着于软管部件上的材料制成。
本发明权利要求9所述的实施例，如权利要求8所述的管状开关，其中裸露导线部件是含有编织成管状的金属丝的管状网部件，而且接合部件插入该管状网部件中。
本发明权利要求10所述的实施例，如权利要求8所述的管状开关，其中裸露导线部件是金属导线，包括单丝导线、绞合导线和平面网状导线，而且接合部件由导电橡胶或导电树脂制成，并且编绕有金属导线。
本发明权利要求11所述的实施例，如权利要求8所述的管状开关，其中导电部件包括裸露导线部件和接合部件，而且接合部件由具有挠性和弹性的导电橡胶或导电树脂制成，其材料与制作软管部件的材料相同并且能够附着于软管部件上，接合部件包覆该裸露导线部件并且将该导线与软管部件接合。
本发明权利要求12所述的实施例，如权利要求8-11中任一权利要求所述的管状开关，其中接合部件具有弹性，且为透明或半透明的管状或索状部件。
本发明权利要求13所述的实施例，一种管状开关，包括一具有绝缘特性和弹性的管状软管部件；多个具有挠性的第一导电部件，其沿软管部件纵向设置在其内表面上；具有导电性和弹性的第一接合部件，用于将第一导电部件与软管部件接合；具有挠性的第二导电部件，其沿软管部件的纵向围绕其径向截面的中心设置在软管部件中；以及具有导电性和弹性的第二接合部件，被设置成使其不与第一接合部件接触，并且通过其支承部分将该第二导电部件支承在软管部件上，其中支承部分在软管部件的径向截面中具有径向延伸部分。
本发明权利要求14所述的实施例，如权利要求1-13中任一权利要求所述的管状开关，其中软管部件沿其纵向在其外表面上具有带状沟槽。
本发明权利要求15所述的实施例，如权利要求1-14中任一权利要求所述的管状开关，其中在软管部件或接合部件中或者在这些部件的内表面或外表面上设有发光部件或光反射部件。
本发明权利要求16所述的实施例，如权利要求1-15中任一权利要求所述的管状开关，其中在软管部件的外表面上还设有由编织金属丝或合成纤维制成的增强部件。
本发明权利要求17所述的实施例，一种用于连接如权利要求1-16中任一权利要求所述的管状开关的端部与另一类似管状开关的端部或外部导线或者用于密封该管状开关的端部的连接装置，包括一个芯部件，用以插入软管部件的内部，使之与软管部件紧密接触；接触点部件，设置在所述芯部件的部分外表面上以便与导电部件接触；和一个包覆部件，固定在软管部件的外表面上。
本发明权利要求18所述的实施例，如权利要求17所述的用于管状开关的连接装置，包括一第一连接装置，用以与一个管状开关连接；和一第二连接装置，用以与另一管状开关或外部导线连接或者用以密封一个管状开关的端部，其中第一连接装置的包覆部件和第二连接装置的包覆部件彼此固定配合或者螺纹啮合。
附图的简要说明
图1为表示本发明第一实施例的管状开关的剖视图。
图2为用于说明根据本发明第一实施例的管状开关的工作原理图。
图3为表示本发明第三实施例的管状开关的剖视图。
图4为表示本发明第四实施例的管状开关的剖视图。
图5表示本发明第五实施例的管状开关图。
图6为表示本发明第五实施例的管状开关中采用的导电部件实例图。
图7为表示采用图6(A)导电部件的管状开关的剖视图(其芯线为实心时)。
图8为表示采用图6(A)导电部件的管状开关的剖视图(其芯线为管状时)。
图9为表示采用图6(C)导电部件的管状开关的剖视图。
图10为表示本发明第六实施例的管状开关的剖视图(当其发光部件设在接合部件中)。
图11为表示本发明第六实施例的管状开关的剖视图(当其发光部件设在软管部件中)。
图12为表示本发明第六实施例的管状开关的剖视图(当其发光部件设在软管部件内侧)。
图13为表示本发明第六实施例的管状开关的剖视图(其中设有光反射部件时)。
图14为表示本发明第七实施例的管状开关图。
图15为表示本发明第八实施例的管状开关图。
图16为表示本发明第八实施例的管状开关的变型图。
图17为表示用于本发明管状开关的第一实施例的连接装置的剖视图。
图18为表示用于本发明管状开关的第二实施例的连接装置的剖视图。
图19为表示用于本发明管状开关的第三实施例的连接装置的剖视图。
图20为表示用于本发明管状开关的密封装置的剖视图。
图21为表示用于本发明管状开关的第四实施例的连接装置的剖视图。
图22为表示用于本发明管状开关的第五实施例的连接装置的剖视图。
图23为表示用于本发明管状开关的第九实施例的连接装置图。
图24为表示本发明第一实施例的管状开关传感器图。
图25为表示本发明第二实施例的管状开关传感器图。
图26为表示本发明第三实施例的管状开关传感器图。
图27为表示本发明第四实施例的管状开关传感器图。
图28为表示本发明第五实施例的管状开关传感器图。
图29为表示一例传统的长距离开关(带状开关)图。
