專利名稱：用電場處理水的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用電場處理水的一種設(shè)備。設(shè)備有處理室。在這個處理室中布置陽極和陰極。當(dāng)在陽極和陰極之間加上優(yōu)選的不均勻電場時，陰極上形成水中所含的礦物質(zhì)的晶種。將這些晶種與陰極分離并由流水帶走。
為了避免這樣的鍋垢沉積，已經(jīng)對飲用水進行“軟化”。這種軟化過程從飲用水中除去該礦物質(zhì)。通過離子交換或反滲透可以做到這樣的軟化。這就避免了鍋垢的沉積。但是，在交換中由于除去礦物質(zhì)使飲用水的質(zhì)量降低，因為從其他的理由來看這些礦物質(zhì)是需要的。
用所謂“電物理設(shè)備”處理飲用水的各種方法。這樣的電物理設(shè)備是在飲用水中植入晶種。用飲用水帶走晶種。一方面，晶種的凝聚造成這樣處理的飲用水較少引起鍋垢形式的沉淀。另一方面，在飲用水中保留該礦物質(zhì)。
應(yīng)用電物理設(shè)備進行處理基本上是根據(jù)下述原理飲用水總是含有溶解在其中的一定比例的二氧化碳(CO2)。這種二氧化碳與其他組份形成反應(yīng)平衡，按照反應(yīng)方程式由CaCO3生成碳酸氫鈣如果加熱水，那么CO2將從水中溢出并形成鍋垢。但是，有可能有目的地改變在飲用水中石灰-二氧化碳的平衡。
如果在水中加入二氧化碳，這將使上述方程式中化學(xué)平衡向左移動。從存在于水中的碳酸氫鈣生成碳酸鈣的晶種(石灰過飽和)。然后隨之生成的碳酸鈣將主要沉積在生成晶種的地方，即，晶種“生長”。
在包含陰極和陽極的處理室中電解引起這個反應(yīng)。在陰極上形成晶種。在晶種已經(jīng)足夠長大后必須將它們加到飲用水中。當(dāng)加熱飲用水時，碳酸鹽已經(jīng)以晶種的形式存在于飲用水中。就不需要重新生成晶種。因此，碳酸鹽將主要沉積到晶種上并被水帶走，而不是沉積在裝置的各元件上。
EP專利申請0,751,096號公開一種設(shè)備，它用電場對飲用水進行電一物理處理，其中通過交流電壓疊加在直流電壓上產(chǎn)生空間不均勻的電場。
從EP1076038AZ已知一種用電場對飲用水進行電一物理處理的設(shè)備，它采用包括許多金屬釘?shù)年帢O在空間中形成不均勻的場。釘穿過帶孔的盤。用馬達機械地除去在釘?shù)谋砻嫔仙傻木ХN。這個工藝的目的是達到在電極的表面上晶種有長的停留時間。后處理室圍繞由釘組成的陰極布置。以圓形的排列將直立的石墨電極布置在后處理室中。石墨電極交替地極化成陽極和陰極。因此每個電極有兩個極性相反的鄰近電極。在后處理室中的電極按有規(guī)律的時間間隔改變它們的極性。
已知結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)是費用很高的。形成不均勻電場所需的釘需要用手工制造。插入到帶孔的盤中也很花費時間。還有，過一段時間陰極就被堵塞必須進行清洗。因此，必須拆開設(shè)備，必須清洗陰極和再將它插回到原先的位置。這也是費用很高和花費很多時間的。
還有，已知的一種電-物理處理設(shè)備，其中將電壓加到石墨和硅砂的粒狀混合物。在這個混合物中生成晶種。但是，粒狀混合物也用作過濾器，在長期處理之后也會堵塞。然后必須進行更換或維修。
按照本發(fā)明在下述的方法中達到了這個目的(a)處理室構(gòu)成至少一個細長截面棱柱形的空間，(b)由平行的棍形的各對電極組成每個陽極裝置和陰極裝置，各電極在所述空間中有間隔地伸展并在電極之間可施加電壓，(c)該空間或每個空間的一端與水的入口連接而該空間或每個空間的另一端與水的出口連接，因此可以產(chǎn)生從一個電極流到另一個電極的水流，該水流基本上是橫過電極的縱軸線。
可以很容易制造電極并且裝置的費用也顯著降低。如果需要可以單個更換或維修電極。本發(fā)明是根據(jù)令人驚奇的發(fā)現(xiàn)，即在陰極的很高流速不僅提高了晶體的生長而且也促進晶種的生成。在陰極表面上不均勻的電場和長的停留時間并不是絕對需要的。橫過電極的水流從電極上充分地洗掉晶種電極不會被堵塞。甚至在長期處理之后在系統(tǒng)內(nèi)也沒有發(fā)現(xiàn)累積或沉積。不需要用馬達刷掉晶種，因為在正對陰極的環(huán)境中水流有效地實現(xiàn)充分加入晶種。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施例中至少提供兩對電極。由陰極和陽極組成的電極對最好是成對地與其他的電極對絕緣。因此，在一對電極之間產(chǎn)生的電場不會影響其他各對電極之間產(chǎn)生的電場。
