CN217442642U - 一种防腐疏水小型化电子水尺 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及水位测量领域，具体为一种防腐疏水小型化电子水尺，包括不锈钢外壳、水位检测电极、封装于不锈钢外壳内的电路板，其特征在于，还包括包裹电路板的环氧树脂浇灌层，所述环氧树脂浇灌层将电路板封装于不锈钢外壳内；水位检测电极设有多个，每个水位检测电极为一个石墨螺钉加配一个螺母而构成；不锈钢外壳内设有公共电极，公共电极采用石墨条；石墨条固定在不锈钢外壳上，石墨条与多个水位检测电极等距离设置。本实用新型用石墨螺钉替换不锈钢螺钉，延长水位检测电极的使用寿命；省去传统电子水尺的塑料外壳，不锈钢外壳无包边设计可以减小宽度和高度，优化螺钉装配，实现了产品小型化。

Description

一种防腐疏水小型化电子水尺

技术领域

本实用新型涉及水位测量领域，尤其涉及一种防腐疏水小型化电子水尺。

背景技术

如图1～图2所示，传统电子水尺一般由304或316不锈钢金属外壳1(公共电极)、多个304或316不锈钢螺钉3、电路板5、塑料外壳4、环氧树脂等密封而成。

传统电子水尺结构、制造工艺流程如下：每个水位检测电极6由一个螺钉加配两个螺母组成，相邻两个水位检测电极的间距一般为1cm，如量程120cm的电子水尺需要由120个螺钉和240个螺母构成；上下各有水平固定孔位，造成电子水尺高度较厚(整体厚度约4cm，其中：不锈钢金属高度3cm，塑料外壳高度1cm)；并在不锈钢金属外壳背面预留灌胶开口，尺寸比量程要长10多厘米。此外，一般还需要将不锈钢螺钉装入有预留孔位的塑料外壳上，再用螺母固定螺钉；装配螺钉后，预留孔位的电路板插入螺钉上，再用螺母固定电路板。不锈钢金属外壳上下各安装2根铝管(管径1cm，长度4cm)，构成固定孔位，先用热熔胶固定，再用胶水做密封处理，以防后期灌胶溢流，用于电子水尺安装固定。不锈钢金属槽开口包边，且两面涂胶密封处理，涂胶长度与水尺长度一样，装有电路板的塑料外壳紧贴包边放置，再用几个金属卡箍固定，以防灌胶时环氧树脂溢流；静置一段时间等待胶水干透；最后竖立起来在灌胶开口处进行整体灌胶。传统电子水尺灌胶量很多，重量重、高度较厚、装配、密封灌胶等生产制造时间较长、生产成本较高等缺点。

因此减小电子水尺的尺寸，优化电子水尺的封装结构和生产工艺，降低生产成本显得尤为重要。

由于金属外壳部分采用不锈钢(金属铁加入了Cr、Ni、Mo等微量元素)，表面上生成了致密的氧化膜，因此在普通介质中的腐蚀速率大大降低，因此具有一定的防腐能力，且受环境如温度、湿度、泥沙、波浪、降雨等因素的影响小，得到较为广泛的使用。

一般而言，不锈钢在清水中是耐腐蚀的，但在电解质存在的情况下，会形成原电池产生的电化学腐蚀，不锈钢的钝化膜会被打破，导致腐蚀后果严重。特别是含有Cl离子等环境中(如海水中)，Cl离子优先与其中的阳离子结合生成可溶性氯化物，使得局部钝化膜被破坏，腐蚀形成蚀孔(孔径在20～30μm)。蚀孔迅速发展，成为不锈钢的隐患，不锈钢由于局部腐蚀导致的损失日趋见长。

电子水尺的不锈钢水位检测电极虽然有一定的耐腐蚀能力，但是在通电的情况下会与水产生原电池反应，产生电化腐蚀，使用一段时间后电极会腐蚀，特别是在液位与空气交界处，电极产生的腐蚀更加明显，电极腐蚀后表面生成金属氧化物，形成一层膜导致水位检测电极不导电，无法实现水位检测功能，缩短了电子水尺的工作寿命。

