CN110706975A - 一种三相单控大功率浮球开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三相单控大功率浮球开关，包括套管、浮球、三个电极对、第一磁铁、第二磁铁、配重；浮球套在套管外部；套管内中心嵌有第一磁铁，第一磁铁中心对称布置三个电极对；每个电极对均包括固定电极、活动电极；固定电极固定在套管内；套管内均布三个活动空腔，三个活动电极分别设置在三个活动空腔内，活动电极设置在固定电极与第一磁铁之间；在第一磁铁作用下，活动电极与固定电极处于分离状态；浮球一端内嵌有环形的第二磁铁；第二磁铁磁力大于第一磁铁磁力；套管上端外部固定有阻挡部；浮球与阻挡部之间还设有第三磁铁，以对浮球和阻挡部之间提供磁力；所述浮球下端连接有配重。本发明可实现较大液面差的大功率三相电控制。

Description

一种三相单控大功率浮球开关

技术领域

本发明属液位传感自动控制领域，特别是一种三相单控大功率浮球开关。

背景技术

目前电控市场上主流浮球开关大体分干簧管开关、水银开关、KEY浮球开关三大类。干簧管是通过干簧管在磁铁作用下达到接通与断开，分常闭式和常开式两种，缺点是开关电流小，功率10W左右，单开关只能控制点水位；水银开关是利用水银的导电性与流动性设计的，开关球要经翻转移动水银球实现控制，虽比干簧管电流略大，并可控制一定的层间水位，但其后期维修及破坏后的环境污染大。这两种开关均为单项开关，对于大功率设备的控制需通过继电器来完成，这就增加了线路的复杂程度，成本增加维修难度增加，浮球开关的后期无扩展性，产品局限性很大。且均为单项控制，通过继电器来控制三相大型动力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三相单控大功率浮球开关，以实现较大液面差的大功率三相电控制。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种三相单控大功率浮球开关，包括套管、浮球、三个电极对、第一磁铁、三个第二磁铁、配重、复位弹簧；

所述浮球套在套管外部；所述套管内中心嵌有第一磁铁，第一磁铁一周对称布置三个电极对；每个电极对均包括固定电极、活动电极；所述固定电极固定在套管内壁；所述套管内均布三个空腔，三个活动电极分别设置在三个活动空腔内，所述活动电极设置在固定电极与第一磁铁之间，所述活动电极与套管之间设有复位弹簧，在第一磁铁和复位弹簧作用下，所述活动电极与固定电极处于分离状态，复位弹簧端部由绝缘圈固定；所述浮球一端内嵌有多个弧形第二磁铁，第二磁铁可随浮球沿套管上下滑动；所述第二磁铁磁力大于第一磁铁磁力与复位弹簧弹力之和；所述套管上端外部固定有阻挡部，以对浮球的上升位置进行限位；所述浮球与阻挡部之间还设有第三磁铁，以对浮球和阻挡部之间提供磁力；所述浮球下端通过挂钩连接有配重。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