本发明的最佳实施方式下面将结合附图等更详细地说明本发明的实施例。
(管状开关的第一实施例)图1为表示本发明第一实施例的管状开关的剖视图。
该管状开关10包括软管部件11和导电部件12。
软管部件11为一管状部件，由具有弹性和绝缘特性的橡胶或树脂制成。导电部件12为具有导电性和挠性的螺旋形部件，包括多根导线，而且被固定在软管部件11的内表面上，使得它们的表面在软管部件11的任何剖面处都应局部地暴露于软管部件11的内部空间中。
对于该管状开关10，当软管部件11在任意位置受压形变时(施压宽度大于软管部件11沿纵向的长度P)，暴露于软管部件11内表面的导电部件12由于其数量多并且螺旋缠绕而总是互相交叉和接触。因此，当一个导电部件与电源连接时，电流会流向其它导电部件12，从而实现开关功能。
因为软管部件11具有绝缘特性，所以电流不会流向施压物体，因而不会发生向外部的漏电。
导电部件12最好由具有挠性的材料例如镀锡的铜丝或镀铜的钢丝制成，以便实现自动复原功能，这在后面将加以解释。
软管部件11最好具有气密特性，而如果其具有气密特性，则通过压缩空气等向软管部件11施加内部压力可以保持圆形截面。软管部件11由于其自身的弹性可以保持圆形截面，因而即使在管状开关缠绕在卷筒上或者卷起叠放时也能防止导电部件12的接触。另外，即使导电部件互相接触，也可以通过在所述位置处去除外部压力或者提供内部压力而加以分离，从而恢复其原来形状。
软管部件11不仅能够通过其自身的恢复力，也可以通过上述内部压力以及卷绕的导电部件12的恢复力或者同时通过两者而恢复原形。由于此自动复原功能，使得有可能重复使用该管状开关。因此，它可以应用于即使是经受高操作频率的场合，例如频率计数器、速度测量装置，在该应用场合中两个管状开关设置在路面上以测量通过其间的车辆速度。
此软管部件11最好是半透明或透明的。如果这样，则导电部件12的断裂、形变等等都可以从外部目视检查。
通过改变软管部件11的直径、壁厚、材料、比重以及导电部件12的弹性系数、导线直径、材料、导线数量、导线螺距等，可以在较宽范围内改变此实施例的管状开关10的灵敏度、耐压性、重量以及挠性等。因此，它可以适用于需要从小尺寸灵敏开关到用于大负载的大尺寸开关等不同类型开关的多种用途，因而具有极宽的应用范围。例如，它可以用作自动门的开关，此开关安装在设备上，并由超过一定水平的负载等启动。
此管状开关10启动所需要的时间对应于导电部件12中实现电传导所需的时间。因此，即使加长软管部件11，其启动时间也不会明显改变，并且可以采用长达数千米的此种开关。还可以靠近安装大量的管状开关，用于探测动物或人的入侵或通过。为了靠近安装，管状开关可以设置为例如平行的、栅格模式、波形模式、螺旋模式等等。
该管状开关10没有方向性且具有挠性，因而可以安装或设置成迂回形状。另外，因为它不受风雨的影响，所以可以设在户外。此外，可以方便地运送、拆卸和安装。
对于管状开关10，可以通过改变其内部压力调整软管部件11的硬度，即使当环境温度例如大气温度发生变化时。另外，通过压缩空气提供内部压力，可以使其漂浮在水面上以穿过水塘或通过水渠，或者在用于水下时防止由水压引起的形变。
图2为用于说明本发明的管状开关作用的附图，其中图2(a)为剖视图，图2(b)为侧视图。在图2(a)中，螺旋线表示为直线，并且以透视图表示。实线(normal line)表示开关接通状态，而虚线表示开关断开状态。螺旋导电部件(A)和(C)位于电源一侧，而导电部件(B)和(D)位于负载一侧。该图画出的例子采用4根螺旋线，导电部件(A)和(B)以及(C)和(D)相位差为180°，而导电部件(A)和(C)相位差为90°。P表示螺旋线间距。
当未施加外部压力时，开关保持虚线所示的形状，导电部件(A)、(B)、(C)和(D)彼此分离。对于图2的实施例，当管状开关10在大于螺旋线间距P的长度L1上受到沿X轴方向的压力F时，管状开关10变形为实线所示的形状。
此时，在截面1处，a1变为a1-1,b1变为b1-1,c1变为c1-1,d1变为d1-1，而且c1和d1相互交叉和接触，从而电流可以从c1-1流向d1-1。
类似地，在截面2处的a2-1和b2-1，在截面3处的c3-1和d3-1，在截面4处的a4-1和b4-1，在截面5处的c5-1和d5-1分别相互交叉和接触，从而使得电流的流动成为可能。
也就是说，在此情况下，存在5个接触点。类似地，在大于P的L2范围内，在截面2、3、4和5处共存在4个接触点。
当管状开关10变形时，其X方向的直径变小，而Y方向的直径变大，其幅度与X方向直径减小的幅度成正比。因此，管状开关10的内表面区域基本不变，因而在其纵向不存在任何明显的尺寸变化。相应地，螺旋形导电部件(A)、(B)、(C)和(D)的长度也基本不变。
