专利名称：双重保护水族箱电子恒温加热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于对养殖观赏鱼用的水族箱水温自动恒定加热的双重保护水族箱电子恒温加热器，特别是涉及一种采用金属加热管壳结构、电子感温恒温及具有二次保护功能的双重保护水族箱电子恒温加热器。
现有技术中的水族箱加热装置，均采用玻璃管外壳，内置有陶瓷支架，在陶瓷支架上缠绕有电热丝，在上部装有带磁铁的双金属片温控开关，当电热丝通电后通过玻璃管外壳对壳体外的水进行加热、同时壳体内的双金属片也受热变形产生对磁铁的吸力的反作用力，在达到一定加热时间和温度时，双金属片形变力大于磁铁吸力，使双金属片的电触点分离，切断电热丝电源，经过一段时间温度下降，双金属片形变复原，触点重新吸合，电热丝又通电加热，由此循环使水温保持在一定范围内。然而这些加热装置存在如下明显的不足①由于使用玻璃管外壳，使内部的电热丝与外部的水温相差甚大，设置有电热丝的管段与无电热丝的管段也存在较大的温差，使玻璃管体受热不均匀而易引起炸裂，导致管内进水、水族箱缸内带电的危险；②玻璃管壳体与管内电热丝存在较大的距离，电热丝产生的热传导途径只能通过管内的空气→玻璃管内壁→玻璃管外壁→水传递，由于空气及玻璃管的热阻较大，必然引起玻璃管的内部与外部温差增大，发热体的热负荷增大，管内的电热丝寿命大为缩短甚至易引起烧毁；③由于采用触点式的双金属片温控开关置于管内作温度检测，在管内、外温差很大，外部水温上升甚少，而内部的管腔温度则上升很快，必然导致温控开关提早动作，使电触点频繁开关动作，引起触点烧蚀，并且无法准确控制水温，只能起到间歇通电的控制效果；④频繁的开关动作，使双金属片容易疲劳，引起形变差异以及触点烧蚀，很容易出现触点不能分断的现象，使电热丝处于长期通电、连续对水加热，以致烫死水族箱内观赏鱼的情况经常发生。
目前国内外一些水族器材生产厂家都在针对上述问题，对上述玻璃加热管进行种种改进，如意大利IMQ水族器材厂生产的VISA恒温管，采用了石英玻璃作为管壳，并于管内空间填充石英砂粉，对导热不良和管内外温差较大问题有所改善，但仍然存在受碰撞易破碎的问题，并且其温控方式仍然沿用传统的方式，未能解决温控不准和失灵而烫死鱼类的问题；而台湾海丰公司生产的电子恒温加热器，采用了电子感温探头控制水温，虽然解决了温控不准的问题，但其结构只是将加热器、感温器、控制器分离的分体结构，使得安装麻烦，而且装置外部引线太多、更影响美观，同时也无超温保护功能，而仅采用声响报警，没有二次切断加热电源的保护措施，在出现超温情况时如无人发现，仍会烫死鱼类。
本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种加热快而均匀、发热体寿命长和管体不破裂，能准确传感水温温度，控温准确、可靠，具有二次超温保护功能，结构紧凑、使用灵活方便的双重保护水族箱电子恒温加热器。
本实用新型的目的可以通过以下措施来达到双重保护水族箱电子恒温加热器，包括有加热管外壳、电热器、感温器和控制器构成，其电子控制结构部分和机械结构部分采用整体式结构，它是由底端密封的中空金属管制成的加热管外壳、通过耐温支架固定于加热管外壳内的电热器及在电热器与加热管外壳之间管腔填充的导热绝缘材料充填物构成加热段，由感温管及安装在其内的感温器构成感温段，以及由壳体、安装在壳体内的电子控制电路板及电气联接于电子控制电路板上的元器件构成控制器，控制器壳体通过其连接套孔与感温段上端连接、感温段下端与加热段上端密封连接构成整体结构，电热器和感温器与控制器的元器件电气联接。加热段中，加热管外壳可以是采用不锈钢、铜、铝合金或经过防锈处理的金属管制成；电热器可以是采用电热丝在用耐温绝缘材料制成的支架上绕制制成。
本实用新型的目的还可以通过以下措施来达到双重保护水族箱电子恒温加热器设置有用于夹紧和固定在水族箱上的便于安装的夹紧机构。该夹紧机构如
图1所示，可以是由夹片(12)、扭力弹簧(10)、轴销(11)、弹簧托架(9)和固定胶垫(13)构成，固定胶垫(13)设置于控制器壳体(14)底部外侧平面，夹片(12)通过轴销(11)安装于壳体(14)连接套孔外侧面，扭力弹簧(10)螺旋部套在轴销(11)上、一端装在夹片(12)、另一端卡在设置于感温段感温管(7)外侧面上的弹簧托架(9)中；其作用是夹持在水族箱边的玻璃托条上以固定本实用新型的使用，固定胶垫(13)和夹片(12)上的固定胶垫起加强夹持力的作用，弹簧托架(9)用来托起扭力弹簧(10)的一端、一方面可加强夹片(12)的夹紧力，另一方面作固定扭力弹簧(10)并起装饰美观的作用。
