专利名称：电子水垢防除仪的制作方法
技术领域：
本实用新型是水处理系统中水垢的防除设备，属于电子技术在水处理系统中的应用。
经专利文献检索，现有电子水垢防除设备的电极与筒体形成容性或阻性负载，加到水处理室的电源为高频交流电或超声频交流电等。
例1，已公开专利号9022164300的高频水处理仪，是将高频交流电加到容性负载的水垢防除仪。其不足之处(1)施加到水处理室的电压主要作用于电极铜棒与水之间的绝缘层上，水中的电压和电场很弱，难以使水获得活化所需要的能量；(2)高频振荡器的线路设计不甚合理，如振荡频率不易调节，静态工作点调整不方便，放大系数小，容性负载变化时易停振，每个振荡器只能适用于等效负载接近的水处理室，互换性差；(3)水处理室电极上的绝缘材料为热缩塑料，下端的封口易开裂，热缩塑料在100℃水温下工作1—2月常发生爆裂，使负载不稳定，导致短路。
例2，已公开专利号2094682U的锅炉除垢设备，是高频交流电加到阻性负载的水处理仪。其不足之处(1)高频振荡器采用电子管，体积大，功耗大，由于电子管发热难以适应锅炉每天24小时的连续长期运行，寿命短；(2)水处理室的电极长度长，负载电阻小，难以获得水活化所需要的电压。
例3，已公开CN2128247Y电子水垢消除装置，是将超声频(20—100KHZ)交变电加到阻性负载的水处理设备。其不足之处(1)超声频的频率太低。根据光的电磁理论计算，超声频只能提供水中H2O分子转动和H2O分子O—H键振动所需要的能量，而不能使水分子中的弧对电子跃迁至反键轨道改变水分子空间构型，使水的活化效果很弱；(2)该超声频振荡器的线路很复杂，元器件多，制作与调整均很困难；(3)电极长度较长，负载电阻小，难以获得使水活化所需的能量(特别是大锅炉)。
本实用新型发明的目的，是为了克服上述技术不足之处，提供一种使用高频交流电及电极能与筒体形成一个大电阻负载的水处理室，使水知化效果显著，且电路振荡频率及静态工作点均可调，寿命长，体积小，密封性好，可适用于各种容量锅炉的水垢防除设备。
本实用新型发明目的用以下技术方案实现。
本实用新型电子水垢防除仪，主要包括直流稳压电源、高频振荡器和水处理室三大部分。直流稳定电源的输出端(+)端接高频振荡器的谐振回路，(-)端接地。高频振荡器产生高频电压经输出电路输出，输出电路的一端接水处理室的电极，另一端接水处理室的筒体。其结构特征是1、高频振荡器为自激式，如图3所示。由两级放大振荡电路，输出电路和输出指示电路组成，输出频率为10MHZ。振荡电路由一级放大管T1，二级放大管T2、L1C4、L2C8并联的谐振回路组成振荡器，L1C4和L2C8振荡回路的公共接点接稳压直流电源的(+)端，另一端分别接放大管T1(T2)的D极，并分别与R1C1(R5C5)并联回路一端连接，R1C1(R5C6)并联回路另一端与T2(T1)的G极连接；R2C2(R8C6)并联回路一端接T1(T2)的G极，另一端接地；R3C3(R7C7)并联回路一端接T1(T2)的S极，另一端接地。
2、水处理室的筒体内装着一个能与筒体形成阻性或阻性兼容性负载的电极；电极的铜棒上段套绝缘套，绝缘套上段的内、外壁上，各设有一个凸台，用内、外台作密封垫；电极的铜棒下段粗、上段细，上端头设有螺纹、置于筒体内的长度l应超过水处理室的出水口H。
3、电极与筒体形成阻性兼容性负载的电极结构，是电极的铜棒上段套绝缘套，下段裸露。
下面结合实施例给出的附图详细说明本实用新型水垢防除仪的结构特征，连接关系及工作原理。
