專利名稱：高頻電子除垢阻垢裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種使水通過高頻電磁場(chǎng)，在高頻電磁場(chǎng)的連續(xù)作用下使通過的水形態(tài)發(fā)生改變的裝置。經(jīng)本實(shí)用新型的裝置處理后的這種形態(tài)發(fā)生改變的水在熱交換系統(tǒng)中使用時(shí)可以達(dá)到除垢阻垢的目的。本實(shí)用新型是一種特別適用于水處理量在200m3/h以上的高頻電子除垢阻垢裝置。
背景技術(shù)：
無論工業(yè)還是民用設(shè)施，凡以水為介質(zhì)進(jìn)行熱交換的系統(tǒng)都存在結(jié)生水垢的問題。水垢不僅會(huì)使熱交換系統(tǒng)的熱交換效率降低而造成水資源和能源的浪費(fèi)，而且還會(huì)形成事故隱患。目前大多采用傳統(tǒng)的樹脂交換、投放水質(zhì)穩(wěn)定劑以及化學(xué)清洗的方法防止和清除水垢。傳統(tǒng)的化學(xué)水處理方法存在以下幾方面的缺陷操作復(fù)雜，要求嚴(yán)格，處理過程時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用高，對(duì)設(shè)備有腐蝕的問題，有廢液及廢渣的排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定程度的污染。
20世紀(jì)40年代，諾貝爾獎(jiǎng)金獲得者，比利時(shí)科學(xué)家弗米侖(Th·Vermeiren)發(fā)現(xiàn)電場(chǎng)或磁場(chǎng)具有使水暫時(shí)失去結(jié)垢條件的能力，由此開創(chuàng)了以高頻電磁場(chǎng)處理水的新技術(shù)領(lǐng)域，并開發(fā)應(yīng)用到實(shí)踐中。高頻電子水處理機(jī)理是分子在高頻電磁場(chǎng)的作用下做高周波運(yùn)動(dòng)，失去簇集力，其大締合狀態(tài)的水分子被破解成小締合體或單個(gè)水分子；這類獲得能量的水分子在鈣鎂離子上吸附形成界面，阻止了鈣鎂離子向碳酸鹽微晶面的遷移，碳酸鹽晶體的排列受到干擾，形成非晶狀的絮狀體，從而不會(huì)在傳熱面上附著、粘結(jié)成垢；另一方面，被高頻能量激活的水，具有極高的浸潤(rùn)、滲透性，帶有高能量的水分子在垢層微隙中做高周波的運(yùn)動(dòng)，使水垢松散脫落，原有的微隙被擴(kuò)大，當(dāng)水與溫度較高的金屬器壁接觸時(shí)被汽化，急速膨脹的水蒸汽使垢層龜裂、破碎，被水流帶走，從而使在管壁上不能形成穩(wěn)定的結(jié)垢層；而且經(jīng)高頻電場(chǎng)作用后，水分子的電子被激勵(lì)，電子能位升高，根據(jù)能量守恒定律，當(dāng)分子電位能損失、電位下降，可致使水分子與器壁界面的電位差減小甚至消失，器壁金屬離解受到抑制，且在器壁金屬表面不能形成原電池反應(yīng)，因而還會(huì)對(duì)設(shè)備起到緩蝕作用，有效阻止了化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。由于帶高頻電場(chǎng)能的水可以破壞原始胚芽的生成，有效抑制了微生物的生長(zhǎng)；高頻電磁場(chǎng)還具有損傷生物大分子、使生物膜過氧化、破壞歧化酶的能力，因而具有殺菌、滅藻的功能。
現(xiàn)有技術(shù)中高頻電子除垢阻垢的裝置較多，產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)已經(jīng)形成標(biāo)準(zhǔn)。下表給出國(guó)內(nèi)一些廠家生產(chǎn)的高頻電子水處理裝置的相關(guān)參數(shù)

但在實(shí)際應(yīng)用中，現(xiàn)有技術(shù)及產(chǎn)品對(duì)大流量水的處理其效果均不好，基本上不能阻止水垢的產(chǎn)生，這是現(xiàn)階段電子或電磁水處理設(shè)備存在的一個(gè)通病。也正是由于這一原因，使許多領(lǐng)域拒絕使用電子水處理裝置進(jìn)行用水的處理。
