CN100519434C - 水处理装置及使用该装置的水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在具有一定长度的水管(15)的两个末端所缠绕的感应线圈(16)上产生的脉冲电磁场来实现的水处理装置及使用该装置的水处理方法，所述磁场的强度可以通过控制由集成电路(2)产生的脉冲频率来调整；该磁场强度通过水流函数限制用于计量水流量的流量计(8)的频率或通过限制用于计量用水量的平均值函数的电位计(7)的频率以及水管的管径来控制，其中，由于计数模块(5)和扫描仪(6)的作用，由集成电路形成的累积信号的改变频率与由斜波发生器(4)产生的信号改变频率是不同的，并且被电压控制发生器(3)的信号构成控制频率第一信号，该信号通过一个晶体管桥式开关(9)以及一个接于其后的推挽式放大器(10)，叠加到与电源单元(12)连接的伏安转换器(11)所产生的信号上；该信号输入到放大器单元(13)的输入端，以该种变化电压的方式在此形成了“推挽式电压”输入到感应线圈(16)的相对作用的绕组中，该线圈的电磁场流量频率的物理参数就改变了，每个脉冲电压数量的改变至少为每微秒20伏，推挽式脉冲电压的目的在于指示信号的多种变化。

Description

水处理装置及使用该装置的水处理方法

技术领域

本发明涉及一种通过电磁场来进行水处理的装置及使用该装置的水处理方法。在通过一个具有一定长度的水管，在其每个末端，通过线束感应线圈产生磁场，其磁场强度可以通过控制发生器产生的脉冲频率来设置，并且该强度由带有用于控制水流的相关电位计的第一转换器以及用于监控水的硬度的第二转换器来控制，用于伏安转换器的相关电位计，其中，斜波发生器的信号频率改变叠加到发生器产生的信号频率上，频率控制信号因此产生，然后，再叠加到伏安转换器的信号上，产生一个呈现累积频率的信号，来自低频放大发生器的频率被下一个频率增强；然后该累积频率通过低频放大器被传输，并提供极限脉冲，沿定长水管的不定向绕组接收到脉冲信号，该脉冲的电磁场改变用于设置转换器频率流量函数的物理参数，因此，从属发生器后为与水的硬度相关的伏安转化器，并且所述频率叠加到由斜波发生器和其后的发生器产生的派生频率上，并形成一个频率，两个发生器的磁场强度通过低频放大器叠加并回馈到磁力线的输出端。

背景技术

众所周知，当处理来自深岩层的地下水作为饮用水时，碳酸氢钙将导致石灰石沉积并附着在水管壁上。水的硬度包括所述的碳酸盐的硬度(溶于水的碱性碳氢化合物的总量)和非碳酸盐的硬度(易溶于水的碱性盐)。也就是说，石灰在水里溶解的越多，水的硬度就越高。与石灰相关的杂质会降低供热系统的效率，减小水管的管径，如果水管的管径严重减小将导致压力不足，水流系统就的不到充分利用。这样就会增加成本、消耗能源。

防止石灰石的形成有以下几种不同的的方法：

1、通过离子置换反应，把钙离子和碳酸氢根离子用钠离子和氯离子从水中置换出来；

2、通过控制磷酸化学附加物，其目的在于防止形成不溶于水的沉淀物，石灰保留在溶液中分别与其它化学物形成稳定的化学结合的悬浮物，并随着水流排出；

3、在水流入系统时，通过电磁场进行水处理，例如：以物理的方式，已存在的离子形成长期稳定的、具有明显的结构改变石灰石微粒，并且相对于水中所包含的碳酸构成相对平衡，不会粘附在管上。

对上述方法进行比较可以看出：方法1和方法2需要定期地进行离子置换，而且磷酸化学物会存留在容器中。此外，水管网络系统必须设置一个用于注入置换离子和添加化学物的开口，这样就增加了细菌进入管道的风险。

