CN101691956A - 一种底装式太阳能热水器传感器 - Google Patents
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Abstract
一种底装式太阳能热水器传感器，包括有底座；电路板以及套管组件；其特征在于：底座和外层铜管之间通过金属连接器固定相连，金属连接器的一头形成螺杆，底座的顶部开设有可与螺杆相配合的安装孔，金属连接器的另一头形成和螺杆一体成型的阶梯轴，大径部***外层铜管之内并且和该外层铜管的孔径大小相适配；大径部和螺杆在交界面沿周向还形成有环形凸台；金属连接器沿长度方向开设有通孔，电路板穿过通孔而实现与电缆引线的电连接。与现有技术相比，本发明通过一金属连接器作为实现外层铜管和底座的连接部件，在安装时，无需采用螺钉或焊接就能够很方便的将底座、金属连接器和封装有电路板的外层铜管连接为一体，操作更为简单，连接更为方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种传感器设备，特别是涉及一种安装在太阳能热水器中而用于水位水温检测的传感器。
背景技术
太阳能热水器是利用太阳的能量将水从低温度加热到高温度的装置，是一种热能产品。普通的太阳能热水器一般由全玻璃真空集热管、储水箱、支架及相关附件组成，热水器依靠玻璃真空集热管把太阳能转换成热能，集热管受阳光照射面温度高，集热管背阳面温度低，而管内水便产生温差反应，利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而达到所需热水。
太阳能热水器需要对水箱里的水位及水温进行检测以控制热水器的加热温度和加热时间。通常，热水器内设置有水温水位传感器来检测水箱温度和水位高低，如有专利号为ZL200820204172.0的中国实用新型专利《一种太阳能热水器上的水温水位传感器》公开了这样一种传感器，其包括与传感器相连接的水温水位感应电路，所述水温水位感应电路封闭在绝缘树脂内，所述绝缘树脂外间隔套装有与水温水位感应电路相连通的不锈钢套管，所述相邻两个不锈钢套管之间连接有硅胶圈。但是，上述专利由于整个感应电路是封闭在绝缘树脂内的，当电路板发生故障或需要更换时，就必须破坏整个环氧树脂层，费时费力，维修困难；另外，传统的太阳能传感器多为在安装时从侧面***水箱，既不方便又不美观，当水位过低时，有可能无法测量，不能保证测量的精确度。
为了提高热水器使用的安全性，有如专利号为ZL200420084033.0的实用新型专利《下置式传感器》的传感器将耐高温部分浸入水中，电路板部分远离水源和高温水箱，传感器是从底部***水箱中，结构紧凑，但该专利的传感器测量水位和温度的水位管和感温管是直接裸露在水中的，很容易磨损和积累污垢，而且，因为是下置式安装，密封在传感器座和水箱底部的预留孔之间的硅橡胶密封圈在使用久后会因老化、氧化而磨损，水就会从传感器座和水箱底部的预留孔之间的间隙渗出，造成电路板的损坏，导致整个传感器损坏而影响热水器的使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种使用寿命长、安装更为方便且能够有效防止水从水箱底部渗出的太阳能热水器传感器，该太阳能热水器传感器采用从底部***水箱的安装方式，可以在太阳能热水器整机出厂时直接配套安装，检测精度更高。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该底装式太阳能热水器传感器，包括有
底座，安装在太阳能热水器的水箱底部，该底座内设置有和传感器本体相连的电缆引线；
电路板，封装有和所述的电缆引线电连接的水位水温控制电路，该电路板的顶部连接导热铜头，该电路板上还连接有水位电阻和NTC测温电阻；以及
