申请日2012.08.15
公开(公告)日2012.11.14
IPC分类号C02F1/48; C02F5/00
摘要
本发明公开了一种智能调控式复合场水处理器，其主机包括智能控制模块、高频电磁发生模块和高压静电发生模块;其辅机的水处理管腔中设有电导率感应电极、高频电磁场电极、高压静电场电极;主机与辅机通过同轴电缆经电气接线盒实现电连接。所述的水处理管腔呈L型，其长臂内沿轴线设置高频电磁场电极，短臂内沿轴线设置高压静电场电极，顶部设置电导率感应电极。所述电极均为钛或钛合金，且外表面镀有铂层或钌层，其构造形式因电极数目而异。本发明巧妙解决了高频电磁场和高压静电场相互干扰及场能分布不均的问题，能根据用户水质条件和运行环境随时调整电气模块的输出频率和输出电压，能充分发挥高频电磁场和高压静电场的阻垢除垢作用。
权利要求书
1.一种智能调控式复合场水处理器，包括主机和辅机，其特征在于：所述的主机是由标 准工控机箱和安装在其中的智能分析控制模块(A1)、高频电磁发生模块(A2)、高压静电发 生模块(A3)组成的电控装置;所述的辅机是由水处理管腔(B1)及其内部设置的电导率感 应电极(B13)、高频电磁场电极(B7)、高压静电场电极(B3)和进水口连接管(B11)、出水 口大小头连接管(B2)、集污池(B8)排污阀(B9)、补水阀(B12)、底座(B10)构成的水处 理装置;主机与辅机通过同轴电缆经设置在辅机外壳的电气接线盒(B14)实现电连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能调控式复合场水处理器，其特征在于：所述的水处理 管腔(B1)呈L型，其长臂内沿轴线通过支承架(B5)经绝缘至少设有一支高频电磁场电极 (B7)，短臂内沿轴线通过支承架(B5)经绝缘至少设有一支高压静电场电极(B3)，顶部经 绝缘设有一支电导率感应电极(B13)。
3.根据权利要求1、2所述的一种智能调控式复合场水处理器，其特征在于：所述的高 频电磁场电极(B7)、高压静电场电极(B3)的均为钛或钛合金，且外表面镀有铂层或钌层， 其构造形式因电极数目而异，单电极独立设置时呈圆筒形，双电极并列设置时呈半圆形或新 月形，四电极并列设置时呈四分之一圆形、新月形、角铁形或圆筒形。
4.根据权利要求1所述的一种智能调控式复合场水处理器，其特征在于：所述的高频电 磁场电极(B7)、高压静电场电极(B3)均与相应电气模块的正极连接;辅机机壳与电气模块 负极连接，并通过底座(B10)实现机壳接地。
5.根据权利要求1所述的一种智能调控式复合场水处理器，其特征在于：所述的高频电 磁发生模块(A2)由压控振荡源、驱动级、功放输出级、稳压电源组成，其中，压控振荡源 既能通过连续可调电阻器在设备安装时对RC常数实现手动粗调，又能通过变容二极管在运行 过程中对RC常数实现自动微调;功放输出级可以是单通道的，也可以是双通道的，还可以是 四通道的。
6.根据权利要求1所述的一种智能调控式复合场水处理器，其特征在于：所述的高压静 电发生模块(A3)由初级电压调控电路、振荡升压电路和倍压整流电路组成，其中，初级电 压调控电路既能通过连续可调变压器在设备安装时实现手动粗调，又能通过可控硅元件在运 行过程中实现自动微调。
7.根据权利要求1所述的一种智能调控式复合场水处理器，其特征在于：所述的电导率 感应电极(B13)能接收水中的离子浓度信息，并能通过传感回路将该信息反馈给智能控制模 块(A1)。
8.根据权利要求1所述的一种智能调控式复合场水处理器，其特征在于：所述的智能分 析控制模块(A1)的芯片中贮存着对应于各种水质特征的调控数据，能将传感系统反馈的电 导率信号转化成适宜的调控电压，分别加载于高频电磁发生模块(A2)的振荡源和高压静电 发生模块(A3)的初级电压调控电路的调控元件，从而在线调节高频电磁发生模块(A2)的 输出频率和高压静电发生模块(A3)的输出电压。
9.根据权利要求1所述的一种智能调控式复合场水处理器，其特征在于：所述的辅机的 进水口连接管(B11)上设有补水阀(B12);所述的辅机的底部设有集污池(B8)和排污阀(B9)。
10.根据权利要求1所述的一种智能调控式复合场水处理器，其特征在于：所述的辅机 之间既可以通过并联方式增大处理流量，也可以通过串联方式增强处理效果。
说明书
一种智能调控式复合场水处理器
【技术领域】
本发明涉及一种水处理装置，特别是一种能够用于大流量、高硬度循环水系统防垢的智能调控式复合场水处理器。