另一方面，方法3不通过化学方法来实现，不需要在管道系统设置开口，并以纯粹的物理方式进行水处理。高水温几乎对该方法的效果没有任何影响，并且已有的水垢在水流中被所产生的少量碳酸晶轴减少。

欧洲专利EP-A-0357102公开了一种根据方法3处理液体的装置，其目的在于减少碳酸钙及其类似沉淀物。该装置由以一定间隔缠绕在水管上的线圈构成，该线圈产生电磁场，所产生的脉冲振幅和频率用于控制两个磁场。磁场的磁力线以相反的方向延伸，在该平面上分成两个区域，磁力线与液体流动的方向垂直，这就是为什么线圈会互相影响。

另一方面，欧洲专利EP 0 460 248 B1公开了一种通过电磁场进行水处理的方法，该方法采用沿着一根定长的管子，在管子的两个末端，感应线圈所产生的磁场与液体流动的方向是定向的，其强度可以通过由发生器所产生的脉冲频率来设置。在这种情况下，所产生的磁场被强化。采用该方法的效果已经通过德国政府测试机构OVGW根据检测指标W35的检测，效率超过90％。

由转换器控制的磁场强度，该转换器具有一个相关的电位计用于计量水的流速和水的硬度。从斜波发生器所产生的变化信号频率叠加到发生器所产生的信号频率上，累积的信号用于产生频率控制信号，该控制信号叠加到由伏安转化器产生的信号形成了叠加频率的最终信号。累积频率通过低频放大器以及输出端和分配器，被转换并通过定距离长度传输到所述装置上的相互作用的绕组上，这样，电磁场改变了上述转换器的水流函数设置。

然而，水的硬度由原有的水质以及供水的方式决定，区别很大，水的用量也很不同。这就是为什么这类系统需要不断增加可容置水的硬度波动和短时用水高峰能力的原因。另一方面，该系统必须配备复杂并且昂贵的控制电子和离子选择传感器，以便准确的确定水的硬度并采取相应的系统操作。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种通过电磁场处理水的装置及方法，该装置可获得满意的水处理效果。根据不同的实际情况合理消耗能量，操作简单，成本低。

为实现上述目的，一种水处理装置，利用脉冲调制电磁场，在具有一定长度的水管的两个末端缠绕着至少两个感应线圈，通过控制脉冲频率来设置磁场的强度，所述脉冲由集成电路产生，所述集成电路与一个12伏特直流电源相连，该集成电路由一个电压控制发生器、一个斜波发生器，一个计数模块、一个扫描仪构成，所述扫描仪与一个频率限制装置以外接的可调电位计的方式相连；在所述集成电路中，电压控制发生器以信号源的方式叠加地与频率、电压控制斜波发生器相连，所述作为频率源的扫描仪和作为每个单元时间内的脉冲数量控制单元的计数模块分别与斜波发生器及信号输出线相连；用于集成电路的频率、电压控制累计信号的信号输出线与作为信号变频器的晶体管桥式开关相连，该信号变频器的最大总转换速度为1微秒/每个脉冲；晶体管桥式开关的信号输出线，通过推挽式放大器及与电源单元相连的伏安转换器，连接到放大器单元，该放大器单元用于至少每个脉冲20伏特的电压振幅，在信号输出末端与感应线圈的整流绕组相连。

