CN110182975A - 对硬水进行软化处理的自动除垢装置和软化处理系统 - Google Patents
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Abstract
一种可连续工作且能自动清理掉水垢的对硬水进行软化处理的自动除垢装置和软化处理系统。除垢装置的机身由连接在一起的前段部和后段部组成，前段部可浸入待处理的硬水中，后段部置于硬水的水面之外，至少一片阳极板固定在前段部的左侧板与右侧板之间，在前段部和后段部设有前驱轴和后驱轴；阴极板为可卷绕的环形金属网，其紧套在前驱轴和后驱轴上循环转动。处于水中的阴极板在电场的作用下吸附水中的水垢。将其应用于冷却塔的循环水系统，也可将若干台该除垢装置集中应用于对流动硬水进行软化的输水系统。其可彻底解决长期以来业内对硬水进行软化处理过程中污染环境以及为清理输水系统而停工歇业的问题，由此带来的社会效益是巨大的。
Description
技术领域
本发明涉及一种除去循环水中的除垢机，特别涉及一种可自动除去水中的水垢的除垢机。
背景技术
硬水(Hard Water)，是指含有较多可溶性钙镁化合物的水。未进行软化处理的硬水中的钙、镁等金属离子很容易结成固体的水垢，其会给人们的生活带来很多麻烦，比如用水器具上结水垢、肥皂与清洁剂的洗涤效率减低、洗浴后皮肤粗糙、头发凌乱无光泽、洗出来的衣服暗黑僵硬等等。
工业硬水是管道中的钙、镁等矿物质会否沉积的工业专有名词，硬度越高，钙质越容易沉淀，造成水管、锅炉等设备阻塞，由于设备维护的费用日益增加，水的硬度已作为生产成本的判断标准之一。
中国《生活用水卫生标准》中规定，水的总硬度不能过大。如果硬度过大，饮用后对人体健康与日常生活有一定影响。如果没有经常饮硬水的人偶尔饮硬水，则会造成肠胃功能紊乱，即所谓″水土不服″，就是这个意思。如用硬水烹调鱼肉、蔬菜，常因不易煮熟而破坏或降低营养价值。而硬水泡茶会改变茶的色香味而降低饮用价值。用硬水做豆腐不仅使产量降低、而且会影响豆腐的营养成分。硬水问题也使工业上因设备和管线的维修和更换每年耗资数千万元。
随着现代工业的发展，在越来越多的领域使用水降温的热交换技术，即使用循环水对工业设备中的某发热装置进行降温，吸热后的循环水再流经冷却塔将热量释放出来，再经过循环装置回抽至所述的发热装置，以此循环达到利用循环水对发热装置进行降温的目的，如注塑机使用的水循环装置、发电厂使用的冷却塔等。
补充给水会带入由多种离子形成的碳酸钙、碳酸镁、磷酸钙或磷灰石、硫酸钙、氢氧化镁或硅酸镁、硅酸钙或二氧化硅、氧化铁等成分，这些成分在高温状态下，会由于水的蒸发、浓缩生成不溶于水的水垢；也有细菌、霉菌、藻类等微生物群经高温和泥沙混合在水循环系统中形成的水垢。厚实的水垢严重影响到热交换效率以及热交换的均匀性，大量的水垢给工业生产带来无穷的烦恼，严重时导致循环水输送管道堵塞。
为了解决这些困扰，人们采用了多种解决办法：机械清洗、高压水射流清洗、胶球连续清洗技术、化学酸洗法等。
最常使用的方法为酸洗法，通过酸洗、碱洗和清水冲洗达到去除水垢的目的。采用酸洗法存在如下不足：
1)清洗时，相关设备要停止运转，导致停工停产。
2)采用诸多化学药剂，如高效除垢剂、缓释阻垢剂、杀菌灭藻剂、高效预膜剂、除锈剂、水性防锈剂、杀菌防霉剂、密闭水缓释剂、酸洗缓蚀剂、软水剂等材料，不仅产生较多的费用，而且，清洗后的废水排放也成问题，若直接排放会污染环境，若对该废水再处理后排放，则会添置相关的处理设备和增加相应的处理费用。
