CN108759072A - 一种限温防爆栓及装有该栓的储水式电热水器 - Google Patents

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Abstract

一种限温防爆栓及装有该栓的储水式电热水器，该防爆栓包括：载体、一级熔栓、二级熔栓、三级熔栓和绝缘片。载体用于承载熔栓，同时用于连接热水器内胆。熔栓是一种金属合金，一级熔栓的熔点是135℃，二级熔栓的熔点是145℃，三级熔栓的熔点是160℃。绝缘片用于减少防爆栓与水的接触面积，减少电化学腐蚀对阳极保护装置的消耗。防爆栓安装在热水器加热装置的上方，当加热装置给胆内储存的水加热时，由于对流作用，防爆栓能够有效的感测到胆内的最高水温，同时防爆栓安装在热水器的上部能有效排除加热装置剥离的水垢的干扰。本发明能够防止爆炸，还能在故障发生时有效提醒用户，防止用户烫伤，并在安全的前提下最大限度的降低可能的浸水损失。

Description

一种限温防爆栓及装有该栓的储水式电热水器
技术领域
本发明属于家用电器领域，具体涉及一种限温防爆栓及装有该栓的储水式电热水器。
背景技术
现有的储水式电热水器，具有温度限定装置和压力卸载装置，但是储水式电热水器爆炸事件时有发生，给用户的健康和财产带来巨大损失。储水式电热水器爆炸的原因为加热控制失效，机械式泄压装置失灵，热水器持续加热，胆内热水温度持续上升，随着热水器胆内水温的上升，热水的饱和蒸汽压力迅速攀升，胆内的压力逐渐增大。由于水的物理特性决定了，水的温度越高，其温度上升一度对应的饱和压力增加值越大。由水蒸气温度压力关系的安托尼方程可知lgP=7.07406-（1657.46/(T+227.02)），水蒸气的饱和压力和温度的关系是指数关系。当水温在60℃时，水温上升一度，饱和水蒸气压力上升0.9kpa，当水温在80℃时，水温上升1℃，饱和水蒸气压力上升约2kpa；当水温在100℃时，水的饱和蒸汽压力达到一个大气压，水温上升1℃，饱和蒸气压上升约3.6kpa；当水温在120℃时，水蒸气的饱和压力已经接近2个大气压，水温上升1℃，饱和蒸汽压力上升6kpa，当水温达到180℃时，水的饱和蒸气压已经达到10个大气压，水温上升1℃，饱和蒸汽压力上升23kpa，此时水温只要上升约4.5℃，水蒸气饱和蒸汽压力就会上升约1个大气压，继续加热则热水器胆内压力迅速升高并产生爆炸。
近些年每年都有电热水器爆炸的事故发生，经常发生人员伤亡的严重事故。电热水器本身有温度限定装置和泄压装置，温度限定装置和泄压装置正常工作时能够有效防止热水器爆炸，但是当温度限定装置和泄压装置失效时，则在一定概率上发生爆炸事件。热水器上使用的温度限定装置和泄压装置都是机械结构，温度限定装置的失效原因主要分为机械结构自身损坏和不能和内胆紧密贴合两种情况，泄压装置则容易因为内胆里的水垢积累而失效或者自身机械结构损坏而失效。从安全保障角度，这两个保护装置的存在的缺陷主要有：1、对安装有效性依赖较高，限温器与内胆安装的贴合程度对限温器的动作有很大影响，甚至导致限温器失效；2、泄压阀的安装位置及其工作原理容易受到水垢的干扰，而电热水器工作一段时间后胆内由于反复加热热水会产生大量水垢；3、限温器和泄压阀的动作时都依赖机械结构，机械结构存在一定概率的失效风险。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供一种限温防爆栓及装有该栓的储水式电热水器。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种限温防爆栓，其特征在于，包括：载体，所述载体连接至热水器内胆，载体内部承载有熔栓，当热水器内胆中的水温加热到熔栓的熔点，熔栓融化，使得热水器内胆中的热水能够经过载体排出到热水器外部。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
