專利名稱：電子水垢防除儀的制作方法
技術領域：
本實用新型是水處理系統中水垢的防除設備，屬于電子技術在水處理系統中的應用。
經專利文獻檢索，現有電子水垢防除設備的電極與筒體形成容性或阻性負載，加到水處理室的電源為高頻交流電或超聲頻交流電等。
例1，已公開專利號9022164300的高頻水處理儀，是將高頻交流電加到容性負載的水垢防除儀。其不足之處(1)施加到水處理室的電壓主要作用于電極銅棒與水之間的絕緣層上，水中的電壓和電場很弱，難以使水獲得活化所需要的能量；(2)高頻振蕩器的線路設計不甚合理，如振蕩頻率不易調節，靜態工作點調整不方便，放大系數小，容性負載變化時易停振，每個振蕩器只能適用于等效負載接近的水處理室，互換性差；(3)水處理室電極上的絕緣材料為熱縮塑料，下端的封口易開裂，熱縮塑料在100℃水溫下工作1—2月常發生爆裂，使負載不穩定，導致短路。
例2，已公開專利號2094682U的鍋爐除垢設備，是高頻交流電加到阻性負載的水處理儀。其不足之處(1)高頻振蕩器采用電子管，體積大，功耗大，由于電子管發熱難以適應鍋爐每天24小時的連續長期運行，壽命短；(2)水處理室的電極長度長，負載電阻小，難以獲得水活化所需要的電壓。
例3，已公開CN2128247Y電子水垢消除裝置，是將超聲頻(20—100KHZ)交變電加到阻性負載的水處理設備。其不足之處(1)超聲頻的頻率太低。根據光的電磁理論計算，超聲頻只能提供水中H2O分子轉動和H2O分子O—H鍵振動所需要的能量，而不能使水分子中的弧對電子躍遷至反鍵軌道改變水分子空間構型，使水的活化效果很弱；(2)該超聲頻振蕩器的線路很復雜，元器件多，制作與調整均很困難；(3)電極長度較長，負載電阻小，難以獲得使水活化所需的能量(特別是大鍋爐)。
本實用新型發明的目的，是為了克服上述技術不足之處，提供一種使用高頻交流電及電極能與筒體形成一個大電阻負載的水處理室，使水知化效果顯著，且電路振蕩頻率及靜態工作點均可調，壽命長，體積小，密封性好，可適用于各種容量鍋爐的水垢防除設備。
本實用新型發明目的用以下技術方案實現。
本實用新型電子水垢防除儀，主要包括直流穩壓電源、高頻振蕩器和水處理室三大部分。直流穩定電源的輸出端(+)端接高頻振蕩器的諧振回路，(-)端接地。高頻振蕩器產生高頻電壓經輸出電路輸出，輸出電路的一端接水處理室的電極，另一端接水處理室的筒體。其結構特征是1、高頻振蕩器為自激式，如圖3所示。由兩級放大振蕩電路，輸出電路和輸出指示電路組成，輸出頻率為10MHZ。振蕩電路由一級放大管T1，二級放大管T2、L1C4、L2C8并聯的諧振回路組成振蕩器，L1C4和L2C8振蕩回路的公共接點接穩壓直流電源的(+)端，另一端分別接放大管T1(T2)的D極，并分別與R1C1(R5C5)并聯回路一端連接，R1C1(R5C6)并聯回路另一端與T2(T1)的G極連接；R2C2(R8C6)并聯回路一端接T1(T2)的G極，另一端接地；R3C3(R7C7)并聯回路一端接T1(T2)的S極，另一端接地。
2、水處理室的筒體內裝著一個能與筒體形成阻性或阻性兼容性負載的電極；電極的銅棒上段套絕緣套，絕緣套上段的內、外壁上，各設有一個凸臺，用內、外臺作密封墊；電極的銅棒下段粗、上段細，上端頭設有螺紋、置于筒體內的長度l應超過水處理室的出水口H。
3、電極與筒體形成阻性兼容性負載的電極結構，是電極的銅棒上段套絕緣套，下段裸露。
下面結合實施例給出的附圖詳細說明本實用新型水垢防除儀的結構特征，連接關系及工作原理。