3)清洗程序繁琐，导致人工费用增加。
近些年，为了解决上述问题，相关的物理除垢装置应运而生，这些除垢装置的结构大致为：在一个带有入水口和出水口且为封闭的容器内设置阳极板和阴极板，将入水口和出水口分别与用水设备的排水口和进水口相接，打开循环泵装置，使待处理的水由阳极板与阴极板之间流过，在阳极板与阴极板之间的电场作用下，水中含有阳离子根的成分逐渐被吸附在阴极表面，即达到除垢的目的。该结构存在如下不足：
1)当积聚在阴极板表面上的水垢达到一定厚度时，阴极板吸附水垢的效率将大大降低。
2)由于上述除垢装置为封闭结构，当积聚在阴极板上的水垢较多需要将其清理出该除垢装置外时，则要关闭该除垢装置，由人工进行清理。该结构在清理水垢时，是按批次进行清理，这样，使得其除垢效率较低。
而对于大量的非循环使用的硬水的软化处理，目前还没有有效的解决办法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可连续工作且能自动清理掉水垢的对硬水进行软化处理的自动除垢装置和软化处理系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
本发明的对硬水进行软化处理的自动除垢装置，包括主控柜、机架、机身、阳极板和阴极板，其特征在于：所述机身由连接在一起的前段部和后段部组成，前段部可浸入待处理的硬水中，后段部置于所述硬水的水面之外并固接在机架上，至少一片所述的阳极板固定在前段部的左侧板与右侧板之间，在前段部的前端和后段部的后端分别设有相互平行的前驱轴和后驱轴，该前驱轴或后驱轴与驱动装置相接；所述阴极板为可卷绕的环形金属网，其紧套在前驱轴和后驱轴上在该前驱轴与后驱轴之间循环转动；所述阳极板位于所述阴极板的外侧并与该阴极板相对设置。
所述前驱轴和后驱轴为胶辊轴，在胶辊轴的端部设有转齿轮，转齿轮通过传动部件与所述驱动装置相连，所述金属网紧套在两个胶辊轴之间循环转动；或者，所述前驱轴和后驱轴上安装有带齿拨轮，在前驱轴与后驱轴之间铺设有履带式的网带，前驱轴或后驱轴与驱动装置连接，在驱动装置的驱使下，前驱轴或后驱轴上的带齿拨轮拨动所述网带在前驱轴与后驱轴之间循环转动，所述金属网紧贴该网带表面设置并随该网带循环转动。
在后驱轴之前设有可使下层阴极板上的水垢快速脱落的脱垢结构，该脱垢结构为至少两根由后向前依次设置的张紧轴和导剥轴，其中，张紧轴置于下层阴极板的外侧迫使接触处的下层阴极板向上绷提，导剥轴置于下层阴极板的内侧迫使接触处的下层阴极板向下按压。
所述导剥轴前后两侧的下层阴极板之间形成30度-120度的夹角。
所述金属网为不锈钢网、金属钼网、金属镍网或金属钛网，其目数30-200目，所述阳极板与阴极板之间的距离在20-40mm，阳极板的电流密度为300A/m2。
在阳极板之上的机身上设有防止水滴落入阴极板内的盖板。
在所述下层阴极板的下方设有由塑胶或硅胶材质制作的振动锤或刮刀。
所述驱动装置为电机驱动装置或手摇式驱动装置，所述阴极板循环转动一周的时间为7天-15天。
在所述后驱轴和/或脱垢结构的下方设置收纳由下阴极板脱落的水垢的收纳箱或输送带。
本发明的对硬水进行软化处理的系统，包括将待处理硬水送往目标装置的输水通道，其特征在于：在所述输水通道内安装有若干台本发明的所述的对硬水进行软化处理的自动除垢装置，该自动除垢装置中的前段部浸入流动的待处理硬水中，该自动除垢装置中的后段部置于待处理硬水的水面之外并固定在安装于输水通道外壁或地面上的机架上。