此外，电子水尺的塑料外壳采用模具生产或者数控机床CNC加工，具有一定的亲水性，由于空气中含有大量的粉尘，电子水尺表面容易沉积污秽物，在潮湿环境容易凝结水珠，或者掉落的水珠(如雨水)容易附着在水尺表面，检测电极容易受到水珠误触发的影响，导致电子水尺容易误判，造成错误的液位数据，因此需要进一步降低水珠误触发液位检测的影响。

而与之对应常见的金属腐蚀控制方法的主要有使用耐腐蚀性结构材料、电化学阴极保护、信号保护、缩短工作时间、涂料(涂层)防护。耐腐蚀性结构材料：如使用304、316、316L不锈钢，具有一定的防腐能力，只是降低腐蚀速率，但不能杜绝(电化)腐蚀。电化学阴极保护主要有外加电流的阴极保护法和牺牲阳极的阴极保护法。

外加电流的阴极保护法是通过外加电源来改变周围金属的电位，使电子在金属基体表面富集，使得金属基体的电位一直低于周围环境电位，从而有效控制金属基体失去电子发生腐蚀。这种方法需要外加直流电源以及辅助阳极，迫使电子从土壤流向被保护金属，使被保护金属结构电位高于周围环境来进行保护。不足之处是与牺牲阳极相比，需要更高的检测和维护费用；需要外部电源，持续的电源供给费用；具有引发杂散电流干扰的高风险，可导致过保护，引发防腐层的破坏及管材氢脆。

牺牲阳极的阴极保护法是将电位更负的金属与被保护的金属连接使其处于同一电解质溶液中，由于阳极电化学活性更高先发生腐蚀，转移电子到被保护金属上使被保护金属处于较负的电位。实用新型专利(一种新型电极式电子水尺，授权公告号CN 208568025U)：为降低水位检测电极电化腐蚀效应，采用牺牲阳极(材料有：镁和镁合金、锌和锌合金、铝和铝合金)的阴极保护法，阳极材料与底部的水位检测电极相连，阳极材料失电子首先被腐蚀，完成金属对水位检测电极的保护。不足之处，需要定期对阳极材料进一步处理，如更换阳极或者使用锉刀锉去氧化层，维护成本高。

信号保护法：在需要保护的电极上设计保护性信号，如在电极上使用正负交替的交流电压(增加复杂度)或低压的脉动电压(太低就不能正常工作)，只能延缓电化腐蚀，难以根除电化腐蚀。

缩短工作时间法：必要的工作时间是无法减少的，只能延缓电化腐蚀，难以根除电化腐蚀。

涂料防腐法：金属腐蚀控制中最主要的手段：一是涂层的屏蔽作用，将涂层涂覆在金属表面，这样水、氧气、氯离子等腐蚀介质无法与金属直接接触，从而减缓了金属的腐蚀。二是颜料的缓蚀作用，涂层中的防锈颜料遇水释放缓蚀离子，保护金属基体。三是阴极保护作用，涂层中往往加入了电位较负的金属粉体，遇水会先与其发生反应，作为阳极保护基体金属。然而多数涂料防腐电绝缘性能优良，涂覆在电子水尺的水位检测电极上会无法导电进行正常工作，不能满足既导电又防腐的要求。

因此，特别需要一种防腐疏水小型化电子水尺解决现有技术中存在的问题：防腐达到水位检测电极和公共电极既能导电又防腐的要求，疏水减少水珠误触发液位检测影响，小型化可以减小电子水尺的尺寸、优化封装结构和生产工艺、降低生产成本、携带方便等优点。

实用新型内容

本实用新型的目的提供一种防腐疏水小型化电子水尺，使用一种既能导电又具有防电化腐蚀的水位检测电极材料，尽可能延长电子水尺工作寿命，解决现有技术中存在电化腐蚀的问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种防腐疏水小型化电子水尺，包括不锈钢外壳、水位检测电极、封装于不锈钢外壳内的电路板；还包括包裹电路板的环氧树脂浇灌层，所述环氧树脂浇灌层将电路板封装于不锈钢外壳内；