【背景技术】
自20世纪40年代比利时工程师弗米仑(Th.Vermeiren)发现磁致防垢现象以来，许多国家的科学工作者和工程技术人员对磁场、电场防垢除垢的效果及机理进行了广泛的研究和探索。实践证明，磁场和电场都有一定的防垢除垢作用，但只能使被处理的水暂时失去在受热面上结硬垢的能力，而且只有磁场和电场的强度达到一定程度时才有显著的防垢效果。
比利时爱盘罗公司、美国的水动力公司、英国水垢控制系统公司、加拿大的约克能量守恒公司及国内知名企业先后推出过一些颇具影响的永磁防垢产品、工频电磁防垢产品、高频电磁防垢产品和高压静电防垢产品。近年来，国内又出现了将高频电磁和高压静电复合在一起的名为“列变水处理器”的防垢产品。现有的列变水处理器的电极设置有两种形式：一是将高频电磁场电极和高压静电场电极沿轴向平行设置在同一管道的轴线上。详情如图1所示。二是在同一管道中沿轴向设置高频电磁场电极、沿径向设置高压静电场电极，两电极相互垂直呈L状。详情如图2所示。
高频电磁场中电场能和磁场能相互依存，且电场平面与磁场平面相互垂直。将高频电磁场电极和高压静电场电极平行设置，不能使高频电磁场中的交变电场与高压静电场形成有益关联。将高频电磁场电极和高压静电场电极垂直设置在同一段管道中，又会产生场强分布不均和场能利用不充分的问题。况且，“列变水处理器”这一名称不能揭示这种高频电磁场和高压静电场复合型水处理器的本质，容易引起歧异和误解。
现有的高频电磁水处理器的输出频率、高压静电场水处理器的输出电压基本上都是固定的，不能根据不同的水质条件和运行条件自动调节输出频率和电压，时常出现防垢效果不稳定和能源浪费现象。虽然CN201020010368.3公开了一种变频智能水处理器，但仍然需要借助PLC电控单元通过人机对话调节磁场强度，不仅制造成本较高而且需要人工照料。
除了上述技术层面问题之外，国内还有一种不顾客观实际蓄意渲染磁电防垢产品的思想倾向。例如，CN200610077527.X发明专利的审定受权说明书和CN200420042216.6实用新型说明书中，把弗米仑吹捧成“诺贝尔奖金获得者，比利时科学家”，并称其“开创了以高频电磁场处理水的新技术领域”;一些厂家居然鼓吹其高频电子水处理器能使被处理的水产生一系列物理化学变化，甚至不经软化就可以直接作为锅炉用水;还有部分厂家给列变水处理集结了诸如“差转屏蔽效应”、“多点阵列组合”、“钬激重叠发生模块”、“高压电晕效应场”等一系列高新科技术语，让人难以认识其真正面目。
【发明内容】
(一)要解决的技术问题
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种能够自动调节输出频率和电压的高 频电磁场与高压静电场复合式水处理器，即，一种智能调控式复合场水处理器。
(二)所采用的技术方案
1、本发明命名的科学缘由
关于磁场防垢的机理目前有两种显论：一是磁致防垢现象的发现者弗米仑、爱盘罗公司的工程师安德烈昂森、美国的麦克林博士等主张的溶质离子价健变化说，认为水中的溶质离子流经磁场后，其价电子或离子键会因能级改变、电子激发等原因而发生变化，进而影响析出结晶的特性。二是业内人士普遍认同的水分子极化说，认为水分子经强磁场处理后能引起电子云分布的改变，从而导致分子内的键角和分子间的氢键的变化，原来由十几个水分子缔合成的大分子团，断裂成五六个分子的小分子团和单个水分子。水中溶解的正负离子(垢分子)被单个水分子包围，使水中的钙、镁等结垢物的针状结晶改变为粒状结晶体，相互粘附与聚积特性受到了破坏，从而在受热面或管理壁上不结硬垢。同时由于水分子偶极距增大，使其与盐类正负离子吸引力增大，还能够使受热炉壁、管壁上原有的旧垢逐淅开裂、疏松、自行脱落。
事实上，磁场或电场对水分子的缔合状态和溶质的运动状态都有影响，以上两种解释都忽视了磁场、电场对运动电荷的动力学作用。按照经典电磁场理论：
水中的阴阳离子流经高频电磁时，既要受到磁场洛仑兹力的作用，又要受到电场库仑力的作用，彼此相遇、相撞的几率显著增加，容易复合成“溶解态的溶质分子”。这种“溶解态的溶质分子”进入升温环境后就在水中析出大量微小的结晶核，这种结晶核在析晶过程中不断长大，成逐步成长为颗粒状的水垢，并随着循环水流动，失去与器壁吸附的能力。当水垢颗粒的直径接近毫米级时，开始沉淀在设备的底部，通过定期排放污水即可清除水垢。
