阳极棒加热器的制作方法

本发明涉及电热水器防腐除垢配件，尤其涉及阳极棒加热器。

背景技术：

1、储水式电热水器内胆普遍采用牺牲阳极镁棒对内胆金属壳体进行电化学防腐。现有镁棒属于消耗型阳极，在使用过程中镁基体持续腐蚀消耗，使用1-3年即损耗殆尽，需要定期拆机更换；镁棒腐蚀后会产生大量水垢碎屑，加速内胆结垢，水质易出现浑浊；同时镁棒安装结构大多集成在加热法兰上，更换时需要排空内胆水，拆装维护操作繁琐。

2、现有钛阳极防腐产品大多为独立外置阳极结构，需要额外在内胆开设专用安装孔，改造现有热水器结构成本高；部分集成阳极结构存在阳极与金属壳体绝缘不可靠、装配锁紧结构复杂、导电连接易松动、拆装维修不便的缺陷；缺少能够兼容现有热水器加热棒安装接口、直接替换原有镁棒安装位的一体化阳极加热器组件。

技术实现思路

1、基于现有技术存在的技术问题，本发明提出了阳极棒加热器。

2、本发明提出的阳极棒加热器，包括钛阳极棒本体，所述钛阳极棒本体的尾部固定连接有纯钛丝杆，所述纯钛丝杆穿设于六方钛棒基体的轴向通孔内，所述六方钛棒基体靠近所述钛阳极棒本体的一端端面与所述纯钛丝杆的轴肩之间布置有橡胶绝缘垫片，所述纯钛丝杆伸出所述六方钛棒基体的后端设有锁紧组件，所述锁紧组件用于将接线导线压紧在所述纯钛丝杆上，所述六方钛棒基体的外周壁设有外螺纹，用于与热水器内胆上的安装螺纹孔配合。

3、优选地，所述锁紧组件包括压线片、尼龙绝缘垫片和锁紧螺母，所述尼龙绝缘垫片和所述压线片依次套设于所述纯钛丝杆的后端，所述锁紧螺母与所述纯钛丝杆螺纹连接并将所述压线片压紧。

4、优选地，所述六方钛棒基体的外周壁设置有用于配合扳手操作的六角形夹持面，所述钛阳极棒本体与所述纯钛丝杆通过氩弧焊焊接固定，所述纯钛丝杆的末端开设有一字装配槽。

5、优选地，所述钛阳极棒本体的前端表面涂覆有铱钽贵金属氧化物涂层。

6、优选地，还包括控制器、切换开关和阻抗测量模块，所述切换开关串联于所述钛阳极棒本体的供电回路中，所述切换开关的控制端与所述控制器电性连接，所述阻抗测量模块的第一测量端电性连接至所述纯钛丝杆伸出所述六方钛棒基体的后端，所述阻抗测量模块的第二测量端电性连接至所述六方钛棒基体，所述阻抗测量模块的输出端与所述控制器电性连接。

7、优选地，所述控制器用于在每个测量周期内控制所述切换开关将所述钛阳极棒本体的供电回路从直流供电模式切换为交流激励模式，并控制所述阻抗测量模块向所述钛阳极棒本体施加交流激励信号，所述阻抗测量模块通过所述纯钛丝杆和所述六方钛棒基体采集所述钛阳极棒本体在所述交流激励信号下的阻抗谱数据，所述控制器根据所述阻抗谱数据计算所述钛阳极棒本体的电荷转移电阻值、涂层电容值和扩散阻抗值。

8、优选地，所述控制器内置有状态评估模型，所述控制器用于将所述电荷转移电阻值、所述涂层电容值和所述扩散阻抗值输入所述状态评估模型，所述状态评估模型输出所述钛阳极棒本体的状态等级，所述状态等级包括正常状态、涂层轻度老化状态、涂层重度老化状态、结垢严重状态和涂层剥落濒临失效状态。