最好將各對電極布置成基本上成一個環(huán)?？梢匝b設(shè)約5對電極。在本發(fā)明的實施例中將各對電極布置在基本上成罐狀的殼體中?？梢匝b設(shè)流量引導(dǎo)元件，它有圓筒形的中空空間用來接納電極。使用這樣的流量引導(dǎo)元件可以達到兩種效果各個處理室的凹槽和互相之間的絕緣。優(yōu)選地每兩個圓筒形中空空間用一個切口連接，切口沿著中空空間的整個長度將它們連接。在切口中水可從一個電極流向另一個電極，該切口中也產(chǎn)生電場。因此在各中空空間中互相連接的電極最好分別是極性相反的。
為了獲得特別良好的流量引導(dǎo)，將該對中空空間的一個中空空間用切口連接到出口，而另一個中空空間用至少一個切口連接到處理室入口。最好流量引導(dǎo)元件是由電絕緣材料，如塑料構(gòu)成。
流量引導(dǎo)元件最好是用注模法生產(chǎn)。在特別優(yōu)選的實施例中電極是由有大的表面的多孔材料例如石墨構(gòu)成。由于大的表面積可以生成更多的晶種。從而可以提高設(shè)備的效率。
可以裝設(shè)改變電極極性的裝置。還可以裝設(shè)控制在有規(guī)律的時間間隔內(nèi)進行這種改變的裝置，例如時間間隔有0.5到2分鐘之間的長度。通過這種極性的改變，可以達到所有晶種被沖走而流動通道不會被產(chǎn)生的碳酸鹽堵塞。
最好將一組流量引導(dǎo)元件布置在一個殼體中。在這種情況下流量引導(dǎo)元件可以做得比較小并使它們的生產(chǎn)更加容易。
本發(fā)明特別有利的實施例中，裝設(shè)有電極的另一個處理室用作后處理。該另一處理室圍繞處理室成角度布置。在后處理室中改進了晶種的生長。成角度的結(jié)構(gòu)容易生產(chǎn)和節(jié)省空間。緊湊的結(jié)構(gòu)能使后處理室的所有區(qū)域內(nèi)流量均勻。最好將在后處理室中的電極布置成一個環(huán)互相之間有均勻的空間。從而獲得電流的均勻分配。在本發(fā)明的另一實施例中，該對電極或各對電極都布置在它們各自的處理室內(nèi)，這些處理室的每一個都與后處理室相連。在各自的處理室內(nèi)可以產(chǎn)生增加的流量。還有，各對電極相對它們各自的水流是互相絕緣的，從而使它們不會互相影響。如果同時獲得電絕緣，電場也不會互相影響。
在后處理室中在電極之間可以裝設(shè)絕緣釘，該釘與電極平行伸展。該釘提供在后處理室中各水流的分離和增加流量?？梢匝b設(shè)固定元件將絕緣釘固定到流量引導(dǎo)元件。
其他的實施例是從屬權(quán)利要求項的主題。下面參考附圖描述優(yōu)選的實施例。
圖3是流量引導(dǎo)元件的透視圖；和圖4是電極固定結(jié)構(gòu)的剖面圖。
通過這種處理在水中產(chǎn)生晶種流。溶解在水中的石灰石在這些晶種上結(jié)晶，從而使水流中有較小的石灰石晶體流。這不會導(dǎo)致在壁上結(jié)垢因而可避免由于鍋垢而堵塞。
在

圖1中以透視圖表示設(shè)備10。連接件部分12有Y形的通道體16。通道體有三個連接管座18，20和22。通道體16通過連接管座20連接到水處理單元的入口24。入口24是蓋26的一部分，蓋通過螺栓28連接到罐狀的殼體30。
入口24構(gòu)成入口通道34在圖1中的上部。入口通道34形成在殼體30的一側(cè)上并與由殼體壁32和中間壁38包圍的另一空間分離(圖2)。入口通道34從入口24伸展到連接入口通道34與空間36的開口40(圖1)。
在由殼體30包圍的空間36中裝設(shè)4個相同的流量引導(dǎo)元件42，44，46和48。在代替的實施例中只使用一個流量引導(dǎo)元件但其長度是4倍。較小的流量引導(dǎo)元件容易制造因此成本低。
在圖3中單獨地表示這樣的流量引導(dǎo)元件42。流量引導(dǎo)元件42由塑料構(gòu)成和通過注模法生產(chǎn)。流量引導(dǎo)元件有基本上成圓筒形的底座體。在這個底座體中沿著底座體的外周邊主要以一環(huán)的形式布置圓筒形中空空間50、52、54、56、60、62、64、66和68。將中空空間58布置在略為朝向環(huán)的中間。各中空空間的縱向軸線互相平行伸展并平行于底座體的縱向軸線。
每兩個中空空間通過切口連接。中空空間50和52，54和56分別由切70或72連接，該切口主要伸展在圓周方向。中空空間58和60由切口74連接，該切口主要伸展在徑向。而中空空間62和64或66和68分別由切口76或78連接，該切口又主要伸展在圓周方向。
底座體42的中間部80也是中空空間。該中空空間在側(cè)面82上伸展與圓筒形底座體42的外周邊伸展的一樣遠。圓筒形中空空間54、58和64通過小切口84、86和88連接到中間部的中空空間80。中空空間50和68通過小切口90和92連接到底座體42的側(cè)邊82的外周邊。