进一步，所述频率限制装置还可以是与扫描仪相连的流量计代替电位计；

进一步，在所述放大器单元和感应线圈之间，还设置有一个分配器单元，通过该分配器单元，放大器单元的信号输出线与感应线圈的整流线圈相连；

进一步，所述晶体管桥式开关为推挽式信号源；

进一步，所述晶体管桥式开关为交替变化信号源；

进一步，所述伏安转换器的电源单元为直流电源。

使用上述装置的水处理方法，利用在一定长度的水管的两个末端上的感应线圈产生脉冲电磁场进行水处理，在集成电路内，由电压控制发生器产生的信号叠加到斜波发生器产生的信号上，该信号的频率由扫描仪控制，与计数模块反相作用；扫描仪的频率与管径、水平均使用量成比例，选自0-10kHz；集成电路的累积信号通过在晶体管桥式开关后的推挽式放大器转换为推挽式信号，然后通过与电源单元连接的伏安转换器变为变化的电压信号，并且，以该方式产生的信号通过以产生磁能目的的放大器单元形成变化电压传回到以整流方式缠绕在一定长度水管的两个末端上的感应线圈上，从而，每个脉冲的电压以最小20伏特每微秒的速度变化。

进一步，所述扫描仪的频率与用流量计测得的瞬间水流量成比例，选自0-10kHz；

进一步，所述通过分配器单元所产生的信号输入多个相互作用线圈中。

本发明的有益效果在于：本发明装置，也就是Calc Tech装置，消耗能量少并能获得理想的水处理效果，结构简单、不易出故障。本发明的Calc Tech装置影响包含在水里的石灰分子，并且侵蚀积聚在热水箱、加热锅炉、洗衣机、洗碗机、咖啡机、管道、设备等中的水垢。此外，用本发明装置处理的水结构稳定，并且可以把水垢的碎粒冲洗到水流外面而无需改变水质。该目的可以通过自动控制用于石灰水处理的循环信号强度来实现。与用化学方法进行的水处理相反是，水并没有软化，没有把矿物质分离出来，也没有化学物质添加进去；水质和水的硬度都没有改变。没有处理过的水，石灰晶体(碳酸钙CaCO3)大约有150um，具有像针一样的结构。这种针状结构，所述晶体具有较高的粘合强度。在处理之后石灰晶体析出，根据本发明，该晶体由20um或更小的粉末微粒构成。这些微粒不能再与其它微粒聚结，因此也不能附着在管壁、加热箱的表面。石灰晶体微粒的残留物作为有用价值成分从水流中分离出来。

附图说明

图1为本发明设置用于连续水流速VD值的曲线图；

图2为本发明产生带有改变频率和极性的电磁场的转换装置框图；

图3为本发明用锅炉加热装置的实施例原理图；

图4为本发明用锅炉中央供热系统装置的实施例原理图；

图5为本发明冷水循环及冷水处理原理图；

图6为本发明冷水循环及冷/热水处理原理图；

图7为本发明电压-时间函数图。

具体实施方式

附图中的标记所代表的结构如下：

1、12伏直流电源  2、集成电路  3、电压控制发生器  4、斜波发生器

5、计数模块  6、扫描仪  7、电位表     8、流量计

9、晶体管桥式开关  10、推挽式放大器  11、伏安转换器  12、电源单元

13、放大器单元   14、分配器单元     15、水管    16、感应线圈

17、冷却液冷却循环装置        18、被冷却装置

19、测量控制线性分离器的导电系数装置        20、次供给系统

21、淘析装置      22、热水      23、凉水

借助于脉冲感应线圈处理自来水时，要考虑以下几个因素：a)水的瞬间消耗量；b)水的硬度；c)在水中的其它杂质；d)脉冲的数量；e)脉冲的特性。水的瞬间消耗量可以通过水表来测定水的硬度和杂质，例如锰或铁是波动的。每个单元时间里的脉冲数与处理强度或磁场强度是成比例的，这样可以监测整个操作。在以往，从安全方面考虑，在设定时会略高一些以允许b)和c)所述因素的水质的波动。

