本发明属于材料腐蚀阴极保护，具体涉及一种储水式热水器用牺牲阳极集成式连接结构及制备方法。
背景技术：
1、储水式热水器是人们日常洗浴中不可或缺的家用电器，其核心部件就是用于储水的水胆。水胆的材质一般为钢质，虽然内表面会涂覆搪瓷等涂层，但由于其长期浸泡于水中，容易产生腐蚀穿孔，从而引起漏水、漏电事故，导致水胆及热水器报废。
2、为了避免上述情况发生，现有技术常常采用阴极保护的原理对储水式热水器的水胆进行防腐保护，其方法为在水胆上连接一支牺牲阳极，使金属水胆电位长期低于周围环境得以保护。目前采用的牺牲阳极都是比水胆材质更活泼的材质，且通过螺母直接安装于水胆上。这样可以在牺牲阳极、水胆以及水胆内的水构成一个原电池系统，通过牺牲阳极的自我“牺牲”来保证水胆不发生腐蚀。由于牺牲阳极是通过自我消耗来发挥作用的，因此每根牺牲阳极的寿命都是有限的，应该定期更换。但是，用户在使用热水器过程中，很少有主动更换牺牲阳极的行为和习惯，使得热水器的水胆存在一定的使用风险。
3、针对以上问题，一些热水器厂家设计了能够给出牺牲阳极消耗状态信号的产品，如专利cn102853551a等。但是，这些提供信号的热水器设计需要牺牲阳极与水胆间实现可靠稳定的绝缘安装。其常见结构一般如图1所示。用于和水胆连接的螺母，通过安装在特制棒芯上的密封套和绝缘套实现与牺牲阳极的绝缘。该特制棒芯一般是在牺牲阳极棒铸造时预先放置在模具中浇注在阳极棒内的。但是，对于挤压工艺生产的阳极棒而言，其内置的棒芯是等径且贯通整个阳极棒的，无法实现该特制的棒芯的预置，因此实现绝缘结构具有很大的困难。因此又有一些设计来帮助挤压阳极实现同样的结构，如专利cn201620121354.6、cn201620111064.3、cn201620111430.5、cn202110015929.1、cn2023236387933等，图2为其中一种典型的连接结构。这些专利的类似之处都是通过在挤压阳极上连接一个连接轴，并通过两个绝缘密封套将连接轴和安装螺母绝缘，实现信号阳极的功能。目前已经商业应用的此类牺牲阳极产品基本都是使用类似的结构，使用效果良好。
4、不过，上述结构虽然实现了功能，但是结构比较复杂，且整个结构至少包括10个以上零配件，增加了组装难度也增加了生产成本以及质量控制的风险，尤其是后者，任何一个小的组件的遗漏或者安装不到位都会直接导致结构功能的失效，带来使用风险。
5、有鉴于此，特提出此发明。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种储水式热水器用牺牲阳极集成式连接结构及制备方法，本发明提供的牺牲阳极集成式连接结构不仅提升了连接的可靠性，而且能够大幅减少零件的使用数量和结构复杂性，因而简化了组装工序，从而优化了生产方式，降低了加工成本，提高了企业竞争力。
2、本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：
3、一方面，本发明提供一种储水式热水器用牺牲阳极集成式连接结构，包括牺牲阳极、设置于所述牺牲阳极内部的棒芯、用于连接被保护件的外螺纹接头以及连接组件；
4、其中，所述牺牲阳极的任一端设置为台阶结构，或者所述牺牲阳极的任一端露出一段棒芯，所述连接组件与台阶结构的小端或者露出的一段棒芯固定连接，所述外螺纹接头设置于连接组件的周向上，所述牺牲阳极、连接组件与外螺纹接头之间通过填充部分实现绝缘连接；
