CN1071286C - 流体处理装置和处理方法 - Google Patents

Abstract

一种流体处理装置，主要用以降低和消除水的硬度，具有一入口、一出口和一位于入口和出口之间的空腔。一介电通道分隔装置装在空腔中，并至少沿部分空腔延伸布置。介电通道分隔装置使空腔分隔成若干细长的通道，通道沿从入口到出口的流体流动方向至少以其部分长度相互共同延伸布置，并至少部分地与介电材料相邻。还可设置一最好用锌制成的金属通道分隔装置以提供某种程度的防腐蚀。通道分隔装置的构形最好能使在流经处理装置的流体中产生紊流。

Description

流体处理装置和处理方法

本发明涉及流体处理装置和处理方法。

本发明特别适用于水处理，但不只是适用于水处理，例如可用以处理主管所供饮用水，以防止在用以加热水或在对水作别的处理时在水管和(或)机器内形成硬水结垢和(或)产生腐蚀现象。本发明也可用以处理其他流体，特别是饮用的或非饮用的液体。

曾对很多种利用电磁、磁性、电流和其他效应的水处理装置进行过试验而取得不同程度的成效。以下对现有处理技术举例作简要说明。

阴离子和阳离子交换树脂都在水的处理中得到有效的应用。例如在大多数常用的形式中，使硬水流经一种离子交换树脂，使有害的钙盐和镁盐转变成相应的钠盐。但由于这关系到钠的耗用，这种处理装置在用于饮用水上并不令人满意。而且，对这些装置需作经常性的维护。

磁性水处理装置利用在将所需处理的水通过一磁场时所产生的感应电动势。尽管磁性处理装置在某些设施中似乎可以取得比较好的效果，但这些效果很难预期而是变化不定的。

电流型处理装置通常具有一组电级，对电极可直接或通过一电阻器进行电气连接，以使电流在水中通过。现有装置中曾对一些导电元素作过各种不同的组合，其中包括碳、锌、铜、镁等。一般来说，电流型处理装置在于产生一种电动势，使其作用在水处理装置内的水流上，从而使胶状物质絮凝，使产生水垢的物质提前沉淀。在试验中发现这类装置在将其构体内所用的不同构件连接在一起以形成一自耗阳极时更为有效。可以相信，释放在供给水中的金属离子在某种意义上讲在产生水垢的物质的沉淀过程中具有引发体的作用。这种看法为试验中撤去电气连接时效能较差这一现象所证实。对不同的金属进行电气连接的另一优点是使供水系统具有某种程度的防腐蚀作用。

加以电压的处理装置大体上类似于以上所述电流型一类处理装置，只是在两个不同的电极上所加的是直流电，其中一个电极通常为铝或锌。在这种装置中，与一无直流外电源的电流型装置相比，会形成较大数量的金属离子，因而会形成较大数量使产生水垢的物质沉淀的引发体。但，在这种处理装置内必须采用电池或其他直流电源，阳极的耗用量也增加了。

为避免或减少自耗效应，曾提出在电极上复以塑料层或介电氧化层。在这种情况下，由于介电层至少可基本上防止离子进入流体内，自耗效应就不复存在。这可理解为，在这种装置内势必在通过的水中产生一种电容效应。但，在这处装置中仍要求加上外电压。

可以理解，曾采用很多不同的方法来处理水，例如用来减少管道和水的加热装置内硬质水垢的形成。但在现有技术中都存在着缺点。在某些情况下，这些缺点表现为必须经常更换工作构件或提供外电压，在其他一些情况下，这些缺点表现为效率或可靠性很差。

因此，本发明的一个目的在于提供一种水处理装置，这种装置可消除或减轻现有技术和装置的缺点。

本发明从一个方面来说提供一种无源流体处理装置，此装置具有一流体入口，一流体出口，在所述的入口和所述的出口之间形成一空腔的装置和介电通道分隔装置，这些分隔装置装在所述入口和所述出口之间的所述空腔内，至少沿部分所述空腔延伸布置，将所述空腔分隔成若干细长的通道，这些通道至少以其部分长度从所述入口到所述出口沿所述流体的流动方向相互共同延伸布置，并至少部分地与介电材料相邻。

此装置因不需外电源或外热源而是无源的。经发现，具有这种结构的流体处理装置在通过此装置的水中会产生明显的颗粒沉淀。由于胶状物和溶解的产生水垢的物质从水中提前沉淀，就可将硬质结晶霰石和方解石的生成物从水处理装置中清除出去，这些有害的成分可形成很易清除的软泥溢出或沉淀。可以相信，很多效应对装置的性能具有影响。可以相信，在介电物质和流体(如水)之间存在着相互间的作用。这可能是由于水在介电物质上面流过时产生一种静电效应的结果，因而使盐类从溶液中析出。将空腔分隔成很多通道具有增加与流体接触的表面面积的作用，因而加大所产生的任一种效应。同时，在流体为液体(如水)的情况下，可以相信，在流体分流入很多通道内和从很多通道内流出时，在流体内的压力变化会形成溶化在流体内的某些气体的小气泡，这些小气泡就可成为溶解的盐类和胶状物质的析出据点，而且，在流体压力在处理装置下游的管道中恢复到正常压力时，可以相信，由于气泡破裂而产生的震波可能会与处理装置所引起的流体紊流相结合，促使处理装置下游管道中的任何早期存在的结垢碎裂。

