CN103034256B - 一种基于水结冰冷涨原理的控制结构 - Google Patents

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Abstract

一种基于水结冰冷涨原理的控制结构，包括固定在外壳内相互平行的预设间隙的上金属极板和下金属极板，上下金属极板一端固定在外壳内的转轴上，在下金属极板固定在外壳内的转轴上的一端和上金属极板的同一端通过导线分别同固定在外壳侧面的上插头电极和下插头电极连接，还包括一端开口的金属管，金属管内装有预设高度的水柱，然后装满有机物甲苯液体后在金属管口套有橡胶套，金属管内不能有空气，金属管套有橡胶套的一端通过橡胶套顶端和下金属极板的自由端固定，金属管和下金属极板垂直且金属管固定在外壳上；具有结构简单，成本较低，使用方便，经久耐用等特点，能够满足在环境温度为零度时进行控制的要求，很好满足日常生产生活的需要。

Description

一种基于水结冰冷涨原理的控制结构
技术领域
本发明涉及一种温度控制结构，具体涉及一种基于水结冰冷涨原理的控制结构。
背景技术
环境温度低于零度时，将对环境中的生命活动产生较大危害，同时，引起的水结冰后会形成较显著体积膨胀，从而对建筑结构，机械设备造成损坏。因此有必要对环境温度进行有效控制，在环境温度低于零摄氏度采取有效保暖和供暖措施来防止不必要的损失。常用的温度控制结构一般采用温度传感器，系统结构复杂，成本较高，在较差环境中耐用性较差。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于水结冰冷涨原理的控制结构，具有结构简单，成本较低，使用方便，经久耐用等特点，能够满足在环境温度为零度时进行控制的要求，很好满足日常生产生活的需要。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于水结冰冷涨原理的控制结构，包括固定在外壳1内相互平行的预设间隙的上金属极板2和下金属极板3，上下金属极板3一端固定在外壳1内的转轴上，在下金属极板3固定在外壳1内的转轴上的一端和上金属极板2的同一端通过导线分别同固定在外壳1侧面的上插头电极9和下插头电极8连接，还包括一端开口的金属管4，金属管4内装有预设高度的水柱7，然后装满有机物甲苯液体6后在金属管4口套有橡胶套5，金属管4套有橡胶套5的一端通过橡胶套5顶端和下金属极板3的自由端固定，金属管4和下金属极板3垂直且金属管4固定在外壳1上。
所述金属管4为铜合金管。
所述金属管4的管壁上加装透明窗口。
所述金属管4为上细下粗的锥形管。
所述上金属极板2和下金属极板3间的预设间隙为1cm。
所述金属管4高度为15-20cm，其中装有的水柱7的高度为金属管4总高度的3/5-4/5。
所述金属管4的直径为4-6mm，壁厚为1-2mm。
上述所述的控制结构，通过类似插座结构的装置将所述的控制结构串联在含有报警器和控制机构的电路中。
本发明具有结构简单，成本较低，使用方便，经久耐用等特点，能够满足在环境温度为零度时进行控制的要求，很好满足日常生产生活的需要。
附图说明
附图为本发明控制结构的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如附图所示，本发明提出了一种基于水结冰冷涨原理的控制结构，包括固定在外壳1内相互平行的预设间隙的上金属极板2和下金属极板3，下金属极板3一端固定在外壳1内的转轴上，在下金属极板3固定在外壳1内的转轴上的一端和上金属极板2的同一端通过导线分别同固定在外壳1侧面的上插头电极9和下插头电极8连接，导线长度应合理选择，防止导线过短而牵制下金属极板3，使之不能够正常旋转的问题。上插头电极9和下插头电极主要目的是为了方便装置的位置调整，损坏更换等；还包括一端开口的金属管4，金属管4内装有预设高度的水柱7，然后装满有机物甲苯液体6后在金属管4口套有橡胶套5，保证金属管4密封良好，由于空气比体积对温度变化较为敏感，因此在盖上橡胶套5时，应该除去其中所有的空气；而且橡胶套5能够缓冲金属管4与下金属极板3的冲击；金属管4套有橡胶套5的一端通过橡胶套5顶端和下金属极板3的自由端固定，固定要牢固，防止由于倾倒，冲击，共振等原因导致的偶然性的下金属极板3和上金属极板2接触；金属管4和下金属极板3垂直且金属管4固定在外壳1上。
选用的有机物甲苯液体6密度小于水的密度，熔点为-95℃低于零摄氏度，沸点为110℃，高于水的沸点，有机物甲苯液体6的主要作用是在金属管4中水柱7结冰后，推动有机物甲苯液体6充满橡胶套5，使得橡胶套5膨胀，从而推动下金属极板3与上金属极板2接触。
优选金属管4为铜合金管。因为铜合金的导热系数较大，能使得装置更快速的感应环境温度的变化，同时铜合金管的强度较高，能够有效的防止由于膨胀现象可能导致的挤压导致管子破裂的问题
所述金属管4的管壁上加装透明窗口。能够方便观察金属管4内具体的相变情况
所述金属管4为上细下粗的锥形管。能够增大控制结构的灵敏度。
所述上金属极板2和下金属极板3间的预设间隙为1cm。基于水结冰冷涨原理，考虑到水在结冰前后体积增加大约1/9，并且随着水温的升高，水的体积也会相应增大，因此上金属极板2和下金属极板3间隙应该足够大，优选取1cm。
所述金属管4高度为15-20cm，其中装有的水柱7的高度为金属管4总高度的3/5-4/5。
所述金属管4的直径为4-6mm，壁厚为1-2mm。直径过粗或者壁厚过大将会导致金属管4内水与外部换热较慢，影响控制结构的灵敏度。
上述所述的控制结构，通过类似插座结构的装置将所述的控制结构串联在含有报警器和控制机构的电路中。实现报警和控制的目的。
本发明的工作原理为：通过将上插头电极9和下插头电极8插入特殊设计的插座串联在控制电路中，控制结构通过装在金属管4中的水柱7高度变化感知环境温度变化，当环境温度低于零摄氏度时，水柱7结冰冷涨，使得金属管4中总体体积迅速膨胀，由于金属管4固定在外壳1上，因此金属管4上侧有机物甲苯液体6将推动橡胶套5伸长，带动下金属极板3自由端向上旋转，直到与上金属极板2接触，整个控制电路连通，串联在电路中的报警器和其他装置动作，控制开关，来提高环境温度。当环境温度高于零摄氏度时，结冰的水柱7开始融化，体积减小，橡胶套5收缩，下金属极板3自由端向下旋转，与上金属极板2脱离，整个电路断路，开关动作，串联在电路中的控制设备停止工作。

