КОРПУС ВОДОНЕПРОНИЦАЕМЫХ ЧАСОВ
WATERPROOF WATCH CASE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к корпусу водонепроницаемых часов, в частности часов для дайвинга.
Уровень техники
Для создания возможности использования механических или электронных часов под водой корпус часов, который содержит часовой механизм или часовой модуль, должен быть герметично закрыт. С этой целью корпус часов содержит заднюю крышку, герметично прикрепленную к первой стороне корпусного кольца, и стекло, прикрепленное ко второй, противоположной стороне корпусного кольца. Для соединения задней крышки, корпусного кольца и стекла часов предусмотрены уплотнения. В корпусном кольце корпуса в исходном положении также герметично установлен элемент для регулирования или настройки функций часов.
В общем, конструкция и процесс сборки корпусов часов не рассчитаны на высокое давление воды, например, во время погружения в воду, поскольку давление внутри корпуса часов близко к атмосферному давлению. Использование простых уплотнений традиционных часов является недостаточным для обеспечения надлежащей водонепроницаемости корпуса во время погружения в воду на очень большие глубины.
Можно упомянуть патентную заявку CH 690 870 A5, в которой описан корпус водонепроницаемых часов. Корпус часов состоит из стекла, прикрепленного на верхней стороне к кольцевому кольцу-ободку, и задней крышки, прикрепленной к корпусному кольцу посредством ее ввинчивания во внутреннюю резьбу корпусного кольца. Стекло прикреплено к корпусному кольцу с помощью кольцевого уплотнения тороидальной формы и опирается на буртик корпусного кольца. Между наружным буртиком задней крышки и нижней поверхностью корпусного кольца также предусмотрено уплотнение. Поскольку резьба может быть повреждена при высоком давлении воды, также предусмотрена внутренняя крышка, изготовленная из прочного металла, которая опирается на внутреннюю поверхность задней крышки и внутренний край корпусного кольца. Однако даже такая конструкция корпуса часов не гарантирует надлежащей водонепроницаемости корпуса во время погружения под воду на очень большие глубины, что является недостатком.
В патенте CH 372 606 приведено описание корпуса водонепроницаемых часов, который имеет центральную часть или корпусное кольцо, окружающее заднюю крышку и закрытое стеклом. Для удержания задней крышки в ее наклонную наружную поверхность упирается резьбовое кольцо, которое привинчено к крепежному участку, соединенному с корпусным кольцом. Такая конструкция не обеспечивает надлежащую водонепроницаемость корпуса во время погружения под воду на очень большую глубину, что является недостатком.
Раскрытие сущности изобретения
Следовательно, главная задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы устранить вышеописанные недостатки существующего уровня техники с помощью корпуса водонепроницаемых часов, способного выдерживать высокое давление воды при погружении под воду на большие глубины.
С этой целью настоящее изобретение относится к корпусу водонепроницаемых часов, который содержит признаки независимого пункта 1 формулы изобретения.
Частные варианты выполнения корпуса водонепроницаемых часов определены в зависимых пп. 2–13 формулы изобретения.
Преимущество корпуса водонепроницаемых часов состоит в том, что кольцевая опорная поверхность задней крышки, наклоненная внутрь корпуса часов, входит в контакт с внутренней кольцевой поверхностью корпусного кольца, форма которой ответна форме кольцевой опорной поверхности при установке задней крышки на корпусное кольцо. Опорная и внутренняя поверхности наклонены внутрь корпуса часов под заданным углом меньше 90° относительно центральной оси, перпендикулярной плоскости корпуса часов. В случае в целом цилиндрического корпусного кольца опорная и внутренняя поверхности имеют коническую форму. Это обеспечивает надлежащее распределение напряжений, возникающих из-за давления воды во время погружения под воду на большие глубины, между задней крышкой и корпусным кольцом.