所述热水器内胆外包裹有保温层，热水器内胆中的热水经过载体排出，再通过保温层中预留的通道，排到热水器外部。
所述载体为中空筒体，载体的远端开设有阶梯孔，所述阶梯孔由远及近依次分为外空腔和内空腔，所述外空腔的截面大于内空腔；载体中除阶梯孔以外的部分填充有熔栓，熔栓融化后，热水依次经过内空腔和外空腔从载体的远端排出。
所述载体内部填充的熔栓包括一级熔栓、二级熔栓和三级熔栓；载体中首先填充有三级熔栓，所述三级熔栓中分别开设有一级熔栓孔和二级熔栓孔；所述一级熔栓孔与内空腔相连通，一级熔栓孔中填充有一级熔栓；所述二级熔栓孔与外空腔相连通，二级熔栓孔中填充有二级熔栓；其中，二级熔栓的熔点高于一级熔栓，三级熔栓的熔点高于二级熔栓。
所述一级熔栓的熔点为135℃，二级熔栓的熔点为145℃，三级熔栓的熔点为160℃。
所述载体设计为圆柱体结构，外空腔为圆柱体结构，内空腔为六棱柱结构，一级熔栓孔和二级熔栓孔均为圆孔结构，载体的侧壁设有外螺纹。
所述载体的近端安装有绝缘片，所述绝缘片将熔栓和热水进行隔离。
此外，还提出了一种装有上述限温防爆栓的储水式电热水器，其特征在于，包括：限温防爆栓、热水器内胆和保温层，所述热水器内胆中储水，热水器内胆中安装有电加热棒、进水管、出水管和阳极保护，热水器内胆外侧包裹有保温层，所述限温防爆栓安装在热水器内胆的侧壁中，限温防爆栓的安装高度高于电加热棒的最高点。
所述热水器内胆的侧壁开设有安装通孔，所述安装通孔外侧密封固定有带有内螺纹的螺柱，安装通孔与螺柱相连通，所述螺柱的内螺纹与载体的外螺纹相适配，使得限温防爆栓近端朝里地安装在螺柱中，限温防爆栓和螺柱之间还安装有密封垫。
所述保温层中开设有排出空腔和排出通道，所述排出空腔与载体相连通，所述排出通道与保温层外部相通，热水器内胆中的热水依次经过安装通孔、载体、排出空腔和排出通道排到热水器外部。
本发明的有益效果是：该限温防爆栓不受贴合度影响，不需要机械动作，泄压口的分段设计方案以及安装位置，可以有效排除水垢干扰。安装有这种限温防爆栓的热水器，可以有效防止爆炸发生，可靠性高。
附图说明
图1是本发明的限温防爆栓的主视图。
图2是本发明的限温防爆栓的侧视图。
图3是本发明的限温防爆栓在填充二级熔栓和三级熔栓之前的侧视图。
图4是本发明的储水式电热水器的结构示意图。
图5是本发明的限温防爆栓安装的侧面剖视图。
图6是本发明的限温防爆栓安装的俯视图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1、图2所示的限温防爆栓，包括载体1，载体1连接至热水器内胆，可设计为中空圆筒体，侧壁设有外螺纹1-1，以便于安装。此处将载体1靠近热水器内胆的一端定义为近端，反之为远端。载体1的远端开设有阶梯孔2，阶梯孔2由远及近依次分为外空腔2-1和内空腔2-2，外空腔2-1的截面大于内空腔2-2。载体1中除阶梯孔2以外的部分填充有熔栓，当热水器内胆中的水温加热到熔栓的熔点，熔栓融化，热水依次经过内空腔2-2和外空腔2-1从载体1的远端排出。
