CN103700540A - 水流感应开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用在流水管道中感应水流压力信号的感应开关。该水流感应开关包括带有入水口和出水口的壳体、弹性复位膜件、磁块和磁感应线路板；壳体内侧设有安装腔，壳体上的入水口通过安装腔连通出水口；弹性复位膜件和磁块处在壳体内侧，弹性复位膜件的下部是弹性堵在安装腔内的推压柱部，上部是一环绕并固定连接在推压柱部顶部外周壁的环形形变膜；环形形变膜顶部抵压在壳体一侧内壁上；磁感应线路板处在壳体外侧并且其位置与环形形变膜相对应；磁块嵌装在推压柱部顶端部；磁块到磁感应线路板之间留有随环形形变膜形变状态而改变的感应间距。水流感应开关结构新颖，具有感应压力信号灵敏、稳定性高，使用效果好，寿命长等优点。

Description

水流感应开关

技术领域

本发明涉及一种压力感应开关，特别是涉及一种用在流水管道中感应水流压力信号的感应开关。

背景技术

水流感应开关是一种感应水流压力信号的感应开关，当压力以一定的阈值时为界，超过一定的阈值或小于一定的阈值，感应线路板会获得相应的感应信号，转换并输出电信号。

现有的一种水流感应开关是通过磁感应原理制成，其通过装入水流腔内的磁铁和弹簧结构来接受水压信号，磁铁和弹簧均浸泡在水中。当水流压力较大时，会自动压缩弹簧使磁铁靠近磁感应线路板，从而使磁感应线路板感应到磁铁的磁场，输出开或关的电信号；相反，当水流压力较小时，弹簧伸长弹开磁铁，使其远离磁感应线路板并输出与上述相反的电信号。但现有的这种水流感应开关在市场上流通一段时间并经过使用测试后，存在以下缺陷：1.上述磁铁置于水流腔内，使用一段时间候后，磁铁周围容易吸附水中的铁屑，并且吸附来的铁屑还会生锈，造成磁铁的重量加大，磁性减弱，致使磁感应线路板感应不灵敏，使用寿命不长。2.弹簧材料常采用带铁的金属材料，不仅容易磁化，并和上述磁铁一样存在吸附铁屑积累铁锈等现象，而且使用一段时间后其自身也容易被腐蚀而生锈，出现弹力滞塞，同样使磁感应线路板感应不灵敏，使用寿命短。3.由于弹簧尺寸小，采用目前工艺制作的这些弹簧使用一段时间后出现回弹疲劳，回弹力量和长度发生变化，导致感应的压力阈值出现偏移，使用误差大，效果差。4.基于上述弹簧压力和伸缩量是线性关系，当水压靠近感应的压力阈值附近，即弹簧压缩量使得磁感应线路板和磁铁的距离处在感应零界值时，容易导致磁感应线路板出现开关信号频繁跳动。

发明内容

基于上述缺陷，本发明的发明目的旨在于提供一种结构新颖、内部无弹簧、磁块不易出现铁屑和铁锈粘滞，感应压力信号稳定、灵敏并且耐用性好的水流感应开关。

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：

水流感应开关，包括壳体、弹性复位膜件、磁块和磁感应线路板；所述壳体两端分别具有入水口和出水口，壳体内侧设有安装腔，壳体上的入水口12通过安装腔连通出水口；所述弹性复位膜件和磁块处在壳体内侧；所述弹性复位膜件的下部是推压柱部，上部是一环绕并固定连接在推压柱部顶部外周壁的环形形变膜，所述推压柱部弹性堵在安装腔内；所述环形形变膜顶部边缘抵压在壳体一侧内壁上；所述磁感应线路板处在壳体外侧并且其位置与壳体内的环形形变膜相对应；所述磁块嵌装在推压柱部顶端部；所述磁块到磁感应线路板之间留有随环形形变膜形变状态而改变的感应间距；水压推使环形形变膜形变时，安装腔连通入水口和出水口，并带动磁块向磁感应线路板移动，使感应间距减少到磁感应线路板感应到磁信号。