為解決這一普遍存在的問題時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中多考慮在水處理裝置中如何設(shè)置電極，以及安裝改變水流運(yùn)行的導(dǎo)流板，以改善電極與水流的接觸。例如中國(guó)實(shí)用新型專利00250409.X公開的大型電子水處理儀中是將副機(jī)部分制成多臺(tái)換能器，通過與上水箱和下水箱對(duì)接，并列在一起來實(shí)現(xiàn)大水量的水處理，其中的副機(jī)上的換能器電極采用了同軸設(shè)置的一個(gè)高頻電極和一個(gè)直流電極。但這一專利并不能改善對(duì)大水量的水處理后的效果；因?yàn)橐环矫嫱S設(shè)置的高頻電極和直流電極在工作時(shí)會(huì)相互產(chǎn)生影響，另一方面直流電極在工作中會(huì)產(chǎn)生電解作用，這會(huì)使水的處理進(jìn)一步受到負(fù)面影響；第三、這一專利的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使其實(shí)施成本增大，同時(shí)會(huì)帶來維護(hù)的不便；第四、由于其副機(jī)換能器結(jié)構(gòu)為直接設(shè)置于兩個(gè)水箱中的連通管，在水處理時(shí)會(huì)形成穩(wěn)定流動(dòng)的水流，這對(duì)水處理的效果更為不利。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)共同存在的不足，提供一種高頻電子水處理的裝置。使用經(jīng)本實(shí)用新型的裝置處理后的水能有效具有除垢阻垢效果的。
經(jīng)本實(shí)用新型設(shè)計(jì)人的研究和理論分析表明，現(xiàn)有技術(shù)中之所以電子水處理裝置處理效果不佳，主要是因?yàn)檫M(jìn)行水處理時(shí)現(xiàn)有裝置所提供的能量不足。由于利用高頻電場(chǎng)或電磁場(chǎng)進(jìn)行水處理時(shí)是用外部的能量使水分子獲的一定的能量，產(chǎn)生水締合狀態(tài)的改變。因此要使經(jīng)處理后的水能具有除垢阻垢的目的，必需向被處理的水提供足夠的能量。從前面給出的表中的相關(guān)參數(shù)可見，現(xiàn)有產(chǎn)品在水處理量大大增加時(shí)，所增加的能量卻不多。這是現(xiàn)有技術(shù)對(duì)大水量進(jìn)行處理后效果普遍不佳的主要原因。另一方面，現(xiàn)有理論及裝置中既缺少對(duì)能產(chǎn)生有效的水處理的最低能量的數(shù)值，更缺少當(dāng)水質(zhì)硬度發(fā)生變化時(shí)應(yīng)提供能量的變化函數(shù)及相關(guān)的數(shù)值。這是造成現(xiàn)有技術(shù)不能推廣使用，特別是在大流量水處理時(shí)其基本上沒有除垢阻垢效果的原因。
本實(shí)用新型的裝置提供了可以滿足隨水質(zhì)硬度變化和處理水量變化時(shí)能產(chǎn)生有效的水處理的最低能量，以確保經(jīng)本實(shí)用新型處理的水具有良好的除垢阻垢效果。
本實(shí)用新型經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)得出了附圖1的曲線表達(dá)。根據(jù)這一實(shí)驗(yàn)曲線，為簡(jiǎn)化起見，本實(shí)用新型以近似的直線描述出單位水處理量條件下水質(zhì)變化與處理所需能量間的關(guān)系，即N≥(50n+150)V式中的N為進(jìn)行有效水處理所需的電場(chǎng)功率，以瓦為單位；n為被處理水硬度，以每升毫摩爾(mmol/l)為單位。
V為水處理流量，以每小時(shí)100立方米(100m3/h)為單位。
以上所給出的水處理所需能量的函數(shù)中的在實(shí)際的應(yīng)用中，應(yīng)使裝置的供電功率不小于所給值，但也無需過大，如果功率過大會(huì)浪費(fèi)能源。
雖然本實(shí)用新型給出了水處理所需的最小功率，但對(duì)于大流量水處理裝置而言，由于高頻功率器件有一定的限制，而且現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)高頻的大功率供電裝置有相當(dāng)?shù)睦щy。為解決這一實(shí)際的問題，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)中采用將被處理液體被分配到至少兩個(gè)處理單元進(jìn)行處理，這樣可以使每個(gè)水處理單元的高頻電磁場(chǎng)的功率不至于過大，從而解決現(xiàn)有技術(shù)所無法解決的困難。
