上升速率指示机构和包括该机构的潜水手表
技术领域
本发明涉及一种上升速率指示机构，并且更具体地涉及包括第一轮副和布置成在周围介质的压力变化作用下机械地变形的压力传感器的这种机构，该第一轮副运动学地连接到压力传感器，以在压力变化时被驱动而转动。本发明还涉及一种包括上升速率指示机构的潜水手表。
背景技术
当潜水者进行水下潜水时，他必须知道各种参数以保证他的安全。特别是，潜水者必须瞬时知道他所位于的深度以避免超过预先确定的最大潜水深度的危险。潜水者还必须知道他的潜水时间以避免耗尽他的氧气储备并且能够安全地上升到表面。另外两个重要的参数涉及压力降低。这些参数是上升速率和任意减压停留站的长度。知道上升速率是十分重要的。事实上，如果潜水者过快地上升，他就有致命的栓塞的危险。推荐的最大上升速率通常为10米/分钟。
瑞士专利CH 513456公开了一种手表，其设置有用于指示瞬时深度、浸没时间以及潜水者可能需要观察的在水面以下5米的减压停留站的最小长度的机构。然而，需要注意的是，在该现有技术文件中公开的手表不包括上升速率指示机构。
美国专利US 3910117公开了一种旨在使得潜水者能够检查他的上升速率的装置。但是，该装置没有安装有上升速率指示机构。在该现有技术文件中公开的装置包括两个同轴的指针，一个指针用于指示瞬时深度，另一指针用于模拟模型上升期间的深度变化。在上升前，潜水者必须进行调节以使两个指针叠置。然后，在开始上升的时刻，他启动模拟。在上升期间，潜水者不断地检查两个指针仍然叠置，以便他的上升速率是基于所遵循的模型的上升速率。该现有技术装置的一个缺陷是不能改变上升速率。
发明内容
本发明的目的是，克服各种已有机构的缺陷。
更具体地，本发明的目的是，提供一种上升速率指示机构，它使得潜水者能够知道他的上升速率，以便调整上升速率，如果其超过推荐最大上升速率的话。
为此，本发明涉及一种上升速率指示机构，其包括第一轮副和布置成在周围介质的压力变化的作用下机械地变形的压力传感器，所述第一轮副运动学地连接到压力传感器以在压力变化时被驱动而转动。
根据本发明，所述机构还包括第二轮副、分离回复装置、上升速率显示机构和同步装置；该第二轮副布置成由第一轮副驱动沿单个转动方向从开始位置进入到与压力降低对应的测量位置；该分离回复装置布置成每隔规律间隔被致动，以使第二轮副分离并返回到开始位置；该上升速率显示机构运动学地连接到第二轮副并且包括指示构件，所述指示构件布置成每隔规律间隔占据表示在所述规律间隔期间的压力降低并且因而表示上升速率的显示位置；所述同步装置每隔规律间隔被致动并且布置成在所述规律间隔期间保持指示构件的所述显示位置。
本发明还涉及一种包括机械或机电式机芯以及上面限定的上升速率指示机构的潜水手表，所述分离回复装置和同步装置布置成每隔规律间隔由机芯致动。
根据本发明的机构允许潜水者每隔规律间隔知道在该间隔期间测得的他的平均上升速率。
附图说明
在参照附图阅读仅通过非限制性示例的方式给出的下面的描述后，本发明的其它特征和优点将会显现，其中：
图1是根据本发明的上升速率指示机构的示意性剖视图。
具体实施方式
参照图1，根据本发明的上升速率指示机构包括第一轮副1，该第一轮副1与安装成在框架上枢转的心轴2一体并且运动学地连接到布置为在周围介质(未示出)的压力变化的作用下机械地变形的压力传感器，例如无液压力传感器(aneroid capsule)。这种传感器包括无液盒。在潜水者下降期间，压力增加并且无液盒被压缩。如果潜水者上升，则压力降低并且无液盒再次膨胀。这些变形被测量并且转换成可能是线性的、对数的或其它方式的通过齿轮系放大的运动。因而行程s是深度差的函数。该手表包括用于测量时间t的机芯。由于速率定义为竖直行程s除以时间t(v＝s/t),因此通过以恒定且规律的间隔显示在所述规律的时间间隔期间的潜水者的竖直行程对应的值而得到潜水者的上升速率。该规律的时间间隔可以例如为5秒。显而易见的是，手表设计者可以选择不同的时间间隔。