水位检测电极设有多个，每个水位检测电极为一个石墨螺钉加配一个螺母而构成，多个水位检测电极通过石墨螺钉和螺母固定在电路板上；

不锈钢外壳内设有公共电极，公共电极采用石墨条；石墨条固定在不锈钢外壳上，石墨条与多个水位检测电极等距离设置。

在优先的实施例中，在环氧树脂浇灌层的表面涂有疏水涂层。

在优先的实施例中，电路板集成有存储模块、电源模块和微处理器，水位检测电极、存储模块分别与微处理器连接，电源模块和微处理器连接；存储模块用于存储水位。

在优先的实施例中，电路板上设有用于装入石墨螺钉的预留孔位。

与现有技术相比，本实用新型取得的有益效果包括：

1、本实用新型在正常使用的情况下，采用纯物理保护方式，使用既能导电又具有优良防电化腐蚀的石墨螺钉代替不锈钢螺钉，石墨是化学稳定性最好的物质之一，使水位检测电极免于被电化腐蚀，电极得到了很好的保护，延长水位检测电极的使用寿命。

2、采用小型化设计方案，减去了塑料外壳，电路板直接通过环氧树脂浇灌层封装于不锈钢外壳内，电子水尺的尺寸大幅度减少、大大节省材料成本和生产制造时间；具有重量轻、携带方便、安装方便、小型化优等优点。

3、在环氧树脂浇灌层的表面涂刷疏水涂层，具有更持久的疏水性和自清洁功能，可以进一步降低水珠误触发液位检测的影响。

附图说明

图1为传统电子水尺的结构框图；

图2为传统电子水尺的电路板安装示意图；

图3为本实用新型防腐疏水小型化电子水尺的结构框图；

图4为本实用新型防腐疏水小型化电子水尺的电路板安装示意图。

附图标记说明：

1、不锈钢外壳；2、不锈钢螺母；3、不锈钢螺钉；4、塑料外壳；5、电路板；6、水位检测电极；

2-1、不锈钢外壳；2-2、石墨螺钉；2-3、环氧树脂浇灌层；2-4、电路板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步地详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，本实用新型的实施方式并不限于此。

如图3～图4所示，本实用新型的防腐疏水小型化电子水尺，包括不锈钢外壳2-1、石墨螺钉2-2、环氧树脂浇灌层2-3、电路板2-4等。电路板安装在不锈钢外壳内，石墨螺钉装入电路板后通过螺母固定在电路板上，以形成水位检测电极。

其中，每个水位检测电极为一个石墨螺钉加配一个螺母而构成，多个水位检测电极通过石墨螺钉和螺母固定在电路板上。不锈钢外壳内设有公共电极，公共电极采用石墨条。石墨条固定在不锈钢外壳上，石墨条的两头均接电源负极GND，并与多个水位检测电极等距离设置。

环氧树脂浇灌层设置在电路板的上表面，将电路板封装于不锈钢外壳内。环氧树脂层可以直接采用水平浇灌的方式，灌注在电路板的上表面，提高了浇灌的效率。

电路板集成有存储模块、电源模块、微处理器、水位检测电极等，水位检测电极、存储模块与微处理器连接，电源模块和微处理器连接；存储模块用于存储水位等关键信息；微处理器用于控制各模块有序工作。

本实用新型采用既能导电又具有优良防电化腐蚀的石墨代替不锈钢，即水位检测电极的螺钉采用石墨螺钉，电极得到了很好的保护，为纯物理保护技术手段，降低了水位检测电极的电化腐蚀，延长了水位检测电极的使用寿命。

所述石墨螺钉可以采用石墨和粘土混合加工而成，或者使用石墨烯与环氧树脂混合加工而成。混合比例采用现有的常规比例即可。

此外，本实用新型还对电子水尺进行了小型化设计。小型化设计的具体结构如下：省去了传统电子水尺的塑料外壳，不锈钢外壳采用无包边结构(即不锈钢外壳不再设有用于固定安装塑料外壳的包边)，可以减小电子水尺的宽度和高度，优化石墨螺钉的装配，改变环氧树脂灌胶方式，尺寸大幅度减少、大大节省材料成本和生产制造时间；具有重量轻、携带方便、安装方便、小型化优等优点。