在本實(shí)用新型中最好將被處理的液體分配到至少兩個(gè)各自處理量相同的水處理單元中，而各水處理單元的高頻電場(chǎng)功率基本上相等(這里的相等是指相當(dāng)，而不是指完全相同，因?yàn)楣β释耆嗤墓╇娧b置實(shí)際上也是很難實(shí)現(xiàn)的)。這種結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化裝置的生產(chǎn)，并容易形成標(biāo)準(zhǔn)化。
本實(shí)用新型的裝置中包括有高頻電源、饋電導(dǎo)線、高頻電場(chǎng)水處理裝置及附設(shè)的閥門、進(jìn)出水管路、連接法蘭組成，其中的高頻電場(chǎng)水處理裝置的內(nèi)腔為圓形截面，本實(shí)用新型的進(jìn)水管路與分流腔體連通，排水管與集流腔體連通，本實(shí)用新型的高頻電場(chǎng)水處理裝置由至少兩個(gè)其內(nèi)設(shè)置高頻電極的水處理單元組成，分流腔體和集流腔體與各水處理單元間用連通管連通，各水處理單元中所設(shè)置的高頻電極位于其截面中心且沿軸向設(shè)置。本實(shí)用新型裝置中各水處理單元的電功率應(yīng)不低于(50n+150)V，本式中n為被處理水的硬度，V則應(yīng)為各水處理單元所處理的水流量。由于本實(shí)用新型設(shè)置有至少兩個(gè)水處理單元，這樣就可以用多個(gè)高頻供電功率較小的水處理單元組合實(shí)現(xiàn)大流量水處理的要求，同時(shí)可以克服制造大功率高頻供電電源的困難。
在本實(shí)用新型中，每個(gè)水處理單元上的各連通管按同一切向方向設(shè)置，連通各相應(yīng)的高頻電場(chǎng)水處理單元，這可以使進(jìn)入各水處理單元的水流發(fā)生旋轉(zhuǎn)，并流過水處理單元，增加水流流動(dòng)的湍流，使水流在水處理單元中受到高頻電磁場(chǎng)的充分作用，強(qiáng)化處理的效果。
如果在各水處理單元上的兩個(gè)連通管至少有一個(gè)上設(shè)有關(guān)斷閥門，可以用同一臺(tái)裝置適合不同用水量的場(chǎng)合，這對(duì)有不同用水量要求的用戶將更為方便。另一方面當(dāng)裝置運(yùn)行中，如發(fā)生一個(gè)水處理單元損壞時(shí)，可以用閥門關(guān)閉該單元，以保證經(jīng)處理水的質(zhì)量。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1、解決了現(xiàn)有技術(shù)長(zhǎng)期所沒能解決的問題；2、可以實(shí)現(xiàn)大流量水的有效處理，并可以使裝置具有良好的水處理效果；3、相對(duì)來講裝置較為簡(jiǎn)單，同時(shí)可以解決現(xiàn)有技術(shù)中難以實(shí)現(xiàn)的高頻大功率的困難；4、對(duì)各水處理單元可以分別進(jìn)行控制，使裝置能適應(yīng)用水量變化的情況，同時(shí)可以避免某個(gè)水處理單元發(fā)生損壞時(shí)影響水處理的效果。


圖1為水硬度與處理所需功率的實(shí)驗(yàn)曲線。
圖2為本實(shí)用新型裝置的主視圖。
圖3為本實(shí)用新型裝置的俯視圖。
圖4為單個(gè)的水處理單元外形示意圖，本圖表現(xiàn)了連通管在水處理單元上同一切向方向連接的情況。
圖5為水處理單元剖面示意圖。
圖中1為水處理單元上封頭，2為集流腔體出水口，3為集流腔體的出水口法蘭，4為水處理單元，5為分流腔體進(jìn)水口，6為分流腔體的進(jìn)水口法蘭，7為水處理單元進(jìn)水連通管，8為分流腔體，9為水處理單元出水連通管，10為集流腔體，11為上封頭的封頭板，12為高頻電極下絕緣座，13為高頻電極，14為上絕緣子，15為發(fā)射電極引出接線端子，16為接線端子與高頻電纜插座連接線，17為匹配網(wǎng)絡(luò)，18為高頻電纜插座，19為高頻電纜插座支架，20為水處理單元的下封頭板。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明。