压力传感器布置为使得在潜水者上升期间无液压力传感器的行程d以角位移的方式到达心轴2，所述角位移是由于深度差而导致的压力变化的函数。因此，当压力变化时，第一轮副1被心轴2驱动而转动。
心轴2也可以承载深度显示指针4。
根据本发明，上升速率指示机构还包括第二轮副6、分离回复装置8、用于显示上升速率v的机构10以及同步装置14；第二轮副6布置成由第一轮副1驱动沿单个转动方向从开始位置(v＝0，v＝上升速率)进入到与压力变化(压力降低)对应的测量位置；该分离回复装置8布置成每隔规律间隔被致动，以使第二轮副6分离/断开联接并返回到开始位置；用于显示上升速率v的上升速率显示机构10运动学地连接到第二轮副6并且包括指示构件12，指示构件12布置为每隔规律间隔占据表示在该间隔期间的压力变化(降低)并且因而表示上升速率的显示位置；该同步装置14每隔规律间隔被致动并且布置为在所述规律间隔期间保持所述指示构件12的所述显示位置。
所述上升速率指示机构还包括安装在心轴18上的小齿轮16，心轴18安装成在框架上枢转并且承载第二轮副6。所述小齿轮16布置成与第一轮副1协作，第二轮副6和所述小齿轮16通过单向联接器联接在一起。更具体地，小齿轮16自由地安装在心轴18上并且由垫片20保持。小齿轮16和心轴18布置成使得小齿轮16形成由分离回复装置8控制的滑动小齿轮，以在当所述装置8被致动时小齿轮16移出与第一轮副1的啮合，如下面将描述的。第二轮副6和小齿轮16之间的单向联接通过与心轴18一体的棘爪轮22实现。为此，仅当由压力传感器测量到的压力降低时，由心轴26固定在轮22上的棘爪24将与小齿轮16一体的小齿轮28的转动传送给轮22，该轮22然后将转动。当压力增加时，棘爪24允许小齿轮28并且因而允许小齿轮16自由转动，从而小齿轮16的转动且因此第一轮副1的转动没有传递给棘爪轮22，该棘爪轮22保持不动。由于棘爪轮22与第二轮副6一体，因此仅在由压力传感器测得的压力降低并且因此在潜水者上升时，第一轮副1的转动被传递给第二轮副6。当由压力传感器测得的压力增加时(潜水者下降时)，第二轮副6不被驱动。
上升速率显示机构10包括心轴30，心轴30安装成与心轴18同轴地在框架上枢转。心轴30承载指示构件12。
同步装置14包括第一控制元件32，该第一控制元件32与每隔规律间隔被致动的用于使第二轮副6分离和回复的装置8同步。更特别地，第一控制元件32由凸轮形成，其与机芯的第四轮38同轴且一体，并且布置成每隔规律间隔被致动。例如，凸轮32包括布置成与制动件34协作的齿，齿的数目选择为所选择的上升速率测量间隔的长度的函数。特别地，对于5秒间隔，凸轮32包括12个齿。为了保证与分离回复装置8同步，第一控制元件32以及第四轮38与第二控制元件40一体，该第二控制元件40布置为每隔相同的规律间隔致动分离回复装置8，如下面将描述的。为此，第二控制元件40由凸轮形成，其与机芯的第四轮38同轴且一体，并且布置成每隔规律间隔被致动。例如，凸轮40包括布置成与分离回复装置8协作的齿，齿的数目选择为所选择的上升速率测量间隔的长度的函数。特别地，对于5秒的间隔，凸轮40也包括12个齿。第一控制元件32和第二控制元件40以及第四轮38与心轴42一体，该心轴42安装成在框架上枢转并且承载秒针44。