与现有技术相比，本发明采用前段部浸入待处理硬水中和后段部置于硬水水面之外的机身结构，将阳极板设置在前段部，而采用可卷绕的环形金属网制作的阴极板可在前段部与后段部之间循环转动。处于水中的阴极板在阳极板与阴极板之间施加的电场的作用下吸附水中由钙、镁、铁等金属离子根形成的水垢，当吸附有水垢的阴极板移出水面并转动至水垢收纳区时，阴极板上的水垢层在导剥轴对阴极板进行拐点施压后自动脱落。本发明结构简单，设计合理，可将其应用于冷却塔的循环水系统，也可将若干台该除垢装置集中应用于对流动硬水进行软化的输水系统。本发明的自动除垢装置和对硬水进行软化处理系统，彻底解决了长期以来业内对硬水进行软化处理过程中污染环境以及为清理输水系统而停工歇业的问题，由此带来的社会效益是巨大的。
附图说明
图1为本发明的外形示意图。
图2为图1的左侧视示意图。
图3为图1的俯视示意图。
图4为图1中的前驱轴和后驱轴为胶辊轴时的示意图。
图5为图1中的前驱轴和后驱轴上安装有转齿轮时的示意图。
图6为脱垢结构示意图。
图7为图1的爆炸示意图。
图8为吸附在阴极板表面上的水垢示意图。
附图标记如下：
前段部1、前驱轴11、护板12、导向压轴13、压滚轮14、中段部2、后段部3、后驱轴31、带齿拨轮4、阴极板51、阳极板52、网带61、滑条62、脱垢结构7、张紧轴71、导剥轴72、刮刀73、主控柜8、除垢机9、机架91、机身92、盖板93、收纳箱94、驱动装置95、水垢层10。
具体实施方式
如图1、2、3、7所示，本发明的对硬水进行软化处理的自动除垢装置由主控柜8和除垢机9组成。
一、主控柜8
对除垢机9进行机电控制并向除垢机9中的阳极板52与阴极板51输送直流电压控制信号。
二、除垢机9
除垢机9由机架91、机身92和安装在机身92内且相对设置的阳极板52与阴极板51。
1、机架91
用于支撑机身92，其可设置于地面上，也可固接在输送待处理硬水的输水通道(该输水通道可以是具有敞口的管道、水槽、水道或水渠)的结构架上，还可以固接在贯穿大型冷却塔落水空间并跨接在相对的塔缘之间的梁架上。
机架91可由角钢、刚性塑料或强度较高的木质材料制作。
2、机身92
机身92基本呈卧式，由其一端至另一端分为前段部1和后段部3(近水侧方向为前，远水侧方向为后，下同)，前段部1与后段部3连接在一起。使用时，将前段部1浸入待处理的硬水中，后段部3置于所述硬水的水面之外，对硬水进行软化的电解反应结构安装在前段部1，当电解反应结构中的阴极板51上吸附并积聚一定厚度的由钙、镁、铜离子形成的水垢时，阴极板51被移动至硬水的水面之外并在设置于后段部3下方的脱垢结构7的弯曲掰离、刮除或振动等动作的作用下，将阴极板51上呈硬板状或胶融状的水垢层10(参见图8所示)从阴极板51上剥离下来收集于储垢箱中运往处理站回收作它用。
本发明的机身92采用如下较佳结构：
机身92分前段部1、中段部2和后段部3，从机身92的侧面看，前段部1、中段部2和后段部3分别好像人的上肢的前臂、上臂和肩部。
1、前段部1
前段部1水平设置，其包括两侧的护板12、设置在该前段部1前端且跨接在两侧护板12之间的前驱轴11和搭接在前驱轴11上的且可在前段部1与后段部3之间循环转动的环形的阴极板51(该阴极板51为可卷绕的金属网)。
阳极板52固接在左侧板与右侧板之间，其与所述阴极板51相平行，阳极板52至少为一片，阳极板52由钛金属做基材，RuO2做表面涂层。可以仅在阴极板51的上方设置阳极板52，为了提高电解反应效果，也可在阴极板51的上下两侧设置阳极板52。本发明优选多片阳极板52且分别设置在阴极板51的上下两侧，这些阳极板52在前段部1上由前至后均匀间隔设置。