载体1内部填充的熔栓包括一级熔栓3、二级熔栓4和三级熔栓5，二级熔栓4的熔点高于一级熔栓3，三级熔栓5的熔点高于二级熔栓4。熔栓是一种金属合金，其熔点温度在区间值内选取，最高温度不宜高于165℃，在100到165℃之间都是可行的，优选地，一级熔栓3的熔点为135℃，二级熔栓4的熔点为145℃，三级熔栓5的熔点为160℃。制备时，首先在载体1中填充三级熔栓5，随后在三级熔栓5中开设均为贯通孔的一级熔栓孔3-1和二级熔栓孔4-1，如图3所示，一级熔栓孔3-1与内空腔2-2相连通，一级熔栓孔3-1中填充有一级熔栓3；二级熔栓孔4-1与外空腔2-1相连通，二级熔栓孔4-1中填充有二级熔栓4。其中，由于内空腔2-2和外空腔2-1的阶梯式设计，二级熔栓孔4-1的长度（即深度）大于一级熔栓孔3-1。
图中在载体1的中心轴附近布置有一个一级熔栓孔3-1，围绕中心轴均匀布置了三个二级熔栓孔4-1，一级熔栓孔3-1和二级熔栓孔4-1均为圆孔。外空腔2-1为圆柱体，内空腔2-2为六棱柱，六棱柱的形状用于适配安装工具，以便将载体1与其他结构螺纹连接。载体1的近端还安装有绝缘片6，用于减少防爆栓与水的接触面积，减少电化学腐蚀对阳极保护装置的消耗。
安装有这种防爆栓的热水器如图4所示，包括限温防爆栓7、热水器内胆8和保温层9，热水器内胆8中储水，内部安装有电加热棒10、进水管11、出水管12和阳极保护13，外侧包裹有保温层9。限温防爆栓7安装在热水器内胆8的侧壁中，其安装高度高于电加热棒10的最高点，当电加热棒10给胆内储存的水加热时，由于对流作用，保证限温防爆栓7能够有效地感测到热水器加热时胆内的最高水温，同时限温防爆栓7安装在热水器的上部能有效排除电加热棒10剥离水垢的干扰。
限温防爆栓7的具体安装如图5、图6所示，在热水器内胆8的侧壁开设有安装通孔8-1，安装通孔8-1外侧密封固定有带有内螺纹的螺柱8-2，安装通孔8-1与螺柱8-2内部相通，螺柱8-2的内螺纹与载体1的外螺纹1-1相适配，使得限温防爆栓7近端朝里地安装在螺柱8-2中，限温防爆栓7和螺柱8-2之间还安装有密封垫8-3。
保温层9中开设有排出空腔9-1和排出通道9-2，排出空腔9-1与载体1相连通，排出通道9-2与保温层9外部相通，图中排出空腔9-1与载体1、螺柱8-2、安装通孔8-1同轴设置，而排出通道9-2设置成与排出空腔9-1垂直，热水器内胆8中的热水依次经过安装通孔8-1、载体1、排出空腔9-1和排出通道9-2排到热水器外部。具体设计时，保温层9中预留的通道通向热水器安装的墙壁侧，热水器外壳预留排气孔，将蒸汽和未完全汽化的热水排到墙壁上，墙壁能够起到一定的冷却左右。
使用时，当水温加热到135℃时，一级熔栓3先融化，少量的热水通过一级熔栓孔3-1排出，热水的排出速率大约0.1升每分钟，此时热水器外可以观察到明显的蒸汽，一级熔栓3融化导通的情况下，热水在流出过程中会迅速汽化一部分，由于一级熔栓3和六角形的内空腔2-2之间存在面积突变，蒸汽混合热水会发出啸叫声；当水温加热到145℃时，二级熔栓4熔融，开始增加泄压能力，热水和蒸汽的排出速度可以逐渐与加热能力相当；如果此时水温继续上升到160℃以上，则三级熔栓5融化，热水器里压力迅速释放，从而从根本上防止热水器的爆炸。
该限温防爆栓及装有该栓的储水式电热水器能够从根本上杜绝热水器机械式限温器和泄压阀失效后热水器的爆炸事故，该限温防爆栓不仅能够防止爆炸，还能够在故障发生时有效提醒用户，防止用户烫伤，并在安全的前提下最大限度的降低可能的浸水损失。一级熔栓融化后排气时可以发出啸叫声，通过蒸汽和声音提醒用户热水器损坏，给用户较充裕的时间对热水器进行断电处理，用户不在时则可以将溢水速度控制在0.4~0.8升/分钟，减少危害和经济损失。
