專利名稱：壓力指示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓力指示器。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，壓力指示器包括一顯示隔膜和一指示器隔膜，該指示器隔膜連接于該顯示隔膜與其成流體連通，從而與其形成一隔室；其中，實(shí)際上，施加于隔膜的壓力變化使隔膜之間產(chǎn)生可從顯示隔膜的外表面或透過(guò)顯示隔膜觀察到的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。為了有效地透過(guò)顯示隔膜觀察，隔膜最好是透明的。
最好，提供一種將由施加于隔膜的壓力變化引起的隔膜之間的運(yùn)動(dòng)放大的裝置。這可以使施加的壓力的微小變化得到觀察。放大隔膜之間的運(yùn)動(dòng)的裝置包括一具有第一表面和第二表面的物件，該第二表面的截面比第一表面的大，該第一表面與隔膜之一流體地連通。施加于第二表面的壓力變化引起與隔膜連通的第一表面的放大的運(yùn)動(dòng)。最好物件的第一表面是指示器表面。
最好將施加于隔膜壓力變化放大的裝置偏置成在施加的壓力變化消除后，放大壓力變化的裝置返回其原始位置，即，在壓力施加之前的位置。這保證獲得精確的壓力指示。該偏置裝置可以是彈簧或彈性材料。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，隔膜形成一隔室并含有至少部分不透明的液體或凝膠?？擅芊庠摳羰?，可選地，此隔膜可機(jī)械地連通而不密封。
在另一優(yōu)選實(shí)施例中，指示器隔膜帶有可識(shí)別的構(gòu)形或樣式，使得此構(gòu)形或樣式從顯示隔膜的外表面或透過(guò)顯示隔膜觀察到，從而輔助觀察此相對(duì)運(yùn)動(dòng)。該可識(shí)別的構(gòu)形或樣式可包括從指示器的表面凸出的標(biāo)記或示圖。如果該標(biāo)記或示圖貼靠顯示隔膜的內(nèi)表面或穿過(guò)顯示隔膜凸出，則這有利于觀察顯示隔膜的外表面。
可選地，顯示隔膜可以是局部不透明的，或者如果有液體或凝膠的話，它們也可以是局部不透明的。在隔膜之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從指示器的表面凸出的標(biāo)記或示圖或出現(xiàn)或不出現(xiàn)，或者可選地，在穿過(guò)顯示隔膜觀察時(shí)變得或多或少可視。
為了指示壓力范圍，必須限定該范圍的兩個(gè)極限，即高壓力極限和低壓力極限。這樣，最好此構(gòu)形或樣式包括至少兩個(gè)元件，每個(gè)元件與不同的壓力相應(yīng)。
此種元件可從指示器的表面凸出不同的數(shù)量，從而在不同壓力時(shí)貼靠顯示隔膜?？蛇x地，元件可具有不同的可視性，使得在不同壓力時(shí)它們可變得可視和不可視，例如，通過(guò)具有不同顏色或標(biāo)記和樣式。
在任一隔膜包括柔性聚合體以及特別是彈性體時(shí)，可以調(diào)節(jié)隔膜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。標(biāo)記或示圖也可包括柔性聚合體或彈性體。
當(dāng)指示器隔膜比顯示隔膜受到較大的壓力時(shí)，最好指示器隔膜是防滲透的以防止泄漏。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，設(shè)備包括一流體貯池和一根據(jù)任一權(quán)利要求的壓力指示器，其中隔膜之一與該流體貯池流體地連通。該設(shè)備可以是一可膨脹體，如輪胎或球體。
壓力指示器可結(jié)合在流體貯池的表面內(nèi)，或者更為方便地容放在閥門組件內(nèi)或其周圍。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，指示流體或機(jī)械壓力的方法包括下述步驟，即將壓力施加于壓力指示器，該指示器包括顯示隔膜和與該顯示隔膜連接且與其流體地連通的指示器隔膜；以及觀察隔膜之間的由施加的壓力引起的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或?qū)υ擄@示隔膜的外表面觀察或透過(guò)該顯示隔膜觀察。