因此，本发明提供一种方法和装置，用以防止在水管和采用水一类液体的设备中沉积硬质水垢，当然，上述这些有利的效应也可用于要求提前析出悬浮或溶解的物质的任何液体。

经发现，将一种塑料用作介电材料可取得更好的效果。这可证明，某种静电效应是存在的。在采用的塑料为聚四氟乙烯(PTFE)时可取得更为有效的结果。此外，这种材料的优点是：可以取得一种光滑而不粘的表面，从而减少通道堵塞的可能性。

在本发明的一个优选实施例中，所述介电通道分隔装置具有一截面与所述空腔相符的介电材料块体，此块体具有若干沿所述流动方向延伸的细长开孔，每孔构成其中一个所述通道。这种结构可形成很多分隔开的通道，从而使通道截面上的表面面积远超过空腔的相应面积。

所述介电材料块体的一上游端面和(或)一下游端面最好呈凹形。这就是说，在处理装置至少具有两个沿所述流动方向一个接一个地设置的介电通道分隔装置的情况下，相邻介电通道分隔装置的相对两个凹形端面形成一位于相邻所述介电通道分隔装置之间的紊流腔，用以加强紊流效应。

在本发明第二优选实施例中，所述介电通道分隔装置具有一细长的大体上沿所述流动方向延伸的介电芯子、若干从此芯子向外延伸的介电叶片和一与所述空腔相符的介电管件，所述管件与所述向外延伸的叶片连成一体或与其相配接，以形成若干围绕所述芯子设置的沿所述流动方向延伸的通道。这种结构可使处理装置的外形直径在一给定的通道截面总面积下小于第一实施例中的相应直径，因为这种介电结构通常使用较少的材料。

所述介电通道分隔装置最好在所述流动方向上沿部分所述空腔延伸布置，并在所述介电通道分隔装置和所述入口之间或所述介电通道分隔装置和所述出口之间沿所述流动方向的另一部分所述空腔设置一金属通道分隔装置。在选用一种适于用作自耗阳极的材料如选用锌的情况下，装在一管道系统中的处理装置也能具有一定程度的防腐蚀能力。

金属通道分隔装置可具有单个的通道或在其他实施例中可将所述空腔分隔成若干第二细长的通道，这些通道沿所述流动方向至少以其部分长度相互共同延伸布置，所述金属通道分隔装置具有一金属块体，此块体具有若干沿所述流动方向延伸的孔。每孔构成其中相应的第二通道。

所述金属块体的一上游端面和(或)一下游端面最好也呈凹形。在对所述金属通道分隔装置沿所述流动方向在一所述介电通道分隔装置之前或后与其作相邻布置时，所述介电通道分隔装置和所述金属通道分隔装置相对的两个凹形端面可在其间形成一紊流腔。

在这一实施例中，一第一所述金属通道分隔装置在所述空腔中与所述入口作相邻布置。一第二所述金属通道分隔装置在所述空腔内与所述出口作相邻布置，而在所述第一和第二金属通道分隔装置之间设置一或多个介电通道分隔装置。

最好设置使所述处理装置的所述金属通道分隔装置和一壳体或端盖的一金属构件之间具有良好电气接触的装置。此装置可以是相互配接的螺纹。此外，此装置可带有机械装置，用以在所述金属通道分隔装置和所述金属构件之间加大接触压力和(或)用以使所述金属通道分隔装置和(或)所述金属构件具有刻入或插入作用。此外，可设置用以使一接触面积和(或)一此构件保持干燥的密封装置。

在所述空腔内沿所述流动方向一个接一个地布置若干通道分隔装置的情况下，每通道分隔装置可具有对准装置(如具有一齿边)，用以使相邻通道分隔装置的所述通道彼此对准。在一通道分隔装置的一上游或下游端面上的至少一个通道开口具有锐边或其他形状的边缘，以使流体流入或流出所述开口时产生紊流。

为使如上所述处理装置能串接在一管线中，处理装置最好在所述入口和(或)所述出口具有连接装置，用以将所述处理装置与所述管线连接。

在一实施例中，所述连接装置具有一带螺栓孔的凸缘，用以与管子的一连接段配接。

换一种方法，所述连接装置具有一螺纹接头，用以与一管子连接段上的一配接接头相连接。

所述连接装置最好具有一带螺纹的端盖，所述形成空腔的装置或一装有所述形成空腔的装置的壳体具有一用以与所述端盖的所述螺纹配接的螺纹，以便将所述端盖可拆卸地旋装在形成所述空腔的装置上或旋装在所述壳体上。这便于必要时卸下和更换通道分隔装置而不必更换整个装置。

在一优选结构中，需串接在一管线中的所述处理装置在所述入口和(或)所述出口具有连接装置，用以将所述处理装置接装在所述管线中，其中，所述连接装置具有一带螺纹的金属端盖，所述一形成空腔的装置或一装有所述形成一空腔的装置的壳体带有螺纹，用以与所述端盖上一螺纹配接，以便将所述端盖可拆卸地旋装在所述形成所述空腔的装置或所述壳体上，所述介电通道分隔装置具有一定程度的弹性，因而使所述介电通道分隔装置和金属通道分隔装置具有略微过长的尺寸，因此，在将所述端盖旋上时即迫使在所述金属通道分隔装置的一端面上的一脊形体切入一相邻端盖的一表面内，从而在所述端盖和所述金属通道分隔装置之间取得良好的电气接触。