附圖所示為本實(shí)用新型的四單元組合高頻電子除垢阻垢裝置，其中均省略了裝置的供電部分。
圖2和圖3所示為本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)，在分流腔體8與集流腔體10間設(shè)有水處理單元4，并用相應(yīng)的連通管7將各水處理單元4與分流腔體8連通，用連通管將各水處理單元4與集流腔體10連通。其中每個(gè)水處理單元4上所設(shè)的各連通管7和9與水處理單元垂直，并沿同一切向方向設(shè)置，固定于水處理單元4上，即進(jìn)水連通管7連接于水處理單元的一側(cè)，而出水連通管9則連接于另一側(cè)，這樣可以使水流經(jīng)單元體內(nèi)時(shí)形成旋流，關(guān)于這一點(diǎn)可參見附圖4。將各連通管沿水處理單元的同一切向設(shè)置可使進(jìn)入水處理單元的水流旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，使被處理水流在單元體內(nèi)充分形成湍流，使水處理效果更好。本實(shí)用新型中分流腔體8的截面積應(yīng)大于各進(jìn)水連通管截面積之和。根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)表明，當(dāng)各水處理單元的直徑為其上的進(jìn)出水口(也就是連通管的管內(nèi)徑)直徑的1.5～2.5倍時(shí)其效果最好，而各水處理單元的高度應(yīng)根據(jù)所承擔(dān)的水處理量確定，其高度應(yīng)至少應(yīng)保證當(dāng)水流過水處理單元時(shí)，所通過的時(shí)間大于或等于1秒。
在本實(shí)用新型中，經(jīng)絕緣處理的高頻電磁場(chǎng)電極13并安裝接線端子15后，用絕緣底座12和上絕緣子14封裝于能量轉(zhuǎn)換腔的軸線部位，用導(dǎo)線16連接接線端子15和同軸電纜插座18，同軸電纜插座18用支架19固定于上封頭板11上。連接于同軸電纜內(nèi)芯線和外層線端頭的匹配網(wǎng)絡(luò)17。整個(gè)裝置的供電頻率大于3MHz。
本實(shí)用新型裝置的工作原理是利用分流腔體上的進(jìn)水口連接法蘭6與被處理的水系統(tǒng)接通，被處理的水通過進(jìn)水口5進(jìn)入的分流腔體8內(nèi)，再經(jīng)分流腔體8上的各連通管7將被處理的水導(dǎo)入各水處理單元4，通過各水處理單元腔體內(nèi)的電極所產(chǎn)生的高頻電磁場(chǎng)作用，將水進(jìn)行處理，再經(jīng)各水處理單元4的出水口9將處理后的水導(dǎo)入集水腔體10，并經(jīng)裝置的出口法蘭3連入用水系統(tǒng)中。
本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例是在酒鋼集團(tuán)的公司冶煉部的兩臺(tái)連鑄機(jī)的冷卻水系統(tǒng)各安裝了1臺(tái)本實(shí)用新型的裝置，其實(shí)際所需的水處理量為400m3/h，當(dāng)?shù)厮|(zhì)硬度為硬度＞6mmol/L。該裝置設(shè)四個(gè)水處理單元，每個(gè)水處理單元腔體內(nèi)徑為200mm，高度為960mm，水處理能力為100m3/h，供電功率為450W。在使用本實(shí)用新型前常因水質(zhì)硬度的原因影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，換用本實(shí)用新型裝置后運(yùn)行一年多，未發(fā)生影響設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，經(jīng)檢查管道內(nèi)原有的結(jié)垢現(xiàn)象徹底消除。另從本實(shí)施例中還可見，滿足400m3/h水處理量要求所需的功率應(yīng)大于或等于180,000W，但由于受器件等諸多因素的限制，實(shí)現(xiàn)如此功率的高頻是很困難的。但在本實(shí)施例中，由于是將被處理液體分為四個(gè)等分，并在各自的水處理單元分別進(jìn)行處理，這樣每個(gè)水處理單元的供電功率僅為450W左右，實(shí)現(xiàn)其是較為容易的。