阴极板51优选不锈钢、金属钼、金属镍或金属钛制作的可绕性的金属网，将该金属网套在所述前驱轴11与设置在后段部3的后驱轴31上并在该前驱轴11与后驱轴31之间循环转动。
使用时，前段部1浸入硬水中，在阳极板52与阴极板51之间加上直流电压，即可将水中的所述水垢吸附沉积在阴极板51上。
本发明优选阳极板52与阴极板51之间距离在20-40mm，阳极板52的电流密度为300A/m2，金属网的目数为30-200目，该目数范围可使水垢形成易于剥离的层状(即：若目数太密、电流又过小的话，结成的硬板状的水垢层10过于致密，不易自动剥离；若目数太疏，即使电流设置的很大，结成水垢的层或块受重力影响又会掉入水中而解垢，不易形成水垢层10)。
2、中段部2
中段部2向前段部1的后上方延伸，其与前段部1之间形成一个120-160度的夹角，具体角度的大小以循环传动机构平稳顺畅转动为宜。
在中段部2的两侧也设有左侧板与右侧板，该中段部2的左侧板和右侧板的前端分别与前段部1的左侧板和右侧板的后端固接在一起。
在前段部1与中段部2相接的位置还设有将阴极板51按照设定方向循环转动的导向压轴13，该导向压轴13可以为多根，其上套接有压滚轮14，该压滚轮14触压在阴极板51的水垢层10上。
3、后段部3
后段部3水平设置，其两侧也设有左侧板和右侧板，该后段部3的左侧板和右侧板的前端分别与中段部2的左侧板和右侧板的后端固接在一起，再将该后段部3固接在所述的机架91上，由此，将前段部1和中段部2设置成悬空状态并使前段部1水平伸入水中得以实现。
所述后驱轴31设置在该后段部3的后端并跨接在其左侧板与右侧板之间。
4、阴极板51的安装方式
本发明优先选择以下几种方式：
1)由前驱轴11或后驱轴31直接驱动(参见图4所示)
将前驱轴11和后驱轴31设置为胶辊轴，在该胶辊轴的端部设有转齿轮(可以在两个端部均设置，也可仅一个端部设置，该转齿轮图中未示出)，转齿轮通过传动部件(可以为皮带、齿轮、链条或其它常规传动机构)与所述驱动装置95相连，所述金属网(即阴极板51)紧套在两个胶辊轴上并使该金属网在前驱轴11与后驱轴31之间循环转动，胶辊轴与金属网之间依靠摩擦力来传递动力。
2)履带式传输(参见图5所示)
在所述前驱轴11和后驱轴31上设置带齿拨轮4，将履带式结构的同塑料制作的平面型的网带61包裹在前驱轴11与后驱轴31之间，前驱轴11和后驱轴31在驱动装置95的驱使下，随着带齿拨轮4的旋转带动履带在前驱轴11与后驱轴31之间做循环转动。
本发明选上海胜耀机械设备有限公司厂制作的型号为M2520的平板型的网带61。
金属网紧绷在所述网带61的表面并随该网带61循环转动。
驱动装置95可采用电机或手摇式驱动，其与前驱轴11和后驱轴31之间的连接可采用皮带、齿轮、链条或其它常规传动机构。
为了使所述网带61在循环传动时，运行平稳、表面平展，可在前驱轴11与后驱轴31之间设置多条可对该网带61起一定托平作用的滑条62。
5、脱垢结构7(参见图6所示)
脱垢结构7是用来将积聚在阴极板51上的水垢层10剥离下来的结构，其设置在后驱轴31之前且靠近该后驱轴31的位置，该脱垢结构7由至少两根从后向前依次设置的张紧轴71和导剥轴72组成，其一方面可将积聚在下层阴极板51表面上的水垢层10从阴极板51上剥离下来，同时对循环传动机构还起一个张紧调节作用。
