TWI627651B - 波紋片式壓力開關 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種波紋片式壓力開關，係包括：本體，係為一中空管體，其一端具有一流體入口；壓力傳遞單元，係設置於該本體內部，該壓力傳遞單元係具有一導桿、一預力螺旋與一彈簧組，該導桿係穿透該預力螺旋與該彈簧組，該導桿朝向該流體入口之一端係具有一直徑大於該導桿之活塞，該活塞與該流體入口間之本體空間定義一流體空間，該導桿中段具有一徑向延伸之環形部，該預力螺旋係鎖固於該中空管體之內壁面，該彈簧組兩端分別推頂該預力螺旋與該環形部；微動開關單元，係設置於該中空管體相對於該流體入口之一端；以及複數波紋片，係層疊套設於該活塞不朝向該流體入口之一端，並與該中空管體永久固定。

Description

波紋片式壓力開關
本發明係與壓力控制技術有關，特別係指一種用於感測液氣態流體壓力之波紋片式壓力開關。
壓力開關為感測壓力的一種元件，當系統壓力超過設定值時，內部電信輸出訊號狀態即發生切換，並立即回報給系統，作為系統研判的依據，所以其可靠度必須很高。相較於壓力感測器，其設計原理單純且成本低廉，故常應用於液、氣壓系統內，提供控制器或作業人員明瞭工作壓力是否滿足最低使用需求，以做順序控制使用。
目前壓力開關之壓力傳遞元件多採用活塞式或薄膜式，一般典型壓力開關之機構如圖1~3所示，圖1為一種活塞式(Piston)壓力開關(TW I435356)，一般工業最為普遍使用，其緩衝元件為螺旋彈簧組合而成，體積較大，重量也較重，不利於航太業使用；圖2為另一款活塞式壓力開關構型(TW I587345)，但負載彈簧採用板片彈簧，用於極高壓及小體積需求，常用於軍事及航太工業；圖3為薄膜式(Diaphragm)壓力開關構型(US 7297885)，用於中低壓小體積需求，常用於航太及一般工業。活塞式適合高壓用途且可靠度較高，但活塞上O型 環因受擠壓產生摩擦力，當壓力上升及下降時，會有較大壓力差產生，活塞帶動導桿頂到或離開微動開關時間會有所不同，造成壓力偵側與控制的誤差較大；薄膜式的壓力差會較小、反應較快，但因結構上關係，無法耐高壓環境操作。上述兩種壓力開關設計對於較嚴苛的使用環境需求，如航空、太空科技領域的精密液氣壓制動系統壓力量測與控制兼具高壓與精密兩者需求時，無法單以前述兩種現有技術任一者達成該領域之功能要求。
為解決先前技術之缺點，本發明係提供一種波紋片式壓力開關，係以複數疊加之波紋片形成該壓力開關之密封及壓力傳遞介面，可適用於高壓、高振動的精密壓力偵測控制用途。
本發明係為一種波紋片式壓力開關，係包括：本體，係為一中空管體，其一端具有一流體入口；壓力傳遞單元，係設置於該本體內部，該壓力傳遞單元係具有一導桿、一預力螺旋與一彈簧組，該導桿係穿透該預力螺旋與該彈簧組，該導桿朝向該流體入口之一端係具有一直徑大於該導桿之活塞，該活塞與該流體入口間之本體空間定義一流體空間，該導桿中段具有一徑向延伸之環形部，該預力螺旋係鎖固於該中空管體之內壁面，該彈簧組兩端分別推頂該預力螺旋與該環形部；微動開關單元，係設置於該中空管體相對於 該流體入口之一端；以及複數波紋片，係層疊套設於該活塞不朝向該流體入口之一端，並與該中空管體永久固定。
本發明之一實施例中，當該流體空間內之壓力達到一額定壓力值時，該活塞受壓、推動該導桿克服該些波紋片與該彈簧組之阻力，使該導桿接觸並施加壓力給該微動開關單元，使該微動開關單元產生一開啟信號。
本發明之一實施例中，該波紋片係以一環形固定板與該中空管體永久固定。
本發明之一實施例中，該複數波紋片係以微電子束銲接固定為一複合波紋片組。
本發明之一實施例中，該些波紋片係以微電子束銲接與該中空管體永久固定。
本發明之一實施例中，該微動開關單元係具有外螺旋，並藉由該外螺旋鎖固於該中空管體內。
本發明之一實施例中，該波紋片的數量係為4片，為一較佳之實施態樣。
本發明之一實施例中，該彈簧組係使用圈狀彈簧。
以上之概述與接下來的詳細說明及附圖，皆是為了能進一步說明本發明達到預定目的所採取的方式、手段及功效。而有關本發明的其他目的及優點，將在後續的說明及圖示中加以闡述。
11‧‧‧中空管體
111‧‧‧流體入口
12‧‧‧導桿
121‧‧‧活塞
12A‧‧‧環形部
13‧‧‧預力螺旋
14‧‧‧彈簧組
15‧‧‧微動開關單元
16‧‧‧波紋片
21‧‧‧波紋片
31‧‧‧複合波紋片組
32‧‧‧環形固定板
33‧‧‧中空管體
34‧‧‧活塞
B‧‧‧銲接位置
圖1至圖3係為一般典型壓力開關之機構結構示意圖。
圖4係為本發明之波紋片式壓力開關實施例結構示意圖。
圖5係為本發明使用之波紋片實施例示意圖。
圖6係為本發明之波紋片與本體(中空管體)銲接位置實施例示意圖。
以下係藉由特定的具體實例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。
圖4係為本發明之波紋片式壓力開關實施例結構示意圖，如圖所示，該實施例係包括：一中空管體11，其一端具有一流體入口111；一導桿12、一預力螺旋13與一彈簧組14，該導桿12係穿透該預力螺旋13與該彈簧組14，該導桿12朝向該流體入口111之一端係具有一直徑大於該導桿12之活塞121，該活塞121與該流體入口111間之中空管體內部空間定義一流體空間，該導桿12中段具有一徑向延伸之環形部12A，該預力螺旋13係鎖固於該中空管體11之內壁面，該彈簧組14兩端分別推頂該預力螺旋13與該環形部12A；微動開關單元15，係設置於該中空管體11相對於該流體入口111之一端，該微動開關單元15係具有外螺旋151，並藉由該外螺旋151鎖固 於該中空管體11內；以及複數波紋片16，係層疊套設於該活塞121不朝向該流體入口111之一端，並與該中空管體11永久固定。
本發明之一實施例中，當該流體空間內之壓力達到一額定壓力值時，該活塞121受壓、推動該導桿12克服該些波紋片16與該彈簧組14之阻力，使該導桿12接觸並施加壓力給該微動開關單元15，使原為斷路之該微動開關單元變為通路，告知系統壓力已到達設定值。
圖5係為本發明使用之波紋片實施例示意圖，如圖所示，該波紋片21因具有撓性，於軸向變形時可產生位移，經多片疊加組合後位移量可滿足壓力開關之需求，且銲接結合後的複合波紋片組密封性好，緩衝吸振能力強，故可取代傳統活塞式及薄膜式等缺點，並能提高機械響應之性能。
圖6係為本發明之波紋片與本體(中空管體)銲接位置實施例示意圖，如圖所示，複數片波紋片(舉例而言可為4片)於內外圈均施以微電子束銲接B後、組成具所需位移量之複合波紋片組31，接著將該複合波紋片組31銲接在一環形固定板32上，再與該本體(中空管體33)三處及該導桿之活塞34進行銲接B，形成一個密封及壓力傳遞介面。
本發明之一實施例中，該複合波紋片組與該導桿之活塞以銲接結合，形成力量的傳遞路徑，複合波紋片組在本體內的軸向移動間隙，自然形成導桿移動之截止點，即為 微動開關單元鎖入該本體的最深固定位置，以避免微動開關單元被導桿頂壞。彈簧組內孔穿過導桿，被限制在軸向運動，彈簧兩端由預力螺旋及導桿之環形部夾持，可防止振動時徑向移動。微動開關單元採螺旋方式與本體(中空管體)鎖合，以便控制微動開關單元之觸動鈕與導桿間的距離，以調節觸發壓力。
藉此，本發明係提供一種波紋片式壓力開關，係以複數疊加之波紋片形成該壓力開關之密封及壓力傳遞介面，密封性好，緩衝吸振能力強，可取代傳統活塞式及薄膜式等缺點，並能提高機械響應之性能。本發明之結構簡單、元件數量少、可靠度高，可應用於航太業之液氣壓系統感測控制、半導體設備等工業製造機具、生醫設備與石化業之液氣體輸送控制量測用途等多種領域，具有高運用彈性。
上述之實施例僅為例示性說明本發明之特點及其功效，而非用於限制本發明之實質技術內容的範圍。任何熟習此技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與變化。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