Claims (8)

1.一种基于水结冰冷涨原理的控制结构，其特征在于：包括固定在外壳(1)内相互平行的预设间隙的上金属极板(2)和下金属极板(3)，上金属极板(2)和下金属极板(3)一端固定在外壳(1)内的转轴上，在下金属极板(3)固定在外壳(1)内的转轴上的一端和上金属极板(2)的同一端通过导线分别同固定在外壳(1)侧面的上插头电极(9)和下插头电极(8)连接，还包括一端开口的金属管(4)，金属管(4)内装有预设高度的水柱(7)，然后装满有机物甲苯液体(6)后在金属管(4)口套有橡胶套(5)，金属管(4)套有橡胶套(5)的一端通过橡胶套(5)顶端和下金属极板(3)的自由端固定，金属管(4)和下金属极板(3)垂直且金属管(4)固定在外壳(1)上。
2.根据权利要求1所述的一种基于水结冰冷涨原理的控制结构，其特征在于：所述金属管(4)为铜合金管。
3.根据权利要求2所述的一种基于水结冰冷涨原理的控制结构，其特征在于：所述金属管(4)的管壁上加装透明窗口。
4.根据权利要求2所述的一种基于水结冰冷涨原理的控制结构，其特征在于：所述金属管(4)为上细下粗的锥形管。
5.根据权利要求2所述的一种基于水结冰冷涨原理的控制结构，其特征在于：所述上金属极板(2)和下金属极板(3)间的预设间隙为1cm。
6.根据权利要求2所述的一种基于水结冰冷涨原理的控制结构，其特征在于：所述金属管(4)高度为15-20cm，其中装有的水柱(7)的高度为金属管(4)总高度的3/5-4/5。
7.根据权利要求2所述的一种基于水结冰冷涨原理的控制结构，其特征在于：所述金属管(4)的直径为4-6mm，壁厚为1-2mm。
8.权利要求1至7任一项所述的控制结构，其特征在于：通过插座将所述的控制结构串联在含有报警器和控制机构的电路中。
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