專利名稱：一種可檢測并提示陽極材料耗盡的熱水器陽極棒的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及熱水器陽極棒，特別涉及一種可檢測并提示陽材料極耗盡的熱水 器陽極棒
背景技術：
在現有的容積式熱水器(包括電熱水器)中，陽極犧牲法——在需要被保護的金 屬內膽上連接一種活潑性比它強的陽極金屬材料，是避免水中電解質對熱水器內膽及電熱 管腐蝕的有效手段。根據電化學原理，因為陽極金屬電位較負，它會通過水中的電解質向被 保護鋼質結構體提供陰極電流，使得被保護的鋼質結構陰極化而不生銹。隨著電流的不斷 流動，在防止內膽銹蝕的同時，陽極材料自身也在不斷地消耗。到陽極材料耗盡時，熱水器 鐵質內膽失去保護，隨后即悄悄地開始被腐蝕的過程。由此可見，要保證熱水器內膽不受腐 蝕，陽極材料和及時地替換、補充陽極材料至關重要。市場上現有熱水器的陽極棒由陽極材料通過貫穿固定在其內的鐵芯與固定支座 (為拆卸的方便，固定支座常做成六角螺栓形)焊接連接而成，陽極材料與內膽電流的導 通，由帶該犧牲陽極材料體的金屬六角螺栓形固定支座跟與內膽焊接為一體的金屬內螺紋 接口的旋合來實現。因為陽極材料內置于熱水器內膽中，消耗狀況無法從外部觀察，加上用 戶的使用習慣及各地水質情況的不同，陽極材料的使用壽命成了無法精確確定的變數?，F 有熱水器沒有檢測犧陽極材料消耗情況的技術措施，無法向用戶和廠家提示相關信息，這 使得及時替換、補充陽極材料變成為一件難事。由此發生大量熱水器因為內膽腐蝕、漏水引 起的退貨，造成社會資源的浪費，使得用戶的利益受損，制造商頭疼不已。
發明內容為解決容積式熱水器使用中存在的上述問題，本實用新型提供一種可檢測并提示 陽極材料耗盡的熱水器陽極棒，它可以檢測到犧牲陽極耗盡，可以實現在熱水器使用中犧 牲陽極材料耗盡時的實時提示，在犧牲陽極體耗盡的瞬間，通過相應開關觸點的變動改變 電路，自動以報警或切斷電源等方式及時地提示用戶進行犧牲陽極的更換。本實用新型的技術方案基于如下事實1、犧牲陽極在初始狀況時是具有一定體積 和強度的金屬固體，在其電解耗盡時，該體積和形狀即不復存在。2、犧牲陽極金屬和活潑性 遠不如它的金屬的結合體在電解過程中，總是犧牲陽極金屬先耗盡，在其未耗盡前，活潑性 不如它的金屬不會腐蝕失形。本實用新型提供一種可檢測并提示陽極材料耗盡的熱水器陽極棒，包括由犧牲陽 極體和固定貫穿在犧牲陽極體中、有外伸端、活潑性不如它的金屬芯棒組成的陽極體組件， 其特征在于它還包括由連接固定安裝在內膽里的陽極體組件、安裝在所述內螺紋接口中、 內部含有彈性體和開關按鍵頂桿的固定支座體和安裝在熱水器內膽外側固定支座體上的 開關固定架上、端子通過導線和電氣元器件連接成檢測電路的開關組成的犧牲陽極檢測裝 置；所述固定支座體，其內部的彈性體和固定支座體、開關按鍵頂桿為具有確定位置關系的結合體；所述金屬芯棒外伸端和開關按鍵頂桿內端面端作有互相連接用結構，所述開關按 鍵頂桿外端面相對于固定在內膽外、固定支座體上的開關固定架上的開關的按鍵；所述固 定支座體內與彈性體結合的開關按鍵頂桿在外力或彈性體彈力作用下可作軸向往復移動， 隨開關按鍵頂桿移動，可松開或壓下開關按鍵，控制開關的通、斷，改變電路的控制狀況；所 述固定支座體內，與犧牲陽極體端面接觸處，設有限定陽極體的軸向位置并確保犧牲陽極 與內膽始終導通的陽極金屬限位面，與開關按鍵頂桿內端面接觸處，設有保證開關按鍵頂 