阅读说明：本技术 一种三相单控大功率浮球开关 (Three-phase single-control high-power float switch ) 是由 冯魁廷 于 2019-10-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种三相单控大功率浮球开关,包括套管、浮球、三个电极对、第一磁铁、第二磁铁、配重；浮球套在套管外部；套管内中心嵌有第一磁铁,第一磁铁中心对称布置三个电极对；每个电极对均包括固定电极、活动电极；固定电极固定在套管内；套管内均布三个活动空腔,三个活动电极分别设置在三个活动空腔内,活动电极设置在固定电极与第一磁铁之间；在第一磁铁作用下,活动电极与固定电极处于分离状态；浮球一端内嵌有环形的第二磁铁；第二磁铁磁力大于第一磁铁磁力；套管上端外部固定有阻挡部；浮球与阻挡部之间还设有第三磁铁,以对浮球和阻挡部之间提供磁力；所述浮球下端连接有配重。本发明可实现较大液面差的大功率三相电控制。(The invention discloses a three-phase single-control high-power floating ball switch which comprises a sleeve, a floating ball, three electrode pairs, a first magnet, a second magnet and a counterweight, wherein the sleeve is sleeved on the floating ball; the floating ball is sleeved outside the sleeve; a first magnet is embedded in the center of the sleeve, and three electrode pairs are arranged in the first magnet in a centrosymmetric manner; each electrode pair comprises a fixed electrode and a movable electrode; the fixed electrode is fixed in the sleeve; three movable cavities are uniformly distributed in the sleeve, three movable electrodes are respectively arranged in the three movable cavities, and the movable electrodes are arranged between the fixed electrodes and the first magnet; under the action of the first magnet, the movable electrode and the fixed electrode are in a separated state; one end of the floating ball is embedded with an annular second magnet; the magnetic force of the second magnet is greater than that of the first magnet; a blocking part is fixed outside the upper end of the sleeve; a third magnet is arranged between the floating ball and the blocking part to provide magnetic force between the floating ball and the blocking part; the lower end of the floating ball is connected with a balance weight. The invention can realize high-power three-phase electric control with larger liquid level difference.)

一种三相单控大功率浮球开关

技术领域

本发明属液位传感自动控制领域，特别是一种三相单控大功率浮球开关。

背景技术

目前电控市场上主流浮球开关大体分干簧管开关、水银开关、KEY浮球开关三大类。干簧管是通过干簧管在磁铁作用下达到接通与断开，分常闭式和常开式两种，缺点是开关电流小，功率10W左右，单开关只能控制点水位；水银开关是利用水银的导电性与流动性设计的，开关球要经翻转移动水银球实现控制，虽比干簧管电流略大，并可控制一定的层间水位，但其后期维修及破坏后的环境污染大。这两种开关均为单项开关，对于大功率设备的控制需通过继电器来完成，这就增加了线路的复杂程度，成本增加维修难度增加，浮球开关的后期无扩展性，产品局限性很大。且均为单项控制，通过继电器来控制三相大型动力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三相单控大功率浮球开关，以实现较大液面差的大功率三相电控制。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种三相单控大功率浮球开关，包括套管、浮球、三个电极对、第一磁铁、三个第二磁铁、配重、复位弹簧；

所述浮球套在套管外部；所述套管内中心嵌有第一磁铁，第一磁铁一周对称布置三个电极对；每个电极对均包括固定电极、活动电极；所述固定电极固定在套管内壁；所述套管内均布三个空腔，三个活动电极分别设置在三个活动空腔内，所述活动电极设置在固定电极与第一磁铁之间，所述活动电极与套管之间设有复位弹簧，在第一磁铁和复位弹簧作用下，所述活动电极与固定电极处于分离状态，复位弹簧端部由绝缘圈固定；所述浮球一端内嵌有多个弧形第二磁铁，第二磁铁可随浮球沿套管上下滑动；所述第二磁铁磁力大于第一磁铁磁力与复位弹簧弹力之和；所述套管上端外部固定有阻挡部，以对浮球的上升位置进行限位；所述浮球与阻挡部之间还设有第三磁铁，以对浮球和阻挡部之间提供磁力；所述浮球下端通过挂钩连接有配重。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