套管组件，包括有间隔地套接在所述电路板外部的内层铜管、位于相邻所述内层铜管之间的热缩套管以及套接在所述热缩套管之外的外层铜管，所述的内层铜管和所述的水位水温控制电路相连通而形成水位电极；
其特征在于：所述底座和外层铜管之间通过一作为公共极的金属连接器固定相连，其中，所述金属连接器的一头形成螺杆，所述底座的顶部开设有可与所述螺杆相配合的安装孔，所述螺杆穿过所述安装孔并和设置在该底座内的螺母实现螺纹连接，所述金属连接器的另一头形成包括有大径部和小径部的阶梯轴，该阶梯轴的大径部和所述螺杆一体成型，并且，所述大径部***所述外层铜管之内并且和该外层铜管的孔径大小相适配；所述大径部和所述螺杆在交界面沿周向还形成有分别与所述底座的顶部和所述外层铜管的底部相抵的环形凸台；所述金属连接器沿长度方向开设有通孔，所述电路板穿过所述通孔而实现与所述电缆引线的电连接。
为了进一步提高传感器的支撑强度及耐腐蚀性，本发明的套管组件采用多层铜管结构，作为优选，该套管组件还包括有次内层铜管，所述次内层铜管套设在所述内层铜管之外并和所述水位水温控制电路相连通，相邻的所述次内层铜管之间通过所述的热缩套管连接；并且，所述的热缩套管之外还套设有中层铜管，所述的中层铜管之外又套设有外层热缩套管。
为了能够提高测量的精确度，满足对不同水位的测量需求，所述的套管组件可以设计成多级水位电极(二级或二级以上)，作为优选，本发明采用四级水位电极，其中，所述电路板靠近所述金属连接器的一端为第一级水位电极，所述电路板连接有铜头的一端为第四级水位电极，相邻的两个水位电极之间的电路板之外由内而外的套设有内层铜管、次内层铜管、热缩套管、中层铜管和外层热缩套管。
为了便于外层铜管和底座之间的连接，所述的金属连接器另一头做成阶梯轴，外层铜管可以抵靠在阶梯轴的台阶面上，不需要镙钉就可以紧固安装外层铜管，作为优选，位于所述第一级水位电极上的外层热缩套管包括有可供所述金属连接器的小颈部***的连接套，该连接套的端部和所述金属连接器的大颈部与小径部的交界台阶面相抵。于是，金属连接器的小颈部***第一级水位电极所对应的外层热缩套管的连接套内，使得金属连接器和外层铜管之间的连接更为可靠和密封，也能够方便金属连接器和外层铜管之间的装配连接。
为了进一步提高连接的密封性，防止水从金属连接器和底座的连接处渗漏，所述金属连接器的环形凸台底部和所述底座顶部之间还设置有密封橡胶圈，这样，当传感器安装到水箱上时，金属连接器的环形凸台就能够向下压住密封橡胶圈而防止向下渗水。
考虑到螺纹连接存在一定的间隙，为了避免水通过底座空腔渗入传感器本体，所述底座在位于所述金属连接器的螺杆和所述螺母相连接的部位还灌封有耐高温的环氧树脂胶，使得螺杆和螺母连接为一体，进一步提高密封性，提高传感器的使用寿命。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过一金属连接器作为实现外层铜管和底座的连接部件，该金属连接器一端设置有可与位于底座内的螺母实现螺纹连接的螺杆，该金属连接器的另一端则设置有可与外层铜管实现无螺钉插接的阶梯轴，在阶梯轴和螺杆之间还设置有环形凸台，并且，封装在外层铜管内的电路板还能够穿过金属连接器而与位于底座内的传感器电缆引线进行电连接，在安装时，无需采用螺钉或焊接就能够很方便的将底座、金属连接器和封装有电路板的外层铜管连接为一体，操作更为简单，连接更为方便；而且，由于金属连接器的螺杆、环形凸台和阶梯轴之间各形成有台阶面，能够有效地起到防止水从底部渗漏，提高传感器的安全可靠性和使用寿命；另外，本发明的金属连接器还同时作为公共电极使用，整体结构更加紧凑，简化了电路结构，方便安装和维护。
附图说明
图1为本发明实施例的立体结构示意图。
图2为本发明实施例的立体分解图。
图3为本发明实施例的装配剖视图。
图4为本发明实施例的金属连接器结构剖视图。