当然，高压静电场、高频电磁场对水分子或水分子团也有动力学影响，因为水分子是极性分子，当其流经磁场、电场时，单个分子及分子团的极化状态必然要发生程度不同的改变。检测表明，经强磁场处理的水分子会呈现“磁致偏转”，其H-O-H键角暂时由105度减少到103度，原来由13个分子缔合而成的大分子团水变成了只有6个分子的小分子团水和单个水分子，这种“活化水”的浸润能力、溶解能力都会大大增加，能使颗粒状水垢转化为絮状水渣。
综上所述，不论是永磁场的磁致防垢、高压静电场的电致防垢、还是高频电磁场的磁电双效防垢，归根结底都是“场致防垢”，或者说是一种“场效应”。水分子团及溶解于其中的成垢离子在高频电磁场和高压静电场复合型水处理器中，会受到洛仑兹力、库仑力、重力、流体动力等多重作用，其防垢除垢作用是磁场、电场、重力场的协同效应，将高频电磁场和高压静电场复合型水处理器简称为“复合场水处理器”，是一种科学的简化和理性的概括。
应当说明的是，磁场、电场及其复合场对水体的作用效果是复杂的，不仅有防垢、除垢作用，而且有防锈、缓蚀、杀菌、灭藻等作用。
2、本发明选定的技术方案
一种智能调控制式复合场水处理器，包括主机和辅机，其特征在于：所述的主机是由标准工控机箱和安装在其中的智能控制模块、高频电磁发生模块、高压静电发生模块组成的电控装置;所述的辅机是由水处理管腔及其内部设置的电导率感应电极、高频电磁场电极、高 压静电场电极和进水口连接管、出水口大小头连接管、集污池、排污阀、补水阀、底座构成的水处理装置;主机与辅机通过同轴电缆经设置在辅机外壳的电气接线盒实现电连接。
进一步，所述的水处理管腔呈L型，其长臂内沿轴线通过支承架经绝缘至少设有一支高频电磁场电极，短臂内沿轴线通过支承架经绝缘至少设有一支高压静电场电极，顶部经绝缘设有一支电导率感应电极。
更进一步，所述的高频电磁场电极、高压静电场电极均为钛或钛合金，且外表面镀有铂层或钌层，其构造形式因电极数目而异，单电极独立设置时呈圆筒形，双电极并列设置时呈半圆形或新月形，四电极并列设置时呈四分之一圆形、新月形、角铁形或圆筒形。
再进一步，所述的高频电磁场电极、高压静电场电极均与相应电气模块的正极连接;辅机机壳与电气模块负极连接，并通过底座实现机壳接地。
优选地，所述的高频电磁发生模块由压控振荡源、驱动级、功放输出级、稳压电源组成，其中，压控振荡源既能通过连续可调电阻器在设备安装时对RC常数实现手动粗调，又能通过变容二极管在运行过程中对RC常数实现自动微调;功放输出级可以是一路输出，也可以是两路输出，还可以是四路输出。
优选地，所述的高压静电发生模块由初级电压调控电路、振荡升压电路和倍压整流电路组成，其中，初级电压调控电路既能通过连续可调变压器在设备安装时实现手动粗调，又能通过可控硅元件在运行过程中实现自动微调。
一般地，所述的电导率感应电极能接收水中的离子浓度信息，并能通过传感回路将该信息反馈给智能控制模块。
限定地，所述的智能分析控制模块的芯片中贮存着对应于各种水质特征的调控数据，能将传感系统反馈的电导率信号转化成适宜的调控电压，分别加载于高频电磁发生模块的振荡源和高压静电发生模块的初级电压调控电路的调控元件，从而自动调节高频电磁发生模块的输出频率和高压静电发生模块的输出电压。
必要地，所述的辅机的进水口连接管上设有补水阀;所述的辅机的底部设有集污池和排污阀。
充分地，所述的辅机之间既可以通过并联方式增大处理流量，也可以通过串联方式增强处理效果。
(三)能产生的有益效果
与现有产品相比，这种智能调控式复合场水处理器，具有一些显著而可靠的有益效果：第一，通过外置调控元件可以根据用户水质条件和使用环境在设备安装时设定输出频率与输出电压的基准水平，保证了防垢除垢的可靠性;第二，电导率感应电极及智能分析控制模块能准确地动态地调整不同运行状态下的有效振荡频率和输出电压，能确保防垢除垢的时效性。第三，将高频电磁场电极、高压静电场电极分别垂直地设置在L型管腔的长臂和短臂，能避免高频电磁场与高压静电场之间的相互干扰，更好地发挥二者的协同、互补作用。第四，在钛或钛合金电极朝外的一面镀上铂或钌，能确保电极的稳定耐用，不以牺牲阳极为代价;第五，环型或类环型的水流通道，既能保证被处理水充分地受到电磁场作用，又能保证循环水在流量、流速方面的均衡，避免湍流引起的负面效应。同时，通过加大水流通径减小因设置 电极带来的水阻，能减轻水流对电极的冲击。第六，集污池和排污阀的设置，能及时排除沉降到处理器底部的絮状水渣;第七，通过补水阀门能及时补充因排污而流失的水分，维持循环水量的相对稳定。