5、所述连接组件顶端固定设置有伸出填充部分的接线端子。
6、进一步地，所述连接组件为螺纹式或者卡扣式结构；
7、其中，当所述连接组件为螺纹式结构时，所述牺牲阳极的任一端露出一段棒芯；当所述连接组件为卡扣式结构时，所述牺牲阳极的任一端为台阶结构。
8、进一步地，螺纹式所述连接组件包括丝柱和横截面为倒凹型的内螺纹接头，所述丝柱与露出的一段棒芯通过螺纹和焊接的方式连接，所述内螺纹接头套设于丝柱的外围并与所述丝柱螺纹连接。
9、进一步地，螺纹式所述连接组件还包括弹性垫圈，所述弹性垫圈套设于丝柱上、并位于牺牲阳极端面与内螺纹接头底面之间。
10、进一步地，卡扣式所述连接组件包括内扣钢帽和外扣钢帽，相应的所述牺牲阳极台阶结构的小端一侧仅顶部露出棒芯，所述内扣钢帽紧贴在所述牺牲阳极台阶结构的小端周面及顶面上、并与其顶部露出的棒芯焊接固定，所述外扣钢帽卡接在内扣钢帽周向上。
11、进一步地，所述内扣钢帽与牺牲阳极台阶结构的小端周面同一圈均匀冲压多个冲压连接点。
12、进一步地，所述内扣钢帽与牺牲阳极台阶结构的小端顶面为弧面接触。
13、进一步地，螺纹式所述连接组件的内螺纹接头或者卡扣式所述连接组件的外扣钢帽的顶部中心处均连接有接线端子。
14、进一步地，所述外螺纹接头由上部连接段、中间连接段以及下部螺纹段组成，且三者为一体成型结构；其中，所述中间连接段为圆盘，所述上部连接段为外六角结构，且所述中间连接段的外径分别大于上部连接段的外接圆的外径和下部螺纹段的最大外径；
15、或者所述外螺纹接头由上部连接段和下部螺纹段组成，且两者为一体成型结构；其中，所述上部连接段为外六角结构，且所述上部连接段的六方对边距离不小于下部螺纹段的最大外径。
16、另一方面，本发明还提供一种储水式热水器用牺牲阳极集成式连接结构的制备方法，所述制备方法基于上述的储水式热水器用牺牲阳极集成式连接结构，具体包括以下步骤：
17、步骤一、将提前预制且内部具有棒芯的牺牲阳极任一端加工为符合要求的台阶结构，或者所述牺牲阳极的任一端露出一段棒芯，并准备相配套的外螺纹接头和连接组件；
18、步骤二、在连接组件顶端固定设置接线端子；
19、步骤三、先将连接组件与台阶结构的小端或者露出的一段棒芯固定连接，再将外螺纹接头设置于连接组件的周向上、并放置于模具中，在外螺纹接头的内表面和连接组件的外表面间以及模具间形成一个环形的模腔；然后将注塑材料加热至150℃～320℃，并通过注塑设备采用50kg/cm2～120kg/cm2的压力将加热后的注塑材料注射入温度在20℃～120℃的模腔内，保压冷却后通过顶杆顶出，即通过填充部分实现牺牲阳极、连接组件与外螺纹接头之间的绝缘连接；
20、或者先将外螺纹接头设置于连接组件中外扣钢帽或者内螺纹接头的周向上、并放置于模具中，在外螺纹接头的内表面和外扣钢帽或者内螺纹接头的外表面间以及模具间形成一个环形的模腔；然后将注塑材料加热至150℃～320℃，并通过注塑设备采用50kg/cm2～120kg/cm2的压力将加热后的注塑材料注射入温度在20℃～120℃的模腔内，保压冷却后通过顶杆顶出，即通过填充部分将外螺纹接头与连接组件中外扣钢帽或者内螺纹接头连接为一体；再将连接组件中内扣钢帽与台阶结构的小端固定连接，或者将连接组件中丝柱与露出的一段棒芯固定连接；最后将连接为一体的螺纹接头和外扣钢帽再与内扣钢帽连接，或者将连接为一体螺纹接头和丝柱再与内螺纹接头连接。
21、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
