CN101069046B - 连接器组件、热水器以及为其提供阻抗型界面的方法 - Google Patents
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Abstract
一种在阳极棒(46)和热水器箱连接器(70)之间加入阻抗型界面的装置和方法。该阻抗型界面可包括导电聚合物材料或涂层(78)。
Description
背景技术
腐蚀是涉及阳极(容易失去电子的金属块)、电解液(促进电子移动的液体)和阴极(容易接收电子的金属块)的电化学过程。当金属块腐蚀时，电解液帮助提供氧给阳极。随着氧与金属结合，电子被释放出来。当电子通过电解液流向阴极时，阳极的金属消失，由电子流带走或转变为例如铁锈形式的金属阳离子。
在热水器中实施一种阴极保护系统来防止热水器箱的腐蚀。该阴极保护系统包括电连接到金属热水器箱的阳极棒。该阳极棒由例如铝、镁、锌或合金的金属构成，这些金属比热水器的金属箱更有活性。热水器箱通常由玻璃涂层钢构成。
当水被引入到热水器箱时，在金属箱(和/或连接器)和阳极棒之间形成电流回路。结果，电流通过水从阳极流向阴极，因此，阳极棒开始腐蚀。如果水源含有高矿物质含量，电流将会增加，导致阳极棒消耗的相应增加。
在电流回路中增加电阻可以减少阳极的消耗时间。现有的电阻型阳极已经使用电子元件型电阻，这些电子元件型电阻很贵，且相对难以组装，并且组件易碎。易碎的电阻连接会导致失去接地，这会使阳极不能工作，并且会导致加速热水器箱的腐蚀失效。
偶尔，在有镁或铝的阳极的情况下被加热的某些天然水会产生不希望有的硫磺气味的臭水。在电流回路中增加电阻可以减少阳极电流，以解决臭水问题，同时不会有害地阻止对于合理热水器箱钝化保护很重要的必要电流。
发明内容
根据本发明的一方面，一种连接器组件包括：金属导管，适合于容纳阳极棒，该金属导管具有内表面和外表面；适合于支撑该金属导管的管接头，该管接头包括第一端和第二端，该金属导管的一部分位于该管接头的第一端和第二端之间；以及界面，包括位于该管接头的第一端和第二端之间的该金属导管的内表面的至少一部分上的导电聚合物层。
根据本发明的另一方面，一种连接器组件包括：与阳极棒电连通的封盖；与该封盖直接电连通的配件，该配件适合于连接到水箱；以及在该配件和该封盖之间的导电聚合物层。
根据本发明的又一方面，一种在阳极棒和热水器箱之间提供阻抗型界面的方法包括：向金属导管的外表面和内表面的一部分施加导电聚合物层，所述金属导管的一部分位于管接头的第一端和第二端之间，容纳所述导电聚合物层的所述金属导管的内表面的所述部分位于所述管接头的第一端和第二端之间；将所述金属导管连接至所述阳极棒；将所述管接头连接至所述金属导管，所述管接头与被施加到外表面的所述导电聚合物层的至少一部分接触；以及将所述管接头固定至所述热水器箱。
根据本发明的又一方面，一种热水器包括：箱；加水至该箱的入水口；从该箱排水的出水口；加热该箱中的水的加热源；电连接至该箱的阳极棒；以及电连接至该箱并由该箱支撑的连接器组件，该连接器组件包括：适合于容纳该阳极棒的金属导管，该金属导管具有内表面和外表面，适合于支撑该金属导管的管接头，该管接头包括第一端和第二端，该金属导管的一部分位于该管接头的第一端和第二端之间，以及在位于该管接头的第一端和第二端之间的该金属导管的内表面的至少一部分上的导电聚合物层。
根据本发明的又一方面，一种热水器包括：箱；加水至该箱的入水口；从该箱排水的出水口；加热该箱中的水的加热源；电连接至该箱的阳极棒；以及电连接至该箱并由该箱支撑的连接器组件，该连接器组件包括：与该阳极棒电连通的第一封盖，以及包括导电聚合物层的第二封盖，该第二封盖适合于容纳该第一封盖。