在側(cè)面82上沿著外周邊的區(qū)域通過在徑向伸展并與底座體42連接的跨接件94和96，與在底座體的整個長度上沿著外周邊的其余區(qū)域分離。在底座體42的外周邊的切口100和102將中空空間52與底座體42的外側(cè)連接。以相同的方式切口104和106使中空空間62與外側(cè)連接，切口114和116使中空空間66與外側(cè)連接。整個流量引導(dǎo)元件是相對于通過中空空間58和60的孔和直徑鏡象對稱的。
還有在底座體42的圓周上設(shè)置凹槽118，凹槽沿著整個長度伸展并在整個圓周上均勻分布。每個凹槽118布置在兩個連接中空空間與外側(cè)的切口之間。
在圖2中表示流量引導(dǎo)元件42怎樣布置在殼體30中。在流量引導(dǎo)元件42和殼體壁32之間有間隙120。間隙120是沿著裝置整個長度伸展的后處理室。在后處理室10內(nèi)石墨電極122以均勻的間隔布置。象流量引導(dǎo)元件42中的凹槽118一樣，在殼體壁32的內(nèi)側(cè)上裝設(shè)另一凹槽124。這些凹槽的定位是互相相對的。電極112坐在凹槽118和124中因此將它們保持在它們的位置中。以這樣的方式就不需要為電極裝設(shè)進一步的固定裝置。后處理室120被電極122分成9個子室，子室僅在它們的上端在殼體的蓋內(nèi)連接，蓋的內(nèi)部空間126形成出口(圖1)。但是，沿著流量引導(dǎo)元件的長度各子室是互相不連通的。每個處理室的一個切口連接到后處理室120的一個子室。
在后處理室120的每個子室中布置與電極平行伸展的釘128。釘128是圓柱形并布置在電極的中間。釘128改進流動特性和對晶體生長有正面的效應(yīng)。釘118的直徑小于在流量引導(dǎo)元件42和殼體30的壁之間的間隙120的寬度。因此水可以通過它。每個釘128是由形狀如半個環(huán)的固定元件130保持并連接到流量引導(dǎo)元件42(圖3)。
電極的固定詳細表示在圖4中。電極140(未全部示出)有螺紋孔142，金屬螺釘144擰入到孔中，金屬螺釘144與觸頭146連接。圍繞金屬螺釘裝設(shè)擰緊墊圈148、150和152。還有一個擰緊墊圈154裝設(shè)在處理單元殼體底156的下面。為了拆下電極先拆下殼體30的蓋26和從上面松開石墨電極的螺紋。可以很容易地檢查、清洗或更換電極而不會影響電觸頭。
描述的裝置按如下方法操作要處理的水從管座18經(jīng)過通道體流到連接管座20中的入口24。從入口24水流經(jīng)入口通道34向下流過開口40進入到流量引導(dǎo)元件42的中間部80。從那里水通過切口84、86、88、90和92被分配到各處理室，在各室中布置各對電極。由于間隙和切口直徑很小，使在圖1中水平方向上，即橫切各電極縱向軸線的方向，得到增大的流速。
將電極131和133對，即一個石墨電極極化為陰極和一個電極極化為陽極，與電壓源連接。該電壓足夠高用于產(chǎn)生晶種。在電極間不均勻的電場中在陰極上產(chǎn)生晶種。在60秒間隔后各電極極化為相反的極性。因此小間隙不會被堵塞并可均勻地使用各電極。生成的晶種由水沖洗經(jīng)過其它切口，例如切口102，進入到后處理室120的子室。在交替極化為陽極和陰極的電極之間的電場中晶種進一步生長。電極的極性變化間隔時間也是60秒?，F(xiàn)在水在圖1中的垂直方向朝上流動到由蓋26構(gòu)成的中空空間126。中空空間126與伸展到通道體連接管座22的出口132連接。
權(quán)利要求
1.通過處理室中有陽極裝置和陰極裝置的電場處理水的設(shè)備，其中要處理的水通過處理室，其特征在于，(a)處理室構(gòu)成至少一個細長截面棱柱形的空間，(b)由平行的釘狀的各對電極組成每個陽極裝置和陰極裝置，各電極在所述空間中有間隔地伸展并在電極之間可施加電壓，(c)該空間或每個空間的一端與水的入口連接而該空間或每個空間的另一端與水的出口連接。因此可以產(chǎn)生從一個電極流到另一個電極的水流，該水流基本上是橫過電極的縱軸線。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，由陰極和陽極組成的各電極對是成對地與其他電極對絕緣。
3.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，各對電極基本上是布置成一個環(huán)。
4.如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，裝設(shè)5對電極。
