CN111023579A - 液位监测结构、排水装置及换热设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液位监测结构、排水装置及换热设备，液位监测结构包括：升降传动机构，包括浮球及受控于浮球的传动组件；监测机构，包括控制开关、第一监测电路以及第二监测电路，控制开关受控于传动组件可择一导通第一监测电路与第二监测电路；其中，当浮球跟随待测液体的液位下降至第一位置时，传动组件受控操作控制开关导通第一监测电路；当浮球跟随待测液体的液位上升至第二位置时，传动组件受控操作控制开关导通第二监测电路。上述液位检测装置，可通过升降传动机构将冷凝水的液位升降转换为第一监测电路与第二监测电路的通断，具有较高的监测精度与准确性。

Description

液位监测结构、排水装置及换热设备

技术领域

本发明涉及换热技术领域，特别是涉及一种液位监测结构、排水装置及换热设备。

背景技术

随着经济技术的发展和生活水平的提高，人们对于环境保护的重视程度越来越高，随之而来的是人们对于家用电器产品的能效要求也越来越高。

冷凝式燃气热水炉是一种利用燃气燃烧加热，从而输出热水供人们使用的装置。由于冷凝式热水炉能够利用高效的冷凝预热回收装置来吸收热水炉排出的高温烟气中的现热和水蒸气凝结所释放的潜热，因此冷凝式燃气热水炉的热效率远远高于普通热水炉，因此越来越广泛地应用于人们的生产和生活之中，但是，随之而来的冷凝水也成为了冷凝式壁挂炉设计中需要考虑和处理的一个问题。而根据标准CJ/T 395-2012的要求，冷凝式热水炉需设置冷凝液堵塞监测装置，从而当冷凝炉的冷凝液堵塞时，在冷凝炉安全关闭或锁定前，烟气中的CO_u＝1的浓度应不大于0.2％。

现有冷凝式燃气热水炉的冷凝液监测方式主要有两种：

其中一种监测方式通过纯粹的结构设计，当冷凝液堵塞时，冷凝炉的排烟口的有效排烟面积会减小，因此可利用风压监测装置间接地监测冷凝液堵塞。这种监测方式对冷凝腔结构要求高，此外还会增加排烟阻力，而且结构设计要求和加工难度较高。

另一种监测方式是利用冷凝液的导电性，在冷凝腔或冷凝液收集装置中安装检测电极，通过专门的检测电路监测电极是否浸入冷凝液，直接判断冷凝液是否堵塞。这种监测方式受冷凝液的内阻大小影响，尤其目前燃气的气源成分不统一，产生的冷凝液内阻差异较大，可靠性大打折扣，从而难以准确监测冷凝液是否堵塞，为燃气热水炉的使用带来了安全隐患。

发明内容

基于此，有必要针对燃气热水炉中冷凝液排放装置异常无法精确监测的问题，提供一种可精确监测冷凝液排放装置工作状态的液位监测结构、排水装置及换热设备。

一种液位监测结构，用于监测待测液体的液面高度，所述液位监测结构包括：

升降传动机构，包括浮球及受控于所述浮球的传动组件；及

监测机构，包括控制开关、第一监测电路以及第二监测电路，所述控制开关受控于所述传动组件可择一导通所述第一监测电路与所述第二监测电路；

其中，当所述浮球跟随所述待测液体的液位下降至第一位置时，所述传动组件受控操作所述控制开关导通所述第一监测电路；当所述浮球跟随所述待测液体的液位上升至所述第二位置时，所述传动组件受控操作所述控制开关导通所述第二监测电路。

上述液位检测装置，可通过升降传动机构将冷凝水的液位升降转换为第一监测电路与第二监测电路的通断，因此不受冷凝液内阻差异的影响，具有较高的监测精度与准确性。

在其中一个实施例中，当所述浮球处于所述第一位置时，所述浮球与所述传动组件分离，所述传动组件操作所述控制开关导通所述第一监测电路；当所述浮球处于所述第二位置时，所述浮球吸附所述传动组件，所述传动组件操作所述控制开关导通所述第二监测电路。