在另一优选实施例中，处理装置具有两个带有相互配接用螺纹的金属壳体部分，以便将所述两壳体部分旋装在一起。在此实施例中，采用了至少一个金属通道分隔装置和至少两个介电通道分隔装置，所述金属通道分隔装置在所述空腔内跨装在所述两壳体部分之间使此两壳体部分彼此旋装在一起的接头处，所述金属通道分隔装置具有密封装置，用以使所述金属通道分隔装置和所述壳体部分之间的电气接触保持干燥。

本发明还提供一管道系统，此系统具有一接装在管线内的如上所述处理装置。所述各通道的总截面面积最好不小于与其连接的管道的截面面积，以免在管道系统中产生一明显的反压。但，在某些情况下，如为了有意加大处理装置内的压力变化，可以采用截面面积较小的通道。

本发明从另一个方面来说提供一种处理水或其他流体的方法，此方法在于使水或流体流经如上所述的处理装置。

以下对本发明的示例性的实施例进行说明，使作为按附图所作实例，图中对相同的构件采用相同的编号，其中：

图1A、1B、1C依次为本发明第一实施例的侧视图、端视图和剖面图；

图2A、2B依次为图1所示实施例的一个构件的部分剖面图和透视图；

图3A、3B、3C依次为本发明第二实施例的侧视图、端视图和剖面图；

图4A、4B依次为本发明第三实施例的剖面图和端视图；

图5A、5B依次为本发明第四实施例的剖面图和端视图；

图6A、6B依次为本发明第五和第六实施例的剖面图；

图7A、7B、7C、7D为图6各实施例的各种变型的剖面；

图8A、8B依次为图6和图1-3各实施例的各种变型的剖面图；

图9A、9B、9C为图解，用以比较现有处理装置和本发明处理装置的效能。

图1为本发明水处理装置第一实施例的简图。图1A为第一实施例10的侧视图。此实施例具有大体上为筒形的壳体12，最好采用丙烯腈--丁二烯--苯乙烯共聚物(ABS)一类塑料。筒形壳体12的两端设有端盖14。端盖14最好采用黄铜，但也可采用其他材料，如塑料。端盖用以将处理装置串接在一管道或其他供水管道中。

在本发明用于水处理时，管道可以是一种供水干管系统的一部分、一种装置(如喷射器软管)的一部分、一机器内管道的一部分(如饮料分配器，辅助冲洗器等)，或任一种其他供水系统。在以下将说明的实施例中，假设处理装置用以处理自来水供水干管。但，可以理解，本发明不限于水处理而可适用于其他液体和流体的处理。

图1B为图1A装置的端视图。图1B示出带有凸部22的端盖 14端部，此凸部具有几个平面以便转动端盖将其装在壳体12上如以下所述，以便将处理装置安装在管道连接构件的配接接头上。凸部22具有一内螺纹20，以便安装在管道的接头上。

图1C为图1A和1B中装置沿图1B中X-X线的剖面图。

如图1C所示，端盖14还具有一内螺纹16，用以与壳体12的外部螺纹17配接，以便将端盖可拆卸地旋装在壳体12上。采用可拆卸的端盖便于在通道分隔装置为杂物所堵时更换此分隔装置。一密封圈18用以在端盖和壳体12间形成良好的密封接合。

在本实施例中，在壳体12中装有两个通道分隔装置24。每通道分隔装置24由实体介电材料制成，介电材料中以塑料为好，在塑料中以聚四氟乙烯为好，实体材料中开有若干构成分隔开的通道的孔26。在使用中，使沿管道流动的水(或如上所述的合适的其他流体)分流而沿分隔开的通道从通道分隔装置24的上游端面28沿一流动方向F(例如从左向右，如图1C所示)流到下游端面28。由于在本实施例的结构中采用介电材料，在处理装置与需接地的金属(如铜)管道连接时，需在管道的相邻管段之间在水处理装置的外面采用一金属接地跨接器，以保证接地的连续性。

通道分隔装置24的外部截面形状应与壳体12内壁形成的腔体13相符。通道分隔装置24的端面呈凹形(如呈圆锥形或碟形)以便在使两通道分隔装置24一前一后布置时在这些构件之间形成一空腔30，从而使通过处理装置的水产生紊流，并使从各通道26流出的水混合。

图2较详细地示出一通道分隔装置24。图2A为一通道分隔装置的部分剖面图，图2B为一通道分隔装置的透视图。可以看出，通道分隔装置大体上呈筒形，由一带若干小孔26的实体料块构成，小孔沿长度通过料块。在本实施例中端面28呈凹形。但，在其他实施例中，端面不一定呈凹形。换言之，一端面在需与一相邻通道分隔装置的相应凹面接触时可以呈凹形以便形成一紊流腔如图1所示。

对图1、2和3进行比较，可以看出，孔26的数量是不同的，通道的数量及其总的截面面积可根据某一具体设备对水的要求来选定。

各通道26的入口和出口最好带有锐边或带有脊形体或其他构体，以便在水流入和流出通道时在水中产生紊流和压力变化。

通道内部最好是光滑的以减少在通道内产生沉积物的可能性。为此，为简化结构，通道26最好是直的和圆截面的。但，也可使通道的结构和形状能在水流过时在水中产生紊流和压力变化。例如，可在通道内整个地形成一内部螺纹体，以便在水流出通道分隔装置24和处理装置10时在水中产生涡流。