图1实施例1是本实用新型阻性兼容性负载式电子不垢防除仪的结构剖面示意图；图2实施例2是本实用新型阻性负载式电子水垢防除仪的结构剖面示意图；图3为本实用新型高频振荡器的电路原理图；图4为本实用新型电极的绝缘套图；图5为本实用新型的铜棒图；图6为本实用新型的组装图。
附图编号说明直流稳压电源(1)、高频振荡器(2)、水处理器(3)、振荡电路(4)、输出电路(5)、输出指示电路(6)、电极(7)、铜棒(8)、绝缘套(9)、绝缘套内壁凸台(10)、绝缘套外壁凸台(11)、带绝缘段的电极(12)、不带绝缘段的电极(13)、筒体(14)、筒体盖(15)、进水口(16)、出水口(17)、水(18)、压紧螺母(19)、支架(20)、法兰盘(22)、输出导线(23)。
1、本实用新型电子水垢防除仪如
图1、2所示。主要包括直流稳压电源(1)、高频振荡器(2)、水处理器(3)。高频振荡器(2)通过支架(20)按装在水处理室(3)的筒体(13)的筒体盖(14)上面。直流稳压电源(1)输出直流电压，(+)端接高频振荡器(2)的谐振回路L1C7与L2C8的公共连接点，高频振荡器(2)的输出电路一端接水处理室(3)的电极(7)的铜棒(8)，另一端接水处理室(3)的筒体(14)、输出电路(5)通过输出导线(23)将高频振荡电路(4)的10MHZ的高频交流电输出给水处理室(3)。
2、水处理室(3)如
图1、2所示，由筒体(14)及电极(2)组成，筒体(14)上设有筒体盖(15)、进水口(16)、出水口(17)、进、出水口(16)(17)装有法兰盘(22)、电极(7)从筒体(14)的顶盖(15)的中心插入筒体(14)内。
电极结构如图6所示。有铜棒(8)和绝缘套(9)组成。铜棒(8)上段套绝缘套(9)构成带绝缘段的电极(12)，铜棒(8)裸露部分为不带绝缘段的电极(13)。带绝缘段的电极(12)与筒体(14)形成容性负载，不带绝缘段的电极(13)与筒体(14)形成阻性负载。
这种阻性兼容性的电极结构在处理室(3)的筒体(14)内，使水活化成为容性负载与阻性负载的综合处理效果。通过改变带绝缘段电极(12)及无绝缘段电极(13)的长度，可缩短电极的有效长度，从而大幅度地提高负载电阻的阻值和水处理室(3)的电压。其理由是，若略去边缘效应，可以推导出水处理室中电极(7)与筒体(14)间的等效电阻值的公式为R=A11nr2r1]]>式中A—与水有关的系数l—筒体内电极裸露部分的长度r1—电极的半径r2—筒体的半径由上式可知，在筒体(14)半径r2及电极半径r1一定的情况下，水处理室(3)中等效负载的电阻值与电极(7)的裸露部分长度l成反比，电极裸露部分长度的缩短会使电极(7)与筒体(14)间的电压显著增大。另外。因为水的活化过程是水分子吸收能量由基态跃迁到激发态，它是一个瞬间过程，所需的时间极短，约为10-5秒，水分子在激发过程中，分子中各原子核的位置和被激发电子的自旋并不发生改变(根据梁世懿、成本诚著“高等有机化学”高等教育出版社1993、10版第154—157页)，所以水的活化与水处理室(3)的筒体(14)内水柱的高度基本无关、因此电极(7)裸露部分长度的缩短，不仅不影响水(18)的活化。反而会大幅度地增加电极(7)与筒体(14)间的电阻值，大幅度地提高电极(7)与筒体(14)间的电压，使水的活化程度显著提高。
电极(7)的绝缘套(9)如图4所示，绝缘套(9)上段的内、外壁上，各设有一个凸台(10)(11)，用内、外凸台(10)、(11)作密封垫使用。
电极(7)的铜棒(8)如图5所示，铜棒(8)下段粗，上段细，上端头设有螺纹。
电极(7)的组装图如图6所示，绝缘套(9)的内凸台(10)卡在铜棒(8)的粗细交界处。