本实用新型进一步地，在环氧树脂浇灌层的表面涂有疏水涂层，从而使得在潮湿环境下，水汽难以凝结成水珠或者水珠易于滑落，具有更持久的疏水性和自清洁功能，降低了泄漏电流，减少了对绝缘件的腐蚀，提高了绝缘件的可靠性和平均使用寿命，解决了电子水尺所面临的疏水性低、易沉积污秽物、抗污闪能力低的问题，适合于电子水尺设备在恶劣环境下长期使用，可以进一步降低水珠误触发液位检测的影响。

在本实施例中，石墨既能满足导电又能防腐的要求，因此石墨在防腐性能方面优于不锈钢，采用石墨螺钉代替不锈钢螺钉，有效避免了水位检测电极被电化腐蚀。

产品小型化设计如下：不锈钢金属外壳无包边设计，可以减小宽度和高度；省去塑料外壳，优化不锈钢螺钉装配(每个螺钉加配一个螺母)；改变环氧树脂灌胶方式(垂直灌胶改变水平灌胶)。

小型化电子水尺的结构、制造工艺流程如下：一个水位检测电极由一个石墨螺钉加配一个螺母组成，电极间距保持不变，量程120cm的电子水尺需要由120个螺钉和120个螺母构成，无固定孔位。电路板上设有预留孔位，先将石墨螺钉逐个装入电路板上的预留孔位，用120个螺母装配到对应的石墨螺钉上，逐个拧紧固定电路板，节省50％的螺母用量，不锈钢外壳的容纳槽内粘贴绝缘胶布以防电路板120个螺钉接触不锈钢；不锈钢外壳的容纳槽放置在水平度比较高的工作台上，最后进行灌胶处理。小型化电子水尺不锈钢外壳的金属开口无包边(宽度0.5cm)，宽度由4.5cm缩短为3cm；无需上下固定孔位，高度由4cm缩减为1cm，不锈钢外壳的金属宽厚周长由11.5cm(0.5cm×2+3cm×2+4.5cm)缩短为5cm(3cm+1cm×2)；小型化电子水尺无需单独的灌胶开口，所以尺寸比量程稍微大点即可，可以缩短10cm左右。

本实用新型的小型化优势非常明显：小型化电子水尺尺寸大幅度减少(3cm×1cm)/(4cm×4.5cm)＝0.167，体积减少80％以上；不考虑电路板体积和不锈钢厚度，环氧树脂灌胶量对比(3cm×1cm)/(3cm×4.5cm)＝0.22，节省75％的灌胶量以上；两种不锈钢宽高周长比5cm/11.5cm＝0.43，节省不锈钢材料50％以上；节省50％的螺母用量；省去塑料外壳、铝管、密封胶水等材料成本，缩短了螺母装配、密封等生产制造时间和降低了不少成本；重量轻、携带方便、安装不便等优点。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本实用新型的各种改动或变型不脱离本实用新型的精神和范围，且属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型。

Claims (4)

1.一种防腐疏水小型化电子水尺，包括不锈钢外壳、水位检测电极、封装于不锈钢外壳内的电路板，其特征在于，还包括包裹电路板的环氧树脂浇灌层，所述环氧树脂浇灌层将电路板封装于不锈钢外壳内；

水位检测电极设有多个，每个水位检测电极为一个石墨螺钉加配一个螺母而构成，多个水位检测电极通过石墨螺钉和螺母固定在电路板上；

不锈钢外壳内设有公共电极，公共电极采用石墨条；石墨条固定在不锈钢外壳上，石墨条与多个水位检测电极等距离设置。

2.根据权利要求1所述的防腐疏水小型化电子水尺，其特征在于，在环氧树脂浇灌层的表面涂有疏水涂层。

3.根据权利要求1所述的防腐疏水小型化电子水尺，其特征在于，电路板集成有存储模块、电源模块和微处理器，水位检测电极、存储模块分别与微处理器连接，电源模块和微处理器连接；存储模块用于存储水位。

4.根据权利要求1所述的防腐疏水小型化电子水尺，其特征在于，电路板上设有用于装入石墨螺钉的预留孔位。

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