在通道分隔装置端部可采用使各通道正确对准的结构，如采用相互接合的齿形结构(未示出)。

图1示出沿流动方向F一前一后布置的两个通道分隔装置24。但，也可采用其他数量的通道分隔装置。如，在简单的实施例中只需采用一个通道分隔装置，而在一较大型的实施例中可采用两个以上的通道分隔装置。

图3示出本发明第二实施例50，其中，除采用图1、2中示出的通道分隔装置24外，还采用了金属通道分隔装置40。

图3A、3B为本发明第二实施例的侧视图和端视图。图3C示出图3A、3B中装置沿X-X线的剖面图。相同的构件采用相同的编号，因此不再作详细的说明。对图1、2所作各变型方面的说明同样适用于图3的实施例，故不再进行说明。

图3C示出一实施例，其中，将两个介电通道分隔装置24装在壳体12内空腔13的中部，而将金属通道分隔装置40装在空腔的两端。各通道分隔装置40具有大体上与介电通道分隔装置24相同的形状，但在所示具体的实施例中，具有与介电通道分隔装置24相比较短的轴向长度。因此，各金属通道分隔装置40具有若干在其两端面之间延伸的通道42。金属通道分隔装置40的端面呈凹形，以便在一金属通道分隔装置的一个端面44与一介电通道分隔装置24的一个端面28相邻的情况下形成一紊流腔46。如上所述，这可促使产生紊流并使流经各通道的水流进行混合。通道分隔装置40的孔型可使其产生如上所述的紊流。

金属通道分隔装置最好采用一种适于构成一自耗阳极的电正性金属。因此，在使自耗阳极与连接在处理装置50上的管道作电气连接时，就可在一管道系统内产生一定程度的防腐蚀作用。适于金属通道分隔装置40的材料为锌，但也可采用其他合适的金属。看来，在使用电流型水处理装置时，一个重要的要求是电极具有很大的表面面积。可以理解，金属通道分隔装置40的结构就具有很大的锌的表面面积。

为在金属通道分隔装置40和端盖14之间取得一种良好的电气连接，通道分隔装置或端盖14最好在其相互接触的表面上具有一沿周边延伸的脊形体。因此，在所示具体的实施例中，金属通道分隔装置40具有一沿周边延伸的脊形体45。金属通道分隔装置40和介电通道分隔装置24的总长应略微超过壳体12内空腔的长度，以便在将端盖旋装在壳体12的端部时，锐边脊形体切入端盖14的表面内而在金属通道分隔装置40和端盖之间形成一良好的电气接触。选取具有一定程度弹性的介电材料更为有利，这有助于使金属通道分隔装置40上的脊形体45在旋装端盖时切入端盖14的表面内。采用一种在组装前以及在黄铜切入锌之前涂上的液体塑料密封剂可防止接头浸湿和由此产生的腐蚀。

图4示出本发明的另一实施例。在此用于工业上带凸缘的管道系统的实施例中，水处理装置60具有一带金属端部凸缘52的金属壳体54，可通过穿装在螺栓孔56中的紧固件(如螺栓)将其连接在接管的端部凸缘上。

在此实施例中，在金属壳体54中装有一介电衬套51。在金属壳体54内装有一水的分隔装置55，此分隔装置具一中心介电芯子56和辐射状的介电叶片58。介电衬套51、介电芯子56和介电叶片58组合起来构成若干纵向延伸的通道57，进入处理装置的水分流入通道内并强行流动。从相应通道57流出的水于是汇合而离开处理装置60。叶片56最好为空间59所隔，从而使从相应通道流出的水混合而在处理装置内加强紊流效应。在图4中示有24个叶片，但在其他的实施例中可采用不同数量的叶片。

处理装置中介电构件51、56和58的表面最好是光滑的以免形成沉积物。但，可以使这些构件具有某种形状或结构以加大处理装置内的紊流。例如，可以使叶片带有脊形体或可使叶片构成螺旋形通路而强使水沿螺旋形通路通过处理装置。通过沿处理装置从上游端到下游端改变前后各组叶片的螺旋方向可强使水随之改变其右向和左向螺旋状路线。这就加强了从分隔的通道进入前后各组叶片58之间空间59内的水的紊流和混合动作。

图5示出另一实施例，其中，如图3所示，增设了一金属通道分隔装置40。在金属通道分隔装置40和带有凸缘52的金属壳体54之间具有直接的电气连接。同样，相同的构件具有相同的编号，因此对这些构件不再加以说明，相对于前述各实施例所述的各种变型同样适用于图5实施例。

图6A为本发明第五实施例的剖面简图。在此实施例中，水处理装置60的壳体分成两半61、62，可用黄铜制成。此两半61、62在其一端分别具有一连接部分63、64，连接部分分别带有内螺纹65、66，用以与一管道系统管段的配接接头(未示出)相配接。在两半61、62的另一端分别具有互补形连接螺纹67、68以便将两半61、62连接在一起。为取得水密接头，采用了合适的密封装置如密封圈69。在螺纹67、68之间不采取另外的措施就可取得良好的电气连接。但，必要时可采用一种导电胶或其他措施(未示出)以加强壳体两半61、62之间的电气连接。在接合壳体两半61、62之前，将不同的水处理构件嵌入壳体的空腔。