圖1實施例1是本實用新型阻性兼容性負載式電子不垢防除儀的結構剖面示意圖；圖2實施例2是本實用新型阻性負載式電子水垢防除儀的結構剖面示意圖；圖3為本實用新型高頻振蕩器的電路原理圖；圖4為本實用新型電極的絕緣套圖；圖5為本實用新型的銅棒圖；圖6為本實用新型的組裝圖。
附圖編號說明直流穩壓電源(1)、高頻振蕩器(2)、水處理器(3)、振蕩電路(4)、輸出電路(5)、輸出指示電路(6)、電極(7)、銅棒(8)、絕緣套(9)、絕緣套內壁凸臺(10)、絕緣套外壁凸臺(11)、帶絕緣段的電極(12)、不帶絕緣段的電極(13)、筒體(14)、筒體蓋(15)、進水口(16)、出水口(17)、水(18)、壓緊螺母(19)、支架(20)、法蘭盤(22)、輸出導線(23)。
1、本實用新型電子水垢防除儀如
圖1、2所示。主要包括直流穩壓電源(1)、高頻振蕩器(2)、水處理器(3)。高頻振蕩器(2)通過支架(20)按裝在水處理室(3)的筒體(13)的筒體蓋(14)上面。直流穩壓電源(1)輸出直流電壓，(+)端接高頻振蕩器(2)的諧振回路L1C7與L2C8的公共連接點，高頻振蕩器(2)的輸出電路一端接水處理室(3)的電極(7)的銅棒(8)，另一端接水處理室(3)的筒體(14)、輸出電路(5)通過輸出導線(23)將高頻振蕩電路(4)的10MHZ的高頻交流電輸出給水處理室(3)。
2、水處理室(3)如
圖1、2所示，由筒體(14)及電極(2)組成，筒體(14)上設有筒體蓋(15)、進水口(16)、出水口(17)、進、出水口(16)(17)裝有法蘭盤(22)、電極(7)從筒體(14)的頂蓋(15)的中心插入筒體(14)內。
電極結構如圖6所示。有銅棒(8)和絕緣套(9)組成。銅棒(8)上段套絕緣套(9)構成帶絕緣段的電極(12)，銅棒(8)裸露部分為不帶絕緣段的電極(13)。帶絕緣段的電極(12)與筒體(14)形成容性負載，不帶絕緣段的電極(13)與筒體(14)形成阻性負載。
這種阻性兼容性的電極結構在處理室(3)的筒體(14)內，使水活化成為容性負載與阻性負載的綜合處理效果。通過改變帶絕緣段電極(12)及無絕緣段電極(13)的長度，可縮短電極的有效長度，從而大幅度地提高負載電阻的阻值和水處理室(3)的電壓。其理由是，若略去邊緣效應，可以推導出水處理室中電極(7)與筒體(14)間的等效電阻值的公式為R=A11nr2r1]]>式中A—與水有關的系數l—筒體內電極裸露部分的長度r1—電極的半徑r2—筒體的半徑由上式可知，在筒體(14)半徑r2及電極半徑r1一定的情況下，水處理室(3)中等效負載的電阻值與電極(7)的裸露部分長度l成反比，電極裸露部分長度的縮短會使電極(7)與筒體(14)間的電壓顯著增大。另外。因為水的活化過程是水分子吸收能量由基態躍遷到激發態，它是一個瞬間過程，所需的時間極短，約為10-5秒，水分子在激發過程中，分子中各原子核的位置和被激發電子的自旋并不發生改變(根據梁世懿、成本誠著“高等有機化學”高等教育出版社1993、10版第154—157頁)，所以水的活化與水處理室(3)的筒體(14)內水柱的高度基本無關、因此電極(7)裸露部分長度的縮短，不僅不影響水(18)的活化。反而會大幅度地增加電極(7)與筒體(14)間的電阻值，大幅度地提高電極(7)與筒體(14)間的電壓，使水的活化程度顯著提高。
電極(7)的絕緣套(9)如圖4所示，絕緣套(9)上段的內、外壁上，各設有一個凸臺(10)(11)，用內、外凸臺(10)、(11)作密封墊使用。
電極(7)的銅棒(8)如圖5所示，銅棒(8)下段粗，上段細，上端頭設有螺紋。
電極(7)的組裝圖如圖6所示，絕緣套(9)的內凸臺(10)卡在銅棒(8)的粗細交界處。