本实用新型的目的还可以通过以下措施来达到双重保护水族箱电子恒温加热器如
图1所示，其感温段由一段金属感温管(7)、设置在管腔内作为感温器的带导热翼片的感温探头(8)和驳接件(6)构成，感温管(7)通过驳接件(6)与加热管外壳(1)密封连接，并在该连接段(即感温管(7)下部、驳接件(6)和加热管外壳(1)于上耐温支架(3)上方)的管腔内充填隔热材料(5)。导热翼片可以是弹性导热翼片，感温探头(8)可以是内藏式感温探头、其内装有热敏元件并通过引线与控制器回路电气联接。导热翼片一方面起导热作用，另一方面起支撑作用，将感温探头(8)支撑在感温管(7)的内腔。
本实用新型的目的还可以通过以下措施来达到双重保护水族箱电子恒温加热器如图2所示，其控制器的回路由温度控制装置(21)、超温保护控制装置(22)、阀值电压设定装置(23)、感温探头(8)、加热执行开关(25)、二次保护超温动作装置(26)、感温探头开路保护装置(27)、工作状态指示装置(28)、电热器(2)和电源装置(20)电气联接构成。对于二次保护超温动作装置(26)可以采用电阻间接加热式的二次保护超温装置。如图3所示，该二次保护超温动作装置(26)可以是由作动作开关用的可控硅T2、并联于T2的g、k极之间的电阻R12、串联在T2与集成器Ic2输出端的超温指示灯LED3和电阻R11、在T2的a极联接的大功率电阻R13以及为电热器RW(即(2))提供电流通路的温度保险器Ft构成。
利用附图对本实用新型作进一步说明
图1是本实用新型的一种双重保护水族箱电子恒温加热器的结构示意图；图2是本实用新型的一种双重保护水族箱电子恒温加热器的电气原理结构图；图3是图2的一种双重保护水族箱电子恒温加热器的电气结构图；图4是图2的一种双重保护水族箱电子恒温加热器的电气结构图。
图1中由加热管外壳(1)、电热器(2)、耐温支架(3)和导热绝缘材料充填物(4)构成加热段；由隔热材料(5)、驳接件(6)、感温管(7)和带有导热翼片的感温探头(8)构成感温段；由弹簧托架(9)、扭力弹簧(10)、轴销(11)、夹片(12)和固定胶垫(13)构成夹紧机构；由壳体(14)和电子控制电路板(15)及其电气联接于电子控制电路板(15)的元器件构成控制器。
图2中由温度控制装置(21)、超温保护控制装置(22)、阀值电压设定装置(23)、感温探头(8)、加热执行开关(25)、二次保护超温动作装置(26)、感温探头开路保护装置(27)、工作状态指示装置(28)、电热器(2)和电源装置(20)电气联接构成控制器的电气回路。
图3中由电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13和R14、感温探头Rt(即
图1中(8))、电热器RW(即图中(2))、电容C1、C2和C3、电位器W、二极管D1、稳压管DW、发光二极管LED1、LED2和LED3、可控硅T1和T2、三极管BG1、集成器Ic1、Ic2和Ic3、保险器FU以及温度保险器Ft电气联接构成控制器电气回路结构。
图4中由电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16和R17、感温探头Rt1和Rt2(即
图1中(8))、电热器RW(即图中(2))、电容C1、C2和C3、电位器W、二极管D1、D2和D3、稳压管DW、发光二极管LED1、LED2和LED3、可控硅T1和T2、三极管BG1、集成器Ic1、Ic2、Ic3和Ic4、保险器FU以及温度保险器Ft电气联接构成控制器电气回路结构。
