CN205279452U - 一种热水器内胆集成防蚀系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种热水器内胆集成防蚀系统，属于热水器技术领域。该系统包括恒流控制电路和插装在金属内胆中的电极棒，电极棒的惰性金属芯体外端和内端分别为外伸的接电段和电极段，接电段和电极段之间为牺牲阳极段；恒流控制电路含有的PWM控制输出端通过光电隔离器件的输出侧正极与恒流输出电路耦合；恒流输出电路的输出端接惰性金属芯体的外伸端，且通过反馈电路接智能器件的AD反馈端；光电隔离器件的输出侧负极通过继电器的常开触点接内胆；继电器的常闭触点两端分别接牺牲阳极段和内胆，继电器的受控端接智能器件的开关控制端。本实用新型大大延长了牺牲阳极段的使用寿命，避免定期更换的麻烦，而且牺牲阳极段表面的结垢现象明显得到抑制。

Description

一种热水器内胆集成防蚀系统

技术领域

本实用新型涉及一种防蚀系统，同时还涉及采用该结构的热水器，属于热水器技术领域。

背景技术

热水器储水内胆的防蚀一致是令人关注的问题，防蚀问题的妥善解决不仅可以延长热水器的使用寿命，而且有利于避免水质劣化。涂覆搪瓷是目前热水器内胆的主要防蚀措施，虽然致密搪瓷层可以隔离内胆基体和水，但是由于存在内胆接缝、焊缝等结构，搪瓷的覆盖率不可能达到100%。因此，经常还采用活泼金属制成的牺牲阳极或外加电流的电子阳极保护来弥补搪瓷防蚀的不足。这两种保护措施各有特点：牺牲阳极实施简单，但寿命较短，需要不断更新；而电子阳极寿命长，却实现起来较为复杂。

为了取长补短，公开号为CN202274650U的中国专利申请给出了先消耗阳极保护的镁棒，待镁棒消耗后成为辅助电极，转由外加电流的电子阳极防蚀。但当镁棒之类的牺牲阳极消耗完而遇到断电时，内胆便失去了防蚀保护。公开号为CN103255423A的中国专利申请披露了一种电子阳极和牺牲阳极有机结合的双重防止金属内胆锈蚀的系统及其方法，该系统包括电流流向侦测电路、受控PWM电源、设置在金属内胆电解质中的活泼金属棒和惰性金属棒，使得活泼金属棒在外加电流时起类似于参比电极的作用，停电时作为牺牲阳极，即活泼金属棒具有类似参比电极与牺牲阳极的双重功能，从而使系统具有双重防止金属内胆锈蚀的功能。当受控PWM电源工作一段时间后，金属内胆将与活泼金属棒电位相等，则活泼金属棒不再因为保护阴极而被消耗，只是起到了类似参比电极的作用，为受控PWM电源输出电流提供参照，这时外加电流保护回路取代牺牲阳极回路防止金属内胆锈蚀。因此在通电或停电的情况下，都能防止金属内胆锈蚀。然而该技术方案实际应用时，存在以下问题：1）两种电极彼此分开安装的结构不仅颇为不便，而且使内胆的制造、装配以及密封性能的保证变得困难；2）每次PWM电源工作，在一段时间内活泼金属棒（即阳极棒）处于消耗状态，而且由于其表面逐渐结垢以及水质、水温等诸多因素均会影响其“二股电流”的动态平衡，因而连接在电路中的活泼金属棒实际经常处于被消耗状态，其使用寿命仍比电流阳极短得多；3）采样电阻位于电流流向侦测电路中的电压比较器正、负输入端之间，而电压比较器的输出端与受控PWM电源的控制端连接，工作过程中PWM输出容易受外界电磁场干扰，使阴极保护电流难以满足内胆防蚀的需要。

发明内容

本实用新型的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种组装十分方便，并且有电时确保牺牲阳极不消耗、而阴极电流始终切实满足防蚀需求的热水器内胆集成防蚀系统，从而大大延长牺牲阳极的使用寿命，有效避免维护更换的麻烦。