桿的移動行程的頂桿限位面；所述犧牲陽極體耗盡前，受陽極金屬限位面和頂桿限位面限 制，在陽極體組件金屬芯棒與跟彈性體結合的開關按鍵頂桿的配合結構聯接到位后，彈性 體受力產生定量彈性變形，開關按鍵頂桿移位，外端面松開開關的按鍵；所述陽極體耗盡消 失后，彈性體復原，帶動開關按鍵頂桿端面復位，壓下開關的按鍵，使開關觸點連接改變，電 路報警；本實用新型還有以下特征在所述固定支座體與陽極材料外徑結合段，設有使整根犧牲陽極材料在該處消耗 速度最慢、最后時刻耗盡的緩釋環。在所述固定支座體內與犧牲陽極端面接觸處，設有起到進一步的密封和使犧牲陽 極體緩釋的密封圈。在所述固定支座體內，還設有讓所述的金屬芯棒外伸端穿過、用以實現犧牲陽極 在金屬芯上充分消耗、殘留最少作用的脫料孔。所述的所述固定支座體內的彈性體或是彈性金屬片，或是彈簧，或是橡塑體，或是 這幾種材料的組合。所述的緩釋環或是間隙，或是填充料，或是密封結構體。所述的陽極體組件金屬芯棒的外伸端結構長度，必須保證其和開關按鍵頂桿配合 結構聯接后，犧牲陽極體的端面抵住固定支座體內陽極金屬限位面，開關按鍵頂桿的端面 抵住固定支座體內頂桿限位面。所述的開關按鍵頂桿位移距離不小于開關按鍵的最大有效行程，可壓下或松開開 關按鍵，確定地實現開關觸點的通、斷，改變電路控制狀態。所述的犧牲陽極檢測電路，由與開關相應觸點連通的端子通過導線和熱水器電路 控制板及相關繼電器連結組成，提示、報警功能由熱水器電控部件執行，熱水器電路輸入控 制用電壓。所述的犧牲陽極檢測電路，由與開關相應觸點連通的端子通過導線和犧牲陽極檢 測裝置自帶的電源、蜂鳴器連結組成，由自帶的電源提供輸入電壓。本實用新型工作原理是1、初始裝配時，在金屬固態狀犧牲陽極體中的有確定外 伸長度、活潑性不如它的金屬芯棒和固定支座體內與彈性體相連的開關按鍵頂桿間相應結 構(螺紋或斜契)相互旋合連接而產生相向軸向位移過程中，犧牲陽極體受固定支座體內 的陽極金屬限位面的限制不能移動，開關按鍵頂桿受到的拉力迫使與之結合的彈性體變形 而產生位移，直到開關按鍵頂桿內端面與固定支座體內頂桿限位面接觸為止，開關按鍵頂 桿的外端面和開關按鍵的相對距離也同時一樣發生改變，直到最后開關按鈕頂桿不動，開 關按鍵初始位置確定，根據電路設計的不同，此時開關可處于開路或閉路狀態。在初始裝配 到位后到陽極材料體耗盡前，開關按鍵頂桿外端面和開關按鍵的位置關系不變。由于彈性體的變形，開關按鍵頂桿、犧牲陽極體及金屬芯棒始終受到彈性體回復彈力作用。2、因為固 定支座體內緩釋環、密封墊、脫料孔的作用，金屬固態的犧牲陽極體整體消耗到最后階段， 只剩下活潑性不如它的金屬芯棒時，固定支座體內的陽極金屬限位面通過陽極金屬體對金 屬芯棒的限位作用失去，開關按鈕頂桿、金屬芯棒在彈性體變形恢復彈力作用下作復原位 移，使得開關按鍵頂桿的外端面推動開關的按鍵而使開關觸點連接發生更改，根據電路設 計的不同，改變為閉路或開路，這種開關觸點連接的改變，引起電路的變化，所產生電訊號， 或通過微動開關導線傳遞到熱水器電控部件使相關電器元件工作，或直接驅動自帶蜂鳴 器，由此實現熱水器在陽極棒犧牲陽極材料耗盡時的實時提示，通過報警或切斷控制電源 等方式及時通知用戶進行犧牲陽極強制性的更換。本實用新型的有益效果是提供了一種可檢測并提示陽材料極耗盡的熱水器陽極 棒，它可以檢測到犧牲陽極耗盡，在犧牲陽極體耗盡的瞬間，實現犧牲陽極材料耗盡時的及 時提示，通過報警或切斷熱水器電源等方式通知用戶進行犧牲陽極及時地、強制性地更換、 補充。從根本上消除了現有熱水器因無法檢測犧牲陽極消耗、無法及時替換犧牲陽極而造 成熱水器內膽腐蝕、漏水、漏電、報廢、社會資源浪費的現象。