对于导电部件(A)、(B)、(C)和(D)，随着其螺旋间距P对卷绕直径Dp的比率变大，其长度对形变的变化变小，从而较少发生软管部件11的内表面与导电部件之间的滑动。
这意味着，为了使其纵向的最小探测宽度减小，须要增加螺旋导线的数量，为了使螺旋线的导电部件的形变应力减小，须要减小导电部件的导线直径φd并且增大螺旋间距P。
通过适当调整上述关系中的参数，可以利用软管部件和导电部件的挠性补偿软管部件和导电部件之间的长度对形变的变化的差别。
(第二实施例)图3为表示本发明第二实施例的管状开关的剖视图。
在下面说明的各实施例中，对于与第一实施例中功能相同的部件，其所对应的标号间或采用与第一实施例完全相同的标号或者与第一实施例标号相同并且带有在各实施例中相同的附加标号，以便省略重复的说明。
在该管状开关10-1中，导电部件12-1由金属丝网制成，直接与由橡胶制成的软管部件11-1的内表面结合。软管部件11-1可以穿过丝网保持导电部件12-1，即实现固定效果。
(管状开关的第三实施例)在第三实施例中，软管部件11可以是由在管状开关内形成的纤维织品制成的轻且软的部件，其中管状开关内表面涂覆有橡胶或树脂，如同消防用的供水管。
在此情况下，可以通过在纤维织品管的外部施加橡胶或树脂，将多个导电部件12缠绕在该管上，将该导电部件胶着和固定在该管的表面，并且翻转该管使其纤维表面成为外表面，从而预先制好软管部件。
在此实施例中，当布置软管部件11时，因为软管部件本身没有恢复力，所以有必要施加内部压力使管状开关10胀开，使得螺旋形导电部件12保持断开状态。导电部件最好是纤细的高弹性平面网状铜丝。
第三实施例的纤维织品制得的管状开关是轻的和高弹性的。因此，其处理方便，并且具有良好的实际应用性。
(管状开关的第四实施例)图4为表示本发明第四实施例的管状开关图。
第四实施例的管状开关80由如下方法制得，将两个具有挠性和弹性的带状导电橡胶片82A和82B以及两个具有挠性和弹性的带状绝缘橡胶片84A和84B以四线螺旋(four-line spiral)形式交替缠绕在芯轴(芯杆)90上(第一缠绕步骤)，将软铜卷曲的导线制成的裸露导线83A和83B缠绕在导电橡胶片82A和82B的外表面上(第二缠绕步骤)，并且以包覆绝缘橡胶(软管部件)81将导电橡胶片82的外表面、裸露导线83和绝缘橡胶片84加以包覆(包覆步骤)。
根据第四实施例，裸露导线83并未熔合在导电橡胶片82、绝缘橡胶片84以及包覆绝缘橡胶81上，而是可以与橡胶片82接触来提供电连接，因为橡胶部件82、84和81可以通过固化步骤(通过加热)制成一体。
另外，在该管状开关80中，可以通过导电橡胶片82之间的接触实现电连接。在此情况下，因为导电橡胶片82之间的接触区域较大，所以不能探测的区域变小。而且，所受应力变小，与裸露导线83之间的接触相比其接触更软，因而不易发生断裂。相应地，此开关可以重复使用，其使用寿命得以延长。
在此情况下，导电橡胶片82具有较高的电阻。然而，接触区域的导电距离较小，也即与橡胶片的厚度相对应，并且在管状开关80的纵向方向上，电连接是由电阻极小的裸露导线83实现的。因此，导电橡胶片的电阻不会降低此开关的性能。
即使裸露导线83断裂，也可以由导电橡胶片82保持电连接，从而可以维持此开关的功能。
在固化后难于拉出铁芯90时，可以向软管部件中充入压缩空气来扩大其内径，然后就可以拉出铁芯90。
另外，在第四实施例中，可以只将导电橡胶片82以既定间隔缠绕在芯轴90上(第一缠绕步骤)。或者也可以如上所述缠绕导电橡胶片82和绝缘片，然后再将绝缘片剥除。在此情况下，绝缘片可以由与橡胶不粘接的材料制成。
虽然裸露导线83是以可收缩的网状导线加以说明的，但它也可以叠合成波纹状，或者编织成管状。
替代导电橡胶片82和裸露导线84，也可以采用含有涂以导电橡胶的裸露导线的导电橡胶管。
在此实施例中，可以通过采用导电树脂替代导电橡胶实现类似的功能。至于例如用于涂覆的绝缘材料，也可采用其它材料。
在第四实施例中，当固化后拉出芯轴90时，由于芯轴90与软管部件的内表面之间的摩擦力，会导致难于拉出芯轴90。
为解决此问题，可以采用由树脂制成并且通过封装流体例如压缩气体或液体而预先膨胀的软管作为芯轴90。在固化之后，可以释放其内部压力以减小树脂软管制成的芯轴90的外径，从而降低其相对于软管部件的内表面的摩擦力。然后，可以拉出芯轴90。
树脂软管制成的芯轴与软管部件的内表面即使在固化步骤之后也没有熔合。
(管状开关的第五实施例)图5为表示本发明第五实施例的管状开关图。