图5为本发明实施例的局部立体剖视图(底座和金属连接器的连接结构)。
图6为本发明实施例的局部立体剖视图(第四级水位电极和铜头的连接结构)。
图7为本发明实施例的水位电极结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1～图7所示，为本发明的具体实施例，该传感器为一底插式太阳能热水器传感器，包括有安装在太阳能热水器水箱底部的不锈钢底座1，该底座1呈圆筒状，底座1内设置有和传感器本体相连的电缆引线2，底座1的顶部开设有安装孔11，底座1的底部连接有底盖12，底盖12上设置有护线套13，护线套13上开设有可供电缆引线2一端穿过的小孔131。
底座1内的电缆引线2和一电路板3电连接，该电路板3为一封装有水位水温控制电路的印制板，电路板3的顶部焊接有一导热铜头31，电路板3上还焊接有NTC电阻(负温度系数热敏电阻)和四个水位电阻；
其中，电路板3之外间隔地套设有内层铜管41和次内层铜管42，次内层铜管42套设在内层铜管41之外，相邻的次内层铜管42之间通过热缩套管43连接，并且，内层铜管41和次内层铜管42分别焊接在电路板3上并和水位水温控制电路相连通而形成水位电极；为了进一步增强传感器的支撑力和提高电路板的抗腐蚀能力，在热缩套管43之外还套接有中层铜管44，中层铜管44之外又套接有外层热缩套管45，为了有效的提高传感器的使用寿命，形成水位电极的内层铜管和次内层铜管分别采用铜管镀镍；
本实施例具有四级水位电极，设定电路板3靠近金属连接器6的一端为第一级水位电极A，电路板3连接有铜头31的一端为第四级水位电极D，在第一级水位电极A和第四级水位电极D之间依次为第二级水位电极B和第三极水位电极C，相邻的两个水位电极之间的电路板3之外由内而外地依次套设有内层铜管41、次内层铜管42、热缩套管43、中层铜管44和外层热缩套管45，四级水位电极的外部还共同套接有一外层铜管5，外层铜管5不仅起到保护水位电极的作用，还起到和底座1安装连接的作用；
由于本实施例的电路板3采用了多层铜管包覆的结构，使得整个传感器的支撑更加有力而不容易变形，而且，本实施例位于次内层铜管42和中层铜管44之间的热缩套管43采用的为双壁热缩套管，除提供普通热缩套管的绝缘防护外，还可提供防水、防潮、密封保护和防震动等功能，为电路板提供更好的防腐保护。
外层铜管5在靠近顶部和底部的位置沿周向分别开设有进水孔51，在外层铜管5和底座1之间还设置有一作为公共极的金属连接器6，该金属连接器6的一头形成螺杆61，螺杆61能够穿过底座顶部的安装孔并和设置在该底座1内的螺母8实现螺纹连接，金属连接器6的另一头形成包括有大径部62和小径部63的阶梯轴，该阶梯轴的大径部62和螺杆61一体成型，并且，大径部62***外层铜管5之内并且和该外层铜管5的孔径大小相适配；
大径部62和螺杆61在交界面沿周向还形成有分别与底座1的顶部和外层铜管5的底部相抵的环形凸台64，环形凸台64的底部和底座的顶部之间还设置有O形密封橡胶圈7，该密封橡胶圈7采用耐高温橡胶，耐温可达150度，当传感器安装到水箱上时，金属连接器6的环形凸台64就能够向下压住密封橡胶圈7而防止向下渗水；
金属连接器6沿长度方向还开设有中心通孔65，电路板3穿过通孔而实现与电缆引线2的电连接，通孔65内还设置有台阶面651，其中，紧贴电路板3套设的内层铜管41抵靠在台阶面651上，靠近底座1设置且和第一级水位电极A相邻的外层热缩套管45包括有可供金属连接器6的小颈部***的连接套451，该连接套451的端部和金属连接器6的大颈部62与小径部63的交界台阶面631相抵，靠近铜头31一侧且和第四级水位电极D相邻的外层热缩套管45之外还套接有一顶部橡胶圈7′，以减小电路板3在外层铜管5内的晃动。