圖1是現有電熱水器陽極棒在熱水器中安裝示意圖；圖2是圖1的F處放大圖，圖為現有電熱水器陽極棒結構；圖3是本實用新型實施例1在熱水器中的安裝示意圖；圖4是圖3的A處放大圖，圖為本實用新型實施例1在初始裝配后、犧牲陽極耗盡 前的熱水器陽極棒結構及相關零件位置示意；圖5是本實用新型實施例1在初始裝配后、犧牲陽極體耗盡前，由熱水器控制電路 提供工作電壓及報警功能的檢測電路方案電路圖；圖6是本實用新型實施例1在初始裝配后、犧牲陽極體耗盡前由熱水器陽極棒自 帶電源、蜂鳴器方案電路圖；圖7是本實用新型實施例1在犧牲陽極體耗盡時示意圖；圖8是圖7的B處放大圖，圖中為本實用新型實施例1在犧牲陽極體耗盡時熱水 器陽極棒結構及相關零件位置變化示意；圖9是本實用新型實施例1在犧牲陽極體耗盡時、由熱水器控制電路提供工作電 壓及報警功能的檢測方案報警狀況電路圖；圖10是本實用新型實施例1在犧牲陽極耗盡時、由熱水器陽極棒自帶電源、蜂鳴 器電路報警狀況電路圖；圖11是本實用新型實施例2在初始裝配后、犧牲陽極耗盡前熱水器陽極棒結構及 相關零件位置示意；圖12是本實用新型實施例2在犧牲陽極耗盡時，熱水器陽極棒結構及相關零件位
置變化示意；圖13是本實用新型實施例3在在初始裝配后、犧牲陽極體耗盡前熱水器陽極棒結 構及相關零件位置示意；
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明圖1為市場上現有電熱水器結構，其由熱水器的內膽4，固定在內膽4上的電熱管 1、冷水進口 2、熱水出口 3、金屬內螺紋接口 8與壓注在內膽4和外殼6之間的保溫層5、現 有的鎂犧牲陽極棒40。圖2表示，現有的鎂犧牲陽極棒40由鎂陽極金屬體13、壓鑄在其中 的鐵芯12、通過鐵芯12端11與六角螺栓形固定支座體10焊接組成。鎂陽極金屬體13在 內膽4中的固定及導通由與鐵芯12焊接連接的六角螺栓形固定支座體10旋合在焊接在內 膽4上的內螺紋接口 8內來實現，9為安裝在六角螺栓10與金屬內螺紋接口 8之間防漏水 用的密封墊1。從圖1、2可見，現有電熱水器結構及鎂犧牲陽極棒對于犧牲陽極的耗盡沒有 設計結構上的檢測措施。圖3、圖4為本實用新型實施例1，41為實施例1中的熱水器陽極棒，圖4是實施例 1在初始裝配后、犧牲陽極耗盡前的熱水器陽極棒結構及相關零件位置示意。圖中，固定在 犧牲陽極體14中的活潑性不如它的金屬芯棒15外伸端帶有螺紋241，301端作有螺孔242 與金屬芯棒15螺紋241相配合的開關按鍵頂桿30、擰緊在金屬內螺紋接口 8上的固定支 座體31和橡塑彈性體32 (用橡膠、聚胺脂等材料制作)經硫化或澆注等工藝連接為具有確 定位置關系的結合體，在金屬芯棒15的螺紋241和按鍵開關頂桿30的螺孔242相互旋合 的過程中，因為固定支座體31中陽極金屬限位面28的作用，犧牲陽極體14的移動受到限 制，螺紋的旋合力迫使跟開關按鈕頂桿30、固定支座體31結合的橡塑彈性體32發生彈性變 形，開關按鍵頂桿30發生位移，直到端面301和固定支座體31內的頂桿限位面26接觸為 止，其位移的距離不小于開關按鍵18的最大工作行程。