如图6A所示，采用了两个与图1-3所示相同的介电通道分隔装置70。各通道分隔装置70带有若干形成分隔通道的孔26。在使用中，沿管道流动的水(或其他合适的流体如上所述)被分隔而沿一流动方向F(例如从左到右，如图6所示)在通道分隔装置70的上游端面和下游端面74之间沿分隔的通道流动。在此实施例中，各端面74呈凹形，但，在此实施例中，对端面74并不采用如图2A、2B所示碟形端面而采用具有平底凹部的端面。

除两个介电通道分隔装置70外，还采用一成为一通道分隔装置76的自耗阳极。此通道分隔装置是用适用于自耗阳极的物质如锌构成。虽在图6中仅在阳极76中部轴向地形成单个通道，在其他的实施例中可采用如图3、5实施例中的多个通道，同样，可以理解，在图3、5的实施例中，也可采用一带单个通道的自耗阳极而不采用多通道金属通道分隔装置。

为在自耗阳极76和壳体61间接合表面82处形成良好的电气接触，阳极和壳体61之间采用压配合。此外，为在阳极76和壳体61之间形成干燥耐久的电气接触，在阳极76的凹部81内设置密封圈80，并使其略微向外伸出。

图6B示出图6A的一种变型。图6B实施例的各构件与图6A实施例相对应，因而不再详加说明。应注意的是，在图6B中，自耗阳极或金属通道分隔装置76不是装在处理装置内腔的一端而是装在中间。这可取得很多优点。首先，分隔装置76的密封圈80可在密封圈69之外进一步防止处理装置60两半61、62之间接头处的泄漏。而且，分隔装置76和两半61、62之间干燥的电气接触加强了处理装置60的电气连续性。此外，跨接在处理装置60两半61、62之间接头上的阳极76便于在制造和使用中阳极76的更换，如将单通道阳极更换成多通道阳极。

图7A-7D示出在阳极76和壳体61之间取得良好电气接触的另外一些措施。在图7A中，阳极的周边上具有滚花88。在图7B中，将一金属的或其他硬质导电材料的无头螺丝90穿过壳体61旋进阳极76。在图7C中，将一硬质金属或其他硬质导电材料的销针92装在壳体61空腔端面93内，使其在将阳极推到壳体61端头时插入相对较软的阳极内。在图7D中，在阳极76的凹部96中装一弹性金属或其他弹性导电材料的弹簧94。采用一种或多种这样的措施就可加强图6A实施例中阳极76和壳体61之间的电气连接。

最好使阳极76和壳体61、62之间所需的接触点保持干燥，例如可采用密封圈。图7A-7D示出不同于图6的另一种措施，在图6中，两个密封圈80都是在不同的轴向位置上沿阳极周边设置的。具体来说，在图7A-7D中，其中一个密封圈84装在阳极76的一个端面上而另一密封圈86则与阳极的另一端相邻而其周边设置。

可以理解，采用图7A-7D的一个或多个连接措施而适当地布置密封圈或其他密封装置来取得干燥的电气接触就可加强图6B实施例中阳极76和壳体61、62之间的电气连接。

在图6A或6B中所示处理装置的特定实施例中，为与一3/4吋(18毫米)的管子连接，壳体67、68内腔的内径为1 1/4吋(31毫米)，其长度为130毫米。自耗阳极76长60毫米，每介质通道分隔装置70长35毫米，凹部74深5毫米。自耗阳极76和介电通道分隔装置70具有与空腔相符的直径。介电通道分隔装置70各具有8个直径为6.3毫米的通道。可以理解，以上所述尺寸为一特定实施例的示例，在具体实施例中需考虑不同的管子尺寸和实际流体(水)的条件才能使以上这些尺寸符合要求。

图8A、8B为安装自耗阳极时可供选用的方案的部分剖面图。

图8A示出图6所示一类的实施例，但其中采用了一加长的壳体100(如采用黄铜壳体)以取得一带有一加长的内螺纹104的连接部分102。将一具有一外螺纹以与内螺纹104相配接的自耗阳极106旋装在连接部分102的开口端。用以与壳体100配接的某种材料(如黄铜)的缩径套管108具有一用以与内螺纹104配接的外螺纹，将此套管在自耗阳极106之后旋装在壳体内。对位于缩径套管108和连接部分102端部110之间的螺纹可用一种合适的管工密封料加以密封。为使在阳极外螺纹和内螺纹104之间保持干燥以取得一耐久可靠的电气连接，可在阳极106的端面上设置密封圈112、114如图8A所示。虽所示阳极具有单通道116，可以理解，也可采用多通道阳极如图3-5实施例所示。

图8B示出一图1所示一类实施例，但其中一端盖120(如黄铜端盖)已加长而具有一带内螺纹124的部分122，用以承接一带一配接用外螺纹的自耗阳极126。在将端盖旋装在壳体12端部之前，将阳极126旋装在内螺纹部分122上。为使在阳极外螺纹和内螺纹104之间的接头保持干燥以取得耐久可靠的电气连接，在阳极106的端部可设置一密封圈128和一密封件130如图8B所示。可用一密封圈18使壳体对端盖120进行密封如图1所示。虽所示阳极具有单通道116，可以理解，也可采用多通道的阳极如图3-5所示实施例。