Claims (8)

  1. 一種波紋片式壓力開關，係包括：本體，係為一中空管體，其一端具有一流體入口；壓力傳遞單元，係設置於該本體內部，該壓力傳遞單元係具有一導桿、一預力螺旋與一彈簧組，該導桿係穿透該預力螺旋與該彈簧組，該導桿朝向該流體入口之一端係具有一直徑大於該導桿之活塞，該活塞與該流體入口間之本體空間定義一流體空間，該導桿中段具有一徑向延伸之環形部，該預力螺旋係鎖固於該中空管體之內壁面，該彈簧組兩端分別推頂該預力螺旋與該環形部；微動開關單元，係設置於該中空管體相對於該流體入口之一端；以及複數波紋片，係層疊套設於該活塞不朝向該流體入口之一端，並與該中空管體永久固定。
  2. 如請求項1所述之波紋片式壓力開關，其中當該流體空間內之壓力達到一額定壓力值時，該活塞受壓、推動該導桿克服該些波紋片與該彈簧組之阻力，使該導桿接觸並施加壓力給該微動開關單元，使該微動開關單元產生一開啟信號。
  3. 如請求項1所述之波紋片式壓力開關，其中該波紋片係以一環形固定板與該中空管體永久固定。
  4. 如請求項1所述之波紋片式壓力開關，其中該複數波紋片係以微電子束銲接固定為一複合波紋片組。
  5. 如請求項1所述之波紋片式壓力開關，其中該些波紋片係以微電子束銲接與該中空管體永久固定。
  6. 如請求項1所述之波紋片式壓力開關，其中該微動開關單元係具有外螺旋，並藉由該外螺旋鎖固於該中空管體內。
  7. 如請求項1所述之波紋片式壓力開關，其中該波紋片的數量係為4片。
  8. 如請求項1所述之波紋片式壓力開關，其中該彈簧組係使用圈狀彈簧。
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