用于流体加热器的开关装置制造方法及图纸

用于流体加热器的开关机构。它根据流率对一个热水用的加热机构进行通电或断电。它带有一个圆柱状的由例如是金属制成的开关体，后者可移动地置于有水流过的垂直的流体导管局部中。开关体可以在预定的流率作用下被水流从下方的休止位置冲至上方的开关位置。还有一个位置传感器用来检测可动开关体的这一位置变化。该传感器最好是由具光源与光电管的光障开关构成。该光障开关与加热机构的开关元件相连。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于流体加热器的开关装置，它具有与水流导管联在一起的用于流水的传感机构以及与其相连的用于加热水的加热机构的开关装置。现时在现实中所通用的流体加热器中的开关装置可检测有水流过的导管中的压力降，这一压力降产生于开启排水阀(排水嘴)时并可触发用于水加热机构的开关或通常是一个开关元件。具体地，例如是设置有橡胶的或金属薄膜的膜片，在其上设置有例如是用于开关一个微型开关的柱塞，以及控制电路或负载电路上的一对触头。在其休止位置上(排水阀关闭)膜片由经回流导管作用在其两侧的静压力致动。用于加热机构的开关元件在这一休止位置上处于静止状态故加热机构断电。当打开排液阀时，在膜片一侧的静压力下降，作用在膜片上的压力差使膜片挠曲并使置于其上的柱塞产生位移，这样就起到了开关的作用。这种膜片控制方式对于在开关过程中提供相对高的机械力确有优点，甚至可以开闭几对触头。但其缺点是膜片的设置机构显得笨拙，因其需要占用可观的空间，而在壳体内作用于其上的压力也必须如此才能被吸收。膜片的必需的密封与夹紧也会进一步造成问题。还有一个缺点是膜片是与水连续接触的，这种与被机械零件控制的液体的直接接触会导致腐蚀、过早老化及其它类似损害。持续的弹性折弯动作会进一步产生材料的疲劳。所以膜片的寿命很有限，故这种开关机构在结构上，制造上及装配上都是有缺点的，这也是因为许多个别的零件都需要精密的制造。已知的开关装置在操作时也有严重的缺点，这是因为开关动作原理是基于压力差，而能用于开关的压力差必须在一定的极小压力值以上，才能发生作用。但水的输送管压力在不同地方是不同的，所以已经存在有开关过程不总是适时地产生的问题。特别是存在有在仅仅具有相对小的流率时其压力差已足以使开关起作用的危险，例如在高管道压力的情况下，这样就会造成过热产生，甚至会产生蒸汽泡，除非水的流量很大。再之，所包含的空气泡不能被对压力差产生响应的开关装置辨认而同时在断流时即排液阀关闭时，由于节流时的滞后现象使膜仍感受到足够的压力差而使开关仍处于动作状态。结果仍然可能产生过热。故本专利技术的一个目的是提供一种前述类型的开关机构，该机构在开关时基本上不依赖于压力、能免除例如发生在已知的开关装置中的过热现象、并保证了开关的高度可靠性。本专利技术的另一个目的是保证提供一种结构简单且制造及安装均便利的开关机构。按照本专利技术的前述类型的开关机构的实际上的特征在于，其中传感机构带有一个可运动地设置在流体导管的局部中并可被流水推动的开关体，它在流率超过某一预定值时离开休止位置而进入开关位置，并有一位置传感器探测该可动开关体的位置变化，该传感器与用于加热机构的开关元件相连结。这种构形使得开关过程受流率而不是压差的影响，结果使在管道压力值达到时并不影响开关过程。另一个优点是用一自由移动的物体来代替塑性挠曲的机械结构件(膜)去触发开关过程，该开关体的表面是易于防护和设计的。这样尽管它被安放在流体管道中即由其控制的水中，它仍在操作过程中不会损坏而具有无限的寿命。对此也很重要的一点是与该可动开关体相关的位置传感器可安装在流体管道之外而不会接触到水。当没有水或只有很少量的水流过时，开关体实际上不离开其休止位置时，位置传感器处于锁定(或休止)状态而开关元件亦不动作，即加热机构不通电。当流率达到预定值时，开关体被水冲出足够远的距离而到达其开关位置。而该非接触作用位置传感器即响应开关体的这一位置变化致使用于加热机构的开关元件启动而使加热机构被通电。如果水的流率随即再次下降，例如在排流阀处进行节流，开关体即从其开关位置回落，位置传感器在其仍处于最终休止位置之前的中间位置时即感应而切断控制电路(开关元件)故加热机构再次断电。开关体与容纳上述开关体的流体管道局部的尺寸按实际的因素来彼此配合，例如根据输出热能、所需开关用流率、也可以是平均水温和其它影响粘度的水的特征，以保证在预定流率产生时发生所需的开关动作。