图9A、9B、9C为本发明一实施例和现有技术之间效率对比的图解。图9A、9B、9C依次示出在用一水处理装置处理之前、在用一现有装置处理之后和在用一本发明的装置处理之后水内各种固体颗粒的尺寸。在这些图中，竖轴代表百分值、横轴代表水中颗粒尺寸。取得图解中所示结果所用的方法是用激光分析在通过一处理装置一次之前和之后在水中悬浮的颗粒的情况。分析不仅示出水流中各种颗粒的尺寸，而且示出不同颗粒尺寸分类的相对百分比。

图9A代表处理前正常的自来水中各种颗粒的大致体密度。受试水的中等颗粒尺寸约6.8微米，平均颗粒尺寸约为8.5微米，标准偏差约为4.6微米。

图9B示出在离一现有水处理装置下游一米处水的颗粒尺寸的大致体密度。现有水处理装置具有一塑料管和黄铜端盖，塑料管具有一由一锌制卷板构成的敞口薄板卷或螺旋体，锌制螺旋体与黄铜端盖之间作电气连接。采用这种现有装置，中等颗粒尺寸增大到约72微米，平均颗粒尺寸约为54微米，标准偏差约为20微米。因此，可以看出，就具体受试水样来看，水中颗粒尺寸由于使用了现有装置而增大了。

图9C示出在离本发明装置下游一米处测出的大致体密度，具体地说，所采用的是图1所示装置。采用本发明，颗粒尺寸的增大量令人注目。具体来说，中等颗粒尺寸约为120微米，平均颗粒尺寸约为123微米，标准偏差约为18.6微米。因此，可以理解，图1所示装置证明其与现有装置相比具有显著的意想不到的改进。本发明的其他实施例也证明与现有装置相比具有类似的改进。

可以相信，介电通道分隔装置具有“静态发电机”的作用。在水从材料表面上流过时产生了一种电位静电荷。可以相信，这种电位静电荷在水中中和了充电的胶体，使其絮凝，从而对硬度起了作用。一旦某些颗粒沉淀，这些形成的微粒就成为进一步沉淀的据点。可以设想，在液体为水的情况下，由于其为一导电体，在电介质表面上实际上不会形成静电。但，可以相信，一种类静电效应产生了，因为经发现，处理装置在将塑料(如聚四氟乙烯、尼龙、聚丙烯、聚氯乙烯等)用作电介质时就特别有效。普通认为塑料在与其他材料摩擦时会产生静电。在本发明的一些优选实施例中就采用了聚四氟乙烯。聚四氟乙烯阻止了沿其表面产生电流，也就是所谓的电气跟踪。这种材料的另一优点是可以取得十分光滑而不粘的表面，以免在通道分隔装置上形成沉积物。但，也可采用其他性能合适的塑料或介电材料(如陶瓷)。

可以相信，在塑料表面上产生了电位静电荷，因为在流动水中某些动能可转变成热能和电能。可以相信，充电强度是水的摩擦值和水所经过的塑料表面面积的函数。静电在塑料表面和水之间，同样地，在塑料表面和管道上可能已受到结垢和(或)腐蚀的金属表面之间产生一种电位的不平衡。

如上所述，处理装置在设计上应使在所通过的水中产生紊流，如采用具有凹形端面的通道分隔装置，以便在将一或多个通道分隔装置串联组装时，通过的水进入其间的空腔而产生紊流。这种结构的附带效果是，对在不同通道内流动的水进行了混合，这意味着如果一个通道为杂质所堵，水流仍可从其他通道通过。在通道入口处、出口处和中间空腔内水的紊流和压力变化会使空气和其他气体溶在水中而形成小气流(如，在通道入口处和出口处通道边缘上的低压区)，这些小气泡会成为水中溶盐沉淀的据点。还可以相信，气泡在处理装置下游破裂时所产生的震波和(或)由处理装置所产生的紊流会促使举例来说在处理装置下游管道中的原有结垢碎裂。可以相信，这些作用有助于处理装置效能的提高。紊流还可能促使产生以上所述类静电效应。

以上对硬水处理装置的一些实施例作了说明，这种装置使絮凝的胶状固体成为溶解的固体迅速沉淀的核心。本发明使各种不同的盐或物质从溶液中提前沉淀出来，这些盐或物质在正常情况下是会形成晶体结构的。因此，将本发明处理装置装在一供水管路中可防止或减轻硬水水垢在管子和加热表面上的沉积。

总的来说，本发明可应用于家庭和工业用水的处理，以防止在一管道系统内或在一些用具和装备内产生结垢和其他沉积物，如用于锅炉、水壶、供水机械、小便池、大便池、洗脸池和淋浴喷头一类卫生设施。

本发明可用于食品和饮料的制备上，具体来说，用于需将水加热的场合(如水壶、饮料售货机等)，因为对水的处理是无源的，也不必再添加化学剂。采用本发明处理装置可使作为胶状悬浮体存在于水中和其他饮用液中而产生异味的物质絮凝和(或)沉淀。必要时，可清除所产生的固体颗粒，如通过过滤或沉淀使液体具有纯净的口感。本发明实施例可应用于醇类和非醇类液体，使其中无用物质的胶状悬浮体沉淀而易于从中清除，从而加速其正常的老化和陈化。