电极(7)按装在筒体(14)时，应从筒体(14)的顶盖(15)的中心插入筒体(14)内，将压紧螺母(19)压在电极(7)的绝缘套(9)的外凸台(11)上，使筒盖(15)与电极(7)的按装孔密封，外凸台(11)起着密封垫作用。再用螺母(21)拧在铜棒(8)的螺纹上，将绝缘套(9)的内凸台(10)压紧在铜棒(8)的粗与细的交界处，使内凸台(10)对铜棒(8)的外壁与绝缘套(9)内壁起密封垫作用。
阻性兼容性的电极(7)在筒体(14)内，铜棒(8)裸露部分[即不带绝缘部分电极(13)]长度12小于带绝缘段电极(12)的长度l1。阻性的电极(7)在筒体(14)内，铜棒(8)裸露部分[即不带绝缘部分电极(13)]长度L2远长于带绝缘段的长度L1。阻性电极(7)的绝缘段在筒体(14)内极短，其绝缘段主要作绝缘用。
但不论何种形式电极(7)，按装在筒体(14)内的总长度1均应超过出水口(17)的高度H。
3、高频振荡器如图3所示。由高频振荡电路(4)、输出电路(5)及输出指示电路(6)组成。
高频振荡器的振荡频率是超高频的，其频率为10MHZ，经输出电路(5)输入水处理室(3)。采用超高频交流电的理由是因为在高频电场中，水分子吸收能量的种类为(1)H2O分子转动吸收能量；(2)H2O分子中O—H键振动吸收能量；(3)弧对电子吸收能量跃迁到反键轨道改变水分子空间构型。频率过低只能提供H2O分子转动和O—H键振动所需的能量，不能促使水分子空间构型发生改变，使水的活化效果很弱。
本实用新型的高频振荡器克服了专利902216930高频振荡器存在的以下问题。
(1)放大管T1(T2)的S极到地并联了电容C3(C7)，使线路只有直流负反馈，而无交流负反馈，增大了线路的放大系数，使振荡器电路在任何负载下产生可靠的振荡，且可互换。
(2)将放大管T1(T2)的G极到地的稳压管改为电阻R2(R6)，使线路的静态工作点可通过R2(R6)灵活地进行调整，大大地改进了线路的启动性能。
(3)在振荡回路中，电感L1(L2)两端并联电容C4(C8)，从而可灵活地调节振荡频率，使振荡频率调整到最佳振荡频率。
(4)减少输回路(5)L4的匝数，使输出到水处理室(3)的负载功率得到最佳的匹配。
(5)原电路的振荡器在选择放大管T1、T2时，仅考虑静态特性的相互匹配，未考虑动态参数(极间电容)差异的影响，使两级放大管工作很不对称，发热严重，T1(T2)经常烧坏，本线路的振荡器在选择T1、T2时，同时考虑其静态特性和动态参数的相互匹配，使两管工作基本对称，有效的降低了T1、T2管的发热，明显地提高了仪器工作的可靠性。
(6)直流电源由100伏改为50伏，有效的降低了空载损耗和发热。
(7)将直流电源改为直流稳压电源，可产生稳定的输出电压，以保证稳定的产品质量。
实施例2，用于1—2吨的锅炉上的水垢防除仪如图2所示的结构。放大管T1、T1为场效应管730，线路参数R1—1MΩ、R2—92MΩ、R3、R4—22Ω、C7、C8、—150PF、L1、L2—0.5μF；水处理室(3)的筒体(14)高度为610mm，半径为108mm，进、出水口(16)、(17)半径为25mm，电极高度600mm，电极半径8mm。
实施例1、用于2吨以上锅炉(特别是蒸汽锅炉)上的水垢防除仪如
图1所示。T1、T2、场效应管840、通过改变电极阻性负载和容性负载的比例，以及调整R1、R2、R3以及C7、C8、L1、L2的参数值来适应不同容量的大型锅炉。