最好，指示器隔膜具有可識(shí)別的構(gòu)形或樣式，以便當(dāng)樣式或構(gòu)形貼靠顯示隔膜時(shí)或當(dāng)樣式或構(gòu)形變得穿過(guò)顯示隔膜可視時(shí)觀察到相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
在一優(yōu)選方法中，該樣式或構(gòu)形可包括具有至少兩個(gè)元件的標(biāo)記或示圖，其中每個(gè)元件與不同的壓力相應(yīng)。這能使壓力范圍得到限定，從而元件之一限定一相對(duì)較低的壓力，另一個(gè)限定較高的壓力。


參照附圖，僅通過(guò)示例描述本發(fā)明，其中圖1示意地示出具有根據(jù)本發(fā)明的壓力指示器的足球；圖2a示出足球充氣不足時(shí)圖1的壓力指示器的剖面；圖2b示出當(dāng)足球充氣不足時(shí)在圖1的壓力指示器上可視的指示；圖2c示出當(dāng)足球正確地充氣時(shí)圖1的壓力指示器的剖面；
圖2d示出當(dāng)足球正確地充氣時(shí)在圖1的壓力指示器上可視的指示；圖2e示出當(dāng)足球充氣過(guò)量時(shí)圖1的壓力指示器的剖面；圖2f示出當(dāng)足球充氣過(guò)量時(shí)在圖1的壓力指示器上可視的指示；以及圖3a和3b示意地示出具有本發(fā)明的壓力指示器的閥門；圖3c示出適合于在圖3a和3b所述的閥門中使用的閥門組件；圖4a和4b示出根據(jù)本發(fā)明的顯示隔膜；圖4c示出根據(jù)本發(fā)明的指示器隔膜；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的指示器；圖6示出根據(jù)本發(fā)明的指示器；圖7示出根據(jù)本發(fā)明的指示器；圖8示出根據(jù)本發(fā)明的將施加的壓力放大的裝置。
具體實(shí)施例方式
圖1示意地示出具有根據(jù)本發(fā)明的壓力指示器2的足球1。閥門2定位在足球的壁中，從而用傳統(tǒng)的方法，例如用泵(未示)，可通過(guò)該閥門給足球充氣。壓力指示器受到足球的內(nèi)部壓力和足球外側(cè)的大氣壓力的作用。可以理解，有一個(gè)應(yīng)使足球的壓力成為用于彈跳和控制的優(yōu)化的范圍。在該范圍之下，認(rèn)為足球充氣不足，而在其之上，認(rèn)為充氣過(guò)量。
圖2a示出當(dāng)足球1充氣不足時(shí)壓力指示器2的剖面。壓力指示器包括一與指示器隔膜5連接的且與其流體地連通的透明的顯示隔膜4。指示器隔膜的表面具有從其凸出的菱形標(biāo)記6和十字形標(biāo)記8，其中菱形標(biāo)記比十字形標(biāo)記從指示器隔膜上凸出的多。不透明凝膠充填隔室的剩余部分。盡管本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會(huì)想到其它的合適材料，但合適的凝膠例子仍然是硅橡膠。
圖2b(未按比例)示出當(dāng)足球1充氣不足時(shí)可透過(guò)壓力指示器2的顯示隔膜看到的指示。當(dāng)充氣不足時(shí)，由于含在隔室內(nèi)的凝膠的不透明性，即它們不與指示器隔膜接觸，透過(guò)顯示隔膜4既看不到菱形標(biāo)記7也看不到十字形標(biāo)記8。
圖2c示出當(dāng)足球正確地充氣時(shí)壓力指示器2的剖面。施加于指示器隔膜5的壓力足以使其凹陷，從而使菱形標(biāo)記7(而不是十字形標(biāo)記8)貼靠顯示隔膜4。當(dāng)該菱形標(biāo)記貼靠顯示隔膜時(shí)，將不透明凝膠移動(dòng)成當(dāng)透過(guò)顯示隔膜觀察時(shí)菱形標(biāo)記變得可視，如圖2d所示(未按比例)。