第五实施例的管状开关110由如下方法制得，将一包括一个导电部件112A(由具有挠性和弹性等性能的编织铜丝制成)和四个绝缘部件113A(由绝缘橡胶或树脂细线制成)的条带(其中导电部件112A的每一侧无间隙地设有两个绝缘部件)与另一个包括类似导电部件112B和绝缘部件113B的条带无间隙地交替缠绕在一个芯轴(芯杆)90上(缠绕步骤)，并且以包覆绝缘橡胶或树脂制成的软管部件111将上述结构加以包覆(包覆步骤)。
通过在缠绕步骤中无间隙地缠绕所述条带，可以防止软管部件111陷入导电部件112和芯轴90之间，从而使导电部件112可以暴露于软管的内部。
图6为表示几例第五实施例的导电部件图。
因为比如说金属导线例如铜丝用作导电部件112，所以它不会附着在橡胶或树脂制成的软管部件111上。因此，在此实施例中，通过采用与软管部件111类似材料制成的接合部件，可将金属导线保持在软管部件111的内表面上。
图6(A)所示的导电部件112-1包括一个网状管体112a，由粗略倾斜编织成管状的金属导线(导电部件)制成，其中插有一个与软管部件111类似材料制成的芯线(接合部件)。图7和8为采用图6(A)导电部件的管状开关的剖视图，其中图7针对芯线为实心的情况，而图8针对芯线为空心(管状)的情况。
在这些情况下，因为网状管体112b中插有芯线112a，所以可以缠绕在芯轴90上而保持比其沿纵向最大程度拉伸时更大的直径。因此，当网状管体112a缠绕在芯轴90上时，在网状管体112a上产生拉力，但是由于其中插有芯线112b，所以可以防止网状管体112a被拉力尽力拉伸。
这样，网状管体112a就有可能随着软管部件111的膨胀和收缩而膨胀和收缩，从而可以防止网状管体112a由于直接受到施加于软管部件111上的拉力的作用而断裂或者与软管部件111分离。
另外，因为芯线112b的材料(橡胶或树脂)与软管部件111的内表面通过网状管体112a的网眼彼此熔合或胶着，所以确保网状管体112a保持在软管部件111的内表面上。
而且，当软管部件111由于所受外力作用而变形，并且其中的螺旋导电部件112交叉和接触(开关接通状态)时，由橡胶或树脂制成的芯线112b可以用作垫层材料并吸收所受的应力，从而防止构成网状管体112a的金属导线的断裂。
再者，因为导电部件112-1可以膨胀和收缩，所以在制作过程之后拉出芯轴90时，可以向软管部件111中充入压缩空气、高压水等以扩大软管部件111的内径，随之可以拉出芯轴90。因而其操作可以很方便地进行。
图6(B)中所示的导电部件112-2由金属导线112c和软线112d构成，其中金属导线112c没有或具有较小弹性，例如铜丝制成的单丝导线、卷曲导线和平面网状导线，而软线112d由具有导电性且与软管部件111材料类似的橡胶或树脂材料制成(接合部件)，它们缠绕在一起。
在此情况下，通过将细线112d熔合或胶着在软管部件111的内表面，可以确保金属导线112c保持在软管部件111的内表面上。
与导电部件112-1一样，金属导线112c和软线112d同样有助于防止导线的断裂并且利于芯轴90的拉出，因为它们缠绕在一起，从而可以膨胀和收缩。
图6(C)所示的导电部件112-3由金属导线112e构成，其上涂覆有与软管部件111材料类似的橡胶或树脂材料112f(接合部件)。图9为采用图6(C)导电部件的管状开关的剖视图。
图6(D)所示的导电部件112-4由金属导线112g构成，其上螺旋形缠绕有与软管部件111材料类似的橡胶或树脂材料112h(接合部件)。
对于导电部件112-3和112-4，其接合部件必须具有导电性，而对于导电部件112-1和112-2，其接合部件可以不必具有导电性。
下面说明软管部件111的材料。软管部件111可以由橡胶或树脂例如乙烯基树脂制得。
当其由橡胶制得时，它具有良好的弹性、耐气侯性、强度等。当其由树脂制得时，它具有良好的外观、透明度、可塑性、热塑性和生产率(低成本)。
因此，可以适当地选择其材料。例如，在相对温和条件下的场合(室内、箱中等)可以选择树脂，而在恶劣条件下的场合(户外等，其温度和湿度变化显著)可以选择耐用橡胶。
如果是透明的，则可以从外部目视观察软管内的损坏等情况，从而可以方便地维护。根据应用场合，可以由开关本身产生彩色修饰例如黄色和黑色条纹，从而引起注意。
不管采用什么材料，都可以在软管中封装惰性气体以防止裸露导线的腐蚀。另外，即使在导电部件接触时(开关接通)其接触点产生火花，也可以完全防止这些部件外部的物体着火，从而具有显著的防爆特性。此外，如果软管安装在水、油、或其它液体中，这些液体不会渗入其中，从而可以安全地使用。
(管状开关的第六实施例)图10至13为表示本发明第六实施例的管状开关的剖视图。
在第六实施例中，一个发光部件114或光反射部件115设置在软管部件111或接合部件112和113中或者在这些部件的内表面或外表面上。