本电子水垢防除仪的工作原理如下1)水经高频交变电场处理后，变成＜HOH＜104°30′，偶极矩＞1.84D的活化水。也就是说，活化水是偶极矩大，内能高的水。在活化水中的盐离子(即Ca+1、Mg+1、HCO3-1、CO3-2、cl-1、SO4-2，NO3-1等)与活化水分子间的库仑引力增大，水合作用增强，水合离子的水化层厚度增大，这就使水中成盐离子的接触半径增大，静电吸引力减少，此种作用力可以减少乃至杜绝水中钙镁离子与成垢负离子直接接触产生结垢的机率，从而使水垢难以产生，起到不结垢或防垢的作用。
2)活化水缔合作用强烈，粘度比普通水大，会减少水中盐离子向器壁扩散的速度。少量已扩散到器壁的成垢离子，因其外围的水合层的保护作用，不能迅速在器壁上结成水垢。
3)内能高、极性大的活化水对已在器壁结成的离子晶体一水垢，具有极强的溶解能力，尤其在比表面较大的和垢的疏松部位，水垢的溶解速度更快。旧垢脱落后，露出的新垢而更容易被溶解，所以活化水对于旧水垢的作用有两个方面其一、使旧垢表面晶体结构破坏而疏松软化，其二，使旧垢成不规则的块状从器壁脱落。
本实用新型水垢防除仪，已在1吨蒸气和采暖锅炉，在4吨、6吨热水和蒸气旧锅炉中试用6—12月，使新锅炉不结垢，旧锅炉的水垢基本脱除，而且运行稳定可靠。处理后的水质，经山西省卫生防疫站现场采样，检验结果各项指标均符合国家生活饮用水卫生标准。
本电子水垢防除仪与同类设备比较，有如下主要优点1、对水垢防除效果显著。
2、高频振荡器电路简单、元件少、输出稳定可靠，适用于各类负载的处理室使用，互换性好。
3、电极结构简单、改变电极上绝缘套的长度，就可有效的提高处理器的电压，对水的活化有阻性或阻性兼容性的综合效果。
4、绝缘套具有绝缘和密封的双重功能，密封性好，能承受20个大气压，能承受260℃高温。
权利要求1.电子水垢防除仪，主要由直流稳压电源、高频振荡器及水处理室组成，其特征是1)高频振荡器为自激式，由两级放大的振荡电路，输出电路和输出指示电路组成，输出频率为10MHZ；2)水处理室的筒体内装着一个能与筒体形成阻性或阻性兼容性负载的电极，3)电极的铜棒上段套绝缘套，绝缘套上段的内、外壁上各设有一个凸台，用内，外凸台作密封垫。
2.根据权利要求1所述电子水垢防除仪，其特征是高频振荡器是自激式，由一级放大管T1，二级放大管T2、L1C4、L2C8并联的谐振回路组成，L1C4和L2C8振荡回路的公共接点接稳压直流电源的(+)端，另一端分别接放大管T1(T2)的D极，并分别与R1C1(R5C5)并联回路一端连接，R1C1(R5C5)并联回路另一端与T2(T1)的G极连接；R2C2(R8C6)并联回路一端接T1(T2)的G极，另一端接地；R3C3(R7C7)并联回路一端接T1(T2)的S极，另一端接地。
3.根据权利要求1所述电子水垢防除仪，其特征在于电极的铜棒下段粗、上段细，上端头设螺纹，电极置于筒体内的长度l应超过水处理室的出水口H。
4.根据权利要求1所述的电子水垢防除仪，其特征在于阻性兼容性负载的电极结构，电极上段套绝缘套，下段裸露，电极置于筒体内裸露部分长度l2短于绝缘部分的长度l1。
专利摘要本实用新型属于水垢消除设备，特征高频振荡器为自激式，输出10MHz交流电输入到水处理室的电极；电极上段套绝缘套，绝缘套上段的内外壁设有凸台，用凸台兼作密封垫，电极能与筒体形成阻性或阻性兼容性负载。优点高频振荡器电路简单、元件少、输出稳定可靠、能与各类负载的水处理室配用、互换性好、电极易安装，能承受260℃高温，对水的活化有阻性或阻性兼容性的综合处理效果。本设备已在各种锅炉上试用，防除水垢的效果显著。
文档编号C02F1/48GK2227649SQ9424375
公开日1996年5月22日 申请日期1994年10月25日 优先权日1994年10月25日
发明者温立中, 罗令秉, 李小磊 申请人:温立中