CN109283826B - 用于钟表的安全阀 - Google Patents
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Abstract
本发明特别涉及一种用于钟表、特别是用于潜水表的自动安全阀(40)。阀(40)包括阀头(11)、设计成固定在钟表表壳中的管(20)以及布置成当安全阀(40)处于打开构型时与表壳内部流体连通以排出过量的流体的排出通道(30)。安全阀(40)还包括布置在排出通道内的压力调节器，以维持流体的排出速度。
Description
技术领域
本发明涉及一种设计为集成在钟表的表冠头部中的安全阀以及一种设计为旋拧至钟表的表环(表壳的中间部分，caseband)中的自动安全阀。该类型的阀特别适用于潜水表。
背景技术
已知如何提供具有阀的表壳以允许将气体吹入表壳内，从而使其内部存在高于环境压力的压力，由此防止水、蒸气或灰尘渗入表壳中，或者将表壳内部排空，以使机芯能免遭在表壳封闭时包含在表壳内的空气的影响。
即使如此，这些设计在长期处于高压气体环境中时从未用于消除对表壳的影响。事实上，已经发现，无论迄今为止生产的表壳的密封质量如何，当它们在大约几小时的相对较长时间内承受约几十个大气压的相对高压时，以及特别是当环境空气由具有小尺寸分子的气体——例如通常在潜水钟(diving bell)内使用的氦气的情况——组成时，表壳内部的压力最终明显增加。
这种使用条件特别产生于手表在很大的水下深度下使用时在钟下工作过程期间。在手表返回到常压空气的过程中，尽管减压阶段对钟的使用者而言是必须的，但在表壳会产生内部超压，这可能导致其“爆裂”，特别是使表镜弹出。
专利CH682199公开了用于潜水表的安全阀的示例，该潜水表特别旨在解决上述问题。然而，该阀的构造具有这样的缺点：特别是由于O形环密封件随时间推移而损失弹性，使其具有有限的可靠性持续时间，从而影响阀的开启压力。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提出一种长期可靠的阀，并且因此限制在潜水员上升期间施加在密封件上的开启压力的变化，同时仍然保证在潜水期间完美的密封性。
因此，根据本发明的第一方面，提出了一种用于钟表、尤其是用于潜水表的表冠头部，包括具有盖部和轴向裙部的罩帽、设计成固定在钟表的表壳内的管、设置在所述管和所述轴向裙部之间的密封垫，以及设计成与所述管接合的中央管道。所述中央管道和所述罩帽形成能够相对于所述管定位在不同轴向位置的组件。所述表冠头部还包括具有被设计成在所述阀处于打开构型时与所述表壳内部流体连通以排出过量的流体的排出通道的安全阀。所述安全阀还包括设置在所述排出通道内的压力调节器以控制所述流体的排出速度。
根据一个有利实施例，所述压力调节器包括布置成与球座配合的球。所述球布置在所述球座上以所述球上游的内部压力小于预定值时阻挡流体在所述排出通道中通过。在所述内部压力超过所述预定值时所述球从所述球座脱离，以建立所述流体连通。
根据一个有利实施例，所述球座、所述管和所述轴向裙部具有关于所述罩帽的旋转轴线(A)的旋转对称性。所述球座具有对应于所述排出通道的入口的中央开口以及设计成与所述球接触的支承表面。
根据一个有利实施例，所述压力调节器还包括安装在所述中央管道内的活塞和设计成与所述活塞协作的弹性构件。所述活塞构造成根据所述表壳内部的压力变化轴向移动。
根据一个有利实施例，所述活塞和所述弹性构件形成一组件，所述组件设计为一方面用于致动控制杆移位，且另一方面用于调节所述表壳内的压力。