脱垢结构7中的张紧轴71置于下层阴极板51的外侧迫使接触处的下层阴极板51向上绷提，导剥轴72置于两根张紧轴71之间且位于下层阴极板51的内侧迫使接触处的下层阴极板51向下按压。由于移动到脱垢结构7位置的水垢层10已形成硬板状的水垢层10，该水垢层10经过张紧轴71、导剥轴72对其施压以及循环传动机构的弯折，使得该水垢层10断裂并在重力作用下自动脱落。
导剥轴72前后两侧的下层阴极板51之间最好设置成30度-120度的夹角，该角度有利于水垢层10破裂。
为了下阴极板51上的水垢层10充分剥离，可在脱垢结构7对应的下层阴极板51的下方设置由塑胶或硅胶材质制作的振动锤或刮刀73，该振动锤或刮刀73定时对下阴极板51进行敲打或刮动操作。
另外，为了收集脱落下来的水垢，后段部3的下方设置可使水垢自动落入其中的收纳箱94，即由后驱轴31和脱垢结构7位置落下的水垢自动掉入该收纳箱94(也称储垢箱)。
若将多台本发明的自动除垢装置应用于火力发电厂的冷却塔时，在并排设置的多台自动除垢装置的所述脱垢结构7的下方设置收纳水垢的输送带。
6、盖板93
为了防止雨水或冷却塔中的落水滴入积聚在阴极板51上的水垢中，在中段部2和后段部3的循环传动机构之上设有盖板93，以防止硬化后的水垢层10再次软化(当然也可在中段部2和后段部3的循环传动机构的下方设置盖板93，以防止下阴极板51上残余的水垢落入水中)。
7、本发明的自动除垢装置的工作原理
1)将前段部1置于硬水(包括待软化的硬水输水通道和冷却塔的循环水接水池)中静置2-5天，使前段部1的阴极板51上吸附一定厚度的水垢层10(水垢层10此时为胶融状)；
2)启动驱动装置95令前驱轴11或后驱轴31旋转，前驱轴11或后驱轴31的旋转使置于前段部1的阴极板51移出水面至中段部2、后段部3(若前驱轴11与后驱轴31为胶辊轴时，直接带动阴极板51移动；当阴极板51设置在网带61上时，前驱轴11或后驱轴31带动网带61携阴极板51移动)，该部分的阴极板51由水中移出水面的时间为0.5-1小时，即移出水面的速度不易过快，一来确保阴极板51上呈胶融状的水垢层10不要滑入水中，二来有利于位于脱垢结构7位置的下阴极板51上的板状水垢层10充分剥离；
3)之后，再静置2-5天，此时，前段部1的阴极板51上积聚了一定的厚度，而已移出水面置于中段部2和后段部3上的水垢层10脱水变成硬板状的水垢层10。
4)之后，阴极板51再次移动时，处于中段部2和后段部3已结成硬板状的水垢层10则会绕经后驱轴31转动到脱垢结构7对应的位置，并在该脱垢结构7的作用下自动脱落。
5)以此循环下去，达到对硬水进行软化处理的目的。
三、对硬水进行软化处理的系统
该处理系统适用于大型的对硬水进行软化处理的系统，如北方的自来水公司或大型用水企业等。
将若干台前述的本发明的自动除垢装置按照设定的布局排列，所述自动除垢装置中的前段部1浸入流动的待处理硬水中，该自动除垢装置中的后段部3置于待处理硬水的水面之外并固定在安装于输水通道外壁或地面上的机架91上。
在自动除垢装置的脱垢结构7的下方可以设置剥离下来的水垢收集传送带，以此达到收集大批量水垢的目的。
Claims (10)