在其中一个实施例中，所述浮球位于所述第二监测电路中，当所述第二监测电路导通时，所述浮球产生磁性以吸引所述传动组件，当所述第一监测电路断开时，所述浮球失去磁性以与所述传动组件分离。

在其中一个实施例中，所述传动组件包括支撑座及杠杆，所述杠杆支撑于所述支撑座上，所述杠杆受控于所述浮球以其在所述支撑座上的支撑点为转动中心转动。

在其中一个实施例中，所述杠杆包括分别位于所述支撑点两侧的第一端与第二端，所述第一端位于所述浮球的升降路径上，所述第二端连接于所述控制开关；

当所述浮球处于所述第一位置时，所述浮球与所述第一端分离，所述第二端带动所述控制开关导通所述第一监测电路；当所述浮球处于所述第二位置时，所述浮球吸附所述第一端，所述第二端带动所述控制开关导通所述第二监测电路。

在其中一个实施例中，所述第一端设有可被磁性吸引的被吸引件，所述浮球可在预设吸引距离内吸引所述被吸引件。

在其中一个实施例中，所述传动组件还包括第一拉力弹簧与第二拉力弹簧，所述第一拉力弹簧的力矩大于所述第二拉力弹簧的力矩，所述第一拉力弹簧用于对所述第二端施加拉力以使所述控制开关导通所述第一监测电路，所述第二拉力弹簧用于对所述控制开关施加拉力以使所述控制开关导通所述第二监测电路。

在其中一个实施例中，所述第一监测电路设有第一触点，所述第二监测电路设有第二触点，所述控制开关可接触所述第一触点以导通所述第一监测电路或接触所述第二触点以导通所述第二监测电路。

一种排水装置，包括上述的液位监测结构。

在其中一个实施例中，所述排水装置包括排水壳体，所述排水壳体设有排水腔及连通所述排水腔的排水口，所述液位监测结构部分安装于所述排水腔内。

一种换热设备，包括上述的液位监测结构，所述换热设备为冷凝式燃气热水炉。

附图说明

图1为本发明一实施例的排水装置的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明的实施例的一种换热设备(图未示)，设有用于排出冷凝水的排水装置100。下面以换热设备为冷凝式燃气热水炉为例，对本申请的中排水装置100的结构进行说明。本实施例仅用以作为范例说明，并不会限制本申请的技术范围。可以理解，在其它实施例中，换热设备也可具体为安装有排水装置100的其它设备，在此不作限定。

排水装置100包括排水壳体20及排水管(图未示)。具体地，排水壳体20呈中空筒状结构，包括底壁及自底壁的边缘向同一方向延伸形成的侧壁，侧壁沿周向环绕底壁以形成排水腔21。底壁开设有与排水腔21连通的排水口23，排水管通过排水口23与排水壳体20连接。如此，排水腔21中的冷凝水通过排水管排出。可以理解，排水壳体20的形状与构造不限于此，可根据需要设置为不同的形状。

为了监测排水腔21内的冷凝水的液面高度，排水装置100还包括安装于排水腔21内的液位监测结构40，液位监测结构40可与换热设备的主控板电连接，主控板可根据液位监测结构40的工作状态控制换热设备的工作状态。

具体地，当排水管处于正常排水状态时，液位监测结构40未与冷凝水接触。当排水管出现堵塞现象时，排水腔21中的冷凝水无法正常排出而在排水腔21内不断累积，从而导致冷凝水的液面在垂直于排水壳体20的底壁的第一方向上不断上升。当冷凝水的液面上升至警戒高度时，液位监测结构40的工作状态发生变化，主控板根据液位监测结构40的工作状态控制换热设备停机保护，从而阻止排水腔21中的冷凝水的液面高度继续上升。

请继续参阅图1，液位监测结构40包括升降传动机构及监测机构，升降传动机构可根据冷凝水的液面升降控制监测机构的工作状态，监测机构与主控板电连接，主控板可根据监测机构的工作状态控制换热设备。