长期综合测试得出以下令人吃惊的结果：因素e)对系统的效率产生很大影响，例如，所产生的脉冲的类型，主要是斜波电压信号通过连接装置传输给感应线圈，作为时间职能。一方面频率在Hertz范围内的正弦曲线形式的电压变化几乎对水没有改变，另一方面，如果电压脉冲的时间段在微秒范围内，石灰石微粒的浓度会出现一个突然的增加。在低水流速下，改变水的质量的频率和电压值为：脉冲频率在70Hz时，斜波电压约在20伏到300伏每微秒。最优选的结果是每微秒80伏到232伏。作为一个最优选的推荐值，每微秒电压为90伏到110伏。当只是对水流速度起作用而改变脉冲频率时，尽管水的硬度波动，带有上述脉冲特性的脉冲可以带来降低能量消耗的效果。

适当设置脉冲特性，就无需对水的硬度进行复杂的检测控制。通过将其余部件整合为可产生信号的整流电路，例如，集成电路2，就可以获得一个干扰少、结构简单的装置，并且效率高、占用空间小。

下面结合附图及优选的实施例对本发明进一步说明，但不是限制本发明。

在水的连续消耗比较低的供水系统情况下，如喷泉式饮水器，用本发明最简单的只有一个线圈的装置提供一个固定脉冲频率的优选实施例就可以实现。在该实施例中，也适于在用户端带有电位计7(也称VD值)的情况，如图1所示VD值的设置：

●确定所要设定的值：

●确定水的消耗量；

●确定水管管径；

●从水的消费的数值刻度处画一条垂线到相对应的管径斜线；

●从交点处，在VD刻度上画一条水平线；

●该交点就是所设定的VD值。

所述VD值代表一个考虑管径、水消耗的预定平均值、在水管上感应线圈绕组的数量的控制参数。使该装置可以单独设置在不同水管和管道系统中。

场力线的方向可以因为在一定长度水管15上安放的线圈的数量而变化。本发明大多数装置都设有两个线圈，但是在大型管道系统中也有4个感应线圈16，比较长的水管也可以用6个到8个感应线圈。

如图2，更详细地说明本发明装置的原理。集成电路(IC)2与12伏直流电源1相连。集成电路2包括一个电压控制发生器3、斜波发生器4和用于确定频率的扫描仪6。扫描仪6的频率范围可以通过固定设置的电位计7或连接在管道系统上的流量计8可选不同的值。从发生器和斜波发生器产生的频率控制累积信号，在控制脉冲数量时，计数模块5在与电源单元12连接的伏安转换器11的作用下将累积信号转换成变化的电流信号。通过一个放大器单元13和一个分配器单元14，所述的变化的信号被传输到感应线圈16，在一定长度的水管15的两个末端，磁力线的方向与水流的方向相同。

固定、低消耗水量的管道系统的简单优选实施例，集成电路2可以固定连接在电位计7上，模块10到13的信号和脉冲可以去掉。在这种情况下，根据本发明，信号通过晶体管桥式开关9以很高的速度转换成变化的电压。如果水的消耗量比较高，用于输出激励驱动的电源单元12以直流的方式接入。

此外，根据本发明装置的又一个实施例，在晶体管桥式开关9内，从直流电压直接产生一个推挽式信号。

在更多的优选实施例中，本发明装置包括多个同步控制组件用于信号强化目的(11、12、和13)。可以使所有的操作迅速适应具有较大波动需要的管道系统，如用于技术应用的实例。性能值可以从2瓦到几千瓦(相应的持续电流变化0.1安，10安最高到几百安)。

所有转换器都相同，它们产生电压变化的脉冲，在总的数量中，按时间函数，从约20伏每微秒最高到1千伏每微秒的范围。信号的类型和电压曲线按时间函数，由独立的组件决定(例如：矩形电压，锯齿状电压，快速变化的梯形电压，高速传输信号或高谐波频率等等)。

在更多的优选实施例中，本发明装置包括数字可控交换器和带有滤波器的频率整流器。可以用时间函数控制电压曲线、脉冲振幅、伏安特性的设定以及清除信号以便防止性能下降，感应现象、高谐波震动和来自外界的相互作用的磁力线。因此，由于信号转换，200安到几千安的电流峰值可以通过控制措施过滤或清除。