9、优选地，所述控制器内预设有与各所述状态等级一一对应的电压输出基准值，所述控制器根据所述状态评估模型输出的所述状态等级调取对应的所述电压输出基准值，并控制外部阳极驱动电源以所述电压输出基准值向所述钛阳极棒本体供电。

10、优选地，当所述状态评估模型输出的所述状态等级为结垢严重状态时，所述控制器控制所述外部阳极驱动电源输出一个短时高压脉冲，所述短时高压脉冲的电压值为额定电压的1.5倍，持续时间为1秒至3秒，所述短时高压脉冲结束后所述控制器控制所述外部阳极驱动电源恢复至所述结垢严重状态对应的所述电压输出基准值；所述控制器还用于在所述直流供电模式下获取所述钛阳极棒本体的实际工作电流，并根据所述实际工作电流对所述电压输出基准值进行校正，校正幅度不超过所述电压输出基准值的±10%。

11、优选地，所述控制器还内置有存储单元和寿命预测模块，所述存储单元用于记录历次测量得到的所述电荷转移电阻值、所述涂层电容值和所述扩散阻抗值，所述寿命预测模块用于根据历次记录构建所述阻抗谱数据随时间变化的衰减曲线，并对所述衰减曲线进行拟合外推以预测所述阻抗谱数据达到预设失效阈值的时间节点，所述控制器向外部终端发送包含所述时间节点的剩余使用寿命提示信号。

12、与现有技术相比，本发明提供了阳极棒加热器，具备以下有益效果：

13、1、通过设置钛阳极棒本体的前端表面涂覆有铱钽贵金属氧化物涂层，使钛阳极棒本体成为不溶性阳极，在工作过程中自身不消耗，使用寿命长，且能有效抑制钙镁水垢在内胆壁上的析出。

14、2、通过设置橡胶绝缘垫片布置于六方钛棒基体与纯钛丝杆的贴合端面，确保钛阳极棒本体与热水器金属壳体之间绝缘可靠，避免短路，保证电化学防腐系统的正常工作；同时橡胶绝缘垫片在该机械结构中的布置方式，为后续控制方案中阻抗测量模块通过纯钛丝杆和六方钛棒基体采集阻抗谱数据提供了结构基础，纯钛丝杆与六方钛棒基体之间的隔离状态使两者能够分别作为工作电极引出端和对电极引出端，实现了机械结构在控制层面上的功能复用。

15、3、通过设置控制器、切换开关和阻抗测量模块，控制器在每个测量周期内通过切换开关将供电回路切换为交流激励模式，阻抗测量模块通过纯钛丝杆和六方钛棒基体采集阻抗谱数据，控制器根据阻抗谱数据计算电荷转移电阻值、涂层电容值和扩散阻抗值，实现了在不拆机、不排水的情况下对钛阳极棒本体表面涂层状态的在线原位监测，克服了现有技术中仅能通过断电拆解后才能检查阳极状态的缺陷，大幅降低了维护检查成本。

1.阳极棒加热器，包括钛阳极棒本体（1），其特征在于，所述钛阳极棒本体（1）的尾部固定连接有纯钛丝杆（2），所述纯钛丝杆（2）穿设于六方钛棒基体（3）的轴向通孔内，所述六方钛棒基体（3）靠近所述钛阳极棒本体（1）的一端端面与所述纯钛丝杆（2）的轴肩之间布置有橡胶绝缘垫片（4），所述纯钛丝杆（2）伸出所述六方钛棒基体（3）的后端设有锁紧组件，所述锁紧组件用于将接线导线压紧在所述纯钛丝杆（2）上，所述六方钛棒基体（3）的外周壁设有外螺纹，用于与热水器内胆上的安装螺纹孔配合。

2.根据权利要求1所述的阳极棒加热器，其特征在于，所述锁紧组件包括压线片（5）、尼龙绝缘垫片（6）和锁紧螺母（7），所述尼龙绝缘垫片（6）和所述压线片（5）依次套设于所述纯钛丝杆（2）的后端，所述锁紧螺母（7）与所述纯钛丝杆（2）螺纹连接并将所述压线片（5）压紧。