进一步地，所述壳体由顶端开口的主壳体和密封盖合主壳体顶端开口的上盖组成；所述环形形变膜顶部边缘抵压在上盖内壁上，磁感应线路板对应安装在上盖外侧壁上，这种易于拆装的结构，不仅装配产品是省时省力，易于更换壳体内侧部件，维修方便。

进一步地，所述推压柱部和环形形变膜均是弹性软胶材料制成，且推压柱部的顶部外周壁与环形形变膜内端连为一体；所述推压柱部外周部还固定套有一用于配合安装腔的硬质配合套。

作为优选，所述环形形变膜由内凹口指向斜上方的弧形凹面围成或由垂足指向斜上方的倾斜平面围成。

作为优选，所述上盖外侧壁上还设有线路板安装槽，磁感应线路板嵌装入线路板安装槽内，所述线路板安装槽槽口还设有一用于盖住磁感应线路板的盖板。线路板安装槽嵌装入线路板安装槽内目的之一是为了减少上盖对磁块磁场的感应阻隔，使得磁场更易穿透线路板安装槽槽底薄壁；目的之二在于方便加装的用于盖住磁感应线路板的盖板将磁感应线路板封在内侧，不仅整体美观而且防止磁感应线路板裸露在外而易损坏。

作为优选，所述环形形变膜上设有至少一个压力平衡孔；进一步地，所述压力平衡孔的数量是两个，两个压力平衡孔的位置相对称设置，使得环形形变膜形变时，不受内外压差过大的干扰，每次形变更加规则稳定，从而使本发明的水流感应开关稳定性高，耐用性更好。

作为优选，所述入水口的口部和出水口的口部分别设有第一快速接头和第二快速接头，方便水流感应开关装入管道。

作为优选，所述环形形变膜的材料是硅胶，所述环形形变膜（52）的材料是硅胶，所述硅胶按重量份数计由以下组分制成：乙烯基硅橡胶90-105、气相法白炭黑18-23、二苯基硅二醇2-3、二氧化钛142-152和过氧化苯甲酰1-2。

本发明的水流感应开关采用了上述技术方案，该水流感应开关与现有技术相比，采用了弹性复位膜件替代弹簧，通过其上的弹性复位膜件形变来改变磁块到磁感应线路板之间的感应距离，使得磁感应线路板感应到磁信号的有无，从而输出开关信号。这种内部无弹簧的结构设计，克服了弹簧被磁化，吸附铁屑和铁锈，以及弹簧疲劳致使的偏移误差的缺陷，感应压力信号灵敏且稳定，耐用性好。磁块因为嵌装在弹性复位膜件上，即使磁块外周部和底部均不具有粘滞铁屑并产生铁锈的空间，而磁块顶部即使能吸附少量铁屑，也在环形形变膜形变时，上下推压环形形变膜上侧的水环境中随水的进入带走铁屑，因此其磁块上不易出现铁屑以及铁锈粘滞。另外，弹性复位膜件上的环形形变膜形变，是一种上下的弹性突变，区别于弹簧的随压力线性伸缩长度，因此其不存在磁感应线路板出现开关信号频繁跳动的现象，稳定性好。

总之，采用上述方案设计的水流感应开关不仅结构新颖，杜绝了由于弹簧以及弹簧材料引起的生锈、磁化吸附铁屑、回弹疲劳，弹力强弱不均的缺陷，而且具有感应压力信号灵敏、稳定性高，使用效果好，寿命长等优点。

附图说明

图1：本发明实施例的爆炸图。

图2：本发明实施例的组装成型后的立体示意图。

图3：本发明实施例中水流感应开关低水压下，弹性复位膜件未形变状态的剖面结构示意图。

图4：本发明实施例中水流感应开关高水压下，弹性复位膜件形变状态的剖面结构示意图。

图5：本发明实施例中的弹性复位膜件立体结构示意图。

图6：本发明实施例2中的弹性复位膜件剖面结构示意图。

图7：本发明实施例4中的弹性复位膜件剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

实施例1：

如图1、图2、图3、图4和图5所示的一种水流感应开关，该水流感应开关包括壳体、弹性复位膜件5、磁块4和磁感应线路板8。该壳体整体呈方形，其由顶端开口的主壳体1和密封盖合主壳体1顶端开口的上盖6组成，沿方形的主壳体1四角角部纵向设有四个螺孔11，对应地，沿方形的上盖6四角角部设有四个供螺钉7穿过的四个通孔61，上盖6通过四个螺钉7紧固在主壳体1上方，以将主壳体1顶端开口密封，这种密封盖合的方式方便拆卸。当然，对于壳体，也可以采用其他公知的密封盖合方式，甚至还可以用超声波焊接将其上盖6和主壳体1连为一体，使之成为不可拆卸的整体。