需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种限温防爆栓，其特征在于，包括：载体（1），所述载体（1）连接至热水器内胆（8），载体（1）内部承载有熔栓，当热水器内胆（8）中的水温加热到熔栓的熔点，熔栓融化，使得热水器内胆（8）中的热水能够经过载体（1）排出到热水器外部。
2.如权利要求1所述的一种限温防爆栓，其特征在于：所述热水器内胆（8）外包裹有保温层（9），热水器内胆（8）中的热水经过载体（1）排出，再通过保温层（9）中预留的通道，排到热水器外部。
3.如权利要求1所述的一种限温防爆栓，其特征在于：所述载体（1）为中空筒体，载体（1）的远端开设有阶梯孔（2），所述阶梯孔（2）由远及近依次分为外空腔（2-1）和内空腔（2-2），所述外空腔（2-1）的截面大于内空腔（2-2）；载体（1）中除阶梯孔（2）以外的部分填充有熔栓，熔栓融化后，热水依次经过内空腔（2-2）和外空腔（2-1）从载体（1）的远端排出。
4.如权利要求3所述的一种限温防爆栓，其特征在于：所述载体（1）内部填充的熔栓包括一级熔栓（3）、二级熔栓（4）和三级熔栓（5）；载体（1）中首先填充有三级熔栓（5），所述三级熔栓（5）中分别开设有一级熔栓孔（3-1）和二级熔栓孔（4-1）；所述一级熔栓孔（3-1）与内空腔（2-2）相连通，一级熔栓孔（3-1）中填充有一级熔栓（3）；所述二级熔栓孔（4-1）与外空腔（2-1）相连通，二级熔栓孔（4-1）中填充有二级熔栓（4）；其中，二级熔栓（4）的熔点高于一级熔栓（3），三级熔栓（5）的熔点高于二级熔栓（4）。
5.如权利要求4所述的一种限温防爆栓，其特征在于：所述一级熔栓（3）的熔点为135℃，二级熔栓（4）的熔点为145℃，三级熔栓（5）的熔点为160℃。
6.如权利要求4所述的一种限温防爆栓，其特征在于：所述载体（1）设计为圆柱体结构，外空腔（2-1）为圆柱体结构，内空腔（2-2）为六棱柱结构，一级熔栓孔（3-1）和二级熔栓孔（4-1）均为圆孔结构，载体（1）的侧壁设有外螺纹（1-1）。
7.如权利要求4所述的一种限温防爆栓，其特征在于：所述载体（1）的近端安装有绝缘片（6），所述绝缘片（6）将熔栓和热水进行隔离。
8.一种装有如权利要求6所述的限温防爆栓的储水式电热水器，其特征在于，包括：限温防爆栓（7）、热水器内胆（8）和保温层（9），所述热水器内胆（8）中储水，热水器内胆（8）中安装有电加热棒（10）、进水管（11）、出水管（12）和阳极保护（13），热水器内胆（8）外侧包裹有保温层（9），所述限温防爆栓（7）安装在热水器内胆（8）的侧壁中，限温防爆栓（7）的安装高度高于电加热棒（10）的最高点。
9.如权利要求8所述的储水式电热水器，其特征在于：所述热水器内胆（8）的侧壁开设有安装通孔（8-1），所述安装通孔（8-1）外侧密封固定有带有内螺纹的螺柱（8-2），安装通孔（8-1）与螺柱（8-2）相连通，所述螺柱（8-2）的内螺纹与载体（1）的外螺纹（1-1）相适配，使得限温防爆栓（7）近端朝里地安装在螺柱（8-2）中，限温防爆栓（7）和螺柱（8-2）之间还安装有密封垫（8-3）。
10.如权利要求9所述的储水式电热水器，其特征在于：所述保温层（9）中开设有排出空腔（9-1）和排出通道（9-2），所述排出空腔（9-1）与载体（1）相连通，所述排出通道（9-2）与保温层（9）外部相通，热水器内胆（8）中的热水依次经过安装通孔（8-1）、载体（1）、排出空腔（9-1）和排出通道（9-2）排到热水器外部。
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