根据一个有利实施例，所述表冠头部还包括防止所述罩帽和所述管分离的锁定装置。这些锁定装置可以采用至少部分地在所述管的圆周上布置在所述管的一端处的引导环的形式，所述引导环具有设计成在所述密封垫上施加压力的支承表面。根据一个实施例变型，所述锁定装置可呈布置在所述管的所述内壁上且包括所述活塞的一部分能抵靠在其上的支承表面的肩部的形式，以及设置在所述中央管道的基部处并设计成与设置在活塞上的肩部相抵靠的凸缘的形式。
根据本发明的第二方面，提出了一种用于钟表、特别是用于潜水表的自动安全阀。所述阀包括阀头、设计成固定在所述钟表的表壳中的管以及布置为使得当安全阀处于打开构型时与所述表壳的内部流体连通以排出过量的流体的排出通道。所述安全阀还包括设置在所述排出通道内的压力调节器，以控制所述流体的排出速度。
根据一个有利实施例，所述压力调节器包括布置成与球座配合的球，所述球布置在所述球座上以使得在所述球上游的内部压力小于预定值时阻挡流体在所述排出通道中通过。当所述内部压力超过所述预定值时，所述球从所述球座上脱离，以建立所述流体连通。
根据一个有利实施例，所述球座以及所述管具有关于旋转轴线(A)的旋转对称性。所述球座具有对应于所述排出通道的入口的中央开口以及设计成与所述球接触的支承表面。
根据一个有利实施例，所述压力调节器还包括安装在所述管内的活塞和设计成与所述活塞协作的弹性构件。所述活塞被构造成根据所述表壳内的压力变化轴向移动。
根据一个有利实施例，所述管的外壁具有设计成被旋拧至所述表壳的表环中的螺纹部分。
根据一个有利实施例，所述阀还包括保持环，该保持环具有抵靠所述管的内壁的圆周的外侧壁。所述保持环搁靠在所述球座上并确保所述球相对于参考轴线(A)定心。
根据一个有利实施例，所述阀还包括结合在所述阀头中的唇形密封件。当所述球下游的压力小于预定值时，所述密封唇抵靠所述管的内壁。当所述球下游的压力超过所述预定值时，所述密封唇构造成在基本上垂直于所述管的内壁的方向上弯曲，以允许从所述阀排出流体。
根据本发明的第三方面，提出了一种钟表，特别是一种潜水表，至少包括根据本发明的第一方面的调节表冠头部或根据本发明的第二方面的安全阀以及它们的有利实施例中的一个或多个。
附图说明
在参考附图阅读仅作为非限制性示例给出的几个实施例时，本发明的其他特征和优点将显现，其中：
-图1示出了根据第一实施例的调节表冠头部处于拧入位置且安全阀处于关闭构型时的半剖视图；
-图2示出了与图1类似的视图，其中调节表冠头部处于旋出位置且安全阀处于打开构型；
-图3a、3b和3c均与图2相同，并且它们示意性地示出了排出通道中例如为氦气的流体的行进；
-图4示出了根据另一个实施例的调节表冠头部处于拧入位置且安全阀处于关闭构型时的半剖视图；
-图5示出了与图4类似的视图，其中调节表冠头部处于旋出位置、安全阀处于打开构型；
-图6a、6b和6c均与图5相同，并且它们示意性地表示了排出通道中流体的行进；
图7表示根据一个实施例的处于关闭构型的自动安全阀的半剖视图；以及
-图8a、8b和8c各自示出了处于打开构型的图7的阀，示意性地示出了排出通道中的流体的行进。
具体实施方式
现在将结合图1至3c描述根据本发明的第一实施例的特别用于潜水表的调节表冠头部10。
表冠头部10具有设计成通过旋拧或压入表壳的表环而固定至表壳(未示出)的管20。管20具有设置在其内壁21处的螺纹部分21a以及沿其外壁22的圆周设置的凸起部22a。表冠头部10还具有包括盖部12和轴向裙部13的罩帽11，轴向裙部13具有绕罩帽11的旋转轴线A的旋转对称性。罩帽11的盖部12和轴向裙部13在罩帽11中限定出腔15。表冠头部10还具有布置在罩帽11的腔15中并与罩帽11一体的中央管道23。中央管道23在其外壁25上具有拧入管20的螺纹部分21a中的螺纹部分25a。
