专利名称：一种可检测并提示牺牲阳极耗尽的热水器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及热水器，特别涉及一种可检测并提示牺牲阳极耗尽的容积式热水
O
背景技术：
在现有的容积式热水器(包括电热水器)中，牺牲阳极法——在需要被保护的金 属内胆上连接一种活泼性比它强的金属，是避免水中电解质对热水器内胆及电热管腐蚀的 有效手段。根据电化学原理，因为阳极材料体电位较负，它会通过水中的电解质向被保护体 钢质结构提供阴极电流，使得被保护的钢质结构阴极化而不生锈。随着电流的不断流动，在 防止内胆锈蚀的同时，阳极材料自身也在不断地消耗。到阳极材料耗尽时，热水器钢质内胆 失去保护，随后即悄悄地开始被腐蚀的过程。由此可见，要保证热水器内胆不受腐蚀，阳极 材料和及时地替换、补充阳极材料至关重要。市场上现有热水器的阳极材料通过贯穿其内 的铁芯与固定支座焊接连接(为拆卸的方便，固定支座常做成六角螺栓形)，阳极材料与内 胆电流的导通，由带该牺牲阳极材料体的金属六角螺栓形固定支座跟与内胆焊接为一体的 金属内螺纹接口的旋合来实现。因为阳极材料内置于热水器内胆中，消耗状况无法从外部 观察，加上用户的使用习惯及各地水质情况的不同，牺牲阳极材料的使用寿命成了无法精 确确定的变数。加上现有热水器本身还没有检测牺牲阳极消耗情况的技术措施，无法向用 户和厂家提示相关信息，这使得及时替换、补充阳极材料变成为一件难事。由此发生大量热 水器因为内胆腐蚀、漏水引起的退货，造成社会资源的浪费，使得用户的利益受损，制造商 头疼不已。
发明内容为解决容积式热水器存在的上述问题，本实用新型提供一种改进的热水器，它可 以检测到牺牲阳极耗尽，可以实现在牺牲阳极材料耗尽时的实时提示，在牺牲阳极体耗尽 的瞬间，通过带动相应开关触点的变换，自动以报警或切断电源等方式及时地提示用户进 行牺牲阳极的更换。本实用新型的技术方案基于如下事实1、牺牲阳极在初始状况时是具有一定体积 和强度的金属固体，在其电解耗尽时，该体积和形状即不复存在。2、牺牲阳极金属和活泼性 远不如它的金属的结合体在电解过程中，总是牺牲阳极金属先耗尽，在其未耗尽前，活泼性 不如它的金属不会腐蚀失形。本实用新型提供一种改进的热水器，包括内胆、固定在所述内胆上的冷水进口、热 水出口、电加热管、牺牲阳极固定支座体安装用内螺纹接口及内胆外的保温层、外壳及电控 部件，其特征在于它还包括由安装在内胆里的可拆卸牺牲阳极、安装在所述内螺纹接口 中、内部含有弹性体和开关按键顶杆的固定支座体，以及安装在内胆外侧固定支座体上的 开关固定架上、端子通过导线和电气元器件连接成检测电路的开关组成的牺牲阳极检测装 置；所述可拆卸牺牲阳极由牺牲阳极体和固定且贯穿其中具有外伸端、活泼性不如它的金
4属芯棒组成，所述金属芯棒外伸端具有和固定支座体中开关按键顶杆连接用结构；所述固 定支座体，其内部的弹性体和固定支座体、开关按键顶杆为具有确定位置关系的结合体；所 述固定支座体内与弹性体紧密结合的开关按键顶杆在外力或弹性体弹力作用下可作轴向 往复移动，所述开关按键顶杆内端面端作有和牺牲阳极金属芯棒连接用结构，外端面相对 于固定在内胆外、固定支座体上的开关固定架上的开关的按键，随开关按键顶杆移动，可松 开或压下按键，控制开关的通、断；所述固定支座体内，与牺牲阳极体端面接触处，设有限定 牺牲阳极体的轴向位置并确保牺牲阳极体与内胆始终导通的阳极金属限位面，与开关按键 顶杆端面接触处，设有保证开关按键顶杆的设计行程的顶杆限位面；所述牺牲阳极体耗 