结合以下实施例对本实用新型作进一步说明本实用新型的一种双重保护水族箱电子恒温加热器如图3所示，其中温度控制装置(21)、超温保护控制装置(22)和感温探头开路保护装置(27)分别由Ic1、Ic2、Ic3独立构成；阀值电压设定装置(23)由电位器W、电阻R1、R2、R3通过串联组成一路可变电压分压器，而另一路由电阻R4、R5与感温探头Rt串联组成另一路可变电压分压器，第一路通过调节W来改变各串联节点电压，另一路是通过Rt感应温度而产生电阻值变化来改变各串联节点电压；加热执行开关(25)由可控硅T1、并联在T1的g、k极的电阻R10、三极管BG1以及串联在BG1的c极与T1的g极间的发光二极管LED1、R9、联接在BG1的b极与Ic1输出端之间的电阻R6构成；二次超温保护动作装置(26)由作动作开关用的可控硅T2、并联在T2的g、k极之间的电阻R12、串联在T2与集成器Ic2输出端的超温指示灯LED3和电阻R11、在T2的a极联接的大功率电阻R13以及为电热器RW(即(2))提供电流通路的温度保险器Ft构成；工作指示状态装置(28)由串联在Ic1输出端与电源R＋线之间的电阻R7、R8、并联在R7上的发光二极管LED2以及LED1、R9、LED3、R11构成；电热器(2)一极接可控硅T1的a极、另一极接Ft与R13的联结点上；电源装置(20)由降压电容C2、放电电阻R14、稳压管DW、截流二极管D1、滤波电容C3、保险器FU构成，其一路电容降压、稳压管稳压为电路B＋点与负极D点之间供出适合电路工作的电压，另一路通过Ft为电热器RW提供加热电源和为保护装置提供工作电源。
上述双重保护水族箱电子恒温加热器的工作原理为集成器Ic1、Ic2、Ic3分别作为温度、超温保护、感温探头开路的检测电压比较器，都具有一正输入端、一负输入端和一输出端，当正输入端电压高于负输入端时，其输出端呈现低电平状态，从阀值电压设定装置(23)中的分压点A，同时联接到Ic1和Ic2的正输入端，而分压点B则联接到Ic1的负输入端，B点电位则由Rt根据不同的温度而呈现的阻值来确定，如果调节W，使A点的电位比B点高时，Ic1输出端将呈现高电平，并通过R6给BG1提供一导通电流，BG1导通电流将通过LED1、R9为T1提供导通的控制电流，T1导通使RW将水加热，同时水也将其温度通过浸在水中感温管传递给感温探头Rt，水温升高、Rt阻值减少，B点电位会升高，当B点电位大于A点电位时，Ic1输出端呈现低电平BG1截止，T1因无触发控制电流也关断，RW停止加热，当水温下降，Rt阻值增大，B点电位有下降，在低于A点时RW又重新加热，如此循环，使水温保持恒定。因此可以通过调节电位器达到调节水温。
由于Ic2的正输入端也是接在A点上，而其负输入端则接在比B点低的C点上，在Ic1及温控件正常时，B点电位只要稍高于A点加热就停止，C点电位总是低于A点，Ic2的逻辑输入端总是正高负低，其输出也总是呈现高电平，二次超温保护动作的开关T2得不到触发电流保持关断状态。但是万一温控件失效、T1击穿等，使B点电位比A点高而RW仍然通电，水温将继续升高使Rt阻值继续减少，B点电位继续升高，而C点电位也随之升高，当升至高于A点电位时，Ic2输入比较结果将使其输出端呈现低电平，T2得到触发电流而导通，串联在其a极的间接加热电阻R13将发热，使紧接在其上的温度保险器Ft受热，当Ft达到80－140℃时熔断，而切断R13和RW的电源，制止加热，有效地防止水温的无限制升高。
Ic3是感温探头开路的保护控制，其正输入端接感温探头Rt的联接点B，其负输入端则接阀值电压分压输出点E，在电路正常工作时无论W及Rt在常温范围内的阻值怎样变化，E点电位不高于B点，Ic3输出端保持呈现高电平，由于Ic3输出端与Ic1输出端联接为或门关断控制，如Ic3输出为高电平，则F点电平变化就由Ic1输出端决定。为防止感温探头Rt开路，B点电位变得几乎为零，虽然电热器一直加热，但B点电位无法升高，T1长期导同，使RW不断加热的情况出现，利用感温探头开路保护装置在B点变得几乎为零时，而E点电位虽然很低，但仍存在一定电位比B点高，Ic3输入逻辑比较结果是输出端呈现低电平，此时无论Ic1输出处于何种状态，F点电位为低，使T1截止，停止RW加热，同样防止了水温的无限制升高。
本实用新型的一种双重保护水族箱电子恒温加热器如图4所示，采用了双重感温探头、双重控温和超温保护的结构，使用集成器Ic1、Ic3作双重的温度控制，同时使用了集成器Ic2、Ic4作双重的超温保护控制。由于采用了双重的感温探头检测，双重的控温和超温保护，温度的控制更为可靠，超温保护的可靠性也更为提高，因而取消了感温探头开路保护装置，并且将超温指示灯报警和超温动作保护分级控制，如果加热的温度控制失常，水温稍微升高2－3℃时，超温指示灯先动作报警，及时告知使用者排除故障，如果一段时间后无人发现，温度继续升高使二次超温保护装置开始动作，将温度保险器熔断，这样可以避免每当超温后都需要更换温度保险器的麻烦。