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管道水处理设备及处理方法以及电路

中国污水处理工程网 时间:2018-1-23 15:18:06

污水处理专利技术

  申请日2016.08.31

  公开(公告)日2017.01.04

  IPC分类号C02F5/00

  摘要

  本发明涉及一种管道水处理设备,连接盒套装在高导磁率核芯上部;绝缘盒子与连接盒上部连通,绝缘盒子内部安装有电路板;初级绕线组和二级绕线组设置在连接盒内部,初级绕线组与电路板连接,二级绕线组与高导磁率核芯装置连接;高导磁率核芯由三组以上大小形状可调的端子组成,端子穿过初级绕线组二级绕线组的中空区域;高导磁率核芯将管道包围。本发明的有益效果为:能减少环境污染,设备适应性强,适用于水等各种不同流体,适用于静止和流动液体,适用于金属和非金属管道,安装简单,无需截管焊接,不需停产。防垢除垢效果好,还具有抑制淡水或海水中藻类或细菌的生长、抑制含铁金属输水管道腐蚀的作用。

  摘要附图

 

  权利要求书

  1.一种管道水处理设备,其特征在于,包括:

  高导磁率核芯(12)、连接盒(20)和绝缘盒子(18):其中,

  所述连接盒(20)套装在所述高导磁率核芯(12)上部;

  所述绝缘盒子(18)与所述连接盒(20)上部连通,所述绝缘盒子(18)内部安装有电路板;

  初级绕线组和二级绕线组(13)设置在所述连接盒(20)内部,所述初级绕线组与所述电路板连接,所述二级绕线组(13)与所述高导磁率核芯装置(12)连接;

  所述高导磁率核芯(12)由三组以上大小形状可调的端子组成,所述端子沿管道轴向排列;

  所述端子穿过所述初级绕线组和所述二级绕线组(13)的中空区域;

  所述高导磁率核芯(12)将所述管道(15)包围。

  2.根据权利要求1所述的管道水处理设备,其特征在于:所述端子为条状的高导磁率磁材组件构成,所述高导磁率磁材为铁磁体或其它种类的高磁导率材料。

  3.根据权利要求1所述的管道水处理设备,其特征在于:所述连接盒(20)通过塑料带或固定器与所述管道(15)固定。

  4.根据权利要求1所述的管道水处理设备,其特征在于:所述端子沿轴向紧密环绕输水管道的方式固定在所述管道(15)的外部。

  5.一种管道水处理方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:

  步骤101:电路板的一端接入电源后产生信号,电路板另一端的信号输出电线与初级绕线组连接,初级绕线组再将信号传送给二级绕线组;

  步骤102:高导磁率核芯接收二级绕线组信号后,再通过电磁原理获取并传递高频震荡电磁信号;

  步骤103:高导磁率核芯在管道水体中产生沿管道轴向传播、磁力线为环形的高频震荡电磁场;

  高频震荡电磁场的频率处于100到500千赫兹之间、呈正弦或余弦变化、振幅可从最大值减少到零;电磁信号之间时间延迟间隔不等,信号形成随机等待状态;电磁场与管道同轴、磁力线为环形、沿管道轴向传播。

  6.一种如根据权利要求1所述的管道水处理设备的电路,其特征在于:所述电路板上设置有相互连接的信号产生模块、转换整形模块、功率放大模块和输出模块;

  所述信号产生模块由三个ICM7555JG组成;其中,

  所述ICM7555JG包括输入电流VCC1为输入直流48伏,输入电流VCC2为输入直流15伏,电路单元U1和电路单元U4分别产生各自独立的方波数字脉冲信号,电路单元U3产生的方波数字脉冲信号受所述电路单元U4信号控制;

  所述电路单元U1包括主振荡充电电容C1、主振荡充电电容C3和退耦电容C2;

  可调电阻R4为脉冲持续时间控制器件,调节所述电阻R4器件并配合调节调电阻R6;固定电阻R27为脉冲间隔时间控制电阻,所述电路单元U1产生的信号波形由所述电路单元U1第三管脚输出到异或门;

  所述电路单元U1输出的波形是一个脉冲持续时间可调的信号波,周期约为120us;

  所述电路单元U4与所述电路单元U1原理相同,所述电路单元U4产生波形与所述电路单元U1不同,输出波形不直接到所述异或门,通过所述耦合电容C10输出到电路单元U3控制端,用于控制所述电路单元U3输出,所述电路单元U4产生波形周期为250us;

  所述电路单元U3与所述电路单元U1的原理相同,所述电路单元U3受控与所述电路单元U4,所述电路单元U3产生的波形也与所述电路单元U1不同,该信号直接输出到所述异或门,与来自所述电路单元U1的信号进行异或操作;

  在所述转换信号整形模块和所述功率放大模块中所述异或门U2A对来自所述电路单元U1和所述电路单元U3的信号进行异或操作,产生一种无序的信号脉冲;