(1)本发明的浮球开关通过导线可直接与大功率设备直接相连，以控制其工作状态，不需要接入其他电气设备，实现三相大功率电器的自动化控制。

(2)本发明通过浮球与配重之间的距离调节实现液位差的控制，仅需调节吊线的长度即可实现较大液位差的控制，成本低。

(3)本发明的浮球开关通过浮球方向的调整，可实现两种工作模式，即可用于单项单控排水模式，也可用于单项单控注水模式。

附图说明

图1为本发明开关作为三相单控排水模式导通状态结构示意图。

图2为本发明开关作为三相单控注水模数断开状态结构示意图。

图3为阻挡部俯视结构示意图。

图4(a-b)分别为套管剖面图和俯视图。

图5(a-e)分别为图4a中1-1到5-5横截面示意图。

图6(a-c)分别为电极对导通、断开状态套管横截面以及导通状态纵剖面示意图。

图7为挂架结构示意图。

图8为开关处于注水工作状态示意图。

图9为开关处于注水停止状态示意图。

图10为开关处于排水停止状态示意图。

图11为开关处于排水工作状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

结合图1-图4，本发明的一种三相单控大功率浮球开关，包括套管1、浮球2、三个电极对、第一磁铁5、第二磁铁6、配重7、复位弹簧(18)；

所述浮球2套在套管1外部；所述套管1内中心嵌有第一磁铁5，第一磁铁5一周对称布置三个电极对；每个电极对均包括固定电极41、活动电极31；所述固定电极41 固定在套管1内；所述套管1内均布三个空腔，三个活动电极31分别设置在三个活动空腔内，所述活动电极31设置在固定电极41与第一磁铁5之间；所述活动电极31与套管1之间设有复位弹簧18，复位弹簧18端部与套管1之间由绝缘圈13固定，在第一磁铁5和复位弹簧18作用下，所述活动电极31与固定电极41处于分离状态；所述浮球2一端内嵌有多个环形的第二磁铁6，第二磁铁6可随浮球2沿套管1上下滑动；所述第二磁铁6磁力大于第一磁铁5磁力与复位弹簧18弹力之和；所述套管1上端外部固定有阻挡部10，以对浮球2的上升位置进行限位；所述浮球2与阻挡部10之间还设有第三磁铁21，以对浮球2和阻挡部10之间提供磁力；所述浮球2下端连接有配重7。

进一步的，所述配重7重量大于液体浮力；所述第三磁铁21与浮球2之间以及第二磁铁6与活动电极31的磁力之和(可调)要大于浮球2的重量且小于浮球2与配重7 的重量。这样液面降到配重7标高位置时，配重7与浮球2重量大于第三磁铁21吸力，浮球2掉下，改变开关的开关状态。

进一步的，结合图4(a-b)、图5(a-e)、图6(a-c)，所述套管1为弧面三角体，与浮球2形成弧形接触。三角体由三条弧形凸面拼接而成，每个弧形凸面的圆心角为 120°；所述固定电极41、活动电极31均呈弧形，弧形角与对应弧形凸面的圆心角相同。弧形活动电极为镀锌软铁与铜的结合体，内侧为镀锌软铁外侧为铜(接触面)。接触面弧度相同确保了通电接触面积较大，同时弧形为内部第一磁铁5提供了相对大的空间。

作为一种实施方式，结合图7，所述浮球2下端通过挂钩12与三根牵吊线14与挂架15(三脚架)相连；所述配重7上端通过一根牵吊线14与挂架15中间相连，通过吊线14可调整配重7相对浮球2的距离，通过配重7吊线的长度来完成液位差的调节，一个开关可以控制很大的液位差。

作为一种实施方式，结合图3，所述阻挡部10上设有多个第三磁铁21(数量可调节)；所述浮球2两端内部嵌有扁铁环11。在另外一种实施方式，所述浮球2两端设有多个第三磁铁21；所述阻挡部10采用导磁材料或嵌有扁铁环11。上述两种方式均可为阻挡部10与第三磁铁21之间提供磁力。

进一步的，所述套管1下端还设有卡环16，通过卡环16可保证浮球2一直套在套管1上，同时可对浮球2的下降位置进行限位；同时拆下开环16，可将浮球2上下掉头后再安装在套管1上，浮球2上下两端均设有牵吊线14的挂钩12，以便两个方向均可以悬挂配重7，通过调整浮球2方向可实现注水控制、排水控制两种工作模式的切换。

进一步的，所述套管1采用绝缘的PP材料或陶瓷等绝缘材料；所述浮球2外壳采用304不锈钢，内填充发泡聚氨脂；配重7可采用空心球，空心球内注入液体，可通过调节空心球内液体量调节空心球重量。所述活动电极(31)为镀锌软铁与紫铜的结合体，接触面为紫铜、背面为镀锌软铁(导电磁性材料)。

本发明的浮球开关所述固定电极41、活动电极31分别通过导线9和导线8引出，可实现单个开关的两种作业模式：(1)当第二磁铁6位于浮球2内的下端时，浮球2在第三磁铁21作用下与阻挡部10吸合，此时第二磁铁6与电极对正对，由于第二磁铁6 磁力大于第一磁铁5磁力，活动电极31在第二磁铁6吸力作用下，与固定电极41接触，三个电极对处于导通状态，电机处于排水模式。当液位下降到配重7一定位置时，破坏原受力平衡，浮球2开始下降与阻挡部10分离，使得第二磁铁6与电极对错开，此时在第一磁铁5和复位弹簧18作用下，活动电极31与固定电极41分离，三个电极对处于断开状态，实现三相单控排水模式。(2)将浮球调头安装，第二磁铁6位于浮球2内的上端时，浮球在第三磁铁21作用下与阻挡部10吸合，此时第二磁铁6与电极对错开，与开关相连的电机处于非工作状态。当液位下降到配重7一定位置时，破坏原受力平衡，浮球2开始下降与阻挡部10分离，使得第二磁铁6与电极对正对，三个电极对处于导通状态，电机处于工作状态实现三相单控注水模式。

本发明的力学机械原理及运行条件，受力如图8-图11：

1、当F3>F1+G1+G2-F4。只有满足此条件，液位升高达到浮球的一定高度会切断电源，终止大功率泵的运转，实现开关的关闭功能，由注水工作状态:变为注水停止状态。属加注控制，低于某液位线时启动，高于某液位线时关闭。

其中F3为浮球2的最大浮力；F1为第二磁铁6与电极对的吸力；G1为浮球2整体重量、G2为配重7、支架15及连线14重量；F4为配重7的最大浮力。

2、G1<F2<G1+G2。是注水停止状态向注水工作状态转变的条件。

3、F1+F2<G1+G2。只有满足此条件，液位降低到一定高度时切断电源，终止大功率泵的运转，实现开关的关闭功能，由排水停止状态变为排水工作状态。属抽排控制，高于某液位线时启动，低于某液位线时关闭。

4、F3>G1+G2-F4。是排水工作状态向排水停止状态转变的条件。