调节表冠头部10还具有位于罩帽11的轴向裙部13和管20之间的密封垫17，以保证表冠头部的密封性，而不管罩帽11处于表冠头部被拧入的第一轴向位置还是表冠头部被旋出的第二轴向位置。在该实施例中，该密封垫17是O形环。该密封垫17布置在形成于轴向裙部13中的圆形肩部14和环状的保持环18之间。该环18例如通过压入到具有对应形状的槽16中来固定，槽16定位成朝向轴向裙部13的基部且面向管20。
表冠头部10还具有与管20的端部成一体并且抵靠轴向裙部13的一部分而设置在腔15中的引导环26。引导环26优选地嵌在管20的端部，但是它也可以以其它任何方式胶粘或固定至管20。该环26具有能够在密封垫17上施加压力的支承表面26a。
参考图1，密封垫17被管20的凸起部22a过压缩，使得当罩帽11位于表冠头部10处于所谓的“拧入构型”的第一轴向位置时密封性能尽可能地最佳。在图2中，密封垫17一方面在保持环18和另一方面在引导环26之间被压缩，使得当罩帽11位于表冠头部10处于所谓的“旋出状态”的第二轴向位置时表冠头部10的密封性能也尽可能地最佳。为了实现这一点，支承表面26a优选相对于罩帽11的旋转轴线A倾斜。换句话说，引导环26是呈锥形的(bevelled)。
一旦罩帽11已到达与表冠头部的旋出构型对应的第二轴向位置，由于密封垫17也用作抵靠部，因此该环26还防止罩帽11由于过度旋松而与管20分离。
调节表冠头部10还包括位于中央管道23的中央开口内的活塞32以及位于一方面由罩帽/管道组合件且另一方面由活塞32限定的腔中的例如为螺旋式压缩弹簧34的弹性构件。弹簧34在罩帽11的盖部12和活塞32的肩部32a之间被轴向压缩，并且特别是允许从活塞32的肩部移离罩帽11。活塞32将罩帽11运动学地(kinematically)连接至位于表壳中的钟表机芯的控制杆(未示出)。该控制杆允许佩戴者根据罩帽11相对于管20的轴向位置进行不同的控制，例如当罩帽11处于如图1所示的第一轴向位置时对手表的上条，或者当罩帽11处于如图2所示的第二轴向位置时进行诸如重置时间之类的一些校正。
归功于如下详细描述的安全阀，活塞32和弹簧34也参与表壳内部的压力调节。
因此，活塞和弹簧形成组合件，其优点是参与实现两个彼此独立的主要功能，即：一方面是激活控制杆以执行不同的调节，另一方面是调节表壳内的压力。
为了使表冠头部的密封件承受较小应力，并且更好地调节例如由于潜水员返回水面而引起的表壳内部的压力变化，在表冠头部中集成有安全阀。
根据一个实施例的安全阀包括排出通道，该排出通道被设计成当阀处于打开构型时与表壳内部流体连通以从表壳排出过量的压力。该阀还包括布置在排出通道内的压力调节器，以控制流体的排出速度，该流体以气体且优选为氦气的形式存在。为此，压力调节器具有与球座37配合的球35。
球座37、管20和轴向裙部13关于罩帽11的旋转轴线A具有旋转对称性。球及其座可以由例如金属、陶瓷或热塑性材料等制成。
座37具有环形基部37a，该基部具有其旋转轴线与罩帽11的旋转轴线A重合的开口。该开口的直径小于球35的直径。该开口对应于阀的排出通道的入口30。座37还包括意在与球35接触的倾斜的圆的支承表面37b、以及外周支承表面37c。具有与管20的内壁21的圆周相抵靠的外侧壁的保持环36靠在座37的外周支承表面37c上，以环绕球35并确保其相对于罩帽11的旋转轴线A定心。
球35布置在其座37上，以便当表壳中在球上游的的压力小于预定值时阻挡气体在排出通道中通过。这个值可以与环境相适配，通过选择压缩弹簧34来完成适配，压缩弹簧34将活塞32的一端保持撑靠在球35上。因此，选择弹簧34的特性以管理由活塞32施加在球35上的力，以控制阀的开启压力。