電極(7)按裝在筒體(14)時，應從筒體(14)的頂蓋(15)的中心插入筒體(14)內，將壓緊螺母(19)壓在電極(7)的絕緣套(9)的外凸臺(11)上，使筒蓋(15)與電極(7)的按裝孔密封，外凸臺(11)起著密封墊作用。再用螺母(21)擰在銅棒(8)的螺紋上，將絕緣套(9)的內凸臺(10)壓緊在銅棒(8)的粗與細的交界處，使內凸臺(10)對銅棒(8)的外壁與絕緣套(9)內壁起密封墊作用。
阻性兼容性的電極(7)在筒體(14)內，銅棒(8)裸露部分[即不帶絕緣部分電極(13)]長度12小于帶絕緣段電極(12)的長度l1。阻性的電極(7)在筒體(14)內，銅棒(8)裸露部分[即不帶絕緣部分電極(13)]長度L2遠長于帶絕緣段的長度L1。阻性電極(7)的絕緣段在筒體(14)內極短，其絕緣段主要作絕緣用。
但不論何種形式電極(7)，按裝在筒體(14)內的總長度1均應超過出水口(17)的高度H。
3、高頻振蕩器如圖3所示。由高頻振蕩電路(4)、輸出電路(5)及輸出指示電路(6)組成。
高頻振蕩器的振蕩頻率是超高頻的，其頻率為10MHZ，經輸出電路(5)輸入水處理室(3)。采用超高頻交流電的理由是因為在高頻電場中，水分子吸收能量的種類為(1)H2O分子轉動吸收能量；(2)H2O分子中O—H鍵振動吸收能量；(3)弧對電子吸收能量躍遷到反鍵軌道改變水分子空間構型。頻率過低只能提供H2O分子轉動和O—H鍵振動所需的能量，不能促使水分子空間構型發生改變，使水的活化效果很弱。
本實用新型的高頻振蕩器克服了專利902216930高頻振蕩器存在的以下問題。
(1)放大管T1(T2)的S極到地并聯了電容C3(C7)，使線路只有直流負反饋，而無交流負反饋，增大了線路的放大系數，使振蕩器電路在任何負載下產生可靠的振蕩，且可互換。
(2)將放大管T1(T2)的G極到地的穩壓管改為電阻R2(R6)，使線路的靜態工作點可通過R2(R6)靈活地進行調整，大大地改進了線路的啟動性能。
(3)在振蕩回路中，電感L1(L2)兩端并聯電容C4(C8)，從而可靈活地調節振蕩頻率，使振蕩頻率調整到最佳振蕩頻率。
(4)減少輸回路(5)L4的匝數，使輸出到水處理室(3)的負載功率得到最佳的匹配。
(5)原電路的振蕩器在選擇放大管T1、T2時，僅考慮靜態特性的相互匹配，未考慮動態參數(極間電容)差異的影響，使兩級放大管工作很不對稱，發熱嚴重，T1(T2)經常燒壞，本線路的振蕩器在選擇T1、T2時，同時考慮其靜態特性和動態參數的相互匹配，使兩管工作基本對稱，有效的降低了T1、T2管的發熱，明顯地提高了儀器工作的可靠性。
(6)直流電源由100伏改為50伏，有效的降低了空載損耗和發熱。
(7)將直流電源改為直流穩壓電源，可產生穩定的輸出電壓，以保證穩定的產品質量。
實施例2，用于1—2噸的鍋爐上的水垢防除儀如圖2所示的結構。放大管T1、T1為場效應管730，線路參數R1—1MΩ、R2—92MΩ、R3、R4—22Ω、C7、C8、—150PF、L1、L2—0.5μF；水處理室(3)的筒體(14)高度為610mm，半徑為108mm，進、出水口(16)、(17)半徑為25mm，電極高度600mm，電極半徑8mm。
實施例1、用于2噸以上鍋爐(特別是蒸汽鍋爐)上的水垢防除儀如
圖1所示。T1、T2、場效應管840、通過改變電極阻性負載和容性負載的比例，以及調整R1、R2、R3以及C7、C8、L1、L2的參數值來適應不同容量的大型鍋爐。