为了达到以上目的，本实用新型的热水器内胆集成防蚀系统包括恒流控制电路和绝缘插装在金属内胆中的电极棒，所述电极棒具有惰性金属芯体（例如钛合金芯体），所述芯体的外端和内端分别为外伸的接电段和电极段，所述接电段和电极段之间的中间段具有包覆在绝缘层外活泼金属（例如镁铝合金）构成的牺牲阳极段；所述恒流控制电路含有智能器件，所述智能器件的PWM控制输出端通过光电隔离器件的输出侧正极与恒流输出电路耦合；所述恒流输出电路的输出端接所述惰性金属芯体的外伸端，且通过反馈电路接所述智能器件的AD反馈端；所述光电隔离器件的输出侧负极通过继电器的常开触点接内胆；所述继电器的常闭触点接所述牺牲阳极段，所述继电器的受控端接所述智能器件的开关控制端。

采用本实用新型后，牺牲阳极与电子阳极集成为一根电棒，因此安装十分方便，且内胆的制造简单、密封容易保证。通电时，智能控制器件的开关控制端控制继电器常开触点闭合，且其PWM控制输出端通过恒流输出电路输出根据预定恒流值决定的输出恒流，经惰性金属电极段构成的电子阳极—内胆存水—内胆形成的阳极电流保护回路，而牺牲阳极保护电路完全断开；且接收反馈电路的输出恒流反馈信号，与预定恒流值比较后，调整PWM控制信号，通过闭环控制，使输出恒流等于预定恒流值。断电时，继电器的常开触点断开、常闭触点闭合，构成活泼金属牺牲阳极段构成的牺牲阳极—内胆存水—内胆形成的牺牲阳极保护回路。由此可见，断电时，牺牲阳极保护电路接通，牺牲阳极可以起到切实的防蚀作用；通电时，牺牲阳极保护电路则完全断开，电子阳极起保护作用，活泼金属阳极不会损耗，从而大大延长牺牲阳极的使用寿命，有效避免维护更换的麻烦。

进一步，所述金属内胆的插装处密封焊接具有内螺纹的插装管座，所述牺牲阳极段的上端具有延伸到接电段的缩颈段，所述缩颈段外端的外螺纹旋拧锁紧螺母，所述缩颈段内端的台阶与锁紧螺母的端面之间通过内、外两大端相对的空心T形截面绝缘密封环夹持固定具有外螺纹的安装螺头。

进一步，所述芯体的电极段外表涂覆稀有金属氧化物涂层，一般为钌铱或铱钽涂层。

进一步，所述恒流输出电路的电源端通过稳压电路和恒流发生电路后输出所需要的保护电流。

进一步，所述反馈电路通过采样电阻和放大器接作为智能器件的单片机芯片的AD反馈端。

进一步，所述采样电阻接所述放大器的正输入极，所述放大器的负输入极和输出极并接所述单片机芯片的AD反馈端。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图。

图2为图1实施例电极棒插装部位的放大结构示意图。

图3为图1实施例电极棒的局部放大结构示意图。

图4为图1实施例的控制电路图。

具体实施方式

实施例一

本实施例采用热水器内胆集成防蚀系统如图1所示，包括恒流控制电路L和通过内胆插装管座1-1绝缘插装在金属内胆1中的电极棒2。该电极棒2具有钛合金芯体，该芯体的外端和内端分别为外伸的接电段2-a和电极段2-b，接电段2-a和电极段2-b之间的中间段外具有包覆固定在绝缘套管2-3外镁合金构成的牺牲阳极段2-2，从而使芯体2-1与牺牲阳极段2-2相互绝缘。

电极棒2的安装结构如图2所示，金属内胆1的插装处密封焊接具有内螺纹的插装管座1-1。牺牲阳极段2-2的上端具有延伸到接电段2-a的缩颈段2-d，缩颈段2-d外端的外螺纹旋拧两锁紧螺母2-4，缩颈段2-d内端的台阶与锁紧螺母2-4的端面之间通过内、外两大端相对的空心T形截面绝缘密封环2-5夹持固定具有外螺纹的安装螺头2-6。这样，插装电极棒2时，只要借助密封圈2-7将安装螺头2-6旋拧按到插装管座1-1的内螺纹孔中即可，十分方便。

如图3所示芯体2-1的电极段2-b外表涂覆有钌铱（或其它稀有金属）氧化物涂层2-c。这样，钛合金基体表面被高催化活性的氧化物涂层所覆盖，可避免钛合金基体被击穿破坏，且附着稀有金属氧化物涂层后阳极电化学稳定性优异，工作电流密度大，消耗率低，使用寿命更长。