22、本发明提供的牺牲阳极集成式连接结构，主要由牺牲阳极、棒芯、螺纹接头、连接组件、填充部分以及接线端子组成，相较于现有技术可以大幅减少了零件的使用数量和结构复杂性，且本发明可以直接通过注塑工艺将牺牲阳极、连接组件与外螺纹接头之间实现绝缘连接，或者可先通过注塑工艺将连接组件外部零件与外螺纹接头连接为一体，再将该整体与固定在牺牲阳极与台阶结构的小端或者露出的一段棒芯上的连接组件内部零件连接。因而相较于现有技术，本发明连接结构的性能更可靠，同时优化了生产工艺，大幅降低了组装时间，提高了生产效率，从而降低了生产成本。
1.一种储水式热水器用牺牲阳极集成式连接结构，其特征在于，包括牺牲阳极(1)、设置于所述牺牲阳极(1)内部的棒芯(2)、用于连接被保护件的外螺纹接头(3)以及连接组件(4)；
2.根据权利要求1所述的储水式热水器用牺牲阳极集成式连接结构，其特征在于，所述连接组件(4)为螺纹式或者卡扣式结构；
3.根据权利要求2所述的储水式热水器用牺牲阳极集成式连接结构，其特征在于，螺纹式所述连接组件(4)包括丝柱(41-1)和横截面为倒凹型的内螺纹接头(41-2)，所述丝柱(41-1)与露出的一段棒芯(2)通过螺纹和焊接的方式连接，所述内螺纹接头(41-2)套设于丝柱(41-1)的外围并与所述丝柱(41-1)螺纹连接。
4.根据权利要求3所述的储水式热水器用牺牲阳极集成式连接结构，其特征在于，螺纹式所述连接组件(4)还包括弹性垫圈(41-3)，所述弹性垫圈(41-3)套设于丝柱(41-1)上、并位于牺牲阳极(1)端面与内螺纹接头(41-2)底面之间。
5.根据权利要求2所述的储水式热水器用牺牲阳极集成式连接结构，其特征在于，卡扣式所述连接组件(4)包括内扣钢帽(42-1)和外扣钢帽(42-2)，相应的所述牺牲阳极(1)台阶结构的小端一侧仅顶部露出棒芯(2)，所述内扣钢帽(42-1)紧贴在所述牺牲阳极(1)台阶结构的小端周面及顶面上、并与其顶部露出的棒芯(2)焊接固定，所述外扣钢帽(42-2)卡接在内扣钢帽(42-1)周向上。
6.根据权利要求5所述的储水式热水器用牺牲阳极集成式连接结构，其特征在于，所述内扣钢帽(42-1)与牺牲阳极(1)台阶结构的小端周面同一圈均匀冲压多个冲压连接点(42-3)。
7.根据权利要求5所述的储水式热水器用牺牲阳极集成式连接结构，其特征在于，所述内扣钢帽(42-1)与牺牲阳极(1)台阶结构的小端顶面为弧面接触。
8.根据权利要求2所述的储水式热水器用牺牲阳极集成式连接结构，其特征在于，螺纹式所述连接组件(4)的内螺纹接头(41-2)或者卡扣式所述连接组件(4)的外扣钢帽(42-2)的顶部中心处均连接有接线端子(6)。
9.根据权利要求1所述的储水式热水器用牺牲阳极集成式连接结构，其特征在于，所述外螺纹接头(3)由上部连接段(31)、中间连接段(32)以及下部螺纹段(33)组成，且三者为一体成型结构；其中，所述中间连接段(32)为圆盘，所述上部连接段(31)为外六角结构，且所述中间连接段(32)的外径分别大于上部连接段(31)的外接圆的外径和下部螺纹段(33)的最大外径；
10.一种储水式热水器用牺牲阳极集成式连接结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法基于权利要求1～9任意一项所述的储水式热水器用牺牲阳极集成式连接结构，具体包括以下步骤：