同步装置14还包括制动件34，该制动件34布置成在所述时间间隔期间将指示构件12锁定在其显示位置并且由所述第一控制元件32控制以每隔所述规律间隔移出啮合。制动件34包括本体34a，该本体34a布置成与第一控制元件32协作并且特别是布置成在第一控制元件32的其中一个齿的每次经过时被抬起。制动件34的端部34b布置成保持盘46，盘46与承载指示构件12的心轴30一体。
同步装置14还包括用于使指示构件12回复的第一构件36，该第一构件36运动学地连接到第二轮副6并且布置成当每隔规律间隔制动件34脱离接合时使指示构件12运动到与在所述间隔期间的第二轮副6的测量位置对应的显示位置。在示出的变型中，第一回复构件36是弹簧。在另一变型中(未示出)，第一回复构件可以为心形件，该心形件布置成在锤件的作用下产生归零扭矩，该锤件借助于作用在所述锤件上的弹簧而永久地保持抵靠。指示构件12通过用于驱动指示构件12的驱动装置而运动学地连接到第二轮副6，该驱动装置由所述第二轮副6承载。用于驱动指示构件12的这些驱动装置更具体地由与第二轮副6以及第一回复构件36一体的销48形成。因此，在所示出的变型中，第一回复弹簧36的第一端固定到销48且另一端固定到心轴30。
分离回复装置8包括第二控制元件40，该第二控制元件40布置成每隔规律间隔被致动。分离回复装置8还包括分离杆50，分离杆50承载小齿轮16并且由第二控制元件40控制以每隔规律间隔枢转。更精确地，分离杆50安装成在框架上绕其心轴52枢转。在其一端，分离杆50承载载有滑动小齿轮16的支承座54。当分离杆被致动时，该机构允许滑动小齿轮16移出与第一轮副1的啮合。在其另一端，分离杆50由布置在第二控制元件40上的齿控制以每隔所述规律间隔被致动并枢转。它包括回复弹簧(未示出)以使所述分离杆返回就位。
分离回复装置8还包括第二回复构件56，第二回复构件56布置成当每隔规律间隔分离回复装置8被致动时使第二轮副6回到开始位置。在示出的变型中，第二回复构件56是弹簧。在另一变型中(未示出)，第二回复构件可以是心形件，该心形件布置成在锤件的作用下产生归零扭矩，该锤件通过作用在该锤件上的弹簧而永久地保持抵靠。在示出的变型中，第二回复弹簧56具有固定到心轴18的一端和固定到框架(例如桥夹板58)的一端。另外，桥夹板58布置成形成当第二轮副6在第二回复构件56的作用下回到其开始位置时用于第二轮副6的止动件。
本发明的机构以如下方式工作：当潜水者在水下竖直运动时，无液压力传感器将潜水者的运动传递给心轴2。第一轮副1和小齿轮16、28因而被驱动而以所述运动的函数转动。如果潜水者的运动沿压力增加的方向(潜水深度增加)，则棘爪24不将该运动传递给轮22。如果潜水者的运动沿压力降低的方向(潜水者上升且潜水深度降低)，则轮22被驱动而转动并且棘爪24允许该运动从小齿轮16传递给轮22。与轮22一体的心轴18然后被驱动而转动一定角度，该角度是潜水者的竖直行程的函数。与所述心轴一体的第二轮副6、销48和第一弹簧36的附接至所述销48的端部被驱动转动相同的角度，该角度与第二轮副6的测量位置对应。制动件34的端部34b抵抗第一回复弹簧36的扭矩而保持盘46，使得心轴30和指示构件12在规律间隔例如5秒期间保持不动。制动件34的本体34a支承在第一控制元件32上，第一控制元件32由秒心轴42驱动并且包括用于每隔规律间隔(即每5秒)致动制动件34的12个齿。当制动件34由第一控制元件34致动时，其释放盘46。在第一回复弹簧36的作用下，心轴30和指示构件12运动并且相对于销48的位置重新定位。指示构件12因而枢转通过一定角度，该角度是刚刚已经经过的规律间隔(即前一个5秒)期间的潜水者的运动的函数。在第一控制元件32的齿通过之后，制动器34回到它的一端34b再次锁定盘46并且因而锁定指示构件12的位置。在规律间隔(即5秒)期间，所述指示构件12然后在其显示位置以用于显示上升速率，所述上升速率对应于在前一个规律间隔(这里即为前一个5秒)期间的潜水者的运动。因而，指示构件12保持上升速率显示一段时间，该段时间与规律间隔(这里即5秒)对应，这允许潜水者舒适地读取该信息。