本实施例恒流控制电路可以借用配套热水器原有的智能器件——型号ST8S103的单片机芯片N1，使其充分发挥应有功能。具体电路构成如图4所示，单片机芯片N1的PWM控制输出端通过光电隔离器件N4的输出侧正极与恒流输出电路N3耦合。恒流输出电路N3的T12V电源端通过稳压器件N5为主的稳压电路和串接运算放大器N3A及三极管Q2为主的恒流发生电路后通过电感L1输出，该输出端接在惰性金属芯体电子阳极外伸端的同时，还通过采样电阻R14和放大器N3B为主的反馈电路接单片机芯片N1的AD反馈端；具体而言，采样电阻R14接放大器N3B的正输入极，放大器N3B的负输入极和输出极接单片机芯片N1的AD反馈端，这样可以实时稳定反馈工作过程中恒流输出的实际值，避免外界因素干扰，以便单片机与预定恒流值比较调整PWM控制信号，实现精确的闭环控制。

光电隔离器件N4的输出侧负极通过继电器K1的常开触点K1K接内胆；而该继电器K1的常闭触点K1B接牺牲阳极段，继电器K1的受控端SWITCH接单片机N1的开关控制端。

本实施例的恒流控制电路使得活泼金属牺牲阳极段具有与惰性金属电子阳极相近的使用寿命，因此将其集成为一根电极棒显得十分合理。通电时，单片机芯片的开关控制端控制继电器常开触点闭合，PWM控制输出端通过恒流输出电路输出根据预定恒流值并不断通过反馈修正的输出恒流，经惰性金属电极段构成的电子阳极起到内胆防蚀作用，镁合金阳极保护电路完全断开；断电时，继电器的常开触点断开、常闭触点闭合，构成活泼金属牺牲阳极段构成的牺牲阳极保护回路；从而即使断电，依然可以保护内胆，而活泼金属阳极断电时的损耗十分有限，大大延长了使用寿命，基本避免了维护更换的麻烦。并且牺牲阳极与电子阳极集成为一根电棒，因此装拆均十分方便。

图4中的T为通讯电路，用于实现单片机与外部电路的通讯连接。

试验表明，本实施例不仅使外加电流防蚀和牺牲阳极防蚀相得益彰，大大延长了牺牲阳极段的使用寿命，避免定期更换的麻烦，而且内衬电子阳极的牺牲阳极段表面与现有技术的阳极棒相比，使用后影响导电性能的结垢现象明显得到抑制，因此得以在需要阳极保护时始终性能如初，保持良好的导电性能，产生了意想不到的有益效果。

Claims (6)

1.一种热水器内胆集成防蚀系统，包括恒流控制电路和绝缘插装在金属内胆中的电极棒，其特征在于：所述电极棒具有惰性金属芯体，所述芯体的外端和内端分别为外伸的接电段和电极段，所述接电段和电极段之间的中间段具有包覆在绝缘层外活泼金属构成的牺牲阳极段；所述恒流控制电路含有智能器件，所述智能器件的PWM控制输出端通过光电隔离器件的输出侧正极与恒流输出电路耦合；所述恒流输出电路的输出端接所述惰性金属芯体的外伸端，且通过反馈电路接所述智能器件的AD反馈端；所述光电隔离器件的输出侧负极通过继电器的常开触点接内胆；所述继电器的常闭触点接所述牺牲阳极段，所述继电器的受控端接所述智能器件的开关控制端。

2.根据权利要求1所述的热水器内胆集成防蚀系统，其特征在于：所述金属内胆的插装处密封焊接具有内螺纹的插装管座，所述牺牲阳极段的上端具有延伸到接电段的缩颈段，所述缩颈段外端的外螺纹旋拧锁紧螺母，所述缩颈段内端的台阶与锁紧螺母的端面之间通过内、外两大端相对的空心T形截面绝缘密封环夹持固定具有外螺纹的安装螺头。

3.根据权利要求2所述的热水器内胆集成防蚀系统，其特征在于：所述芯体的电极段外表涂覆稀有金属氧化物涂层。

4.根据权利要求3所述的热水器内胆集成防蚀系统，其特征在于：所述恒流输出电路的电源端通过稳压电路和恒流发生电路后输出保护电流。

5.根据权利要求4所述的热水器内胆集成防蚀系统，其特征在于：所述反馈电路通过采样电阻和放大器接作为智能器件的单片机芯片的AD反馈端。

6.根据权利要求5所述的热水器内胆集成防蚀系统，其特征在于：所述采样电阻接所述放大器的正输入极，所述放大器的负输入极和输出极并接所述单片机芯片的AD反馈端。