上述壳体两端即主壳体1左右两端分别设有入水口12和出水口13，如图1和图4所示，壳体内侧设有安装腔10，右端的入水口12通过安装腔10连通左端的出水口13。安装腔10具体是包括圆筒形壁围成的可供柱状部件纵向活动的柱状内腔和连通圆筒形壁内外的通水口101。柱状内腔的底部和入水口12连通，出水口13内端延伸到围绕圆筒形壁外围处，并通过安装腔10上的通水口101连接入水口12。在本实施例图中，通水口101具体形状是一组将圆筒形壁纵向切除成栅格柱的纵向开槽，当然也可采用其他公知的通水口101的形状。

如图1-5所示，上述弹性复位膜件5和磁块4处在壳体内侧，上述弹性复位膜件5下部是伸入安装腔10的推压柱部53，推压柱部53采用弹性软胶材料制成时，为了更好地配合安装腔10上的柱状内腔，推压柱部53外周部还固定套有一用于配合安装腔10的硬质配合套50，以提高配合精度。硬质配合套50采用的材料是易于加工、耐腐蚀和形变的硬塑料，并与推压柱部53采用紧配合方式固定在其上，随其运动而运动。上述弹性复位膜件5上部是一环绕并固定连接在推压柱部53顶部外侧壁的环形形变膜52。环形形变膜52和上述推压柱部53是相同的弹性软胶材料时，环形形变膜52和推压柱部53是连为一体的，采用这样一体的弹性复位膜件5，配上硬质配合套50，虽然制造成本稍高，但耐用性很好。如图3所示，在低水压或自然状态下，推压柱部53弹性堵在安装腔10内，具体是将推压柱部53以及套在其外的硬质配合套50完全堵入安装腔10的柱状内腔，阻隔上述圆筒形壁上的通水口101。上述推压柱部53顶端的中部设有与磁块4形状匹配的磁块安装空槽530，磁块4嵌装在推压柱部53顶端的中部的磁块安装空槽530内。环形形变膜52顶部边缘设有一圈与其连为一体的密封裙边51，其抵压在上盖6内壁上。上述上盖6外侧壁上设有一线路板安装槽60，磁感应线路板8嵌装入线路板安装槽60内，线路板安装槽60槽口还设有一盖板9，盖板9盖住磁感应线路板8，防止其裸露在外而不耐用。磁感应线路板8位置与上盖6内侧的环形形变膜52以及磁块4位置对应，但在低水压或自然状态下，环形形变膜52未形变，磁块4到磁感应线路板8之间的感应间距不能使磁感应线路板8检测到磁信号。当安装腔10内水压大于一定压力阈值时，水压会推动推压柱部53相对远离安装腔10方向活动，推使环形形变膜52形变，因推压柱部53仅仅局部伸在安装腔10的柱状内腔中，通水口101连通柱状内腔，以使安装腔10连通入水口12和出水口13，并使磁块4到磁感应线路板8之间的间距减少到能使磁感应线路板8检测到磁信号。总结上述水压而形成的弹性复位膜件5弹性形变和复位活动，磁块4到磁感应线路板8之间的感应间距是随环形形变膜52形变状态而改变的，从而依据该感应间距能否使磁感应线路板8感应到磁信号，得出开关量输出信号。在用途上这种水流感应开关可以作为常闭的高压开关或常开的低压开关，可广泛应用于控制系统。

当然，为了减省制造成本，上述弹性复位膜件5也可以采用硬质塑料制成推压柱部53，这时就不再需要上述硬质配合套50，而环形形变膜52和推压柱部53是固定粘接在推压柱部53的顶部外侧壁上。