升降传动机构包括限位罩412、浮球414以及受控于浮球414的传动组件。

具体地，限位罩412呈中空筒状结构，包括限位罩顶壁及限位罩侧壁，限位罩顶壁与排水壳体20的底壁间隔设置，限位罩侧壁自限位罩顶壁边缘向排水壳体20的底壁方向延伸直至连接于排水壳体20的底壁，限位罩侧壁环绕限位罩顶壁的外周，与限位罩顶壁及排水壳体20的底壁共同界定形成用于限位浮球414的限位空间。限位罩侧壁间隔开设有多个连通限位空间与排水腔21的过水孔4121。

当排水管正常排水时，排水腔21中的液位低于过水孔4121的高度，限位罩侧壁将冷凝水阻挡在外，使连通空间中没有冷凝水存在。而当排水管处于堵塞状态时，排水腔21中的冷凝水的液位不断上升，经过水孔4121进入限位空间中，限位空间中的液位逐渐上升直至与排水腔21中的水位相等。

浮球414限位于限位空间内，浮球414可跟随待测液体的液面升降处于第一位置或第二位置。当限位空间中不存在冷凝水时，浮球414落在排水壳体20底壁上而处于第一位置(即浮球414的最低极限位置)。当限位空间中存在冷凝水时，浮球414可漂浮于冷凝水中而位于第一位置与第二位置之间(即浮球414的一部分位于冷凝水的液面下方，浮球414的另一部分位于液面上方)。当限位空间中的冷凝水的液面上升至警戒高度时，浮球414处于第二位置(即浮球414的最高极限位置)。

具体地，浮球414大致呈球状结构，包括浮球主体及设于浮球主体的电磁铁。电磁铁可在通电状态下产生磁性以吸引传动组件，而当电磁铁处于断电状态下时，电磁铁则失去磁性而与传动组件分离。如此，浮球414通过电磁铁吸附的方式，根据冷凝水的液面升降控制传动组件的工作状态。可以理解，浮球414的形状与具体构造不限，可根据不同需要设置。

传动组件包括支撑座4161及杠杆4163。其中，支撑座4161固定于外部固定结构，杠杆4163呈杆状结构，杠杆4163的中部支撑于支撑座4161上，并受控于浮球414以其在支撑座4161上的支撑点为转动中心转动，以使传动组件处于第一工作状态或第二工作状态。

杠杆4163包括位于支撑点两侧的第一端4162与第二端4614。第一端4162设有位于浮球414的升降路径上的被吸引件4162a，被吸引件4162a由金属等可被浮球414产生的磁性吸引的材料制成，因此可在浮球414的吸引下与浮球414接触。第二端4614则连接于监测机构，用于改变监测机构的工作状态。

具体地，当浮球414处于第一位置时，浮球414与被吸引件4162a分离且与被吸引件4162a保持一定距离，因此对被吸引件4162a的吸引力较小而无法改变第一端4162的初始位置，此时传动组件处于第一工作状态。在浮球414跟随冷凝水的液面上升至第二位置的过程中，浮球414对第一端4162的吸引力逐渐增大。当浮球414达到第二位置时，浮球414与第一端4162的距离逐渐减小，因此对被吸引件4162a的吸引力逐渐增大直至被吸引件4162a与其接触，从而带动传动组件切换至第二工作状态。

监测机构包括控制开关432、第一监测电路434以及第二监测电路436，第一监测电路434与第二监测电路436为互斥电路，控制开关432受控于传动组件可择一导通第一监测电路434与第二监测电路436。

具体地，第一监测电路434与第二监测电路436并联于主控板，第一监测电路434设有第一触点4341，第二监测电路436设有第二触点4361。控制开关432为翘板开关，控制开关432的其中一端用于接触第一触点4341，控制开关432的另一端用于接触第二触点4361，控制开关432靠近第一触点4341的一端与杠杆4163的第二端4614连接。如此，杠杆4163的第二端4614操作控制开关432接触第一触点4341以导通第一监测电路434或接触第二触点4361以导通第二监测电路436。