圖2e示出當(dāng)足球1過(guò)量充氣時(shí)圖1的壓力指示器的剖面。施加于該指示器隔膜的壓力比如圖2c所示的大，導(dǎo)致隔膜之間產(chǎn)生較大的運(yùn)動(dòng)。這樣，菱形標(biāo)記和十字形標(biāo)記都貼靠該顯示隔膜，從而當(dāng)透過(guò)顯示隔膜觀察時(shí)它們變得可視，如圖2f所示(未按比例)。
圖3a示意地示出具有根據(jù)本發(fā)明的壓力指示器10的閥門9。實(shí)際上，閥門與可充氣體或充氣的物體11連接。在透明閥門殼體13內(nèi)將指示器組件12定位成可從上面看到。也可從側(cè)面看到指示器組件。壓力指示器受到大氣壓力的作用，還通過(guò)壓力平衡槽路14受到物體的內(nèi)部壓力作用。
指示器組件包括一通過(guò)壓力平衡槽路14響應(yīng)壓力變化的指示器隔膜122。壓力增加時(shí)，指示器隔膜122壓靠顯示隔膜121。顯示隔膜121可用雙面凸材料制成，如圖4所示。當(dāng)正確壓力經(jīng)由壓力平衡槽路14與指示器隔膜122連通時(shí)，露出該顯示。指示器隔膜122是環(huán)形的。
圖3b示意地示出具有根據(jù)本發(fā)明的壓力指示器16的閥門15。實(shí)際上，閥門與可充氣體或充氣的物體17連接。指示器組件18定位在透明的閥門殼體19內(nèi)，該殼體起為進(jìn)入殼體的光線成一導(dǎo)向的作用，以便當(dāng)從上面看時(shí)可看到指示。也可從側(cè)面觀察到指示器組件。壓力指示器受到物體的內(nèi)部壓力和大氣壓力的作用。
圖4a示出具有透鏡狀形狀20的顯示隔膜。該隔膜可通過(guò)在標(biāo)準(zhǔn)模型中澆注一例如聚二甲基硅氧烷(PDMS)的彈性體來(lái)制造?？蓮膫?cè)面A觀察到顯示表面，當(dāng)在未壓縮狀態(tài)時(shí)(如圖所示)，隔膜顯現(xiàn)為似銀一般，這是透鏡形狀的衍射和反射特性的結(jié)果。
當(dāng)將壓力施加到指示器隔膜時(shí)，其從側(cè)面B與顯示隔膜的尖峰接觸。當(dāng)壓力增加時(shí)，指示器隔膜改變顯示隔膜的衍射和反射特性地壓縮透鏡形狀。在一定的壓縮量時(shí)，取決于壓力指示器的最終用途，顯示表面變得透明，露出指示器隔膜上的圖象。
圖4b示出包括三層透鏡狀材料20。通過(guò)使用成層的結(jié)構(gòu)，當(dāng)隔膜不受壓縮時(shí)使反射光的量增加。
圖4c示出包括透鏡狀材料20的指示器隔膜。在該示例中，使透鏡狀材料成卷并被插入一管子中(顯示隔膜，未示)。三角形可向內(nèi)地面向或向外地面向。在該實(shí)施例中，它們向外地面向?？捎靡粚油哥R狀材料，或者指示器隔膜包括若干可通過(guò)在將指示器隔膜插入該管子中之前形成一螺旋指示器隔膜而制成的層。這個(gè)例子特別適合于用在輪胎閥門中。
圖5示出具有拋光外表面21的彈性材料的錐度管。通過(guò)噴砂處理其中形成有該管子的模型的表面制成該拋光表面。將管子放置在顯示隔膜22和指示器隔膜23之間。當(dāng)被壓縮時(shí)，該管子變得透明。由于管子成錐度，所以具有最大直徑的管子的一端首先受壓，只有在整個(gè)管子受壓時(shí)，即施加的壓力足夠壓縮管子的具有最小直徑的一端時(shí)，才露出整個(gè)指示器隔膜。當(dāng)在與指示器隔膜流體地連通的本體內(nèi)可接受的壓力有上和下極限時(shí)這個(gè)例子是有用的。
圖6示出可用錐度三角形彈性管24代替圖5的錐度管?？蓪⒃摴艿男〉牟慷纬?，在指示器隔膜之間提供一空間。這可用來(lái)在如最低壓力和可接受極限之內(nèi)的壓力之間提供一更清晰的傳送指示。
圖7示出具有彈性體材料凸起26的指示器隔膜25。此凸起的高度是分段的。當(dāng)施加于指示器隔膜的壓力27增加時(shí)，凸起反過(guò)來(lái)抵壓顯示隔膜28，首先產(chǎn)生一點(diǎn)，然后產(chǎn)生一系列點(diǎn)。