本发明的一个实施例包括连接器组件和界面，该连接器组件包含适合于容纳阳极棒的金属导管，该界面包含在至少一部分金属导管上的导电聚合物层。
在另一实施例中，本发明包括连接器组件，该连接器组件包含与阳极棒电连通的第一封盖，和在至少一部分第一封盖上的导电聚合物层。
在又一实施例中，本发明包括连接器组件，该连接器组件包含与阳极棒电连通的第一封盖，和包括导电聚合物层的第二封盖，该第二封盖适合于容纳第一封盖。
在另一实施例中，本发明包括在阳极棒和热水器箱之间提供阻抗型界面的方法。该方法包括以下步骤：在至少一部分金属导管上施加导电聚合物层，将金属导管连接到阳极棒，将管接头连接到金属导管，并且将管接头固定至热水器箱。
在又一实施例中，本发明包括热水器，该热水器包含箱、向箱加水的进水口、从箱排水的出水口、用于加热箱中的水的加热源、电连接到箱并由箱支撑的连接器组件以及电连接到连接器组件并由连接器组件支撑的阳极棒，该连接器组件包括适合于容纳阳极棒的金属导管和在至少一部分金属导管上的导电聚合物层。
附图说明
图1是热水器的部分切开透视图。
图2是热水器箱的另一构造的部分剖视图。
图3是热水器箱的另一构造的部分剖视图。
图4是图2的连接器组件的放大剖视图。
具体实施方式
在详细说明本发明的实施例之前，需要理解的是，本发明在其应用中并不局限于下述说明书阐述的或附图中示出的构造细节和元件布置。本发明可以应用于其他实施例，并且可以以不同的方式实施或执行。同样，需要理解的是，这里使用的措辞和术语是为了说明的目的，不应该被认为是限制。这里使用的“包括”、“包含”或“具有”和它们的变体意指包括后面列出的项和它们的等价物，以及附加项。术语“安装”、“连接”，“支撑”和“联接”被宽泛地使用，并且包括直接的和非直接的安装、连接、支撑和联接。此外，“连接”和“联接”不限定于物理或机械的连接或联接，并且可包括电连接或联接，不论直接或非直接。
图1示出了一种热水器10，该热水器包括永久封闭的水箱14，包围水箱14的外壳18和填充在水箱14和外壳18之间的环状空间的泡沫绝缘层22。进水管或汲取管26和出水管30进入水箱14的顶部。进水管26具有进水开口34，用于在水箱14底部附近加入冷水。出水管30具有出水开口38，用于从水箱14顶部附近抽出热水。热水器10还包括电阻加热元件42，该电阻加热元件贯穿水箱14的壁和阳极棒46、136。尽管示出了电热水器，但是本发明可用于例如燃气热水器的其他类型的热水器和其他热水器设计。
图2示出水箱14、进水管26和出水管30的部分放大剖视图。出水管30包括根据本发明的一个实施例的阳极棒组件50。水箱14包括开口54，阳极棒组件50通过该开口放置。水箱14包括固定至水箱14顶部并且与开口54对齐的定位桩58。定位桩58有内部螺纹，并且一般由钢构成。
阳极棒组件50包括阳极棒46，该阳极棒由金属66包围的棒或金属线62构成，该金属66比制造水箱14所用的金属更有活性。例如阳极棒46上的金属66可以是铝、镁、锌或合金。阳极棒46通过连接器组件70电连接到水箱14。阳极棒46以任意其他形式被焊接或固定至连接器组件70。
如图2和图4所示，连接器组件70包括由导电聚合物材料或导电涂层78围绕或超模压的金属导管74。例如，该导电聚合物材料或导电涂层78可由碳和/或任何其他导电材料和/或元件填充。金属导管74可在金属导管74的内部、外部、顶部和/或底部上包括导电聚合物材料或导电涂层78。连接器组件70包括开口82，热水可通过该开口从水箱14流向出水管30和目的地。开口82一般位于阳极棒46的上方。