进一步地，浮球414位于第一监测电路434中。当第一监测电路434导通时，浮球414产生磁性以吸引传动组件。而当第一监测电路434断开时，浮球414失去磁性而与传动组件分离，因此当冷凝水的液面逐渐下降时，浮球414也跟随液面逐渐下降直至重新回到第一位置。

更进一步地，传动组件还包括第一拉力弹簧4165与第二拉力弹簧4167，且第一拉力弹簧4165的力矩大于第二拉力弹簧4167的力矩，以辅助控制杠杆4163的工作状态。具体地，第一拉力弹簧4165的两端分别连接杠杆4163的第二端4614与外部固定结构，用于对第二端4614施加拉力以导通第一监测电路434。第二拉力弹簧4167的两端分别连接控制开关432连接第二触点4361的一端与外部固定结构，用于对控制开关432施加拉力以导通第二监测电路436。

如此，传动组件受控操作控制开关432导通第一监测电路434或第二监测电路436。当传动组件处于第一工作状态时，由于第一拉力弹簧4165的力矩大于第二拉力弹簧4167的力矩，因此连接于第二端4614的控制开关432在第一拉力弹簧4165的拉力作用下接触第一触点4341以导通第一监测电路434。当传动组件处于第二工作状态时，杠杆4163的第二端4614带动控制开关432接触第一触点4341的一端向上运动以与第一触点4341分离，因此控制开关432在第二拉力弹簧4167的拉力作用下转动而接触第二触点4361以导通第二监测电路436。

上述排水装置100的工作过程如下：

当排水装置100处于正常排水状态时，冷凝水通过排水口23正常排出，因此限位空间中不存在冷凝水，浮球414位于排水壳体20的底壁而与杠杆4163的第一端4162的被吸引件4162a分离，控制开关432在第一拉力弹簧4165的拉力作用下接触第一触点4341而导通第一监测电路434，因此浮球414处于导电状态而具有磁性，主控板可监测到第一监测电路434处于导通状态，因此控制换热设备正常运行。

当排水装置100处于非正常排水状态时，排水口23等结构发生堵塞，冷凝水无法正常排出而导致排水腔21中的冷凝水的液面不断上涨，进而导致限位空间的冷凝水的液面也不断上涨，浮球414跟随液面不断上升，浮球414对被吸引件4162a的吸引力不断增大。

当浮球414上升至第二位置时，浮球414吸引被吸引件4162a以使被引吸引件与浮球414接触，从而带动杠杆4163的第二端4614向上运动而带动控制开关432一端与第一触点4341分离，控制开关432的另一端则在第二拉力弹簧4167的拉力作用下与第二触点4361接触而导通第二监测电路436。此时主控板可监测到第二监测电路436处于导通状态且第一监测电路434处于断开状态，从而控制换热设备停机保护以避免冷凝水的液面继续上升。

当排水装置100恢复正常排水后，由于第一监测电路434处于断开状态，因此浮球414不具有磁性，浮球414可与浮球414分离并跟随液面的下降而下降，实现浮球414的自动复位。与此同时，杠杆4163的第一端4162失去了浮球414对其的吸引，因此杠杆4163的第二端4164在第一拉力弹簧4167的拉力作用下向下运动，最终带动控制开关432离开第二触点4361而重新接触第一触点4341，因此第二监测电路436断开，第一监测电路434重新导通而使浮球414重新带电。

上述液位监测结构40、排水装置100及换热设备，通过设置在排水壳体20内的液位监测结构40可将冷凝液的液位的升降转换为第一监测电路434与第二监测电路436的通断，从而根据电路的通端可准确判断排水装置100是否堵塞。由于液位监测结构40的监测过程不受换热设备的气源成份不统一的影响，因此该液位监测结构40具有较高的监测精度及可靠性，从而保证了换热设备的安全运行。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种液位监测结构，用于监测待测液体的液面高度，其特征在于，所述液位监测结构包括：