在制动件34再次支承在盘46上的时刻，第二控制元件40的齿在分离杆50前面通过并且使得它绕其心轴52部分地枢转。由杆50承载的支承座54移动，并且滑动小齿轮16的齿移出与第一轮副1的啮合。在第二回复弹簧56的作用下，心轴18被移回，导致第二轮副6支靠在桥夹板58上，使得第二轮副6回到它的开始位置。第二轮副6也使销48和第一回复弹簧36的端部回到它们的开始位置，产生所述第一回复弹簧36的负扭矩。一旦第二控制元件40的齿已经通过，分离杆50通过它的回复弹簧的回复作用落回到它的初始位置，并且滑动小齿轮16再次与第一轮副1啮合。所述机构以相同的方式再次启动，显示构件12每5秒跳动一次，以显示5秒与在前一个5秒期间的潜水者的竖直运动对应的上升速率。如果上升速率增加，则将向前跳动，如果上升速率减小，则将向后跳动，这取决于第一回复弹簧36的扭矩较大还是较小。
第一控制元件32以及第二控制元件40与同一秒心轴42一体，允许上升速率显示机构和用于使第二轮副分离和回复的装置同步。但是，所述第一控制元件和第二控制元件布置成交错十分之几秒，以便在使第二轮副6分离和回复之前十分之几秒(一般地0.1到0.4s)致动并且重新定位制动件34。
规律的时间间隔可以为例如5秒。因此，根据本发明的机构使得可以每5秒刷新上升速率测量值，这是在希望的精确度和需要的信息刷新速率之间的良好折中。通过调整设置在凸轮上的齿的数量，可以选择不同的时间间隔。
其它机构可以与根据本发明的机构关联。例如，可以提供当潜水者的上升速率过快时用于警告潜水者的警报器。该警报器可以采用警报声、振动、灯光或这些可能的组合的形式。例如，报时机构可以与上升速率指示机构关联，其中警报器布置成当潜水者的速率超过10米/分的最大允许阈值时并且因而当第二轮副6行进通过与该最大允许速率对应的转动角度并且到达触发警报器的位置时释放。例如，可在第二轮副6上设置指形件，如果指形件超过一定角度，则其从第二轮副6伸出以释放警报机构，所述角度在指示构件12上对应于10米/分的最大允许速率。
也可以设置用于显示所到达的最大深度和最大上升速率的机构。对于所到达的最大深度，可以在承载深度显示指针4的心轴2上设置快速归零型指针，用于显示所到达的最大深度的指针由深度显示指针4推动并且保持在由深度显示指针4所带动而到达的最大位置处。第二报时机构与用于显示所到达的最大深度的机构关联，其布置成当深度超过所允许的最大阈值时被释放。类似地，对于最大上升速率，可以在承载上升速率指示机构12的心轴30上设置快速归零型指针，所述最大上升速率显示指针由所述指示构件12推动并且保持在由指示构件12所带动而到达的最大位置处。用于显示所到达的最大深度和最大上升速率的这些指针以很小的摩擦力的方式安装并且通过两个推动件归零。
也可以设置用于测量潜水时间的释放机构。该释放机构可以例如包括设置在第一轮副1上并且布置成释放潜水分钟计时器的销。因此，当潜水开始时(例如当潜水者已经行进一米的深度)，第一轮副1枢转，驱动布置成释放分钟计时器的销。当潜水者上升并且到达1米的深度时，销布置成使分钟计时器停止。因此，潜水者知道他的潜水时间，而不必在潜水前进行初始设定。
还可以设置用于联接第二轮副6与小齿轮16的机构，其布置为根据需要将所述第二轮副联接到所述小齿轮，0位置于是由回复弹簧的休息(放松)位置限定。该设计提供了潜水者的下降速率和上升速率两者的显示。