5.如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，它包括基本上成罐形的殼體。
6.如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，流量引導(dǎo)元件提供接納電極的圓筒形中空空間。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，每兩個圓筒形中空空間用切口連接，該切口沿著中空空間的整個長度連接它們。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，互相連接的中空空間中的電極分別極化為相反的極性。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，成對的中空空間中的一個中空空間通過一個切口連接到出口而另一個中空空間通過至少一個切口與處理室的入口連接。
10.如權(quán)利要求6至9中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，流量引導(dǎo)元件是由電絕緣材料構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，流量引導(dǎo)元件是由塑料構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，流量引導(dǎo)元件是用注模法生產(chǎn)。
13.如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，電極是石墨電極。
14.如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，用于改變電極的極性的裝置。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，用于控制在有規(guī)律的時間間隔內(nèi)的該變化的裝置。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，時間間隔的長度在0.5到2分鐘之間。
17.如權(quán)利要求6至16中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，在一個殼體內(nèi)布置許多流量引導(dǎo)元件。
18.如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，裝設(shè)另一個帶電極的處理室用作后處理。
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其特征在于，另一個處理室是圍繞處理室成角度布置。
20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，用作后處理的處理室中電極布置成一個環(huán)，互相之間有均勻的間隔。
21.如權(quán)利要求18至20中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，該對電極或各對電極每個都是布置在它們各自的處理室內(nèi)，并且這些處理室中的每一個都連接到用作后處理的另一個處理室。
22.如權(quán)利要求18至21中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，在用作后處理的處理室中在各電極之間裝設(shè)絕緣釘，該釘平行于電極伸展。
23.如權(quán)利要求22參考權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，裝設(shè)有用于將絕緣釘固定到流量引導(dǎo)元件的固定元件。
全文摘要
用電場進行水處理的設(shè)備在要處理的水通過的處理室中裝設(shè)陽極裝置和陰極裝置。該設(shè)備的特征在于處理室構(gòu)成至少一個有細長截面的棱柱形的空間，由平行的棍狀的各對電極組成每個陽極裝置和陰極裝置，各電極在所述空間中有間隔地伸展并且在電極之間可施加電壓，且該空間或每個空間的一端與水的入口連接，而該空間或每個空間的另一端與水的出口連接，因此可以產(chǎn)生從一個電極流到另一個電極的水流，該水流基本上是橫過電極的縱軸線。
文檔編號C02F1/46GK1406875SQ0212974
公開日2003年4月2日 申請日期2002年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月13日
發(fā)明者W·赫金 申請人:漢斯薩塞拉思有限責(zé)任公司