要實現上述位置關系，對金屬芯棒 15外伸端的長度要求是如果金屬芯15外伸端螺紋241是全螺紋結構，則該段的長度應小 于固定支座體31中的陽極金屬限位面28到頂桿限位面25間的距離加上開關按鈕頂桿20 的螺孔242有效長度之和。如果外伸端螺紋241不是全螺紋結構，其非螺紋長度段應小于 固定支座體31中的陽極金屬限位面28到頂桿限位面25的距離，其螺紋241的長度應小于 開關按鈕頂桿20的螺孔242的有效長度。由于橡塑彈性體32的變形，以螺紋方式連接的 開關按鍵頂桿30、金屬芯棒15、犧牲陽極體14始終受到彈性體32復原的回彈力作用，因為 固定支座體31內陽極金屬限位面28對犧牲陽極體14端面141位移的限制，系統呈力平衡 狀態。此時按鍵開關頂桿30的302端面和固定在內膽外側支座體30上的開關固定架19 上的開關17的按鍵18脫離，開關17處于所示自然常態，公共端觸點COM與觸點NC導通、 與觸點NO開路，其電路如圖5或圖6所示，圖5的檢測電路由與開關觸點C0M、NC、N0相應 的端子通過導線和熱水器電路控制板及相關繼電器連結而形成、輸入為熱水器電路控制板 控制用電壓、提示、報警功能由熱水器電電控部件執行。圖6的檢測電路由與開關觸點COM、 NC、NO相應的端子通過導線和犧牲陽極檢測裝置自帶的電源Ε、蜂鳴器BL連結組成。熱水 器處于非報警狀態。圖4中29是為降低犧牲陽極在該處電解速度，確保陽極金屬限位面28 處的犧牲陽極體14最后耗盡而設計的緩釋環，其結構可以是間隙，可以是填充料，也可以 是包裹密封結構體。27是為進一步防漏水密封并且局部也起緩釋陽極體消耗作用的密封 墊，26是使犧牲陽極材料在金屬芯15上殘留最少而又不影響裝置動作的脫料孔，其孔徑略 大于金屬芯棒15。圖7、圖8是本實用新型實施例1在犧牲陽極體14耗盡時示意圖；圖8是本實用
7新型實施例1在犧牲陽極體14耗盡時的結構及相關零件位置變化示意；可見，由于犧牲陽 極體14的耗盡，固定支座體31中的陽極金屬限位面28通過犧牲陽極體14端面141對金 屬芯棒15及開關按鍵頂桿30的作用不復存在，在彈性體32回復彈力(包括水壓力)的作 用下，開關按鍵頂桿30帶動金屬芯棒15作復原位移，開關按鈕頂桿30的端面301和支座 體31中的頂桿限位面26分離，端面302壓下開關17的按鍵18，使其觸點連接改變，公共端 觸點COM與觸點NO導通，這種開關觸點連接的改變，引起電路的變化，所產生電訊號，或者 如電路圖9所示，通過開關導線傳遞到熱水器電控部件使相關電器元件工作，熱水器報警 或切斷電源開關，或者如電路圖10所示，蜂鳴器電路導通，直接驅動蜂鳴器提示，由此實現 熱水器在犧牲陽極材料耗盡時的實時提示，通過報警或切斷控制電源等方式及時通知用戶 進行犧牲陽極強制性的更換。圖11為本實用新型實施例2在初始裝配后、犧牲陽極體耗盡前熱水器陽極棒結構 及相關零件位置示意，固定在犧牲陽極體14中的活潑性不如它的金屬芯棒15外伸端帶有 螺紋241，金屬芯15棒外伸端的長度要求同實施例1。201端作有與金屬芯棒15螺紋相配 合的螺孔242、帶有波紋彈性片21的開關按鍵頂桿20與擰緊在金屬內螺紋接口 8上的固定 支座體16通過焊縫22密封結合，在金屬芯棒15螺紋241和開關按鍵頂桿20螺孔242旋 合過程中，因為固定支座體16內陽極金屬限位面28對犧牲陽極體14端面141的限制，迫 使開關按鍵頂桿20帶動波紋彈性片21及復位彈簧23發生變形，直到開關按鍵頂桿20的 端面201和固定支座體16內的頂桿限位面25接觸為止，其間的設計位移應不小于開關17 的按鍵18的最大工作行程。