如图3和图4所示的本发明装置组件的实施例，图3显示了根据本发明的具有几个用户(一个用户单独使用一个锅炉)的处理供水应系统。图4显示了带有一个整体锅炉和本发明装置的大型管道网络，本发明装置可独立用于锅炉的操作。本发明装置的操作规程与连接一个流量计相同，一个A.C(交流)信号传输到感应线圈。发生器整合为控制电子发生器，本发明的脉冲持续地以该种方式使输出的频率不同，在每个扫描周期，对应不同的水流速度，两个频率应用到感应器上，发生器的信号可以重叠为独立的单元，在重叠长度上的单元发射可以提供一个控制范围以获得理想的效果。在窄或宽叠合作用下，本设计可以适应所需的频率。发生器的性能和电压系统的性能以该种方式组合，发生器的强度，连同通过一个驱动器，输出到在水管每个末端的线圈。，磁力线得到矫正。

进一步，通过安装在两末端的线圈，与水流量相关的修正了的变化电流以0至10kHz，特别是10Hz到6kHz之间的频率流动。因此，以0.01m/s的流速在德国标准水管(管径为2.54cm)，在50个脉冲时可获得好的结果。进一步，通过安装在两末端的线圈，与水流量相关的修正了的变化电流以0至10kHz，特别是10Hz到6kHz之间的频率流动。较高强度，例如100到150个脉冲每秒没有确实提高效率。本发明的控制电子仪器，可选地与流量计相连，在不同的水流速的情况下，水的处理与水的吞吐量相适应。

此外，本发明的装置也适于处理冷却水，图5和图6所示为所述两个实施例。图5包括冷却液冷却循环装置17、被冷却装置18、测量控制线性分离器的导电系数装置19、次供给系统20和淘析装置21，图6包括冷却液冷却循环装置17、被冷却装置18、测量控制线性分离器的导电系数装置19、次供给系统20、淘析装置21、热水22和凉水23。

以下是根据本发明涉及的水处理装置，与冷水循环系统相结合。

电容器电路：冷凝器功率1700kw

水量：140m/h

本发明装置需要：1个本发明装置

(35W动力，2Hz到10kHz，电位计)

油冷却循环：油冷却器动力：255kW

水量：33m/h

本发明装置需要：1个本发明装置

(10W动力，0Hz到6kHz，电位计)

淡水循环：饮用水、工业水井

水量：5m/h

本发明装置需要：1个本发明装置

(5W动力，0Hz到6kHz，电位计)

脉冲频率的限制通过电位计的设定来确定，由于供水量是不变的，所以不需要流量计。

通过选用合适的本发明装置，可以实现低能量消耗和简化设计，可以防止石灰积聚在蒸发容器的热水管壁和螺旋式压缩机的冷却器的表面；这种石灰的沉淀物会导致性能降低。

在水循环的设计中，石灰沉淀在水容器中，可以通过排水阀立刻清除出去。

根据本发明方法和使用本发明装置，具有能耗小、设计简单，不易出现故障的优点。在水中产生具有不同频率的交替变化的电磁场产生晶体微粒，防止大石灰晶体微粒形成。晶体微粒不能相互吸附；这些微粒被水冲走。本发明装置采用自身持续的脉冲，缓慢的水流也可以得到最适宜的效果。