具体地说，发光部件114可以如图10所示设在绝缘管113-1中，或者可以如图11所示嵌在软管部件111中。它也可以如图12所示设在绝缘管113-1的外部(在软管内侧)。在这些情况下，软管部件111和接合部件112和113采用透明或半透明材料。
对于发光部件114，例如，可以采用索状(rope-like)外形的发光部件，包括一个芯电极、一个透明电极和一个索状发光层，发光层设在电极之间，其中AC电压施加在所述两个电极上，使得发光层发出光束(参见日本专利申请公开说明书No.平6-236797)。
另一方面，光反射部件115固定在软管部件111的外表面上，如图13所示。在此情况下，光反射部件115的外表面须要涂有透明的保护部件116。
根据该实施例，可以通过发光部件114的发光或者光反射部件115的反射光识别管状开关110的存在。因此，它适用于黑暗的应用场合。
(管状开关的第七实施例)图14为用于说明本发明第七实施例的管状开关图。
在此管状开关20中，在软管部件21的外表面沿其纵向形成一沟槽21a。此沟槽21a用于使软管部件21更易于变形，从而提高此开关的灵敏度。
下面通过结合制造此管状开关20的设备来说明形成沟槽21a的方法。
此管状开关20由一制造设备加以制造，其中该制造设备包括固定的外排出口部件31，和一个带有间隙地设在该外排出口部件31的空心部分并且可以转动的内排出口32。通过由外排出口部件31的供给口31-1提供的压力注入软管材料，软管部件21从外排出口部件31和内排出口部件32之间的间隙以管状压出。同时，通过从外排出口部件31的内表面伸向间隙的凸起31-2，在软管部件21的外表面上直线式形成沟槽21a。
另一方面，卷绕在卷筒33上的裸露导线22由供给装置34通过孔32-2向形成于内排出口部件32外表面上的螺旋沟槽32-1提供。内排出口部件32在外排出口部件31的空心处转动，并且将裸露导线22螺旋式供给并固定在软管部件21的内表面上，其螺旋间距即为内排出口部件32的螺旋间距。在此操作中，软管部件21的压出速度应当与裸露导线22沿中心轴方向的供给速度相一致。
如上所述，在该实施例的管状开关20中，在软管部件21的外表面上沿其纵向形成直线沟槽21a。此沟槽21a的作用在于导引防止软管部件21随着内排出口部件32的转动而转动。它还可以降低软管部件21变形的抵抗力(硬度)。
(管状开关的第八实施例)图15为表示本发明第八实施例的管状开关图。
此管状开关210包括一个软管部件211，由具有弹性的绝缘橡胶或绝缘树脂制成管状；多个第一导电部件212(此例中为三个)，具有挠性，沿软管部件211的纵向设在其内表面上；第一接合部件213，具有导电性和弹性，由导电橡胶或导电树脂制成，用于将第一导电部件212与软管部件211接合；第二导电部件214，具有挠性，沿软管部件211的纵向设在其径向截面的中心附件；第二接合部件215，具有导电性和弹性，由导电橡胶或导电树脂制成，设置成使得它们不与第一接合部件213接触并且以支承膜支承第二导电部件，其中其支承膜在软管部件等的径向截面中具有径向延伸部分。
导电部件212和214沿软管部件121的纵向直线式设置。软管部件121和接合部件213和215由能够互相熔合的相同种类的树脂或橡胶制成。
在此实施例的管状开关中，当软管部件121变形时，任意的外围第一接合部件213都可以与中央的第二接合部件215接触，从而使导电部件212和214互相接触以提供电连接，因而探测到形变。
当此实施例的管状开关通过挤压制造时，无需拉出芯轴(芯杆)的步骤。因此，在此情况下，导电部件212和214若具有挠性就可以不具有弹性。
图16表示本发明第八实施例的管状开关的变型。
此管状开关210B除了其第二接合部件215B的支承膜更厚之外，与图15所示的管状开关具有相同的结构。
与此实施例相同，可以通过调整第二接合部件的支承膜的厚度来控制软管变形的容易程度，也即开关的灵敏度。
(连接装置的第一实施例)图17为表示用于本发明管状开关的第一实施例的连接装置的剖视图。
连接装置40用于连接本发明的管状开关10(20等)，其包括主体41、夹持部件42等等。
主体41包括一个中央球部，具有中空区域41a和锥形部分41b。在锥形部分41b上，螺旋式形成有电极41c，以便连接管状开关10的导电部件12。在锥形部分41b的外表面的中心处形成一圆环部分41d，并且在其外表面上进一步形成有法兰部分41e。在法兰部分41e的内侧，形成有阴螺纹部分41f。电极41c设置成穿过圆环部分41d。
夹持部件42位于主体41的两侧，在其外表面上形成有阳螺纹以与阴螺纹部分41f螺纹配合，并且具有锥形内表面42b。
管状开关10插入该连接装置40中，使得导电部件12置于主体41的电极41c上，由主体41和夹持部件43夹紧，并且通过将阳螺纹部分42a旋入阴螺纹部分41f加以紧固。