升降传动机构，包括浮球(414)及受控于所述浮球(414)的传动组件；及

监测机构，包括控制开关(432)、第一监测电路(434)以及第二监测电路(436)，所述控制开关(432)受控于所述传动组件可择一导通所述第一监测电路(434)与所述第二监测电路(436)；

其中，当所述浮球(414)跟随所述待测液体的液位下降至第一位置时，所述传动组件受控操作所述控制开关(432)导通所述第一监测电路(434)；当所述浮球(414)跟随所述待测液体的液位上升至所述第二位置时，所述传动组件受控操作所述控制开关(432)导通所述第二监测电路(436)。

2.根据权利要求1所述的液位监测结构，其特征在于，当所述浮球(414)处于所述第一位置时，所述浮球(414)与所述传动组件分离，所述传动组件操作所述控制开关(432)导通所述第一监测电路(434)；当所述浮球(414)处于所述第二位置时，所述浮球(414)吸附所述传动组件，所述传动组件操作所述控制开关(432)导通所述第二监测电路(436)。

3.根据权利要求2所述的液位监测结构，其特征在于，所述浮球(414)位于所述第二监测电路(436)中，当所述第二监测电路(436)导通时，所述浮球(414)产生磁性以吸引所述传动组件，当所述第一监测电路(434)断开时，所述浮球(414)失去磁性以与所述传动组件分离。

4.根据权利要求1所述的液位监测结构，其特征在于，所述传动组件包括支撑座(4161)及杠杆(4163)，所述杠杆(4163)支撑于所述支撑座(4161)上，所述杠杆(4163)受控于所述浮球(414)以其在所述支撑座(4161)上的支撑点为转动中心转动。

5.根据权利要求4所述的液位监测结构，其特征在于，所述杠杆(4163)包括分别位于所述支撑点两侧的第一端(4162)与第二端(4164)，所述第一端(4162)位于所述浮球(414)的升降路径上，所述第二端(4164)连接于所述控制开关(432)；

当所述浮球(414)处于所述第一位置时，所述浮球(414)与所述第一端(4162)分离，所述第二端(4164)带动所述控制开关(432)导通所述第一监测电路(434)；当所述浮球(414)处于所述第二位置时，所述浮球(414)吸附所述第一端(4162)，所述第二端(4164)带动所述控制开关(432)导通所述第二监测电路(436)。

6.根据权利要求5所述的液位监测结构，其特征在于，所述第一端(4162)设有可被磁性吸引的被吸引件(4162a)，所述浮球(414)可在预设吸引距离内吸引所述被吸引件(4162a)。

7.根据权利要求5所述的液位监测结构，其特征在于，所述传动组件还包括第一拉力弹簧(4167)与第二拉力弹簧(4167)，所述第一拉力弹簧(4167)的力矩大于所述第二拉力弹簧(4167)的力矩，所述第一拉力弹簧(4167)用于对所述第二端(4164)施加拉力以使所述控制开关(432)导通所述第一监测电路(434)，所述第二拉力弹簧(4167)用于对所述控制开关(432)施加拉力以使所述控制开关(432)导通所述第二监测电路(436)。

8.根据权利要求1所述的液位监测结构，其特征在于，所述第一监测电路(434)设有第一触点(4341)，所述第二监测电路(436)设有第二触点(4361)，所述控制开关(432)可接触所述第一触点(4341)以导通所述第一监测电路(434)或接触所述第二触点(4361)以导通所述第二监测电路(436)。

9.一种排水装置，其特征在于，包括如权利要求1至8任意一项所述的液位监测结构。

10.根据权利要求9所述的排水装置，其特征在于，所述排水装置包括排水壳体(20)，所述排水壳体(20)设有排水腔(21)及连通所述排水腔(21)的排水口(23)，所述液位监测结构部分安装于所述排水腔(21)内。

11.一种换热设备，其特征在于，包括如权利要求1至8任意一项所述的液位监测结构，所述换热设备为冷凝式燃气热水炉。

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