综上所述，本发明涉及一种通过脉冲、电磁场进行水处理的装置及使用该装置的方法，所述电磁场通过在一个定长水管15的两个末端上的感应线圈16产生，该电磁场的强度可以通过控制由集成电路2产生的脉冲频率来设置，以水流量或以固定设置电位计7为函数，以水的消耗量和管径为函数，其中，在集成电路2形成的和从斜波发生器4产生的信号以及从控制发生器产生的信号形成累积信号的变化频率，斜波发生器4产生的频率在计数模块5的作用下通过扫描仪6而改变，该累积信号构成控制频率第一信号，该信号通过一个晶体管桥式开关9和推挽式放大器10被转换，并被叠加到与电源单元12连接的伏安转换器11所产生的信号上。以这种方式获得的信号被传输到一个放大器单元13的输入端，以变换电压的方式在此用于推挽式电压，用于感应线圈的相互作用绕组中，该感应线圈的电磁场随着流量的频率改变物理参数，因此根据电压与时间的变化(如图7所示)，每个脉冲。至少是20伏每微秒。“推挽式电压”的目的是表示多重信号的变化(在电压变化的情况下)发生。

Claims (9)

1.一种水处理装置，利用脉冲调制电磁场，在具有一定长度的水管(15)的两个末端缠绕着至少两个感应线圈(16)，通过控制脉冲频率来设置磁场的强度，所述脉冲由集成电路(2)产生，其特征在于：所述集成电路(2)与一个12伏直流电源(1)相连，该集成电路(2)由一个电压控制发生器(3)、一个斜波发生器(4)、一个计数模块(5)和一个扫描仪(6)构成，所述扫描仪(6)与一个频率限制装置以外接的可调电位计(7)的方式相连；在所述集成电路(2)中，电压控制发生器(3)以信号源的方式叠加地与频率、电压控制斜波发生器(4)相连，所述作为频率源的扫描仪(6)和作为每个单元时间内的脉冲数量控制单元的计数模块(5)分别与斜波发生器(4)及信号输出线相连；用于集成电路(2)的频率、电压控制累计信号的信号输出线与作为信号变频器的晶体管桥式开关(9)相连，该信号变频器的最大总转换速度为1微秒/每个脉冲；晶体管桥式开关(9)的信号输出线，通过推挽式放大器(10)及与电源单元(12)相连的伏安转换器(11)，连接到放大器单元(13)，该放大器单元(13)用于至少每个脉冲20伏特的电压振幅，在信号输出末端与感应线圈(16)的整流绕组相连。

2、根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于：所述频率限制装置还可以是与扫描仪(6)相连的流量计(8)代替电位计(7)。

3、根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于：在所述放大器单元(13)和感应线圈(16)之间，还设置有一个分配器单元(14)，通过该分配器单元(14)，放大器单元(13)的信号输出线与感应线圈(16)的整流线圈相连。

4、根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于：所述晶体管桥式开关(9)为推挽式信号源。

5、根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于：所述晶体管桥式开关(9)为交替变化信号源。

6、根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的水处理装置，其特征在于：所述伏安转换器(11)的电源单元(12)为直流电源。

7、使用上述权利要求所述装置的水处理方法，利用在一定长度的水管(15)的两个末端上的感应线圈(16)产生脉冲电磁场进行水处理，其特征在于：在集成电路(2)内，由电压控制发生器(3)产生的信号叠加到斜波发生器(4)产生的信号上，该信号的频率由扫描仪(6)控制，与计数模块(5)反相作用；扫描仪(6)的频率与管径、水平均使用量成比例，选自0-10kHz；集成电路(2)的累积信号通过在晶体管桥式开关(9)后的推挽式放大器(10)的转换为推挽式信号，然后通过与电源单元(12)连接的伏安转换器(11)变为变化的电压信号，并且，以该方式产生的信号通过以产生磁能目的的放大器单元(13)形成变化电压传回到以整流方式缠绕在一定长度水管(15)的两个末端上的感应线圈(16)上，从而，每个脉冲的电压以最小20伏特每微秒的速度变化。

8、根据权利要求7所述的水处理方法，其特征在于：所述扫描仪(6)的频率与用流量计测得的瞬间水流量成比例，选自0-10kHz。

9、根据权利要求7或8所述的水处理方法，其特征在于：所述通过分配器单元(14)所产生的信号输入多个相互作用线圈中。

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