本實(shí)用新型的另一實(shí)施例是用于酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心某部所管理的火電廠的設(shè)備冷卻水系統(tǒng)(水的總硬度高達(dá)13mmol/L以上)，運(yùn)行180多天后，該部出示的《在線使用報(bào)告》作出如下評(píng)價(jià)“…由于水質(zhì)堿性大，結(jié)垢問題經(jīng)常發(fā)生，嚴(yán)重影響了設(shè)備的正常運(yùn)行。在配用電子阻垢儀(即本實(shí)用新型的裝置)后，通過6個(gè)月的運(yùn)行，在對(duì)蒸汽取樣冷卻器，爐水取樣器，風(fēng)機(jī)冷卻水管等設(shè)備檢查時(shí)，原有水垢已明顯脫落，設(shè)備內(nèi)壁光滑，除垢效果明顯，減輕了檢修人員設(shè)備維護(hù)工作量，確保了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定”。
本實(shí)用新型的第三個(gè)實(shí)施例是將本實(shí)用新型用于與新疆吐哈油田哈密某物業(yè)公司供氣中心(當(dāng)?shù)厮|(zhì)硬度大于3mmol/L)，運(yùn)行兩年多，不僅節(jié)約了水的軟化、運(yùn)輸、檢修和清洗等費(fèi)用，而且明顯提高了系統(tǒng)的工作效率，延長(zhǎng)了系統(tǒng)的使用壽命。與原先使用過的國(guó)內(nèi)另一廠家生產(chǎn)的高頻電子除垢阻垢裝置其相對(duì)比，該設(shè)備使用時(shí)未觀察到任何的除垢阻垢效果，且在水管彎頭處、特別是熱交換器內(nèi)的結(jié)垢，使所?？臻g明顯減小。經(jīng)使用本實(shí)用新型的裝置后，不僅未結(jié)新的水垢，而且原先所結(jié)水垢明顯脫落，并通過排污排出。檢查發(fā)現(xiàn)水管彎頭處和熱交換器內(nèi)的空間較使用本實(shí)用新型前明顯增大。
權(quán)利要求1.高頻電子除垢阻垢裝置，包括高頻電源、饋電導(dǎo)線、高頻電場(chǎng)水處理裝置及附設(shè)的閥門、進(jìn)出水管路、連接法蘭組成，其中的高頻電場(chǎng)水處理裝置的內(nèi)腔為圓截面，其特征是進(jìn)水管路與分流腔體連通，排水管與集流腔體連通，高頻電場(chǎng)水處理裝置由至少兩個(gè)其內(nèi)設(shè)置高頻電極的水處理單元組成，分流腔體和集流腔體與各水處理單元間用連通管連通，各水處理單元中高頻電極位于其截面中心且沿軸向設(shè)置，裝置的各水處理單元的電功率應(yīng)不低于(50n+150)V，其中n為被處理水的硬度，V為各水處理單元所處理的水流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻電子除垢阻垢裝置，其特征為各水處理單元為等體積、等電場(chǎng)強(qiáng)度和等功率的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高頻電子除垢阻垢裝置，其特征在于每個(gè)水處理單元上的各連通管沿同一切向連通各相應(yīng)的高頻電場(chǎng)水處理單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高頻電子除垢陰垢裝置，其特征在于設(shè)于各水處理單元上的兩個(gè)連通管至少有一個(gè)上設(shè)有關(guān)斷閥門。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種使水通過高頻電磁場(chǎng)，在高頻電磁場(chǎng)的連續(xù)作用下使通過的水形態(tài)發(fā)生改變的裝置。經(jīng)本實(shí)用新型的裝置處理后的這種形態(tài)發(fā)生改變的水在熱交換系統(tǒng)中使用時(shí)可以達(dá)到除垢阻垢的目的。本實(shí)用新型是一種特別適用于水處理量在200m
文檔編號(hào)C02F1/48GK2711144SQ20042004221
公開日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2004年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月12日
發(fā)明者田永征 申請(qǐng)人:蘭州盛源科技有限責(zé)任公司