由于波紋彈性片21及復位彈簧23的被迫變形，以螺紋方式連 接的開關按鍵頂桿20、金屬芯棒15及犧牲陽極體14始終受到波紋彈性片21及復位彈簧 23彈力作用，因為固定支座體16內陽極金屬限位面28對犧牲陽極體14端面141的限制， 系統處于力平衡狀態。此時開關按鈕頂桿20的202端面與固定在內膽4外側固定支座體 16上的開關固定架19上的開關17的按鍵18脫離，其電路狀況同圖5或圖6 —樣，熱水器 處于非報警狀態。圖11中29為緩釋環，27為密封墊，26是脫料孔，作用與要求同實施例1。圖12為本實用新型實施例2在犧牲陽極體14耗盡時熱水器陽極棒結構及相關零 件位置變化示意；可見，由于犧牲陽極體14的耗盡，固定支座體16中的陽極金屬限位面28 通過陽極體14端面141對金屬芯棒15、開關按鍵頂桿20約束不復存在，在波紋彈性片21 及復位彈簧23的回彈力(包括水壓力)作用下，開關按鍵頂桿20復位移動，端面201和固 定支座體16中的頂桿限位面26分離，端面202按下開關17的按鍵18，使觸點連接改變，公 共端觸點COM與觸點NO導通，熱水器電路如圖9或圖10所示，熱水器進入報警狀態，實現 了熱水器陽極棒在犧牲陽極材料耗盡時的即時提示，通過報警或切斷電源等方式及時通知 用戶進行犧牲陽極及時的更換。圖13為本實用新型實施例3在初始裝配后犧牲陽極體耗盡前的熱水器陽極棒結 構及相關零件位置示意，其結構原理同實施例1、2，不同處在于開關按鈕頂桿35變成了滑 動閥芯式，37為0型密封圈，38為壓縮彈簧，401，402分別為按鈕開關頂桿35的兩個端面， 實施例3的工作原理也和實施例1、2相同，本處不多重復。諸如此類，根據本實用新型的構 思，本領域的熟練人員還可作出種種變換，但它們均屬于本構思的范圍之內。
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權利要求一種可檢測并提示陽極材料耗盡的熱水器陽極棒，包括由犧牲陽極體和固定貫穿在犧牲陽極體中、有外伸端、活潑性不如它的金屬芯棒組成的陽極體組件，其特征在于；它還包括由連接固定安裝在內膽(4)里的陽極體組件、安裝在所述內螺紋接口(8)中、內部含有彈性體(32)和開關按鍵頂桿(30)的固定支座體(31)和安裝在內膽(4)外側固定支座體(31)上的開關固定架(19)上、端子通過導線和電氣元器件連接成檢測電路的開關(17)組成的犧牲陽極檢測裝置(41)；所述固定支座體(31)，其內部的彈性體(32)和固定支座體(31)、開關按鍵頂桿(30)為具有確定位置關系的結合體；所述金屬芯棒(15)外伸端和固定支座體(31)中開關按鍵頂桿(30)內端面(301)端作有互相連接用結構；所述開關按鍵頂桿(30)外端面(302)相對于固定在內膽(4)外、固定支座體(31)上的開關固定架(19)上的開關(17)的按鍵(18)；所述固定支座體(31)內與彈性體(32)結合的開關按鍵頂桿(30)在外力或彈性體(32)彈力作用下可作軸向往復移動，隨開關按鍵頂桿(30)移動，可松開或壓下按鍵(18)，控制開關(17)的通、斷，改變電路的控制狀況；所述固定支座體(31)內，與犧牲陽極體(14)端面(141)接觸處，設有限定陽極體(14)的軸向位置并確保陽極體(14)與內膽(4)始終導通的陽極金屬限位面(28)；與開關按鍵頂桿(30)端面(301)接觸處，設有保證開關按鍵頂桿(30)的設計行程的頂桿限位面(25)。