考虑到螺纹连接存在一定的间隙，为了避免水通过底座1空腔渗入传感器本体，底座在位于金属连接器6的螺杆61和螺母8相连接的部位还灌封有耐高温的环氧树脂胶9，使得螺杆61和螺母8连接为一体，进一步提高密封性，提高传感器的使用寿命。
本实施例由于采用了多层铜管技术，使传感器有优良的支撑强度及耐腐蚀性能，并且采用了双层高温热缩套管技术及耐高温环氧树脂胶，可以确保传感器不向内及向下渗水，并且传感器与不锈钢底座连接成一整体，从而方便热水器整机出厂时安装使用。
Claims (6)
1.一种底装式太阳能热水器传感器，包括有
底座(1)，安装在太阳能热水器的水箱底部，该底座(1)内设置有和传感器本体相连的电缆引线(2)；
电路板(3)，封装有和所述的电缆引线(2)电连接的水位水温控制电路，该电路板(3)的顶部连接导热铜头(31)，该电路板(3)上还连接有水位电阻和NTC测温电阻；以及
套管组件，包括有间隔地套接在所述电路板(3)外部的内层铜管(41)、位于相邻所述内层铜管(41)之间的热缩套管(43)以及套接在所述热缩套管(43)之外的外层铜管(5)，所述的内层铜管(41)和所述的水位水温控制电路相连通而形成水位电极；
其特征在于：所述底座(1)和外层铜管(5)之间通过一作为公共极的金属连接器(6)固定相连，其中，所述金属连接器(6)的一头形成螺杆(61)，所述底座(1)的顶部开设有可与所述螺杆(61)相配合的安装孔(11)，所述螺杆(61)穿过所述安装孔(11)并和设置在该底座(1)内的螺母(8)实现螺纹连接，所述金属连接器(6)的另一头形成包括有大径部(62)和小径部(63)的阶梯轴，该阶梯轴的大径部(62)和所述螺杆(61)一体成型，并且，所述大径部(62)***所述外层铜管(5)之内并且和该外层铜管(5)的孔径大小相适配；
所述大径部(62)和所述螺杆(61)在交界面沿周向还形成有分别与所述底座(1)的顶部和所述外层铜管(5)的底部相抵的环形凸台(64)；
所述金属连接器(6)沿长度方向开设有通孔(65)，所述电路板(3)穿过所述通孔(65)而实现与所述电缆引线(2)的电连接。
2.根据权利要求1所述的底装式太阳能热水器传感器，其特征在于：所述的套管组件还包括有次内层铜管(42)，所述次内层铜管(42)套设在所述内层铜管(41)之外并和所述水位水温控制电路相连通，相邻的所述次内层铜管之间通过所述的热缩套管(43)连接；并且，所述的热缩套管(43)之外还套设有中层铜管(44)，所述的中层铜管(44)之外又套设有外层热缩套管(45)。
3.根据权利要求2所述的底装式太阳能热水器传感器，其特征在于：所述的套管组件具有四级水位电极，其中，所述电路板(3)靠近所述金属连接器(6)的一端为第一级水位电极(A)，所述电路板(3)连接有铜头(31)的一端为第四级水位电极(D)，相邻的两个水位电极之间的电路板(3)之外由内而外的套设有内层铜管(41)、次内层铜管(42)、热缩套管(43)、中层铜管(44)和外层热缩套管(45)。
4.根据权利要求3所述的底装式太阳能热水器传感器，其特征在于：位于所述第一级水位电极上的外层热缩套管(45)包括有可供所述金属连接器(6)的小颈部(63)***的连接套(451)，该连接套(451)的端部和所述金属连接器(6)的大颈部(62)与小径部(63)的交界台阶面(631)相抵。
5.根据权利要求1～4中任一权利要求所述的底装式太阳能热水器传感器，其特征在于：所述金属连接器(6)的环形凸台(64)底部和所述底座(1)顶部之间还设置有密封橡胶圈(7)。
6.根据权利要求5所述的底装式太阳能热水器传感器，其特征在于：所述底座(1)在位于所述金属连接器(6)的螺杆(61)和所述螺母(8)相连接的部位还灌封有环氧树脂胶(9)。
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