Преимущество корпуса водонепроницаемых часов состоит в том, что стекло прикреплено к корпусному кольцу с помощью прокладки, при этом контактные поверхности корпусного кольца и стекла являются наклонными. В случае в целом цилиндрического корпусного кольца на стекле и корпусном кольце предусмотрены конические опорные поверхности. Таким образом, давящие усилия, прикладываемые к стеклу, передаются на корпусное кольцо через конические опорные поверхности.
Краткое описание чертежей
Задачи, преимущества и признаки корпуса водонепроницаемых часов станут более понятными из приведенного ниже неограничивающего описания со ссылкой на приложенные чертежи.
На фиг. 1a и 1b показан упрощенный вид в разрезе первого варианта часов с водонепроницаемым корпусом согласно изобретению и частичный вид в разрезе крепления стекла к корпусному кольцу первого варианта согласно изобретению; и
на фиг. 2a и 2b – упрощенный вид в разрезе второго варианта часов с водонепроницаемым корпусом согласно изобретению и частичный вид в разрезе крепления стекла к корпусному кольцу второго варианта согласно изобретению.
Осуществление изобретения
В нижеприведенном описании все компоненты корпуса водонепроницаемых часов, в частности часов для дайвинга, которые хорошо известны специалисту в этой области техники, описаны упрощенно.
На фиг. 1a и 1b показан первый вариант корпуса 1 часов, который можно использовать в часах для дайвинга. Корпус 1 часов в целом содержит стекло 3, которое может быть изготовлено из сапфирового или минерального стекла и которое закреплено на верхней стороне корпусного кольца 2, и заднюю крышку 4, установленную на нижней стороне корпусного кольца 2. На верхней стороне корпусного кольца 2 также может быть установлен ободок 7. В корпусе 1 часов во вставном кольце 8 установлен часовой механизм или модуль 10, при этом по меньшей мере один управляющий элемент, который не показан, может быть герметично установлен в исходном положении на корпусном кольце 2 или в нем для настройки времени, даты или других функций часов для дайвинга.
Согласно первому варианту, задняя крышка 4 содержит крепежное средство, такое как бортик 14, предназначенный для прикрепления к нижней стороне корпусного кольца 2. Кольцевая опорная поверхность 24 задней крышки 4 входит в контакт с внутренней кольцевой поверхностью 32 корпусного кольца 2, форма которой ответна форме опорной поверхности 24 при установке задней крышки 4 на корпусное кольцо 2. Опорная 24 и внутренняя 32 поверхности наклонены внутрь корпуса 1 часов под заданным углом меньше 90° относительно оси, перпендикулярной плоскости корпуса 1 часов.
В случае, если корпусное кольцо 2 имеет целом цилиндрическую форму, поверхности 24, 32 имеют коническую форму и наклонены внутрь корпуса 1 часов под заданным углом меньше 90° относительно центральной оси корпуса 1 часов. Это означает, что вершина каждой конической формы направлена внутрь корпуса 1 часов. Нижняя сторона корпусного кольца 2 также содержит кольцевую канавку 16, в которую помещено уплотнение 6 (бутадиен-нитрильный каучук), контактирующее с опорной поверхностью 24 задней крышки 4, когда задняя крышка 4 установлена на корпусном кольце 2. Предпочтительно, чтобы кольцевой бортик 14 имел внутреннюю резьбу 26, предназначенную привинчивания к нижней стороне корпусного кольца 2. Что касается корпусного кольца 2 и задней крышки 4, изготовленных из такого материала, как титан, угол относительно центральной оси может составлять порядка 60° ± 5°. Это обеспечивает надлежащее распределение напряжений, возникающих из-за давления воды во время погружения под воду на большие глубины, между сплошной задней крышкой 4 и корпусным кольцом 2.
Следует отметить, что задняя крышка 4 также может быть изготовлена из сапфирового или минерального стекла подобно стеклу 3, чтобы можно было видеть внутреннюю структуру корпуса 1 часов для дайвинга.