2.根據權利要求1所述的一種可檢測并提示犧牲陽極耗盡的熱水器陽極棒，在所述固 定支座體(31)與犧牲陽極體(14)外徑結合段，設有使整根犧牲陽極體在該處消耗速度最 慢、最后時刻耗盡的緩釋環(29)，該緩釋環(29)或是間隙，或是填充料，或是密封結構體。
3.根據權利要求1所述的一種可檢測并提示犧牲陽極耗盡的熱水器陽極棒，在所述固 定支座體(31)內與犧牲陽極體(14)端面(141)接觸處，設有起到進一步的密封和使犧牲 陽極體(14)緩釋的密封圈(27)。
4.根據權利要求1所述的一種可檢測并提示犧牲陽極耗盡的熱水器陽極棒，在所述固 定支座體(31)內，還設有讓所述的金屬芯棒(15)外伸端穿過、用以實現犧牲陽極體(14) 在金屬芯棒(15)上充分消耗、殘留最少作用的脫料孔(26)。
5.根據權利要求1所述的一種可檢測并提示犧牲陽極耗盡的熱水器陽極棒，其特征在 于所述固定支座體(31)內的彈性體(32)或是彈性金屬片，或是彈簧，或是橡塑體，或是這 幾種材料的組合。
6.根據權利要求1所述的一種可檢測并提示犧牲陽極耗盡的熱水器陽極棒，其特征在 于所述犧牲陽極金屬芯棒(15)的外伸端結構長度，必須保證其和開關按鍵頂桿(30)配 合結構聯接后，犧牲陽極體(14)的端面(141)抵住固定支座體(31)內的陽極金屬限位面 (28)，開關按鍵頂桿(30)的端面(301)抵住固定支座體(31)內的頂桿限位面(25)。
7.根據權利要求1所述的一種可檢測并提示犧牲陽極耗盡的熱水器陽極棒，其特征在 于所述開關按鍵頂桿(30)位移距離不小于開關(17)按鍵(18)的最大有效行程，可壓下 或松開開關按鍵(18)，確定地實現開關(17)觸點的通、斷，改變電路控制狀態。
8.根據權利要求1所述的一種可檢測并提示犧牲陽極耗盡的熱水器陽極棒，其特征在 于所述犧牲陽極檢測電路，由與開關(17)相應觸點連通的端子通過導線和熱水器電路控 制板及相關繼電器連結組成；提示、報警功能由熱水器電控部件執行，熱水器電路輸入控 制用電壓。
9.根據權利要求1所述的一種可檢測并提示犧牲陽極耗盡的熱水器陽極棒，其特征在于所述犧牲陽極檢測電路，由與開關(17)相應觸點連通的端子通過導線和犧牲陽極檢測 裝置自帶電源、蜂鳴器連結組成；由自帶電源提供驅動電壓。
專利摘要本實用新型涉及一種可檢測并提示陽極材料耗盡的熱水器陽極棒，包括由犧牲陽極體和固定貫穿在犧牲陽極體中、有外伸端、活潑性不如它的金屬芯棒組成的陽極體組件，其特征在于；它還包括由連接固定安裝在內膽(4)里的陽極體組件、安裝在所述內螺紋接口(8)中、內部含有彈性體(32)和開關按鍵頂桿(30)的固定支座體(31)與安裝在內膽(4)外側固定支座體(31)上的開關固定架(19)上、端子通過導線和電氣元器件連接成檢測電路的開關(17)組成的犧牲陽極檢測裝置(41)。本實用新型解決了現有熱水器因無法檢測犧牲陽極消耗、無法及時替換犧牲陽極而造成熱水器內膽腐蝕、漏水、報廢的問題。
文檔編號C23F13/22GK201678735SQ20102013982
公開日2010年12月22日 申請日期2010年3月25日 優先權日2010年3月25日
發明者葛德涌 申請人:葛德涌