另一种应用在于对游泳池的维护。游泳池过滤系统的最重要的功能之一是保持其无悬浮蛋白质和混浊现象。很多情况下，这些物质是胶状的，很难用普通的过滤从水中清除。胶体过于细微，除极细的过滤器56都难以清除，而且，在积留胶体时会迅速加大过滤膜前后的压降，从而使流速严重下降。本发明使这些胶体淀析而加大颗粒粒度，使过滤更为有效，致使池水清洁卫生。过滤还可消除很多水池中的细菌的可能栖息，从而可显著地减少氯和溴一类氧化剂和消毒剂的用量。尽管目前还不完全了解其原因，本发明似乎还可以减少池面上氟的挥发量，从而可节省化学剂。

虽对本发明的一些具体实施例作了说明，可以理解，还可在本发明的范围内作出补充和(或)改变。

例如，尽管图1、3实用例采用了图2所示介电通道分隔装置，但也可采用图4实施例所采用的介电通道分隔装置。同样，图4、5实施例也可采用图1-3所示介电通道分隔装置。而且，构成自耗阳极的金属构件必要时可采用一或多个通道。可以理解，还可采用很多其他改型的结构。

例如，就用作放在一种流体(如水)槽附近实际上并不接在其出口上的可潜入水中的装置来说，可采用一种大型处理装置(如图4所示凸缘型处理装置)，此处理装置具有多孔(而非叶片)介电通道分隔装置、并可另外带有一些塞子，以便使用者有选择地堵住介电通道分隔装置内的某些孔或通道。这可使使用者将流速根据具体实施情况加以调整而不必在这类使用中采用范围很宽的不同尺寸的处理装置。

例如，介电通道分隔装置和(或)金属通道分隔装置的通道可沿周边设置而并不穿过通道分隔装置主体(如可采用一种星形截面)。而且，可采用一种非直线形通道而不采用上述具体实施例所示直流形通道，如采用一种螺旋形的通道。例如，可采用在构成通道分隔装置的主体上形成的类似于一外螺纹的通道。

此外，尽管以上所述具体实施例对用以与管道连接的螺纹接头采用一种内螺纹，可以理解，也可采用一种带外螺纹的阳接头。还可采用插头型连接构件以与“快装”式连接器配合使用而不采用以上所述凸缘或螺纹式接头。

还可采用一组举例来说用聚四氯乙烯制成的管子来构成若于共同延伸的通道而不采用带孔的介电材料来构成介电通道分隔装置。

尽管在以上所述各实施例中端盖直接与构成容纳通道分隔装置的空腔的处理装置主体相连接，在其他实施例中端盖可与装有处理装置主体的壳体相连接。

如上所述，本发明各种不同的实施例可采用1、2、3…个介电通道分隔装置和0-1或2个金属通道分隔装置。如果采用两个以上通道分隔装置，就应使其彼此之间并与任一连接用管道作电气连接以取得所需自耗阳极效应。

尽管对用于硬水的本发明作了具体说明，可以理解，本发明也可用以处理其他液体和流体。

Claims (31)

1．一种流体处理装置，此装置具有：

一流体入口；

一流体出口；

在所述入口和所述出口之间延伸以限度一空腔的装置；

介电通道限定装置，其介电材料位于在所述入口和所述出口之间的所述空腔内，以从所述入口至所述出口的流动方向沿部分所述空腔延伸布置，将所述空腔分隔成若干第一细长通道，这些通道至少以其部分长度沿从所述入口到所述出口的所述流体流动方向相互共同延伸布置，并至少部分地与介电材料相邻；

金属通道限定装置，其包括一用于形成可牺牲阳极的金属，该金属通道限定装置被设置于所述空腔内，位于所述介电通道限定装置的上游或下游，沿所述流动方向在所述空腔的另一部分延伸，并且限定了至少一个另外的细长通道；

一个位于所述介电通道限定装置和所述金属通道限定装置之间的腔，用于促进流经所述流体处理装置的液体的紊流，并且使来自各通道的流相混合。

2．如权利要求1所述的流体处理装置，其中，所述金属通道限定装置将所述空腔分隔成若干另外的细长通道，这些通道沿所述流动方向至少以其部分长度相互共同延伸布置。

3．如权利要求1所述的流体处理装置，其中，所述介电通道限定装置和所述金属通道限定装置沿所述流动方向相邻，并且具有相互面对的端面，这两个端面限定了所述位于介电通道限定装置和金属通道限定装置之间的腔。

4．如权利要求1所述的流体处理装置，该装置包括另外一个通道限定装置，其位于所述空腔内，沿所述流动方向在所述空腔的另外一部分延伸，该另外一个通道限定装置把所述空腔分隔成若干另外的细长通道，这些通道沿所述流动方向至少以其部分长度相互共同延伸布置；该另外一个通道限定装置沿所述流动方向相邻所述介电通道限定装置或所述金属通道限定装置，并且该另外一个通道限定装置与所述介电通道限定装置或所述金属通道限定装置具有相互面对的端面，这两个端面限定了所述位于介电通道限定装置和金属通道限定装置之间的另外一个所述的腔。

5．如权利要求1所述的流体处理装置，其中，所述介电材料为一种塑料。

6．如权利要求5所述的流动处理装置，其中，所述塑料为聚四氟乙烯。

7．如权利要求1所述的流体处理装置，其中，所述介电通道限定装置具有一截面与所述空腔相配的介电材料块体，所述介电材料块体具有若干沿所述流动方向延伸的孔，每个孔分别限定一个相应的所述通道。