Стекло 3 имеет кольцевую периферийную поверхность 13, которая должна быть установлена с помощью по меньшей мере одного участка прокладки 5, 5' кольцевой формы на внутреннюю кольцевую поверхность 12, расположенную на верхней стороне корпусного кольца 2. Внутренняя кольцевая поверхность 12, предпочтительно, имеет форму, ответную форме кольцевой периферийной поверхности 13. Кольцевая периферийная поверхность 13 стекла 3 наклонена под заданным углом меньше 90° относительно оси, перпендикулярной плоскости корпуса 1 часов. Предпочтительно, внутренняя кольцевая поверхность 12 наклонена внутрь корпуса 1 часов по существу под тем же углом, что и кольцевая периферийная поверхность 13 относительно центральной оси.
Если корпусное кольцо 2 имеет в целом цилиндрическую форму, внутренняя периферийная поверхность 13 и внутренняя кольцевая поверхность 12 имеют коническую форму и наклонены под заданным углом внутрь корпуса часов. Это означает, что вершина каждой конической формы направлена внутрь корпуса 1 часов. Заданный угол наклона поверхностей 12 и 13 может составлять порядка 43° ± 5° относительно центральной оси. Это обеспечивает надлежащее распределение напряжений, возникающих из-за давления воды во время погружения под воду на большую глубину, между стеклом 3 и корпусным кольцом 2. Разница в давлении воды по сравнению с давлением внутри корпуса 1 часов способствует закрыванию любого зазора между контактирующими поверхностями 12, 13 и крепежной прокладкой 5, 5' благодаря наклону контактных поверхностей внутрь корпуса 1 часов. Это обеспечивает надлежащую водонепроницаемость и способность выдерживать высокие давления.
В этом первом варианте крепежная прокладка 5, 5', предпочтительно, может состоять из первого участка 5, изготовленного из аморфного металла, или металлического стекла, или аморфного металлического сплава, и второго участка 5', изготовленного из полимера (например, из полиуретана) и предназначенного для удерживания стекла 3. Крепежная прокладка 5, 5' имеет кольцевую форму с целью герметичного смыкания стекла 3 и корпусного кольца 2. Для корпусного кольца 2, имеющего в целом цилиндрическую форму, первый участок 5 прокладки имеет коническую форму, в то время как второй участок 5' опирается на верхнюю кромку первого участка 5 и является цилиндрическим. После установки стекла 3 на корпусное кольцо 2 первый участок 5 соединяет наклонные поверхности корпусного кольца 2 и стекла 3, опирающиеся на первый участок 5, в то время как второй участок 5' прикреплен к внутренней кольцевой стенке 22 корпусного кольца 2 и наружной кольцевой стенке 23 стекла 3, расположенной выше кольцевой периферийной поверхности 13 стекла 3. Предпочтительно, второй участок 5' заканчивается посередине высоты стекла 3 непосредственно ниже ободка 7, в то время как первый участок 5 прокладки продолжается ниже уровня перехода между нижней частью стекла 3 и корпусным кольцом 2.
В качестве не ограничивающего примера длина первого участка 5 в сечении может быть порядка 5 мм, в то время как высота второго участка прокладки 5, 5' может быть порядка 2,5 мм. Толщина прокладки может быть порядка 0,65 мм.
Обычно, если крепежная прокладка 5, 5' кольцевой формы изготавливается перед закреплением стекла 3 на корпусном кольце 2, в основном второй участок 5' прокладки служит для удержания стекла 3 на корпусном кольце 2, в то время как первый участок 5 прокладки является участком, который поддерживает стекло 3 на корпусном кольце 2. Однако также можно предусмотреть два отдельных участка, при этом первый участок можно крепить горячим способом к корпусному кольцу 2 и стеклу 3 перед изготовлением второго участка 5' прокладки на первом участке 5 для удерживания наружной кольцевой стенки 23 стекла 3 относительно внутренней стенки 22 корпусного кольца 2, что также гарантирует надлежащую водонепроницаемость.