通常可以认为流体导管的横截面仅略大于开关体的横截面即可。按照本专利技术的改进方案，除了已叙述的功能优点外，在结构、制造和安装方面也得到了改善。因为在流体管道里仅有一个简单的活动开关体存在，其结果是密封问题及复杂的安装与制造过程均省去了。故作为一个整体来说，本专利技术的开关机构具有简单坚固并长寿的结构形式，且在开关功能上比现有的开关机构也有了改进。在这一方面，借助于本专利技术的开关机构的最佳实例可以获得很具实质性的附加的改进及使可靠性得到实质性的增加，其实际的特征在于活动的开关体位于从水流的方向看的加热机构的前后两侧。在每种情况下在流体管道的局部上都有分立的与上述开关体相联系的位置传感器。以这种方式可以在随流率的达到或落低于预定值而引起的加热机构的通断方面获得特别高的可靠性。在操作过程中，甚至实际上不会出现季节引起的，在加热机构前方输入侧的冷水的水温高低变动而导致的，如果流率发生轻微的变化时因为输入水的温度变化而带来的粘度变化而可能引起的开关体的运动而带来的故障。在上述最佳实施例中，用逻辑电路确立一个使开关过程在此时被触发的平均的流率。逻辑电路可与两个位置传感器连通以实现在“热水”与“冷水”两侧在流体管道的局部上对开关体可能的变动作出平衡。但发现了在取得特别高的安全性的同时还可能得到一个直接的改进，即如果加热机构仅在两个位置传感器都探测到活动开关体由于从休止位置到达开关位置而引起的位置变化时，可通过开关元件启动的话。在这一进一步的改进中两个位置传感器的输出信号在开关元件中以逻辑“与”电路的状态相互联系，而开关元件仅在两个位置传感器的开关信号都存在的情况下才启动加热机构。这也同样适用于当流率渐渐减小(例如关闭排水嘴)时的断电过程。特别是在断电时本实例具有更高的可靠性，这是因为避免了由于滞后现象而引起的对水的过长时间的加热。为了安全起见，如果在加热机构下游的流体导管道局部中的开关体比加热机构上游的流体导管中的更轻的话则更好。在本例中如果水在操作过程中通过开关机构时，通常在出口侧的开关体由于其质量较轻而首先起动，而入口侧开关体仅在后来才起动。这在准备触发开关过程时可以检测，因而随之保证了包括加热机构在内的整个开关机构在加热装置开动时已有水流通过。作为为防止水过度加热的安全措施，可以再设置一个与流体管局部相联系的温度传感器，它设置于加热机构后方用于探测热水的温度。上述温度传感器与开关元件相连接，作为避免过热的安全开关元件。此时可行的简单设计方案是用一个热变电阻，特别是一个负温度系数(NTC)电阻，来构成温度传感器。为了使水流尽可能地不受到阻碍，把带有开关体的一个或每个流体管道局部设置成与主管道分流的旁路管道被证明是有益的。这样水流被分裂而仅有一部分被分流的水用于开关过程，于是得到了特别精确的开关状态。如果旁路管道中的流道横截面比主管道小则更好。这样，在“开关管道”中，在主管道与旁路管道的状态间实际的独立性便可获得。为了得到无涡流的层流以获得清楚的开关状态，使旁路管道由管道的直线部分组成并通过联系管道来同主管道相连也是有益的。在直线部分的两端确定了开关体的两个位置，即休止位置与开关位置，采用这种改进使开关体获得了作直线运动的路径，故开关体能进行不受与管道内壁刮擦或冲撞影响的准确的开关运动。适当地，(各个)开关体的横截面对其所属的流体管本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于流体加热器的开关机构（１）具有一个与水流导管联接的水流传感机构，一个用于加热水的加热机构（２）的开关元件（１９）与传感机构相连接，其特征在于传感机构中有可动地设置在流体导管局部（１０、１０′；１４１、１４１′）中的开关体（１１、１１′；１１１、１１１′），开关体可以在预定流率的水流作用下从休止位置移至开关位置，用于检测可动开关体（１１、１１′；１１１、１１１′）的位置上的变化的位置传感器（１６）与加热机构（２）的开关元件（１９）相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沃尔特霍荷莱特纳，
申请(专利权)人：海湾能源公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]