圖8示出將施加于指示器隔膜的壓力放大的裝置。顯示隔膜30在其內(nèi)具有一個(gè)透明的區(qū)域31。指示器隔膜32容放在剛性塑料杯33內(nèi)，使該塑料杯與顯示隔膜隔絕且密封。在該杯內(nèi)是與第二較大圓形表面35通過(guò)穿過(guò)該杯體的桿件36連通的第一圓形表面34，在第二表面上施加的壓力強(qiáng)制使其向下朝向杯體。對(duì)第二表面作用的力由該桿件傳送至第一表面并由兩表面的不同截面面積或表面面積放大。壓力的放大取決于該兩個(gè)表面的表面面積的比率。在預(yù)定壓力下，第一表面會(huì)與可變得透過(guò)顯示隔膜看到的指示器隔膜接觸。偏置裝置37放置在第二表面杯體之間，其中該偏置裝置在該示例中是一彈性膜塊但可以是一彈簧。當(dāng)該施加的壓力去除時(shí)，該膜塊強(qiáng)制使第二表面返回其起始位置。
權(quán)利要求
1.一種壓力指示器，其包括顯示隔膜，以及指示器隔膜，所述指示器隔膜與顯示器隔膜連接并連通；其中，顯示隔膜包括透鏡材料，指示器隔膜具有可識(shí)別的構(gòu)形或樣式，施加于至少一個(gè)隔膜的壓力變化使隔膜之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，壓縮所述透鏡材料，使透過(guò)該顯示隔膜可觀察到可識(shí)別的構(gòu)形或樣式的圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的壓力指示器，其特征在于該可識(shí)別的構(gòu)形或樣式包括一從該指示器隔膜的表面凸向該顯示隔膜的標(biāo)記或示圖。
3.如權(quán)利要求1或2所述的壓力指示器，其特征在于該構(gòu)形或樣式包括至少兩元件，每個(gè)元件在不同壓力下與此顯示隔膜接觸。
4.如權(quán)利要求3所述的壓力指示器，其特征在于該至少兩個(gè)元件具有不同顏色。
5.如權(quán)利要求3或4所述的壓力指示器，其特征在于該至少兩個(gè)元件具有不同的可視性。
6.一種壓力指示器，其包括顯示隔膜，以及具有可識(shí)別的構(gòu)形或樣式的指示器隔膜，該指示器隔膜連接于該顯示隔膜與其成流體地連通，從而與其形成一隔室；其中，實(shí)際上，施加于指示器的壓力變化使隔膜之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在顯示隔膜的外表面上或透過(guò)該顯示隔膜可觀察到該相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其中，所述顯示隔膜包括柔性聚合體，以及所述顯示隔膜包括透鏡材料，該透鏡材料在一定壓力下變得透明以露出指示器隔膜上的圖像。
7.一種包括流體貯池和如任一前述權(quán)利要求所述的壓力指示器的設(shè)備，其中所述隔膜之一與該流體貯池流體地連通。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中該設(shè)備是一可充氣體。
9.一種用如前述權(quán)利要求1-6任一所述的壓力指示器指示流體或機(jī)械壓力的方法。
10.一種包括如前述權(quán)利要求1-6任一所述的壓力指示器的球體。
全文摘要
本發(fā)明公開一種壓力指示器及其相應(yīng)的方法，該壓力指示器包括一可選地為透明的顯示隔膜以及一與其連接并流體地連通的指示器隔膜。實(shí)際上，向隔膜施加可以放大的壓力，從而該壓力的變化引起隔膜之間的可從顯示隔膜的外表面和穿過(guò)顯示隔膜觀察到的運(yùn)動(dòng)。該隔膜最好形成一含有液體和凝膠的隔室。該指示器隔膜可具有帶顏色的可識(shí)別的構(gòu)形或樣式，還包括從其表面突出的標(biāo)記或示圖。此構(gòu)形或樣式包括至少兩元件，每個(gè)元件均與不同壓力響應(yīng)。還公開一種包括此種壓力指示器的可充氣體，例如足球或輪胎。
文檔編號(hào)G01L19/00GK1512157SQ200410002760
公開日2004年7月14日 申請(qǐng)日期2000年8月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月6日
發(fā)明者A·S·特雷恩, C·R·勞倫斯, M·斯萬(wàn), J·W·威廉斯, A S 特雷恩, 勞倫斯, 威廉斯 申請(qǐng)人:秦內(nèi)蒂克有限公司