连接器组件70还包括容纳在定位桩58中的管接头86，以将阳极棒组件50固定在水箱14中。管接头86位于导电聚合物材料或导电涂层78之上或周围。管接头86包括圆周凹槽90，以容纳锁环，该锁环将连接器组件70固定至阳极棒46，并在阳极棒组件50和水箱14之间产生电流回路。
导电聚合物材料78提供阻抗给阳极棒46和水箱14之间的电流回路中的地电位。该阻抗可以在大约5欧姆到大约500欧姆之间。该阻抗也可以在大约30欧姆到大约60欧姆之间。
在一个构造中，导电聚合材料或导电涂层78可以只施加在金属导管74上的管接头86与金属导管74接触的区域94(例如，金属导管74上的在锁环施加在管接头86上的区域94上的套子)。在该构造中，导电聚合物材料78提供阻抗给阳极棒46和水箱14之间的电流回路中的地电位。该阻抗可以在大约5欧姆到大约500欧姆之间。该阻抗也可以在大约30欧姆到大约60欧姆之间。
图3示出水箱104的部分放大剖视图。进水管或汲取管116和出水管120进入水箱104的顶部。进水管116具有进水开口124，用于在水箱104底部附近加入冷水。出水管120具有出水开口128，用于从水箱104顶部附近抽出热水。水箱104还包括电阻加热元件和阳极棒132，该电阻加热元件贯穿水箱104的壁。
水箱104包括阳极棒组件136。阳极棒组件136可用在水箱104上的位置处，而不是在水箱104的出水管120处。水箱104包括开口140，阳极棒组件136通过该开口放置。水箱104包括固定至水箱104顶部并且和开口140对齐的定位桩144。定位桩144有内部螺纹，并一般由钢构成。
阳极棒组件136包括由被金属152包围的金属线148构成的阳极棒132，该金属152比制造水箱104所用的金属更有活性。例如阳极棒132上的金属152可以是铝、镁、锌或合金。阳极棒132通过连接器组件156电连接到水箱104。连接器组件156包括电连接到金属线148的不锈钢封盖160。连接器组件156包括导电聚合物材料或导电涂层164(下文称为导电封盖164)，导电聚合物材料或导电涂层164被施加到不锈钢封盖160，由不锈钢封盖160支撑和/或固定至不锈钢封盖160。
连接器组件156包括金属配件168(例如3/4”NPT配件)，该金属配件168被容纳于定位桩144中，以将阳极棒组件136固定在水箱104中。该配件168包括可容纳阳极棒132(包括不锈钢封盖160和导电封盖164或施加到不锈钢封盖160的导电涂层)的沉孔172。不锈钢封盖160上的导电涂层或导电封盖164可与配件168和或沉孔172相接。配件168具有在组装过程中施加到外部直径的机械凹槽176，该组装过程将连接器组件156固定至阳极棒132。
连接器组件70和156比固定热水器箱中的阳极棒的导电全塑螺纹连接器组件更耐用。塑料连接器模制造价更高，并且比金属连接器更容易损坏。
本发明的各种特征和优点在权利要求中阐述。
Claims (22)
1.一种连接器组件，包括：
金属导管，适合于容纳阳极棒，该金属导管具有内表面和外表面；
适合于支撑该金属导管的管接头，该管接头包括第一端和第二端，该金属导管的一部分位于该管接头的第一端和第二端之间；以及
界面，包括位于该管接头的第一端和第二端之间的该金属导管的内表面的至少一部分上的导电聚合物层。
2.如权利要求1所述的连接器组件，其中所述界面进一步包括所述金属导管的外表面的至少一部分上的导电聚合物层，并且其中所述管接头与所述金属导管的外表面在所述界面处电连通。