8．如权利要求7所述的流体处理装置，其中，所述介电材料块体的一上游端面和/或一下游端面呈凹形。

9．如权利要求1所述的流体处理装置，其中，所述介电通道限定装置具有一细长的大体上沿所述流动方向延伸的介电芯子、若干从此芯子向外延伸的介电叶片和一与所述空腔相配合的介电管件，所述管件与所述向外延伸的叶片连成一体或与其相配接，以形成若干围绕所述芯子设置的沿所述流动方向延伸的通道。

10．如权利要求1所述的流体处理装置，其中，所述金属通道限定装置具有一金属块体，此块体具有一个或多个沿所述流动方向延伸的孔，每个孔限定了一个所述的另外的通道。

11．如权利要求10所述的流体处理装置，其中，所述金属块体的一上游端面和/或一下游端面呈凹形。

12．如权利要求1所述的流体处理装置，其中，一第一所述金属通道限定装置在所述空腔中与所述入口相邻布置，一第二所述金属通道限定装置在所述空腔内与所述出口相邻布置，而在所述第一和第二金属通道限定装置之间设置一或多个介电通道限定装置。

13．如权利要求1所述的流体处理装置，此装置具有使所述金属通道限定装置和所述处理装置的一壳体或端盖的一金属构件之间具有良好的电气接触的装置。

14．如权利要求13所述的流体处理装置，其中，所述用以保证良好电气接触的装置具有相互配接的螺纹。

15．如权利要求13所述的流体处理装置，其中，所述用以保证良好电气接触的装置具有机械装置，用以在所述金属通道限定装置和所述金属构件之间加大接触压力，和/或用以使所述金属通道限定装置和/或所述金属构件具有刻入或插入作用。

16．如权利要求15所述的流体处理装置，串接在一管线中，此装置在所述入口和/或所述出口处具有连接装置，用以将所述处理装置接装在所述管线上，其中，所述连接装置具有一带螺纹的金属端盖，所述形成一空腔的装置或一装有所述形成一空腔的装置的壳体带有一螺纹，用以与所述端盖上的螺纹配接，以便将所述端盖可拆卸地旋装在所述形成所述空腔的装置或所述壳体上，所述介电通道限定装置具有一定程度的弹性，所述介电通道限定装置和金属通道限定装置具有略微过长的尺寸，因而，所述端盖旋上时，在所述金属通道限定装置一端面上的一脊形体切入一相邻端盖的一表面内，从而在所述端盖和所述金属通道限定装置之间取得良好的电气接触。

17．如权利要求13所述的流体处理装置，其中，所述用以保证良好电气接触的装置具有用以使一接触面积和/或一些构件保持干燥的密封装置。

18．如权利要求1所述的流体处理装置，此装置具有在所述空腔内沿所述流动方向一个接一个地布置的若干通道限定装置，每个通道限定装置具有对准装置，用以使相邻的通道限定装置的所述通道对准。

19．如权利要求1所述的流体处理装置，其中，在一个通道限定装置的一上游成下游端面上的至少一个通道开口具有锐边或其他形状的边缘，以使流体流入或流出所述开口时产生紊流。

20．如权利要求1所述的流体处理装置，此装置具有两个带有相互配接用的螺纹的壳体部分，以便将所述两个壳体部分旋装在一起。

21．如权利要求20所述的流体处理装置，其中，所述壳体部分为金属壳体；设有至少一个金属通道限定装置和至少两个介电通道限定装置，所述金属通道限定装置在所述空腔内跨装，以在所述两个壳体部分之间形成连接，在此处这两个壳体部分彼此旋装在一起，所述密封装置用以使所述金属通道限定装置和所述壳体部分之间的电气接触保持干燥。

22．如权利要求21所述的流体处理装置，包括分别位于所述金属通道限定装置的上游端和下游端的第一和第二O形环。

23．如权利要求1所述的流体处理装置，串接在管线中，此装置在所述入口和/或所述出口处具有连接装置，用以将所述处理装置与所述管线相连接。

24．如权利要求23所述的流体处理装置，其中，所述连接装置具有一带螺栓孔的凸缘，用以与管子的一连接段上的凸缘相配接。

25．如权利要求23所述的流体处理装置，其中，所述连接装置具有一螺纹接头，用以与一管子连接段上的配接接头相连接。

26．如权利要求24所述的流体处理装置，其中，所述连接装置具有一带螺纹的端盖，所述形成空腔的装置或一装有所述形成空腔的装置的壳体具有一用以与所述端盖的所述螺纹相配接的螺纹，以便将所述端盖可拆卸地旋装在所述形成空腔的装置上或旋装在所述壳体上。

27．一管道系统，此系统具有接装在一管线中的如权利要求1所述的流体处理装置。

28．如权利要求27所述的管道系统，其中，所述各通道的总截面面积不小于与其连接的管线的截面面积。

29．如权利要求27所述的管道系统，其中，所述各通道的总截面面积小于与其连接的管线的截面面积，以便在进入通道外加大流经处理装置的流体内的压力。

30．一种处理水或其它流体的方法，包括：使所述水或流体流经如权利要求1所述的流体处理装置。

31．一种处理水或其它流体的方法，包括：使水或流体流经如权利要求27所述的管道系统。

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