尽前，受阳极金属限位面和顶杆限位面限制，在牺牲阳极金属芯棒与跟弹性体紧密结合的 开关按键顶杆的配合结构联接到位后，弹性体受力产生定量弹性变形、开关按键顶杆移位， 外端面松开开关的按键；所述牺牲阳极体耗尽消失后，弹性体复原，开关按键顶杆同端面复 位，压下开关的按键，使开关触点连接改变，热水器报警；在所述固定支座体与牺牲阳极体 外径结合段，设有使整根牺牲阳极体在该处消耗速度最慢、最后时刻耗尽的缓释环；在所述 固定支座体内与牺牲阳极体端面接触处，设有起到进一步的密封和使牺牲阳极体缓释的密 封圈；在所述固定支座体内，还设有让所述的金属芯棒外伸端穿过、用以实现牺牲阳极体在 金属芯上充分消耗、残留最少作用的脱料孔。本实用新型还有以下特征所述的所述固定支座体内的弹性体可以是弹性金属片、弹簧、橡塑体或几种材料 的组合。所述的缓释环可以是间隙，可以是填充料，也可以是密封结构体。所述的牺牲阳极金属芯棒的外伸端结构长度，必须保证其和开关按键顶杆配合结 构联接后，牺牲阳极体的端面抵住固定支座体内阳极金属限位面，开关按键顶杆的端面抵 住固定支座体内顶杆限位面。所述的开关按键顶杆位移距离不小于开关按键的最大有效行程，可压下或松开开 关按键，确定地实现开关触点的通、断，改变电路控制状态。所述的牺牲阳极检测电路，由与开关相应触点连通的端子通过导线和热水器电路 控制板及相关继电器连结组成，提示、报警功能由热水器电控部件执行，输入为热水器电路 控制板控制用电压。所述的牺牲阳极检测电路，由与开关相应触点连通的端子通过导线和牺牲阳极检 测装置自带的电源、蜂鸣器连结组成，输入电压由自带的电源提供。本实用新型工作原理是1、初始装配时，在金属固态状牺牲阳极体中的有确定外 伸长度、活泼性不如它的金属芯棒和固定支座体内与弹性体相连的开关按键顶杆间相应结 构(螺纹或斜契)相互旋合连接而产生相向轴向位移过程中，牺牲阳极体受固定支座体内 的阳极金属限位面的限制不能移动，开关按键顶杆受到的拉力迫使与之结合的弹性体变形 而产生位移，直到开关按键顶杆内端面与固定支座体内顶杆限位面接触为止，开关按键顶 杆的外端面和开关按键的相对距离也同时一样发生改变，直到最后开关按钮顶杆不动，开 关按键初始位置确定，根据电路设计的不同，此时开关可处于开路或闭路状态。在初始装配 到位后到阳极材料体耗尽前，开关按键顶杆外端面和开关按键的位置关系不变。由于弹性 体的变形，开关按键顶杆、牺牲阳极体及金属芯棒始终受到弹性体回复弹力作用。2、因为固定支座体内缓释环、密封垫、脱料孔的作用，金属固态的牺牲阳极体整体消耗到最后阶段， 只剩下活泼性不如它的金属芯棒时，固定支座体内的阳极金属限位面失去限位作用，开关 按钮顶杆、金属芯棒在弹性体变形恢复弹力作用下作复原位移，使得开关按键顶杆的外端 面推动开关的按键而使开关触点连接发生更改，根据电路设计的不同，改变为闭路或开路， 这种开关触点连接的改变，引起电路的变化，所产生电讯号，或通过微动开关导线传递到热 水器电控部件使相关电器元件工作，或直接驱动自带蜂鸣器，由此实现热水器在牺牲阳极 材料耗尽时的实时提示，通过报警或切断控制电源等方式及时通知用户进行牺牲阳极强制 性的更换。本实用新型的有益效果是提供了一种改进的热水器，它可以检测到牺牲阳极耗 尽，在牺牲阳极体耗尽的瞬间，实现牺牲阳极材料耗尽时的及时提示，通过报警或切断电源 等方式通知用户进行牺牲阳极及时地、强制性地更换、补充。从根本上消除了现有热水器因 无法检测牺牲阳极消耗、无法及时替换牺牲阳极而造成热水器内胆腐蚀、漏水、漏电、报废、 社会资源浪费的现象。