(1)本发明的浮球开关通过导线可直接与大功率设备直接相连，以控制其工作状态，不需要接入其他电气设备，实现三相大功率电器的自动化控制。

(2)本发明通过浮球与配重之间的距离调节实现液位差的控制，仅需调节吊线的长度即可实现较大液位差的控制，成本低。

(3)本发明的浮球开关通过浮球方向的调整，可实现两种工作模式，即可用于单项单控排水模式，也可用于单项单控注水模式。

附图说明

图1为本发明开关作为三相单控排水模式导通状态结构示意图。

图2为本发明开关作为三相单控注水模数断开状态结构示意图。

图3为阻挡部俯视结构示意图。

图4(a-b)分别为套管剖面图和俯视图。

图5(a-e)分别为图4a中1-1到5-5横截面示意图。

图6(a-c)分别为电极对导通、断开状态套管横截面以及导通状态纵剖面示意图。

图7为挂架结构示意图。

图8为开关处于注水工作状态示意图。

图9为开关处于注水停止状态示意图。

图10为开关处于排水停止状态示意图。

图11为开关处于排水工作状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

结合图1-图4，本发明的一种三相单控大功率浮球开关，包括套管1、浮球2、三个电极对、第一磁铁5、第二磁铁6、配重7、复位弹簧(18)；

所述浮球2套在套管1外部；所述套管1内中心嵌有第一磁铁5，第一磁铁5一周对称布置三个电极对；每个电极对均包括固定电极41、活动电极31；所述固定电极41 固定在套管1内；所述套管1内均布三个空腔，三个活动电极31分别设置在三个活动空腔内，所述活动电极31设置在固定电极41与第一磁铁5之间；所述活动电极31与套管1之间设有复位弹簧18，复位弹簧18端部与套管1之间由绝缘圈13固定，在第一磁铁5和复位弹簧18作用下，所述活动电极31与固定电极41处于分离状态；所述浮球2一端内嵌有多个环形的第二磁铁6，第二磁铁6可随浮球2沿套管1上下滑动；所述第二磁铁6磁力大于第一磁铁5磁力与复位弹簧18弹力之和；所述套管1上端外部固定有阻挡部10，以对浮球2的上升位置进行限位；所述浮球2与阻挡部10之间还设有第三磁铁21，以对浮球2和阻挡部10之间提供磁力；所述浮球2下端连接有配重7。

进一步的，所述配重7重量大于液体浮力；所述第三磁铁21与浮球2之间以及第二磁铁6与活动电极31的磁力之和(可调)要大于浮球2的重量且小于浮球2与配重7 的重量。这样液面降到配重7标高位置时，配重7与浮球2重量大于第三磁铁21吸力，浮球2掉下，改变开关的开关状态。

进一步的，结合图4(a-b)、图5(a-e)、图6(a-c)，所述套管1为弧面三角体，与浮球2形成弧形接触。三角体由三条弧形凸面拼接而成，每个弧形凸面的圆心角为 120°；所述固定电极41、活动电极31均呈弧形，弧形角与对应弧形凸面的圆心角相同。弧形活动电极为镀锌软铁与铜的结合体，内侧为镀锌软铁外侧为铜(接触面)。接触面弧度相同确保了通电接触面积较大，同时弧形为内部第一磁铁5提供了相对大的空间。

作为一种实施方式，结合图7，所述浮球2下端通过挂钩12与三根牵吊线14与挂架15(三脚架)相连；所述配重7上端通过一根牵吊线14与挂架15中间相连，通过吊线14可调整配重7相对浮球2的距离，通过配重7吊线的长度来完成液位差的调节，一个开关可以控制很大的液位差。

作为一种实施方式，结合图3，所述阻挡部10上设有多个第三磁铁21(数量可调节)；所述浮球2两端内部嵌有扁铁环11。在另外一种实施方式，所述浮球2两端设有多个第三磁铁21；所述阻挡部10采用导磁材料或嵌有扁铁环11。上述两种方式均可为阻挡部10与第三磁铁21之间提供磁力。

进一步的，所述套管1下端还设有卡环16，通过卡环16可保证浮球2一直套在套管1上，同时可对浮球2的下降位置进行限位；同时拆下开环16，可将浮球2上下掉头后再安装在套管1上，浮球2上下两端均设有牵吊线14的挂钩12，以便两个方向均可以悬挂配重7，通过调整浮球2方向可实现注水控制、排水控制两种工作模式的切换。

进一步的，所述套管1采用绝缘的PP材料或陶瓷等绝缘材料；所述浮球2外壳采用304不锈钢，内填充发泡聚氨脂；配重7可采用空心球，空心球内注入液体，可通过调节空心球内液体量调节空心球重量。所述活动电极(31)为镀锌软铁与紫铜的结合体，接触面为紫铜、背面为镀锌软铁(导电磁性材料)。

本发明的浮球开关所述固定电极41、活动电极31分别通过导线9和导线8引出，可实现单个开关的两种作业模式：(1)当第二磁铁6位于浮球2内的下端时，浮球2在第三磁铁21作用下与阻挡部10吸合，此时第二磁铁6与电极对正对，由于第二磁铁6 磁力大于第一磁铁5磁力，活动电极31在第二磁铁6吸力作用下，与固定电极41接触，三个电极对处于导通状态，电机处于排水模式。当液位下降到配重7一定位置时，破坏原受力平衡，浮球2开始下降与阻挡部10分离，使得第二磁铁6与电极对错开，此时在第一磁铁5和复位弹簧18作用下，活动电极31与固定电极41分离，三个电极对处于断开状态，实现三相单控排水模式。(2)将浮球调头安装，第二磁铁6位于浮球2内的上端时，浮球在第三磁铁21作用下与阻挡部10吸合，此时第二磁铁6与电极对错开，与开关相连的电机处于非工作状态。当液位下降到配重7一定位置时，破坏原受力平衡，浮球2开始下降与阻挡部10分离，使得第二磁铁6与电极对正对，三个电极对处于导通状态，电机处于工作状态实现三相单控注水模式。