为了更好地使环形形变膜52弹性形变，使其工作更加稳定灵敏，本发明的环形形变膜52上设有压力平衡孔520，这样一来，环形形变膜52和上盖6内壁围成的空间内也通水，便于环形形变膜52内外压力平衡，使得推压柱部53能够更加容易地上升并带动环形形变膜52形变。若没有压力平衡孔520，并且在出水口13水压力过大时或水压波动时，容易使环形形变膜52误动作，错误地反应磁感应信号给磁感应线路板8，造成压力检测错误，从而使该水流感应开关出现误感应，造成稳定性不好；同时，若没有压力平衡孔520，即使在环形形变膜52每次形变时也容易促使环形形变膜52和上盖6内壁抵压接触处的上边缘被掀开而排出空气或水，从而致使环形形变膜52形变不规则，多次形变后容易造成其与上盖扭曲配合。为了更好地使环形形变膜52形变，压力平衡孔520的数量最好是两个，两个压力平衡孔520的位置分处在推压柱部53两侧的环形形变膜52上，并相对称设置。

另外，为了快速和入水口12连通的管道连接以及和出水口13连通的管道连接，入水口12的口部和出水口13的口部分别设有第一快速接头2和第二快速接头3。第二快速接头3和第一快速接头2形状相同，均是由套管段21、密封圈23和圆形安装头20组成，密封圈23安装在套管段21内侧位置处在套管段21与入水口12的口部或出水口13口部之间，套管段21内端固定套在入水口12的口部或出水口13口部上，套管段21的外端管口是内径由内至外缩小的防脱口。圆形安装头20安装在防脱口上，即圆形安装头20的外端部处在防脱口外侧，内端部伸至防脱口内侧；圆形安装头20内端设有与防脱口对应的多个弧形卡头，多个弧形卡头处在防脱口内不能脱出，弧形卡头的内侧壁上设有金属卡条。使用时，将外部的管道从套管段21插入，依次贯穿圆形安装头20和密封圈23。再穿过金属卡条时，会使上述多个弧形卡头径向向外弹性张开。接着贯穿密封圈23完成密封。再回退管道，使得金属卡条卡紧管道外侧壁，向外弹性张开的弧形卡头紧卡在防脱口上，回退行程越大，就在防脱口上卡得越紧，不能再脱出。

实施例2：

如图6所示，在实施例1的基础上，本实施例的环形形变膜52形状是由内凹口指向斜上方的弧形凹面围成，且本实施例中的环形形变膜52上设有两个压力平衡孔520。

本实施例的环形形变膜52的材料是原料成分如下的硅胶：乙烯基硅橡胶95份、气相法白炭黑20份、二苯基硅二醇2份、二氧化钛152份和过氧化苯甲酰2份。上述均按重量份数计并通过现有制硅胶方法制成。

实施例3：

如图6所示，在实施例2的基础上，本实施例与实施例2的区别在于：环形形变膜52的材料是原料成分如下的硅胶：乙烯基硅橡胶100份、气相法白炭黑22份、二苯基硅二醇3份、二氧化钛148份和过氧化苯甲酰1份。上述均按重量份数计并通过现有制硅胶方法制成。

实施例4：

如图7所示，在实施例1的基础上，本实施例的环形形变膜52形状是由垂足指向斜上方的倾斜平面围成，且本实施例中的环形形变膜52上设有两个压力平衡孔520。

本实施例的环形形变膜52的材料是原料成分如下的硅胶：乙烯基硅橡胶95份、气相法白炭黑20份、二苯基硅二醇2份、二氧化钛152份和过氧化苯甲酰2份。上述均按重量份数计并通过现有制硅胶方法制成。

实施例5：

如图7所示，在实施例4的基础上，本实施例与实施例4的区别在于：环形形变膜52的材料是原料成分如下的硅胶：乙烯基硅橡胶100份、气相法白炭黑22份、二苯基硅二醇3份、二氧化钛148份和过氧化苯甲酰1份。上述均按重量份数计并通过现有制硅胶方法制成。

试验例：

选用由TPU材料制成的环形形变膜52的弹性复位膜件5、以及实施例2-5中的弹性复位膜件5，其余条件均相同的五个弹性复位膜件5，分别装入同一台测试机中进行耐用次数测试。该测试机是一轴向快速往复运动的测试机，其卡盘固定推压柱部53，环形形变膜52外端抵压在一壁上，测试机往复运动的间距和上述最大感应间距一致，开动测试机后以120次/min往复运动，直至环形形变膜52出现第一次破损。结果如表1：