3.根据权利要求1所述的阳极棒加热器，其特征在于，所述六方钛棒基体（3）的外周壁设置有用于配合扳手操作的六角形夹持面，所述钛阳极棒本体（1）与所述纯钛丝杆（2）通过氩弧焊焊接固定，所述纯钛丝杆（2）的末端开设有一字装配槽（8）。

4.根据权利要求1所述的阳极棒加热器，其特征在于，所述钛阳极棒本体（1）的前端表面涂覆有铱钽贵金属氧化物涂层。

5.根据权利要求1所述的阳极棒加热器，其特征在于，还包括控制器（9）、切换开关（11）和阻抗测量模块（12），所述切换开关（11）串联于所述钛阳极棒本体（1）的供电回路中，所述切换开关（11）的控制端与所述控制器（9）电性连接，所述阻抗测量模块（12）的第一测量端电性连接至所述纯钛丝杆（2）伸出所述六方钛棒基体（3）的后端，所述阻抗测量模块（12）的第二测量端电性连接至所述六方钛棒基体（3），所述阻抗测量模块（12）的输出端与所述控制器（9）电性连接。

6.根据权利要求5所述的阳极棒加热器，其特征在于，所述控制器（9）用于在每个测量周期内控制所述切换开关（11）将所述钛阳极棒本体（1）的供电回路从直流供电模式切换为交流激励模式，并控制所述阻抗测量模块（12）向所述钛阳极棒本体（1）施加交流激励信号，所述阻抗测量模块（12）通过所述纯钛丝杆（2）和所述六方钛棒基体（3）采集所述钛阳极棒本体（1）在所述交流激励信号下的阻抗谱数据，所述控制器（9）根据所述阻抗谱数据计算所述钛阳极棒本体（1）的电荷转移电阻值、涂层电容值和扩散阻抗值。

7.根据权利要求6所述的阳极棒加热器，其特征在于，所述控制器（9）内置有状态评估模型，所述控制器（9）用于将所述电荷转移电阻值、所述涂层电容值和所述扩散阻抗值输入所述状态评估模型，所述状态评估模型输出所述钛阳极棒本体（1）的状态等级，所述状态等级包括正常状态、涂层轻度老化状态、涂层重度老化状态、结垢严重状态和涂层剥落濒临失效状态。

8.根据权利要求7所述的阳极棒加热器，其特征在于，所述控制器（9）内预设有与各所述状态等级一一对应的电压输出基准值，所述控制器（9）根据所述状态评估模型输出的所述状态等级调取对应的所述电压输出基准值，并控制外部阳极驱动电源以所述电压输出基准值向所述钛阳极棒本体（1）供电。

9.根据权利要求8所述的阳极棒加热器，其特征在于，当所述状态评估模型输出的所述状态等级为结垢严重状态时，所述控制器（9）控制所述外部阳极驱动电源输出一个短时高压脉冲，所述短时高压脉冲的电压值为额定电压的1.5倍，持续时间为1秒至3秒，所述短时高压脉冲结束后所述控制器（9）控制所述外部阳极驱动电源恢复至所述结垢严重状态对应的所述电压输出基准值；所述控制器（9）还用于在所述直流供电模式下获取所述钛阳极棒本体（1）的实际工作电流，并根据所述实际工作电流对所述电压输出基准值进行校正，校正幅度不超过所述电压输出基准值的±10%。

10.根据权利要求7所述的阳极棒加热器，其特征在于，所述控制器（9）还内置有存储单元和寿命预测模块，所述存储单元用于记录历次测量得到的所述电荷转移电阻值、所述涂层电容值和所述扩散阻抗值，所述寿命预测模块用于根据历次记录构建所述阻抗谱数据随时间变化的衰减曲线，并对所述衰减曲线进行拟合外推以预测所述阻抗谱数据达到预设失效阈值的时间节点，所述控制器（9）向外部终端发送包含所述时间节点的剩余使用寿命提示信号。