1.一种对硬水进行软化处理的自动除垢装置，包括主控柜(8)、机架(91)、机身(92)、阳极板(52)和阴极板(51)，其特征在于：所述机身(92)由连接在一起的前段部(1)和后段部(3)组成，前段部(1)可浸入待处理的硬水中，后段部(3)置于所述硬水的水面之外并固接在机架(91)上，至少一片所述的阳极板(52)固定在前段部(1)的左侧板与右侧板之间，在前段部(1)的前端和后段部(3)的后端分别设有相互平行的前驱轴(11)和后驱轴(31)，该前驱轴(11)或后驱轴(31)与驱动装置(95)相接；所述阴极板(51)为可卷绕的环形金属网，其紧套在前驱轴(11)和后驱轴(31)上在该前驱轴(11)与后驱轴(31)之间循环转动；所述阳极板(52)位于所述阴极板(51)的外侧并与该阴极板(51)相对设置。
2.根据权利要求1所述的对硬水进行软化处理的自动除垢装置，其特征在于：所述前驱轴(11)和后驱轴(31)为胶辊轴，在胶辊轴的端部设有转齿轮，转齿轮通过传动部件与所述驱动装置(95)相连，所述金属网紧套在两个胶辊轴之间循环转动；或者，所述前驱轴(11)和后驱轴(31)上安装有带齿拨轮(4)，在前驱轴(11)与后驱轴(31)之间铺设有履带式的网带(61)，前驱轴(11)或后驱轴(31)与驱动装置(95)连接，在驱动装置(95)的驱使下，前驱轴(11)或后驱轴(31)上的带齿拨轮(4)拨动所述网带(61)在前驱轴(11)与后驱轴(31)之间循环转动，所述金属网紧贴该网带(61)表面设置并随该网带(61)循环转动。
3.根据权利要求2所述的对硬水进行软化处理的自动除垢装置，其特征在于：在后驱轴(31)之前设有可使下层阴极板(51)上的水垢快速脱落的脱垢结构(7)，该脱垢结构(7)为至少两根由后向前依次设置的张紧轴(71)和导剥轴(72)，其中，张紧轴(71)置于下层阴极板(51)的外侧迫使接触处的下层阴极板(51)向上绷提，导剥轴(72)置于下层阴极板(51)的内侧迫使接触处的下层阴极板(51)向下按压。
4.根据权利要求3所述的对硬水进行软化处理的自动除垢装置，其特征在于：所述导剥轴(72)前后两侧的下层阴极板(51)之间形成30度-120度的夹角。
5.根据权利要求3所述的对硬水进行软化处理的自动除垢装置，其特征在于：所述金属网为不锈钢网、金属钼网、金属镍网或金属钛网，其目数30-200目，所述阳极板(52)与阴极板(51)之间的距离在20-40mm，阳极板(52)的电流密度为300A/m2。
6.根据权利要求3所述的对硬水进行软化处理的自动除垢装置，其特征在于：在阳极板(52)之上的机身(92)上设有防止水滴落入阴极板(51)内的盖板(93)。
7.根据权利要求3所述的对硬水进行软化处理的自动除垢装置，其特征在于：在所述下层阴极板(51)的下方设有由塑胶或硅胶材质制作的振动锤或刮刀(73)。
8.根据权利要求3所述的对硬水进行软化处理的自动除垢装置，其特征在于：所述驱动装置(95)为电机驱动装置或手摇式驱动装置，所述阴极板(51)循环转动一周的时间为7天-15天。
9.根据权利要求3所述的对硬水进行软化处理的自动除垢装置，其特征在于：在所述后驱轴(31)和/或脱垢结构(7)的下方设置收纳由下阴极板(51)脱落的水垢的收纳箱(94)或输送带。
10.一种对硬水进行软化处理的系统，包括将待处理硬水送往目标装置的输水通道，其特征在于：在所述输水通道内安装有若干台权利要求1-9中任一项所述的对硬水进行软化处理的自动除垢装置，该自动除垢装置中的前段部(1)浸入流动的待处理硬水中，该自动除垢装置中的后段部(3)置于待处理硬水的水面之外并固定在安装于输水通道外壁或地面上的机架(91)上。
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