图1是现有电热水器结构示意图；图2是图1的F处放大图，图为现有电热水器镁牺牲阳极结构；图3是本实用新型实施例1的示意图；图4是图3的A处放大图，图为本实用新型实施例1在初始装配后、牺牲阳极耗尽 前的牺牲阳极检测装置结构及相关零件位置示意；图5是本实用新型实施例1在初始装配后、牺牲阳极体耗尽前，由热水器控制电路 提供工作电压及报警功能的检测电路方案电路图；图6是本实用新型实施例1在初始装配后、牺牲阳极体耗尽前由牺牲阳极检测装 置自带电源、蜂鸣器方案电路图；图7是本实用新型实施例1在牺牲阳极体耗尽时示意图；图8是图7的B处放大图，图中为本实用新型实施例1在牺牲阳极体耗尽时牺牲 阳极检测装置结构及相关零件位置变化示意；图9是本实用新型实施例1在牺牲阳极体耗尽时、由热水器控制电路提供工作电 压及报警功能的检测方案报警状况电路图；图10是本实用新型实施例1在牺牲阳极耗尽时、由牺牲阳极检测装置自带电源、 蜂鸣器电路报警状况电路图；图11是本实用新型实施例2在初始装配后、牺牲阳极耗尽前牺牲阳极检测装置结 构及相关零件位置示意；图12是本实用新型实施例2在牺牲阳极耗尽时，牺牲阳极检测装置结构及相关零 件位置变化示意；图13是本实用新型实施例3在在初始装配后、牺牲阳极体耗尽前牺牲阳极检测装 置结构及相关零件位置示意；具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明图1为市场上现有电热水器结构，其由热水器的内胆4，固定在内胆4上的电热管 1、冷水进口 2、热水出口 3、金属内螺纹接口 8与压注在内胆4和外壳6之间的保温层5、现 有的镁牺牲阳极保护装置40。图2表示，现有的镁牺牲阳极保护装置40由镁阳极金属体 13、压铸在其中的铁芯12、通过铁芯12端11与六角螺栓形固定支座体10焊接组成。镁阳 极金属体13在内胆4中的固定及导通由与铁芯12焊接连接的六角螺栓形固定支座体10 旋合在焊接在内胆4上的内螺纹接口 8内来实现，9为安装在六角螺栓10与金属内螺纹接 口 8之间防漏水用的密封垫1。从图1、2可见，现有电热水器结构及镁牺牲阳极保护装置对 于牺牲阳极的耗尽没有设计结构上的检测措施。图3、图4为本实用新型实施例1，41为实施例1中的牺牲阳极检测装置，图4是实 施例1在初始装配后、牺牲阳极耗尽前的牺牲阳极检测装置结构及相关零件位置示意。图 中，固定在牺牲阳极体14中的活泼性不如它的金属芯棒15外伸端带有螺纹241，301端作 有螺孔242与金属芯棒15螺纹241相配合的开关按键顶杆30、拧紧在金属内螺纹接口 8上 的固定支座体31和橡塑弹性体32 (用橡胶、聚胺脂等材料制作)经硫化或浇注等工艺连接 为具有确定位置关系的结合体，在金属芯棒15的螺纹241和按键开关顶杆30的螺孔242 相互旋合的过程中，因为固定支座体31中阳极金属限位面28的作用，牺牲阳极体14的移 动受到限制，螺纹的旋合力迫使跟开关按钮顶杆30、固定支座体31结合的橡塑弹性体32 发生弹性变形，开关按键顶杆30发生位移，直到端面301和固定支座体31内的顶杆限位面 26接触为止，其位移的距离不小于开关按键18的最大工作行程。要实现上述位置关系，对 金属芯棒15外伸端的长度要求是如果金属芯15外伸端螺纹241是全螺纹结构，则该段的 长度应小于固定支座体31中的阳极金属限位面28到顶杆限位面25间的距离加上开关按 钮顶杆20的螺孔242有效长度之和。