  所述无序的信号脉冲经过限流电阻R11控制电流后进入三极管Q2和三极管Q3以及续流保护二极管D3和二极管D4组成的图腾柱电路进行信号脉冲功率初级放大;

  该信号通过耦合电阻R2,抗干扰电阻R3进入IGBTQ1驱动极,所述IGBTQ1进行功率再次放大;

  所述输出模块由一个变压器和一个保护二极管组成,通过所述IGBTQ1开关作用对T1区域的励磁线圈进行励磁,所述IGBTQ1关闭后,所述T1区域在电容C15和振荡线圈的作用下将进行自由震荡,振荡周期由所述电容C15以及与所述电容C15直接连接的线圈电感量来确定;

  所述管道系统上设有电阻R5,所述管道为开路或闭路式,所述管道和所述振荡线圈同在一个振荡系统内,所述管道构成变压器二级线圈;

  所述管道和所述管道内部的水中均产生高频震荡电磁场。

  说明书

  一种管道水处理设备及处理方法以及电路

  技术领域

  本发明涉及水处理技术领域,尤其涉及一种管道水处理设备及处理方法以及电路。

  背景技术

  循环水系统中,钙、镁离子容易与碳酸根、硫酸根等结合形成水垢,附着在管道内壁、换热器等设备上。如果水体被加热,水垢会加速形成。因此,热水器、蒸汽锅炉、换热器等设备特别容易结垢,从而导致换热效率降低、燃料消耗增加、换热器局部过热和管道堵塞等问题。通过水处理技术抑制水垢形成与生长,是防垢和除垢领域常用、高效的方法。

  目前,国内水处理领域的防垢除垢方式常采用传统的化学处理方法。例如将易腐蚀电极放置到水体中,通过电极吸附收集水垢抑制水垢在设备上的聚集。然而,由于电极腐蚀,其效力会逐渐失去,最终需要置换新的电极。再如,在水体中投放化学药物:缓蚀剂、阻垢剂、无机凝聚剂和有机絮凝剂等。但是,化学方法需要定时加药,清洗时需要停产等,影响设备正常生产。此外,化学药剂会腐蚀管道、换热器等设备,缩短设备的使用寿命,特别是化学清洗后排放的废水会造成环境污染。

  近年来,物理阻垢技术逐渐兴起并获得广泛地关注和应用。现在,常用的物理防垢除垢的水处理技术有:磁处理、高压静电处理、超声波处理和电磁场处理等。一种典型的磁处理方法是在设备内部放置磁铁并使其直接与水体接触,水体被磁化后其物理性质发生改变,达到阻垢目的。但是,这个方法只能积聚磁屑,而且聚集的磁屑会堵塞管道。电磁场方法通过在管道的内部和外部是施加电磁场进行阻垢和除垢,该方法能够达到较好的防垢除垢效果,但是,目前国内的电磁水处理技术还存在一些缺点。譬如,电磁场作用范围非常局域,除垢效力的输送依赖于水流量,从而造成水处理设备的上游与下游区域的阻垢效果不佳。

  发明内容

  针对上述问题中存在的不足之处,本发明提供一种管道水处理设备及处理方法以及电路。

  为实现上述目的,本发明提供一种管道水处理设备,包括:

  高导磁率核芯、连接盒和绝缘盒子:其中,

  所述连接盒套装在所述高导磁率核芯上部;

  所述绝缘盒子与所述连接盒上部连通,所述绝缘盒子内部安装有电路板;

  初级绕线组和二级绕线组设置在所述连接盒内部,所述初级绕线组与所述电路板连接,所述二级绕线组与所述高导磁率核芯装置连接;

  所述高导磁率核芯由三组以上大小形状可调的端子组成,所述端子沿管道轴向排列;

  所述端子穿过所述初级绕线组和所述二级绕线组的中空区域;

  所述高导磁率核芯将所述管道包围。

  作为本发明进一步改进,所述端子为条状的高导磁率磁材组件构成,所述高导磁率磁材为铁磁体或其它种类的高磁导率材料。

  作为本发明进一步改进,所述连接盒通过塑料带或固定器与所述管道固定。

  作为本发明进一步改进,所述端子沿轴向紧密环绕输水管道的方式固定在所述管道的外部。

  一种管道水处理方法,该方法包括以下步骤:

  步骤101:电路板的一端接入电源后产生信号,电路板另一端的信号输出电线与初级绕线组连接,初级绕线组再将信号传送给二级绕线组;

  步骤102:高导磁率核芯接收二级绕线组信号后,再通过电磁原理获取并传递高频震荡电磁信号;

  步骤103:高导磁率核芯在管道水体中产生沿管道轴向传播、磁力线为环形的高频震荡电磁场;

  高频震荡电磁场的频率处于100到500千赫兹之间、呈正弦或余弦变化、振幅可从最大值减少到零;电磁信号之间时间延迟间隔不等,信号形成随机等待状态;电磁场与管道同轴、磁力线为环形、沿管道轴向传播。