活塞32的端部具有基本上为圆锥形的腔32b，从而与座37和保持环36一起形成保持架，该保持架界定出球35在气压作用下可在其中移动的空间。应该注意的是，在这方面，当表冠头部10处于拧入构型(图1)时，球总是处于弹簧34的力的作用下，而弹簧34被调整为当表冠头部10处于旋出构型时使得球35不受力或略微受力(图2)。
参照图3a、3b和3c，当表壳内的压力超过临界阈值时，表冠头部10处于旋出状态。在该过大压力的作用下，球35从其座37上脱离，允许气体到达排出通道的入口30(图3a)，然后沿着该通道移动(图3b)直至通道的出口31(图3c)，以允许气体从阀排出。
现在将参照图4至图6c描述根据第二实施例的用于潜水表的调节表冠头部10。根据该实施例的表冠头部的操作原理与刚描述的实施例相同。因此，主要是出于简洁和清楚的原因，现在仅描述结构差异。
在图4和图5中分别示出了处于拧入和旋出构型的调节表冠头部，压力调节器包括具有螺纹的活塞32，导向螺钉33拧入该螺纹中。导向螺钉的头部33a与球体35相对地设置并具有锥形的中央凹入部33b以及延伸至管20的内壁21的外周环形部33c。球座37具有环形基部37a、圆的且倾斜的支承表面37b、用以确保球35相对于罩帽11的旋转轴线A定心的柱形壁37d、以及与导向螺钉33的头部33a的外周环形部33c相对地设置的外周支承表面37c。这些不同元件的构造和定位还允许形成界定球在压力作用下可在其中移动的空间的保持架。
代替根据第一实施例的引导环，管20的内壁21具有肩部21b。导向螺钉33的头部33a的外周环形部33c被设计成当罩帽11移动到其第二轴向位置时抵靠在该肩部上。此外，在中央管道23的基部处设置有凸缘23a，凸缘23a被设计成抵靠活塞32的肩部32a的下表面并与在活塞32的肩部32a的下表面下方为此目的设置的凹口32c接合。因此，当表冠头部10旋出时，中央管道23将被活塞32的肩部32a——其本身将被锁定——锁定，因为它与本身被管20的肩部21b锁定的导向螺钉33相连接。这使得可以避免表冠头部10的过度旋松，从而防止罩帽11被从管20移除。
现在将参照图7至图8c描述根据另一实施例的特别用于潜水表的自动安全阀40。
在图7中，自动安全阀40包括阀头11和管20，管20连接到阀头并且在其外壁22上具有螺纹部分222a，使得管20可被拧入特别是潜水表的表环。与集成在表冠头部中的阀一样，自动阀40具有排出通道，该排出通道设计成当安全阀处于打开构型时与表壳内部流体连通，以便排出多余的流体。安全阀还包括布置在排出通道内的压力调节器，以控制流体的排出速度。该压力调节器是前两个实施例中描述的类型，同样具有球35以及安装在排出通道的入口30处的球座37。阀头11抵靠在位于管20的内壁21的圆周上的肩部21b上。阀头11包括用作活塞的圆柱形延伸部32。活塞32在球35的方向上沿阀40的中心轴线A延伸。在该示例中，活塞32具有螺纹，导向螺钉33被旋入至该螺纹中。在一个变型例中，活塞/导向螺钉组合件的形式可以是单一件。
弹簧34被轴向压缩在导向螺钉33的外周部和阀头11之间。与第一实施例一样，安全阀的阀座37具有环形基部37a，该环形基部具有其旋转轴线与阀的中心轴线A重合的开口。该开口对应于阀的排出通道的入口30。座37还包括意在与球35接触的倾斜的圆的支承表面37b、以及外周支承表面37c。具有与管20的内壁21的圆周相抵靠的外侧壁的保持环36抵靠座37的外周支承表面37c，以环绕球35并确保其相对于阀40的中心轴线A定心。
阀头11包括唇形密封件17a。当球35下游的压力小于预定值时，该密封唇17a抵靠管20的内壁21。密封唇设计成当球35下游的压力超过预定值时在基本垂直于管20的内壁21的方向上弯曲，以允许从阀中排出流体。