本发明的力学机械原理及运行条件，受力如图8-图11：

1、当F3>F1+G1+G2-F4。只有满足此条件，液位升高达到浮球的一定高度会切断电源，终止大功率泵的运转，实现开关的关闭功能，由注水工作状态:变为注水停止状态。属加注控制，低于某液位线时启动，高于某液位线时关闭。

其中F3为浮球2的最大浮力；F1为第二磁铁6与电极对的吸力；G1为浮球2整体重量、G2为配重7、支架15及连线14重量；F4为配重7的最大浮力。

2、G1<F2<G1+G2。是注水停止状态向注水工作状态转变的条件。

3、F1+F2<G1+G2。只有满足此条件，液位降低到一定高度时切断电源，终止大功率泵的运转，实现开关的关闭功能，由排水停止状态变为排水工作状态。属抽排控制，高于某液位线时启动，低于某液位线时关闭。

4、F3>G1+G2-F4。是排水工作状态向排水停止状态转变的条件。

Claims (10)

1.一种三相单控大功率浮球开关，其特征在于，包括套管(1)、浮球(2)、三个电极对、第一磁铁(5)、三个第二磁铁(6)、配重(7)、复位弹簧(18)；

所述浮球(2)套在套管(1)外部；所述套管(1)内中心嵌有第一磁铁(5)，第一磁铁(5)一周对称布置三个电极对；每个电极对均包括固定电极(41)、活动电极(31)；所述固定电极(41)固定在套管(1)内壁；所述套管(1)内均布三个空腔，三个活动电极(31)分别设置在三个活动空腔内，所述活动电极(31)设置在固定电极(41)与第一磁铁(5)之间，所述活动电极(31)与套管(1)之间设有复位弹簧(18)，在第一磁铁(5)和复位弹簧(18)作用下，所述活动电极(31)与固定电极(41)处于分离状态，复位弹簧(18)端部由绝缘圈(13)固定；所述浮球(2)一端内嵌有多个弧形第二磁铁(6)，第二磁铁(6)可随浮球(2)沿套管(1)上下滑动；所述第二磁铁(6)磁力大于第一磁铁(5)磁力与复位弹簧(18)弹力之和；所述套管(1)上端外部固定有阻挡部(10)，以对浮球(2)的上升位置进行限位；所述浮球(2)与阻挡部(10)之间还设有第三磁铁(21)，以对浮球(2)和阻挡部(10)之间提供磁力；所述浮球(2)下端通过挂钩(12)连接有配重(7)。

2.根据权利要求1所述的三相单控大功率浮球开关，其特征在于，所述配重(7)重量大于液体浮力；所述第三磁铁(21)与浮球(2)之间的磁力以及第二磁铁6与活动电极31的磁力之和要大于浮球(2)的重量且小于浮球(2)与配重(7)的重量。

3.根据权利要求1所述的三相单控大功率浮球开关，其特征在于，所述套管(1)为弧面三角体，三角体由三条弧形凸面拼接而成，每个弧形凸面的圆心角为120°；所述固定电极(41)、活动电极(31)均呈弧形，弧形角与对应弧形凸面的圆心角相同。

4.根据权利要求1所述的三相单控大功率浮球开关，其特征在于，所述阻挡部(10)上设有多个可容纳第三磁铁(21)的槽；所述浮球(2)两端内部嵌有扁铁环(11)。

5.根据权利要求1所述的三相单控大功率浮球开关，其特征在于，所述浮球(2)两端设有多个第三磁铁(21)；所述阻挡部(10)采用导磁材料或嵌有扁铁环(11)。

6.根据权利要求1所述的三相单控大功率浮球开关，其特征在于，所述套管(1)下端还设有卡槽用于固定卡环(16)。

7.根据权利要求1所述的三相单控大功率浮球开关，其特征在于，所述浮球(2)两端通过挂钩(12)与三根牵吊线(14)与挂架(15)相连；所述配重(7)上端通过一根牵吊线(14)与挂架(15)中间相连。

8.根据权利要求1所述的三相单控大功率浮球开关，其特征在于，所述套管(1)采用绝缘的PP材料或陶瓷材料等。

9.根据权利要求1所述的三相单控大功率浮球开关，其特征在于，所述浮球(2)外壳采用不锈钢材料，内填充发泡聚氨脂。

10.根据权利要求1所述的三相单控大功率浮球开关，其特征在于，所述活动电极(31)为镀锌软铁与紫铜的结合体，接触面为紫铜、背面为镀锌软铁。

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