此连接装置40不但可以用于管状开关10在较长距离连接和使用的情况，也可以用于管状开关10的损坏部分去除后将所损坏部分两侧的管状开关10加以连接的情况。在此情况下，所损坏部分易于修复，并且连接系统可以迅速恢复。
另外，即使在管状开关的一部分受到损坏时，也可以修复并且重复使用，而不必将其整体抛弃，因此这在经济方面也是有利的。
(连接装置的第二实施例)图18为表示用于本发明管状开关的第二实施例的连接装置的剖视图。
第二实施例的连接装置40B是一个用于将管状开关10与其输入或输出开关信号的缆线C相连接的装置，它具有一个中央球部，没有中空部分，并且在第一实施例的部件基础上还具有一模拟软管43。对于连接装置40B的管状开关10一侧，其连接方式与第一实施例相同。对于缆线C一侧，用于密封的长度较短的模拟软管43由主体41和夹持部件42之间夹紧并且紧固。若缆线C的直径较大，可以省去模拟软管43。
(连接装置的第三实施例)图19为表示用于本发明管状开关的第三实施例的连接装置的剖视图。
与第二实施例的连接装置一样，第三实施例的连接装置50是一个用于连接管状开关10和缆线C的装置，其包括主体51、夹持部件52、垫圈53、固定螺母54等等。
主体51在其中央球部的外表面上具有一锥部51c，从球部的中央逐渐变细，在锥部51b的外表面上形成有电极51c，用以连接管状开关10的导电部件12。另外，在中央球部的外表面上形成有圆环部51d，在该圆环部的两侧形成有法兰部51e。在该法兰部51e的外表面上形成有阳螺纹部51f。
夹持部件52具有阴螺纹部52a4，以便其内表面与主体51的阳螺纹部51f螺纹配合，并且具有法兰部52b，用于压紧垫圈53A和53B，这在下面加以说明。
垫圈53A和53B设在主体51的两侧，其内表面为对应于主体51的锥部51b的锥形部分。
固定螺母54用于将主体51的圆环部51d固定在盒体或类似装置的平板B上。
(密封装置的实施例)图20为表示用于本发明管状开关的第一实施例的密封装置的剖视图。
该密封装置60是一种端头装置，用以与管状开关10的端部相连接，其包括主体61、夹持部件62等等。
主体61具有一凸出部61a，形成在主体一面的中央并且具有锥形外表面；一法兰部61b，设在主体61的外围；和一阴螺纹部61c，形成在法兰部61b的内表面。主体61由绝缘材料制成。
夹持部件62具有一锥部62a作为其内表面，和一阳螺纹部62b作为其外表面，其阳螺纹部62b用以与主体61的阴螺纹部61c进行螺纹配合。夹持部件62使管状开关10的内部保持气密性，并且可防止导电部件12之间的接触。
(连接装置的第四实施例)图21为表示用于本发明管状开关的第四实施例的连接装置附图。
该连接装置140包括第一和第二芯部件141和145；第一和第二包覆部件142和146，位于芯部141和145的外部，能够夹住管状开关10的一端，并且互相气密固接(或螺纹配合)；二等分型的夹持部件143和147，位于第一和第二包覆部件142和146的外表面并且将它们向其径向中心固紧；接触部件144和148，它们的一端与管状开关10和10连接，另一端在它们接合时进行电连接；等等。
芯部件141和145具有截锥形的倾斜部分141a和145a，以便插入软管部件11的端部，用于压紧设在软管部件11内表面上的导电部件12。该倾斜部分141a和145a以及凸出部分141b和145b用于限制设在其外表面上的夹持部件143和147沿轴向的运动，从而将软管部件11固定。
(连接装置的第五实施例)图22为表示用于本发明管状开关的第五实施例的连接装置图。
第五实施例的连接装置150包括密封部件151和152，其形状与第四实施例连接装置的第一和第二包覆部件142和146的连接部分相同。该连接装置150与管状开关10的一端相连。
在这些密封部件151和152上可以设有能够连接外部导线之类的插头。
(管状开关的第九实施例)图23为表示本发明第九实施例的管状开关图。
第九实施例的管状开关310由第一实施例的管状开关10在其外表面进一步设有编织部件301而构成。该编织部件301是一种由合成纤维等材料的编织线或丝制成的编织物，能够增强管状开关10的外表面。
由于设有编织部件301，从而提高了第九实施例管状开关310的抗拉强度以及抵抗局部外力的强度。因为编织部件301是粗略的编织物，所以它可以透过环境压力(静态压力)。因此，该管状开关保持了其挠性，并且能够在局部的外部压力下变形(压扁)。另外，该管状开关由于编织物的存在而增加了重量(特别是在金属编织物的情况下)。因此，降低了管状开关在液体中的浮力，从而使得管状开关可以方便地没入液体中。