如果外伸端螺纹241不是全螺纹结构，其非螺纹长度 段应小于固定支座体31中的阳极金属限位面28到顶杆限位面25的距离，其螺纹241的 长度应小于开关按钮顶杆20的螺孔242的有效长度。由于橡塑弹性体32的变形，以螺纹 方式连接的开关按键顶杆30、金属芯棒15、牺牲阳极体14始终受到弹性体32复原的回弹 力作用，因为固定支座体31内阳极金属限位面28对牺牲阳极体14端面141位移的限制， 系统呈力平衡状态。此时按键开关顶杆30的302端面和固定在内胆外侧支座体30上的开 关固定架19上的开关17的按键18脱离，开关17处于所示自然常态，公共端触点COM与触 点NC导通、与触点NO开路，其电路如图5或图6所示，图5的检测电路由与开关触点COM、 NC、NO相应的端子通过导线和热水器电路控制板及相关继电器连结而形成、输入为热水器 电路控制板控制用电压、提示、报警功能由热水器电电控部件执行。图6的检测电路由与开 关触点C0M、NC、N0相应的端子通过导线和牺牲阳极检测装置自带的电源E、蜂鸣器BL连结 组成。热水器处于非报警状态。图4中29是为降低牺牲阳极在该处电解速度，确保阳极金 属限位面28处的牺牲阳极体14最后耗尽而设计的缓释环，其结构可以是间隙，可以是填充 料，也可以是包裹密封结构体。27是为进一步防漏水密封并且局部也起缓释阳极体消耗作 用的密封垫，26是使牺牲阳极材料在金属芯15上残留最少而又不影响装置动作的脱料孔， 其孔径略大于金属芯棒15。图7、图8是本实用新型实施例1在牺牲阳极体14耗尽时示意图；图8是本实用新型实施例1在牺牲阳极体14耗尽时的结构及相关零件位置变化示意；可见，由于牺牲阳 极体14的耗尽，固定支座体31中的阳极金属限位面28通过牺牲阳极体14端面141对金 属芯棒15及开关按键顶杆30的作用不复存在，在弹性体32回复弹力(包括水压力)的作 用下，开关按键顶杆30带动金属芯棒15作复原位移，开关按钮顶杆30的端面301和支座 体31中的顶杆限位面26分离，端面302压下开关17的按键18，使其触点连接改变，公共端 触点COM与触点NO导通，这种开关触点连接的改变，引起电路的变化，所产生电讯号，或者 如电路图9所示，通过开关导线传递到热水器电控部件使相关电器元件工作，热水器报警 或切断电源开关，或者如电路图10所示，蜂鸣器电路导通，直接驱动蜂鸣器提示，由此实现 热水器在牺牲阳极材料耗尽时的实时提示，通过报警或切断控制电源等方式及时通知用户 进行牺牲阳极强制性的更换。图11为本实用新型实施例2在初始装配后、牺牲阳极体耗尽前牺牲阳极检测装置 结构及相关零件位置示意，固定在牺牲阳极体14中的活泼性不如它的金属芯棒15外伸端带 有螺纹241，金属芯15棒外伸端的长度要求同实施例1。201端作有与金属芯棒15螺纹相配 合的螺孔242、带有波纹弹性片21的开关按键顶杆20与拧紧在金属内螺纹接口 8上的固定 支座体16通过焊缝22密封结合，在金属芯棒15螺纹241和开关按键顶杆20螺孔242旋合 过程中，因为固定支座体16内阳极金属限位面28对牺牲阳极体14端面141的限制，迫使开 关按键顶杆20带动波纹弹性片21及复位弹簧23发生变形，直到开关按键顶杆20的端面201 和固定支座体16内的顶杆限位面25接触为止，其间的设计位移应不小于开关17的按键18 的最大工作行程。由于波纹弹性片21及复位弹簧23的被迫变形，以螺纹方式连接的开关按 键顶杆20、金属芯棒15及牺牲阳极体14始终受到波纹弹性片21及复位弹簧23弹力作用， 因为固定支座体16内阳极金属限位面28对牺牲阳极体14端面141的限制，系统处于力平衡 状态。