本電子水垢防除儀的工作原理如下1)水經高頻交變電場處理后，變成＜HOH＜104°30′，偶極矩＞1.84D的活化水。也就是說，活化水是偶極矩大，內能高的水。在活化水中的鹽離子(即Ca+1、Mg+1、HCO3-1、CO3-2、cl-1、SO4-2，NO3-1等)與活化水分子間的庫侖引力增大，水合作用增強，水合離子的水化層厚度增大，這就使水中成鹽離子的接觸半徑增大，靜電吸引力減少，此種作用力可以減少乃至杜絕水中鈣鎂離子與成垢負離子直接接觸產生結垢的機率，從而使水垢難以產生，起到不結垢或防垢的作用。
2)活化水締合作用強烈，粘度比普通水大，會減少水中鹽離子向器壁擴散的速度。少量已擴散到器壁的成垢離子，因其外圍的水合層的保護作用，不能迅速在器壁上結成水垢。
3)內能高、極性大的活化水對已在器壁結成的離子晶體一水垢，具有極強的溶解能力，尤其在比表面較大的和垢的疏松部位，水垢的溶解速度更快。舊垢脫落后，露出的新垢而更容易被溶解，所以活化水對于舊水垢的作用有兩個方面其一、使舊垢表面晶體結構破壞而疏松軟化，其二，使舊垢成不規則的塊狀從器壁脫落。
本實用新型水垢防除儀，已在1噸蒸氣和采暖鍋爐，在4噸、6噸熱水和蒸氣舊鍋爐中試用6—12月，使新鍋爐不結垢，舊鍋爐的水垢基本脫除，而且運行穩定可靠。處理后的水質，經山西省衛生防疫站現場采樣，檢驗結果各項指標均符合國家生活飲用水衛生標準。
本電子水垢防除儀與同類設備比較，有如下主要優點1、對水垢防除效果顯著。
2、高頻振蕩器電路簡單、元件少、輸出穩定可靠，適用于各類負載的處理室使用，互換性好。
3、電極結構簡單、改變電極上絕緣套的長度，就可有效的提高處理器的電壓，對水的活化有阻性或阻性兼容性的綜合效果。
4、絕緣套具有絕緣和密封的雙重功能，密封性好，能承受20個大氣壓，能承受260℃高溫。
權利要求1.電子水垢防除儀，主要由直流穩壓電源、高頻振蕩器及水處理室組成，其特征是1)高頻振蕩器為自激式，由兩級放大的振蕩電路，輸出電路和輸出指示電路組成，輸出頻率為10MHZ；2)水處理室的筒體內裝著一個能與筒體形成阻性或阻性兼容性負載的電極，3)電極的銅棒上段套絕緣套，絕緣套上段的內、外壁上各設有一個凸臺，用內，外凸臺作密封墊。
2.根據權利要求1所述電子水垢防除儀，其特征是高頻振蕩器是自激式，由一級放大管T1，二級放大管T2、L1C4、L2C8并聯的諧振回路組成，L1C4和L2C8振蕩回路的公共接點接穩壓直流電源的(+)端，另一端分別接放大管T1(T2)的D極，并分別與R1C1(R5C5)并聯回路一端連接，R1C1(R5C5)并聯回路另一端與T2(T1)的G極連接；R2C2(R8C6)并聯回路一端接T1(T2)的G極，另一端接地；R3C3(R7C7)并聯回路一端接T1(T2)的S極，另一端接地。
3.根據權利要求1所述電子水垢防除儀，其特征在于電極的銅棒下段粗、上段細，上端頭設螺紋，電極置于筒體內的長度l應超過水處理室的出水口H。
4.根據權利要求1所述的電子水垢防除儀，其特征在于阻性兼容性負載的電極結構，電極上段套絕緣套，下段裸露，電極置于筒體內裸露部分長度l2短于絕緣部分的長度l1。
專利摘要本實用新型屬于水垢消除設備，特征高頻振蕩器為自激式，輸出10MHz交流電輸入到水處理室的電極；電極上段套絕緣套，絕緣套上段的內外壁設有凸臺，用凸臺兼作密封墊，電極能與筒體形成阻性或阻性兼容性負載。優點高頻振蕩器電路簡單、元件少、輸出穩定可靠、能與各類負載的水處理室配用、互換性好、電極易安裝，能承受260℃高溫，對水的活化有阻性或阻性兼容性的綜合處理效果。本設備已在各種鍋爐上試用，防除水垢的效果顯著。
文檔編號C02F1/48GK2227649SQ9424375
公開日1996年5月22日 申請日期1994年10月25日 優先權日1994年10月25日
發明者溫立中, 羅令秉, 李小磊 申請人:溫立中