相应地，本实施例的管状开关可以用于如下场合(1)管状开关没入水下以探测周围压力(水底)，(2)探测土壤、砂石、泥浆、积雪等，(3)探测由局部压力(由石料等)引起的形变(压扁)，(4)通过提高内部压力来探测高压，等等。
在这些应用场合中，如果不存在编织部件301，管状开关10就有可能由内部压力拉伸和断裂。然而，通过设在管状开关外表面的编织部件301，可以避免这种情况的发生。
(管状开关传感器的第一实施例)图24为表示本发明第一实施例的管状开关传感器图。
在管状开关传感器320中，一定长度322A、322B、322C等之内的缆线通过连接器323A、323B、323C等与一个带有伏特计的传感器主单元321相连，管状开关10A、10B、10C等的一端分别与连接器323A、323B、323C等相连。在连接器323A、323B、323C等中分别设有电阻324A、324B、324C等以逐步降低电压。
相应地，当管状开关10A、10B、10C等的任一个接通时，通过测量如图24(B)所示的电压V，可以确定在A、B、C等环节中的哪一个环节处开关被接通。
(管状开关传感器的第二实施例)图25为表示本发明第二实施例的管状开关传感器图。
该管状开关传感器330包括一个带有伏特计(或安培计)的传感器主单元331，以及与之相连的管状开关10。在此传感器中，通过测量电压Vx(或电流)，可以测出距离x。
例如，当管状开关10为大约30km长时，可以测出30km距离之内开关在何处被接通(发生异常情况)。
(管状开关传感器的第三实施例)
图26为表示本发明第三实施例的管状开关传感器图。
该管状开关传感器340包括一个带有计时器的传感器主单元341，以及相隔距离L设置的管状开关10A和10B。可以通过测量从点A处的管状开关10A被接通时到点B处的管状开关10B被接通时的时间，得出穿过从A到B间隔的车辆等的平均速度。
该管状开关传感器340可以配以摄像机、数字相机等，以便同时记录上述的图象数据和速度数据。该操作可以与相机的快门关联以获得时间记录，并且可用作速度的证据。
另外，该管状开关传感器340可以用于所通过车辆的计数，通过采用较短的距离L，例如短于车辆轮距(两轮轴间的距离)的距离，计量点A和点B处的接通次数，并且将所计次数除以车辆的平均轮轴数(通过轮轴数/平均轮轴数=车辆数)。
该传感器还可用于瞬时速度的测量，以探测交通堵塞等状况。
(管状开关传感器的第四实施例)图27为表示本发明第四实施例的管状开关传感器图。
该管状开关传感器350采用管状开关10作为表示用于地下、采矿、大尺寸容器等建筑工地通风的通风软管，用以根据通风软管的形变探测通风的异常情况。该管状开关传感器350包括一个带有鼓风机、探测电路、警报器等的主传感器单元351，以及一个与主传感器单元351相连的管状开关10。
该传感器通过穿过检查孔352的管状开关10(鼓风软管)向建筑工地353输送空气。当管状开关10因为下落的石块354等原因而发生变形时，可以探测到，从而发出警报。
管状开关10可以用作通风软管以及探测通风软管变形时的异常状况的开关，同时用作正常状况下的导电线缆。
(管状开关传感器的第五实施例)图28为表示本发明第五实施例的管状开关传感器图。
该管状开关传感器360包括一个带有探测电路、电池、天线和无线电发射机的传感器主单元361，以及一个连接至该传感器主单元361的管状开关10，可以用于探测滑坡等情况。
天线最好是全方向型的，其结构可以是滚筒结构、浮标结构、和球面结构。如果它能够自动跟踪人造通讯卫星，则该传感器可以用于任何地方。当此开关一旦接通并且接通状态持续时，探测电路可以探测到并断定为发生滑坡等情况。如果系统设计成经过一段时间后(由定时器复位)断开此开关，则探测电路可以探测到瞬时压力。
因为该管状开关360尺寸较小并且无需缆线，所以可以单独安装在任何地方。可以通过改变无线电发射机的反射频率，方便地将传感器主单元361设计成识别哪个传感器被接通。接收中心可以远离该传感器，并且可以是在运输中的，因而该系统可以用于防灾车辆。
该管状开关传感器360可以方便地大量安置，例如，可以由飞行的直升机抛洒安置。
除滑坡之外，该传感器还可以用于探测雪崩、人和动物的侵入、物体撞击时所受的压力(也即用作限位开关)等等情况。对于这些应用场合，可以通过改变软管部件的压力来调整其灵敏度。
如上所述，本发明可以实现如下的多种优点。
(1)本发明的管状开关因为其导电部件包覆有软管部件而不具有方向性，并且因为其挠性而可以方便地缠绕，(2)其开关操作的压力可以通过改变软管部件的内部压力而加以调整，(3)由于其仅包括软管部件和导电部件的简单结构，使得可以进行连续模制，因而可以以较低成本生产较长的管状开关。