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点(1)采用金属管作加热管外壳，内壁与电热器之间采用导热绝缘充填物紧密填充，发热快而均匀，发热体寿命长，管体不会破裂；(2)采用加热段在下和感温段在上的整体式结构，两段之间采用绝热材料填隔离，大大降低了加热时加热段对感温段的影响，使感温段能准确感应到水温温度；(3)采用新型独特的电子控制器，并采用高灵敏度热敏元件作感温探头，使温控准确、可靠；(4)电子控制器采用超温报警指示和二次超温保护装置，万一控温元件失灵，能自动将加热回路电源切断，彻底杜绝控温失灵造成烫死鱼类的现象出现；(5)将控制器、感温段和加热段集成一体，构成整体结构，结构紧凑，且采用夹紧机构，使用灵活方便。
权利要求1.一种双重保护水族箱电子恒温加热器，包括有加热管外壳、电热器、感温器和控制器构成，其特征在于它是由底端密封的中空金属管制成的加热管外壳、通过耐温支架固定于加热管外壳内的电热器及在电热器与加热管外壳之间管腔填充的导热绝缘材料充填物构成加热段，由感温管及安装在其内的感温器构成感温段，以及由壳体、安装在壳体内的电子控制电路板及电气联接于电子控制电路板上的元器件构成控制器，控制器壳体通过其连接套孔与感温段上端连接、感温段下端与加热段上端密封连接构成整体结构，电热器和感温器与控制器的元器件电气联接。
2.根据权利要求1所述的双重保护水族箱电子恒温加热器，其特征在于它设置有用于夹紧和固定在水族箱上的便于安装的夹紧机构。
3.根据权利要求2所述的双重保护水族箱电子恒温加热器，其特征在于所说的夹紧机构由夹片(12)、扭力弹簧(10)、轴销(11)、弹簧托架(9)和固定胶垫(13)构成，固定胶垫(13)设置于控制器壳体(14)底部外侧平面，夹片(12)通过轴销(11)安装于壳体(14)连接套孔外侧面，扭力弹簧(10)螺旋部套在轴销(11)上、一端装在夹片(12)、另一端卡在设置于感温段感温管(7)外侧面上的弹簧托架(9)中。
4.根据权利要求1或2所述的双重保护水族箱电子恒温加热器，其特征在于所说的感温段由一段金属感温管(7)、设置在管腔内作为感温器的带导热翼片的感温探头(8)和驳接件(6)构成，感温管(7)通过驳接件(6)与加热管外壳(1)密封连接，并在该连接段(即感温管(7)下部、驳接件(6)和加热管外壳(1)于上耐温支架(3)上方)的管腔内充填隔热材料(5)。
5.根据权利要求4所述的双重保护水族箱电子恒温加热器，其特征在于所说的导热翼片为弹性导热翼片，所说的感温探头(8)为内藏式感温探头、其内装有热敏元件并通过引线与控制器回路电气联接。
6.根据权利要求1或2所述的双重保护水族箱电子恒温加热器，其特征在于所说的控制器的回路由温度控制装置(21)、超温保护控制装置(22)、阀值电压设定装置(23)、感温探头(8)、加热执行开关(25)、二次保护超温动作装置(26)、感温探头开路保护装置(27)、工作状态指示装置(28)、电热器(2)和电源装置(20)电气联接构成。
7.根据权利要求6所述的双重保护水族箱电子恒温加热器，其特征在于所说的二次保护超温动作装置(26)是电阻间接加热式的二次保护超温装置。
8.根据权利要求7所述的双重保护水族箱电子恒温加热器，其特征在于所说的二次保护超温动作装置(26)是由作动作开关用的可控硅T2、并联于T2的g、k极之间的电阻R12、串联在T2与集成器Ic2输出端的超温指示灯LED3和电阻R11、在T2的a极联接的大功率电阻R13以及为电热器RW(即(2))提供电流通路的温度保险器Ft构成。
专利摘要一种双重保护水族箱电子恒温加热器，由底端密封中空金属管制成的加热管外壳、通过耐温支架固定于其内的电热器及在它们之间管腔填充的导热绝缘材料充填物构成加热段，由感温管及安装在其内的感温器构成感温段，以及由壳体、安装在壳体内的电子控制电路板及元器件构成控制器，控制器通过其连接套孔与感温段连接、感温段与加热段密封连接构成整体结构，电热器和感温器与控制器的元器件电气联接。具有加热快而均匀、发热体寿命长和管体不破裂，能准确传感水温，控温准确可靠，具有二次超温保护功能，结构紧凑、使用灵活方便的特点。
文档编号A01K63/06GK2133138SQ922390
公开日1993年5月19日 申请日期1992年11月3日 优先权日1992年11月3日
发明者关志光 申请人:关志光