此时开关按钮顶杆20的202端面与固定在内胆4外侧固定支座体16上的开关固定架 19上的开关17的按键18脱离，其电路状况同图5或图6 —样，热水器处于非报警状态。图 11中29为缓释环，27为密封垫，26是脱料孔，作用与要求同实施例1。图12为本实用新型实施例2在牺牲阳极体14耗尽时牺牲阳极检测装配结构及相 关零件位置变化示意；可见，由于牺牲阳极体14的耗尽，固定支座体16中的阳极金属限位 面28通过阳极体14端面141对金属芯棒15、开关按键顶杆20约束不复存在，在波纹弹性 片21及复位弹簧23的回弹力(包括水压力)作用下，开关按键顶杆20复位移动，端面201 和固定支座体16中的顶杆限位面26分离，端面202按下开关17的按键18，使触点连接改 变，公共端触点COM与触点NO导通，热水器电路如图9或图10所示，热水器进入报警状态， 实现了热水器在牺牲阳极材料耗尽时的即时提示，通过报警或切断电源等方式及时通知用 户进行牺牲阳极及时的更换。图13为本实用新型实施例3在初始装配后牺牲阳极体耗尽前的牺牲阳极装置结 构及相关零件位置示意，其结构原理同实施例1、2，不同处在于开关按钮顶杆35变成了滑 动阀芯式，37为0型密封圈，38为压缩弹簧，401，402分别为按钮开关顶杆35的两个端面， 实施例3的工作原理也和实施例1、2相同，本处不多重复。诸如此类，根据本实用新型的构 思，本领域的熟练人员还可作出种种变换，但它们均属于本构思的范围之内。
权利要求一种可检测并提示牺牲阳极耗尽的热水器，包括内胆(4)、固定在所述内胆(4)上的冷水进口(2)、热水出口(3)、电加热管(1)、牺牲阳极固定支座体(31)安装用内螺纹接口(8)及内胆(4)外的保温层(5)、外壳(6)及电控部件，其特征在于它还包括由安装在内胆(4)里的可拆卸牺牲阳极、安装在所述内螺纹接口(8)中、内部含有弹性体(32)和开关按键顶杆(30)的固定支座体(31)，以及安装在内胆(4)外侧固定支座体(31)上的开关固定架(19)上、端子通过导线和电气元器件连接成检测电路的开关(17)组成的牺牲阳极检测装置(41)；所述可拆卸牺牲阳极由牺牲阳极体(14)和固定且贯穿其中具有外伸端、活泼性不如它的金属芯棒(15)组成，所述金属芯棒(15)外伸端具有和固定支座体(31)中开关按键顶杆(30)连接用结构；所述固定支座体(31)，其内部的弹性体(32)和固定支座体(31)、开关按键顶杆(30)为具有确定位置关系的结合体；所述固定支座体(31)内与弹性体(32)紧密结合的开关按键顶杆(30)在外力或弹性体(32)弹力作用下可作轴向往复移动，所述开关按键顶杆(30)端面(301)端作有和牺牲阳极金属芯棒(15)连接用结构，端面(302)相对于固定在内胆(4)外、固定支座体(31)上的开关固定架(19)上的开关(17)的按键(18)，随开关按键顶杆(30)移动，可松开或压下按键(18)，控制开关(17)的通、断；所述固定支座体(31)内，与牺牲阳极体(14)端面(141)接触处，设有限定牺牲阳极体(14)的轴向位置并确保牺牲阳极体(14)与内胆(4)始终导通的阳极金属限位面(28)，与开关按键顶杆(30)端面(301)接触处，设有保证开关按键顶杆(30)的设计行程的顶杆限位面(25)；所述牺牲阳极体(14)耗尽前，受阳极金属限位面(28) 