Когда корпус 1 часов погружается под воду на большие глубины, это обеспечивает закрывание любых пространств между стеклом 3 и корпусным кольцом 2 за счет наклонных поверхностей 12 и 13 стекла 3 и корпусного кольца 2 и с помощью первого металлического участка 5 прокладки. Следовательно, между стеклом 3 и корпусным кольцом 2 достигается надлежащее распределение напряжений с помощью первого участка 5 прокладки, который, предпочтительно, изготовлен из аморфного металла или аморфного металлического сплава.
Следует также отметить, что внутренняя кольцевая поверхность 12 корпусного кольца 2 наклонена внутрь корпуса 1 часов и оканчивается поверхностью 12', изогнутой внутрь приблизительно на 3° после внутренней кольцевой поверхности 12. Таким образом, первый участок 5 прокладки больше не находится в прямом контакте с этой криволинейной поверхностью 12'. С другой стороны, когда давление воды значительно увеличивается при погружении, первый участок 5 прокладки толкается стеклом 3 внутрь, в результате чего первый участок прокладки входит в контакт с криволинейной поверхностью 12' или плотно прилегает к ней. Таким образом, это позволяет исключить концентрацию напряжений в первом участке 5 прокладки с риском его разрушения из-за давления внутреннего угла стекла 3.
Для изготовления первого металлического участка 5 прокладки могут быть использованы аморфные металлические сплавы нескольких типов. В наиболее частых случаях аморфный металлический сплав может в основном состоять из циркония, что позволяет изготавливать прокладку при температуре выше 350°C, другими словами, при температуре выше температуры стеклования сплава. Аморфный металлический сплав на основе циркония может содержать Zr (52,5%), Cu (17,6%), Ni (14,9%), Al (10%) и Ti (5%). Аморфный металлический сплав на основе циркония также может содержать Zr (58,5%), Cu (15,6%), Ni (12,8%), Al (10.3%) и Nb (2,8%). Аморфный металлический сплав на основе циркония может содержать Zr (44%), Ti (11%), Cu (9,8%), Ni (10,2%) и Be (25%) или, наконец, Zr (58%), Cu (22%), Fe (8%) и Al (12%). Предпочтительно, для облегчения изготовления такой прокладки аморфный металлический сплав может в основном состоять из платины (Pt), что позволяет изготавливать прокладку при температуре выше 230°C. Аморфный металлический сплав на основе платины может содержать Pt (57,5%), Cu (14,7%), Ni (5,3%) и P (22,5%). Для изготовления цельной металлической прокладки 5 также можно предложить аморфный металлический сплав главным образом на основе палладия (Pd), что позволяет изготавливать прокладку при температуре выше 300°C.
Также можно упомянуть другие сплавы аморфных металлов. Аморфный металлический сплав на основе титана может содержать Ti (41,5%), Zr (10%), Cu (35%), Pd (11%) и Sn (2,5%). Аморфный металлический сплав на основе палладия может содержать Pd (43%), Cu (27%), Ni (10%) и P(20%), или Pd (77%), Cu (6%) и Si (16,5%), или, наконец, Pd (79%), Cu (6%), Si (10%) и P (5%). Аморфный металлический сплав на основе никеля может содержать Ni (53%), Nb (20%), Ti (10%), Zr (8%), Co (6%) и Cu (3%), или Ni (67%), Cr (6%), Fe (4%), Si (7%), C (0,25%) и B (15,75%), или, наконец, Ni (60%), Pd (20%), P (17%) и B (3%). Аморфный металлический сплав на основе железа может содержать Fe (45%), Cr (20%), Mo (14%), C (15%) и B (6%) или Fe (56%), Co (7%), Ni (7%), Zr (8%), Nb (2%) и B (20%). Аморфный металлический сплав на основе золота может содержать Au (49%), Ag (5%), Pd (2,3%), Cu (26,9%) и Si (16,3%).