(4)通过采用透明或半透明软管部件，可以方便地从外部发现其断裂点。当其受到损坏时，可以切断并去除其损坏部分，而且其剩余部分可以通过连接装置方便地加以连接，从而可以再次使用。通过在其内部设置发光部件或光反射部件，可以提高其可见度。
权利要求
1．一种管状开关，包括一具有绝缘特性和弹性的管状软管部件，和多个具有挠性的导电部件，该导电部件螺旋形固定在软管部件的内表面上，使得在软管部件的任意截面处该导电部件的表面都应局部地暴露于软管部件的内部空间中。
2．如权利要求1所述的管状开关，其中软管部件是透明或半透明的。
3．如权利要求1或2所述的管状开关，其中导电部件是由多根绞合的或编织的细金属丝制成的裸露导线。
4．如权利要求1-3中任一权利要求所述的管状开关，其中导电部件包括一具有挠性和/或弹性的导电层以及被设置成能与该导电层接触的裸露导线部件。
5．如权利要求4所述的管状开关，其中所述导电层由导电橡胶或导电树脂制成。
6．如权利要求1-5中任一权利要求所述的管状开关，其中导电部件包括交替螺旋形缠绕的一具有挠性和弹性的导电层和一具有挠性和弹性的绝缘层，以及缠绕在导电层外表面上的裸露导线部件；而且软管部件由绝缘材料制成，并且包覆导电层、绝缘层和裸露导线部件。
7．如权利要求1-5中任一权利要求所述的管状开关，其中导电部件包括间隙螺旋形缠绕的具有挠性和弹性的导电层，以及缠绕在该导电层外表面上的裸露导线部件；而且软管部件由绝缘材料制成，并且包覆该导电层和裸露导线部件。
8．如权利要求1-3中任一权利要求所述的管状开关，其中导电部件包括一裸露导线部件和一用于将该裸露导线部件与软管部件接合的接合部件，该接合部件由具有挠性和弹性并且能够附着于软管部件上的材料制成。
9．如权利要求8所述的管状开关，其中裸露导线部件是含有编织成管状的金属丝的管状网部件，而且接合部件插入该管状网部件中。
10．如权利要求8所述的管状开关，其中裸露导线部件是金属导线，包括单丝导线、绞合导线和平面网状导线，而且接合部件由导电橡胶或导电树脂制成，并且编绕有金属导线。
11．如权利要求8所述的管状开关，其中导电部件包括裸露导线部件和接合部件，而且接合部件由具有挠性和弹性的导电橡胶或导电树脂制成，其材料与制作软管部件的材料相同并且能够附着于软管部件上，接合部件包覆该裸露导线部件并且将该导线与软管部件接合。
12．如权利要求1-11中任一权利要求所述的管状开关，其中接合部件或导电部件具有弹性，且为透明或半透明的管状或索状部件。
13．一种管状开关，包括一具有绝缘特性和弹性的管状软管部件；多个具有挠性的第一导电部件，其沿软管部件纵向设置在其内表面上；具有导电性和弹性的第一接合部件，用于将第一导电部件与软管部件接合；具有挠性的第二导电部件，其沿软管部件的纵向围绕其径向截面的中心设置在软管部件中；以及具有导电性和弹性的第二接合部件，被设置成使其不与第一接合部件接触，并且通过其支承部分将该第二导电部件支承在软管部件上，其中支承部分在软管部件的径向截面中具有径向延伸部分。
14．如权利要求1-13中任一权利要求所述的管状开关，其中软管部件沿其纵向在其外表面上具有带状沟槽。
15．如权利要求1-14中任一权利要求所述的管状开关，其中在软管部件或接合部件中或者在这些部件的内表面或外表面上设有发光部件或光反射部件。
16．如权利要求1-15中任一权利要求所述的管状开关，其中在软管部件的外表面上还设有由编织金属丝或合成纤维制成的增强部件。
17．一种用于连接如权利要求1-16中任一权利要求所述的管状开关的端部与另一类似管状开关的端部或外部导线或者用于密封该管状开关的端部的连接装置，包括一个芯部件，用以插入软管部件的内部，使之与软管部件紧密接触；接触点部件，设置在所述芯部件的部分外表面上以便与导电部件接触；和一个包覆部件，固定在软管部件的外表面上。
18．如权利要求17所述的用于管状开关的连接装置，包括一第一连接装置，用以与一个管状开关连接；和一第二连接装置，用以与另一管状开关或外部导线连接或者用以密封一个管状开关的端部，其中第一连接装置的包覆部件和第二连接装置的包覆部件彼此固定配合或者螺纹啮合。
全文摘要
一种在通常状态下是断开的,可以由外部压力瞬时接通,并且具有较长探测距离的管状开关。该管状开关包括一个具有绝缘特性和弹性的管状软管部件11,和多个具有挠性的导电部件12,该导电部件螺旋形固定在软管部件的内表面上,使得在软管部件的任意截面处该导电部件的表面都应局部地暴露于软管部件的内部空间中。该管状开关具有耐久性,能安装在任何位置,并可具有较长的探测范围,此外其缺陷易于发现、维修和调整,其结构简单,具有弹性,而且制造成本较低。
文档编号H01H3/14GK1225189SQ97196274
公开日1999年8月4日 申请日期1997年7月8日 优先权日1996年7月9日
发明者江波户浩 申请人:Ebac公司