  一种管道水处理设备的电路,所述电路板上设置有相互连接的信号产生模块、转换整形模块、功率放大模块和输出模块;

  所述信号产生模块由三个ICM7555JG组成;其中,

  所述ICM7555JG包括输入电流VCC1为输入直流48伏,输入电流VCC2为输入直流15伏,电路单元U1和电路单元U4分别产生各自独立的方波数字脉冲信号,电路单元U3产生的方波数字脉冲信号受所述电路单元U4信号控制;

  所述电路单元U1包括主振荡充电电容C1、主振荡充电电容C3和退耦电容C2;

  可调电阻R4为脉冲持续时间控制器件,调节所述电阻R4器件并配合调节调电阻R6;固定电阻R27为脉冲间隔时间控制电阻,所述电路单元U1产生的信号波形由所述电路单元U1第三管脚输出到异或门;

  所述电路单元U1输出的波形是一个脉冲持续时间可调的信号波,周期约为120us;

  所述电路单元U4与所述电路单元U1原理相同,所述电路单元U4产生波形与所述电路单元U1不同,输出波形不直接到所述异或门,通过所述耦合电容C10输出到电路单元U3控制端,用于控制所述电路单元U3输出,所述电路单元U4产生波形周期为250us;

  所述电路单元U3与所述电路单元U1的原理相同,所述电路单元U3受控与所述电路单元U4,所述电路单元U3产生的波形也与所述电路单元U1不同,该信号直接输出到所述异或门,与来自所述电路单元U1的信号进行异或操作;

  在所述转换信号整形模块和所述功率放大模块中所述异或门U2A对来自所述电路单元U1和所述电路单元U3的信号进行异或操作,产生一种无序的信号脉冲;

  所述无序的信号脉冲经过限流电阻R11控制电流后进入三极管Q2和三极管Q3以及续流保护二极管D3和二极管D4组成的图腾柱电路进行信号脉冲功率初级放大;

  该信号通过耦合电阻R2,抗干扰电阻R3进入IGBTQ1驱动极,所述IGBTQ1进行功率再次放大;

  所述输出模块由一个变压器和一个保护二极管组成,通过所述IGBTQ1开关作用对T1区域的励磁线圈进行励磁,所述IGBTQ1关闭后,所述T1区域在电容C15和振荡线圈的作用下将进行自由震荡,振荡周期由所述电容C15以及与所述电容C15直接连接的线圈电感量来确定;

  所述管道系统上设有电阻R5,所述管道为开路或闭路式,所述管道和所述振荡线圈同在一个振荡系统内,所述管道构成变压器二级线圈;

  所述管道和所述管道内部的水中均产生高频震荡电磁场。

  本发明的有益效果为:通用的电源(220V、50Hz交流电)变换成一系列高频震荡电磁场,每个电磁场的频率处于100到500千赫兹之间、呈正弦或余弦变化、振幅可从最大值减少到零;电磁信号之间时间延迟间隔不等,信号形成一种随机等待状态;电磁场与管道同轴、磁力线为环形、沿管道轴向传播。在高频震荡电磁场作用下,管道水分子原来缔结的大分子团由于氢键的断裂变成单个自由水分子,使得水的物理活性(如溶解性、渗透性、表面张力、水分子的偶极矩)等增加;水中的正负离子被自由水分子或小分子团包围,减少了正负离子间的有效碰撞次数,正负离子间相互吸引力降低,从而破坏正负离子聚集的特性和形态,变成分散的微粒状态,同时由于电磁场在金属管壁上形成涡流的排斥作用,微粒在受热面或器壁上难以积聚,随水流排出,达到防垢目的;水分子的偶极矩、渗透性增大,它们对积垢中正负离子的吸引能力增大,对水垢的破坏作用增强,使得积垢变得松散,逐渐龟裂,被水流冲刷而脱落,达到除垢效果。

  抑垢除垢效率高,它适用于水等各种不同流体,对静止和流动液体都有效,不依赖于液体的流速流量,同时还能抑制含铁金属输水管道的腐蚀。处理的流体为管道水,通过对管道水处理来抑制热水器、换热器、空调水循环系统等设备内部水垢的积聚,磁力线为环形的电磁场在管道水中传播能够达到更优良的抑垢除垢效果。

  可替代化学加药、易腐蚀电极等化学除垢设备和方法,能减少环境污染,特别是地下水和土壤的污染。

  设备适应性强,适用于水等各种不同流体,适用于静止和流动液体,适用于金属和非金属管道,安装简单,无需截管焊接,不需停产。

  除垢作用的效果是非局域的,即使流体没有流动其除垢作用能够遍及整个管道;综合工况下,本发明的设备除垢范围达几十米,防垢范围可达几百米;防垢除垢效果好,水体硬度低于500mg/L时,防垢除垢率可达95%。还具有抑制淡水或海水中藻类或细菌的生长、抑制含铁金属输水管道腐蚀的作用。