此外，阀40在管20的外壁22的圆周处具有肩部22b，该肩部具有支承表面，密封环28与该支承表面相抵靠地被结合。
根据刚刚描述的任何一个实施例的阀的构造呈现出许多优点，特别是通过适当选择压缩弹簧来调整排出通道的出口处的流体速度的可能性，以限制在潜水员返回水面期间作用在连接件上的开启压力的变化。因此，密封垫(用于集成在表冠头部中的阀的O形环，用于自动安全阀的唇形密封件)承受较小的应力，这使得可以避免与密封垫的结合相关的问题。此外，表壳内的压力被以最佳方式调节，使得可以避免可能由过大的压力变化引起的不同钟表部件的劣化。此外，使用压缩弹簧来调节压力可以消除与零件公差有关的问题。
当然，本发明不限于结合附图描述的实施例，并且可以设想变型例而不脱离本发明的范围。例如，作用在球上的活塞的端部可以具有当阀处于打开构型时适于限制球的轴向位移的其它形式。此外，活塞可以是单体件或由几个组装件组成。
也可以同样地构想中央管道和罩帽形成一个能够相对于管布置在三个轴向位置上的组合件，以便控制一个或多个附加功能。例如，根据该变型实施例的安全阀可以在三个轴向位置中的两个位置上是可操作的。
使用的附图标记列表
调节表冠头部10
罩帽11
盖部12
轴向裙部13
肩部14
腔15
槽16
密封垫17
O形环
保持环18
管20
内壁21
螺纹部分21a
肩部21b(第一实施例)
支承表面
外壁22
凸起部22a
中央管道23
内壁24
外壁25
螺纹部分25a
引导环26(替代)
支承表面26a
安全阀
排出通道
入口30
出口31
压力调节器
活塞32
肩部32a
圆锥形凹入端部32b
导向螺钉33
螺钉头部33a
中央凹入部33b
外周环形部33c
弹性构件34
螺旋弹簧
球35
保持环36
球座37
环形基部37a
倾斜的支承表面37b
外周支承表面37c
柱形壁37d
自动安全阀40
阀头11
密封垫17
唇形密封件17a
管20
内壁21
肩部21b
外壁22
螺纹部分222a
肩部22b
支承表面
密封圈28
排出通道
入口30
出口31
压力调节器
活塞32
导向螺钉33
弹性构件34
螺旋弹簧
球35
保持环36
球座37
环形基部37a
倾斜的支承表面37b
外周支承表面37c
Claims (17)
1.一种用于钟表的表冠头部(10)，其包括具有盖部(12)和轴向裙部(13)的罩帽(11)、设计成固定在钟表的表壳内的管(20)、设置在所述管(20)和所述轴向裙部(13)之间的密封垫(17)以及设计成与所述管(20)接合的中央管道(23)，所述中央管道(23)和所述罩帽(11)形成能够相对于所述管(20)定位在不同轴向位置的组件，所述表冠头部(10)还包括安全阀，所述安全阀具有被设计成在所述安全阀处于打开构型时与所述表壳内部流体连通以排出过量的流体的排出通道，其特征在于，所述安全阀还包括设置在所述排出通道内的压力调节器，以控制所述流体的排出速度，所述压力调节器包括布置成与球座(37)配合的球(35)，所述球布置在所述球座上以使得在所述球上游的内部压力小于预定值时阻挡流体在所述排出通道中通过，所述球(35)在所述内部压力超过所述预定值时从所述球座(37)脱离，以建立所述流体连通。
2.根据权利要求1所述的表冠头部，其特征在于，所述球座(37)、所述管(20)和所述轴向裙部(13)具有关于所述罩帽(11)的旋转轴线(A)的旋转对称性，所述球座(37)具有对应于所述排出通道的入口的中央开口(30)以及设计成与所述球(35)接触的支承表面(37b)。