表1：采用TPU弹性材料和实施例2-5中硅胶材料制成的弹性复位膜件在上述测试机中耐用时间测试结果。

上表可见，采用这种实施例2-5所述成分的硅胶材料制成的环形形变膜52，其稳定性和耐用性均非常好，能够连续耐用近10万次之多，远优于TPU材料制成的环形形变膜52。而实施例2和4以及实施例3和5对比，两对比组采用的硅胶材料成分分别相同，但环形形变膜52形状不同，可见采用由内凹口指向斜上方的弧形凹面围成的环形形变膜52性能远优于由倾斜平面围成的环形形变膜52，在本发明实施例中，其测试的耐用次数多出近20%。

Claims (10)

1.水流感应开关，其特征在于：包括壳体、弹性复位膜件（5）、磁块（4）和磁感应线路板（8）；所述壳体两端分别具有入水口（12）和出水口（13），壳体内侧设有安装腔（10），壳体上的入水口（12）通过安装腔（10）连通出水口（13）；所述弹性复位膜件（5）和磁块（4）处在壳体（1）内侧，所述弹性复位膜件（5）的下部是推压柱部（53），上部是一环绕并固定连接在推压柱部（53）顶部外周壁的环形形变膜（52），所述推压柱部（53）弹性堵在安装腔（10）内；所述环形形变膜（52）顶部边缘抵压在壳体（1）一侧内壁上；所述磁感应线路板（8）处在壳体（1）外侧并且其位置与壳体（1）内的环形形变膜（52）相对应；所述磁块（4）嵌装在推压柱部（53）顶端部；所述磁块（4）到磁感应线路板（8）之间留有随环形形变膜（52）形变状态而改变的感应间距；水压推使环形形变膜（52）形变时，安装腔（10）连通入水口（12）和出水口（13），并带动磁块（4）向磁感应线路板（8）移动，使感应间距减少到磁感应线路板（8）感应到磁信号。

2.根据权利要求1所述的水流感应开关，其特征在于：所述壳体由顶端开口的主壳体（1）和密封盖合主壳体（1）顶端开口的上盖（6）组成；所述环形形变膜（52）顶部边缘抵压在上盖（6）内壁上，磁感应线路板（8）对应安装在上盖（6）外侧壁上。

3.根据权利要求1所述的水流感应开关，其特征在于：所述推压柱部（53）和环形形变膜（52）均是弹性软胶材料制成，且推压柱部（53）的顶部外周壁与环形形变膜（52）内端连为一体；所述推压柱部（53）外周部还固定套有一用于配合安装腔（10）的硬质配合套（50）。

4.根据权利要求1或2或3所述的水流感应开关，其特征在于：所述环形形变膜（52）由内凹口指向斜上方的弧形凹面围成。

5.根据权利要求1或2或3所述的水流感应开关，其特征在于：所述环形形变膜（52）由垂足指向斜上方的倾斜平面围成。

6.根据权利要求1或2或3所述的水流感应开关，其特征在于：所述上盖（6）外侧壁上还设有线路板安装槽（60），磁感应线路板（8）嵌装入线路板安装槽（60）内，所述线路板安装槽（60）槽口还设有一用于盖住磁感应线路板（8）的盖板（9）。

7.根据权利要求1或2或3所述的水流感应开关，其特征在于：所述环形形变膜（52）上设有至少一个压力平衡孔（520）。

8.根据权利要求7所述的水流感应开关，其特征在于：所述压力平衡孔（520）的数量是两个，两个压力平衡孔（520）的位置相对称设置。

9.根据权利要求1或2或3所述的水流感应开关，其特征在于：所述入水口（12）的口部和出水口（13）的口部分别设有第一快速接头（2）和第二快速接头（3）。

10.根据权利要求1或2或3所述的水流感应开关，其特征在于：所述环形形变膜（52）的材料是硅胶，所述硅胶按重量份数计由以下组分制成：乙烯基硅橡胶90-105、气相法白炭黑18-23、二苯基硅二醇2-3、二氧化钛142-152和过氧化苯甲酰1-2。

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