На фиг. 2a и 2b показан второй вариант корпуса часов, который может быть использован в часах для дайвинга. Поскольку большинство элементов этого второго варианта идентичны первому варианту, описанному со ссылкой на фиг. 1a и 1b, их повторное описание не приводится. Различия состоят, с одной стороны, в крепежном средстве задней крышки 4 на нижней стороне корпусного кольца 2 и, с другой стороны, в металлической прокладке 5, 5' для крепления стекла 3 к корпусному кольцу 2.
Для прикрепления сплошной задней крышки 4 к корпусному кольцу 2 в качестве крепежного средства используется кольцо 4'. Это кольцо 4' имеет внутреннюю опорную поверхность, входящую в контакт с периферийной наружной поверхностью задней крышки 4, которая, предпочтительно, имеет ответную форму. Внутренняя опорная поверхность кольца 4' является криволинейной или наклонена к центру задней крышки 4. Кольцо 4' также имеет кольцевой бортик 14 с внутренней резьбой для привинчивания к резьбе 26, расположенной на нижней стороне корпусного кольца 2, во время установки задней крышки 4, опирающейся на внутреннюю опорную поверхность кольца 4', на корпусное кольцо 2. Кольцо 4' может быть изготовлено из того же материала, что и задняя крышка 4, или из другого металлического материала.
В случае, если корпусное кольцо имеет в целом цилиндрическую форму, крепежная прокладка 5, 5' кольцевой формы полностью состоит из аморфного металла, или металлического стекла, или аморфного металлического сплава. Она содержит первый, конический участок 5 прокладки и второй, цилиндрический участок 5', примыкающий к верхней кромке первого участка 5 для образования одной цельной прокладки. Общая форма крепежной прокладки 5, 5' идентична общей форме прокладки, показанной на фиг. 1a и 1b; то же самое относится и к углу наклона поверхностей 12, 13. Предпочтительно, стекло 3 крепится горячим способом к корпусному кольцу 2 с помощью прокладки 5, 5', изготовленной из аморфного металла.
С целью информации, производство такой прокладки 5, 5', изготавливаемой из аморфного металла, может осуществляться с помощью различных способов придания формы, а именно:
- непосредственно из расплавленного металла, например, с помощью нагнетания под давлением, гравитационного литья, центробежного литья, антигравитационного литья, литья вакуумным всасыванием, аддитивного производства из порошков,
- из аморфных преформ посредством горячей деформации при температуре выше температуры стеклования, например, с помощью электромагнитной формовки, формовки с применением емкостного разряда, формовки под давлением газа, механической формовки. Цель этого этапа состоит в том, чтобы получить преформу, имеющую надлежащие размеры и достаточное относительное содержание аморфной фазы для осуществления ее деформации во время этапа сборки, описанного ниже.
Также следует отметить, что благодаря закреплению стекла 3 на корпусном кольце 2 различных вариантов осуществления изобретения, описанных выше, с контактом конических поверхностей стекла 3 и корпусного кольца 2 обеспечиваются надлежащая водонепроницаемость и надлежащее распределение напряжений между стеклом 3 и корпусным кольцом 2. То же самое относится к контакту конических поверхностей задней стенки 4 и корпусного кольца 2. Это необходимо по той причине, что часы являются часами для дайвинга, которые должны выдерживать высокие напряжения из-за разницы давления внутри часов и давления воды на больших глубинах. Благодаря довольно большой поверхности контакта между корпусным кольцом 2, прокладкой 5, 5' и стеклом 3 или между корпусным кольцом 2 и задней крышкой 4 из-за конических форм, улучшается передача напряжений на большей площади. Это является важным для обеспечения водонепроницаемости часов при погружении под воду на большую глубину. Благодаря таким конструкциям, давление воды на корпус 1 часов имеет тенденцию к закрыванию любых зазоров между контактными поверхностями. Кроме того, это препятствует выталкиванию крепежной прокладки 5, 5’.
Согласно вышеприведенному описанию специалист в этой области может спроектировать несколько других вариантов выполнения корпуса часов без отклонения от объема изобретения, установленного в формуле изобретения. Корпус часов, благодаря его корпусному кольцу, может иметь общую форму, отличающуюся от цилиндра.