3.根据权利要求1所述的表冠头部，其特征在于，所述压力调节器还包括安装在所述中央管道(23)内的活塞(32)和设计成与所述活塞(32)协作的弹性构件(34)，所述活塞构造成根据所述表壳内部的压力变化轴向移动。
4.根据权利要求3所述的表冠头部，其特征在于，所述活塞(32)和所述弹性构件(34)形成一组件，所述组件设计为一方面用于致动控制杆移位，且另一方面用于调节所述表壳内的压力。
5.根据权利要求3所述的表冠头部，其特征在于还包括防止所述罩帽(11)和所述管(20)分离的锁定装置(21b；26)。
6.根据权利要求5所述的表冠头部，其特征在于，所述锁定装置采用至少部分地在所述管(20)的圆周上布置在所述管的一端处的引导环(26)的形式，所述引导环具有设计成在所述密封垫(17)上施加压力的支承表面(26a)。
7.根据权利要求5所述的表冠头部，其特征在于，所述锁定装置采用布置在所述管(20)的内壁(21)上且包括所述活塞(32)的一部分能抵靠在其上的支承表面的肩部(21b)的形式，以及设置在所述中央管道(23)的基部处并设计成与设置在所述活塞(32)上的肩部(32a)相抵靠的凸缘(23a)的形式。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的表冠头部，其特征在于，所述钟表是潜水表。
9.一种用于钟表的自动的安全阀(40)，所述安全阀包括阀头(11)、设计成固定在所述钟表的表壳中的管(20)以及布置成使得当所述安全阀处于打开构型时与所述表壳的内部流体连通以排出过量的流体的排出通道，其特征在于，所述安全阀还包括设置在所述排出通道内的压力调节器，以控制所述流体的排出速度，所述压力调节器包括布置成与球座(37)配合的球(35)，所述球布置在所述球座(37)上以使得在所述球上游的内部压力小于预定值时阻挡流体在所述排出通道中通过，所述球(35)在所述内部压力超过所述预定值时从所述球座(37)脱离，以建立所述流体连通。
10.根据权利要求9所述的安全阀，其特征在于，所述球座(37)以及所述管(20)具有关于旋转轴线(A)的旋转对称性，所述球座(37)具有对应于所述排出通道的入口的中央开口(30)以及设计成与所述球(35)接触的支承表面(37b)。
11.根据权利要求9所述的安全阀，其特征在于，所述压力调节器还包括安装在所述管(20)内的活塞(32)和设计成与所述活塞(32)协作的弹性构件(34)，所述活塞构造成根据所述表壳内的压力变化轴向移动。
12.根据权利要求9所述的安全阀，其特征在于，所述管(20)的外壁(22)具有设计成被旋拧至所述表壳的表环中的螺纹部分(222a)。
13.根据权利要求9所述的安全阀，其特征在于，所述安全阀还包括保持环(36)，所述保持环具有抵靠所述管(20)的内壁(21)的圆周的外侧壁，所述保持环(36)搁靠在所述球座(37)上并确保所述球(35)相对于参考轴线(A)定心。
14.根据权利要求9所述的安全阀，其特征在于还包括结合在所述阀头(11)中的唇形密封件(17a)，当所述球(35)下游的压力小于预定值时，所述唇形密封件(17a)抵靠所述管(20)的内壁(21)，当所述球下游的压力超过所述预定值时，所述唇形密封件构造成在基本上垂直于所述管的内壁的方向上弯曲，以允许从所述安全阀排出流体。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的安全阀，其特征在于，所述钟表是潜水表。
16.一种钟表，其包括如权利要求1所述的表冠头部或如权利要求9所述的安全阀。
17.根据权利要求16所述的钟表，其特征在于，所述钟表是潜水表。
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