3.如权利要求1所述的连接器组件，其中所述金属导管和所述阳极棒电连通。
4.如权利要求1所述的连接器组件，其中所述导电聚合物层包括碳。
5.如权利要求1所述的连接器组件，其中所述导电聚合物层在位于所述管接头的第一端和第二端之间的所述金属导管的外表面的至少一部分上。
6.一种连接器组件，包括：
与阳极棒电连通的封盖；
与该封盖直接电连通的配件，该配件适合于连接到水箱；以及
在该配件和该封盖之间的导电聚合物层。
7.如权利要求5所述的连接器组件，其中所述阳极棒和所述配件电连通。
8.一种连接器组件，包括：
与阳极棒电连通的第一封盖；以及
包含导电聚合物层的第二封盖，该第二封盖适合于容纳该第一封盖。
9.如权利要求8所述的连接器组件，还包括适合于容纳所述第二封盖的配件，该配件与所述第二封盖电连通。
10.如权利要求9所述的连接器组件，其中所述阳极棒和所述配件电连通。
11.一种在阳极棒和热水器箱之间提供阻抗型界面的方法，该方法包括：
向金属导管的外表面和内表面的一部分施加导电聚合物层，所述金属导管的一部分位于管接头的第一端和第二端之间，容纳所述导电聚合物层的所述金属导管的内表面的所述部分位于所述管接头的第一端和第二端之间；
将所述金属导管连接至所述阳极棒；
将所述管接头连接至所述金属导管，所述管接头与被施加到外表面的所述导电聚合物层的至少一部分接触；以及
将所述管接头固定至所述热水器箱。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述导电聚合物层在所述阳极棒和所述热水器箱之间提供在5欧姆到500欧姆范围内的阻抗。
13.如权利要求11所述的方法，其中所述导电聚合物层在所述阳极棒和所述热水器箱之间提供在30欧姆到60欧姆范围内的阻抗。
14.如权利要求11所述的方法，其中容纳所述导电聚合物层的所述金属导管的外表面的一部分位于所述管接头的第一端和第二端之间。
15.一种热水器，包括：
箱；
加水至该箱的入水口；
从该箱排水的出水口；
加热该箱中的水的加热源；
电连接至该箱的阳极棒；以及
电连接至该箱并由该箱支撑的连接器组件，该连接器组件包括：
适合于容纳该阳极棒的金属导管，该金属导管具有内表面和外表面，
适合于支撑该金属导管的管接头，该管接头包括第一端和第二端，该金属导管的一部分位于该管接头的第一端和第二端之间，以及
在位于该管接头的第一端和第二端之间的该金属导管的内表面的至少一部分上的导电聚合物层。
16.如权利要求15所述的热水器，其中所述连接器组件的所述管接头与所述金属导管电连通。
17.如权利要求15所述的热水器，其中所述金属导管和所述阳极棒电连通。
18.如权利要求15所述的热水器，其中该导电聚合物涂层包括碳。
19.如权利要求15所述的方法，其中容纳所述导电聚合物层的所述金属导管的外表面的一部分位于所述管接头的第一端和第二端之间。
20.一种热水器，包括：
箱；
加水至该箱的入水口；
从该箱排水的出水口；
加热该箱中的水的加热源；
电连接至该箱的阳极棒；以及
电连接至该箱并由该箱支撑的连接器组件，该连接器组件包括：
与该阳极棒电连通的第一封盖，以及
包括导电聚合物层的第二封盖，该第二封盖适合于容纳该第一封盖。
21.如权利要求20所述的热水器，其中所述连接器组件还包括适合于容纳所述第二封盖的配件，该配件与所述第二封盖电连通。
22.如权利要求21所述的热水器，其中所述阳极棒和所述配件电连通。
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