和顶杆限位面(25)限制，在牺牲阳极金属芯棒(15)与跟弹性体(32)紧密结合的开关按键顶杆(30)的配合结构旋合到位后，弹性体(32)受力产生定量弹性变形、开关按键顶杆(30)移位，端面(302)松开开关(17)的按键(18)；所述牺牲阳极体(14)耗尽消失后，弹性体(32)复原，开关按键顶杆(30)同端面(302)复位，压下开关(17)的按键(18)，使开关(17)触点连接改变，热水器报警；在所述固定支座体(31)与牺牲阳极体(14)外径结合段，设有使整根牺牲阳极体在该处消耗速度最慢、最后时刻耗尽的缓释环(29)；在所述固定支座体(31)内与牺牲阳极体(14)端面(141)接触处，设有起到进一步的密封和使牺牲阳极体(14)缓释的密封圈(27)；在所述固定支座体(31)内，还设有让所述的金属芯棒(15)外伸端穿过、用以实现牺牲阳极体(14)在金属芯棒(15)上充分消耗、残留最少作用的脱料孔(26)。
2.根据权利要求1所述的一种可检测并提示牺牲阳极耗尽的热水器，其特征在于所 述固定支座体(31)内的弹性体(32)可以是弹性金属片、弹簧、橡塑体或这几种材料的组I=I O
3.根据权利要求1所述的一种可检测并提示牺牲阳极耗尽的热水器，其特征在于所 述缓释环(29)可以是间隙，可以是填充料，也可以是密封结构体。
4.根据权利要求1所述的一种可检测并提示牺牲阳极耗尽的热水器，其特征在于所 述牺牲阳极金属芯棒(15)的外伸端结构长度，必须保证其和开关按键顶杆(30)配合结构 联接后，牺牲阳极体(14)的端面(141)抵住固定支座体(31)内阳极金属限位面(28)，开关 按键顶杆(30)的端面(301)抵住固定支座体(31)内顶杆限位面(25)。
5.根据权利要求1所述的一种可检测并提示牺牲阳极耗尽的热水器，其特征在于所 述开关按键顶杆(30)位移距离不小于开关(17)按键(18)的最大有效行程，可压下或松 开开关按键(18)，确定地实现开关(17)触点的通、断，改变电路控制状态。
6.根据权利要求1所述的一种可检测并提示牺牲阳极耗尽的热水器，其特征在于所 述牺牲阳极检测电路，由与开关(17)相应触点连通的端子通过导线和热水器电路控制板 及相关继电器连结组成；提示、报警功能由热水器电控部件执行，由热水器电路控制板控制 用电压驱动。
7.根据权利要求1所述的一种可检测并提示牺牲阳极耗尽的热水器，其特征在于所 述牺牲阳极检测电路，由与开关(17)相应触点连通的端子通过导线和牺牲阳极检测装置 自带电源、蜂鸣器连结组成；由自带电源提供电压驱动。
专利摘要本实用新型涉及一种可检测并提示牺牲阳极耗尽的热水器，包括内胆(4)、固定在内胆(4)上的冷水进口(2)、热水出口(3)、电加热管(1)、牺牲阳极固定支座体安装用内螺纹接口(8)及内胆(4)外的保温层(5)、外壳(6)及电控部件。它还包括由安装在内胆(4)里的可拆卸牺牲阳极、和内部含有弹性体(32)、连接牺牲阳极的开关按键顶杆(30)的固定支座体(31)以及安装在内胆(4)外侧固定支座体(31)上的开关固定架(19)上的端子通过导线与电气元器件相连而组成的牺牲阳极检测电路的开关(17)组成的牺牲阳极检测装置。本实用新型从根本上消除了现有热水器因无法检测牺牲阳极消耗、无法及时替换牺牲阳极而造成热水器内胆腐蚀、漏水、报废、社会资源的浪费现象。
文档编号C23F13/22GK201652766SQ200920076090
公开日2010年11月24日 申请日期2009年6月11日 优先权日2009年6月11日
发明者葛德涌 申请人:葛德涌