CN112919584A - 一种全自动控制循环水除垢装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种全自动控制循环水除垢装置，包括进水管组、除垢单元、排水管组、电源及电控组件，除垢单元包括水箱、阳极板和阴极板，阳极板和阴极板竖向布置在水箱内，分别与电源电连接。进水管组包括进水主管和进水支管，进水主管与水箱内部相通，进水支管有两个且与进水主管相连，各进水支管通过阻垢管道和清垢管道与水箱内部相通。排水管组包括出水管道和排污管道，排污管道与水箱的底部相连，出水管道一端与排污管道的中部相通。电控组件包括控制器、电导率测定仪。本发明公开了全自动控制循环水除垢装置的使用方法。本发明操作简便，易于维护，自动化程度高，使用寿命长，能实现高效自动除垢、清垢，减少人力成本，提高除垢效率。

Description

一种全自动控制循环水除垢装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及循环水净化设备技术领域，具体涉及一种全自动控制循环水除垢装置及其使用方法。

背景技术

循环水因暴露在空气中，导致空气中的微生物、灰尘进入水体导致水质恶化。且循环水不断蒸发，水质也在不断浓缩，导致水中离子浓度过高，造成换热设备结垢。结垢和粘泥沉积造成换热器换热效率下降，能耗增加，严重时会被迫停产和损坏设备。

为解决循环水系统的结垢问题，传统方法主要以投加阻垢剂，并定期排污、补水的方法为主，但这也不可避免的造成了二次污染。且由于水量大，更加剧了水资源的浪费。20世纪70年代，电化学技术被提出，且因其绿色、清洁、无污染的优点在工业循环水处理中得到了广泛的应用。电化学技术有着良好的除垢效果，并能起到杀菌灭藻的作用，但由于水垢大量沉积在阴极板上，导致除垢效率降低，需要停止运行并人工清垢，使整个除垢系统负担了更大的运行和人力成本，极大的制约了电化学除垢效率。因此，现有技术亟待进一步改进。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的一个目的在于提出一种全自动控制循环水除垢装置，解决现有的除垢设备需要停止运行并人工清垢，自动化程度低，人工清垢操作难度大，费时费力，运行成本和人力成本高，极大的制约了电化学除垢效率的问题。

一种全自动控制循环水除垢装置，包括进水管组、除垢单元、排水管组、电源及电控组件，除垢单元包括水箱、阳极板和阴极板，水箱为封闭的壳体结构，其下部为沉降区。

阳极板和阴极板竖向布置在水箱内部，分别通过阳极接线端和阴极接线端与电源电连接。

进水管组位于水箱的上方，包括进水主管和进水支管，进水主管的下端伸至水箱内部，所述进水支管有两个，对称布置在进水主管的两侧。

各进水支管的一端均与进水主管的中部相连相通，另一端通过阻垢管道与水箱内部相通，其中部通过清垢管道与水箱内部相通。

排水管组设在水箱下方，包括出水管道和排污管道，排污管道竖向布置，其上端与水箱的底部相连，出水管道横向布置，其一端与排污管道的中部相连相通。

电控组件包括控制器、电导率测定仪，所述电导率测定仪的信号端与控制器通讯连接。

进一步地，水箱包括顶板、环形侧板和底板，顶板的边缘处与环形侧板的上端为一体结构，阳极接线端和阴极接线端均设在水箱的外壁上。

所述顶板为弧形板或底端封闭的锥筒，其边缘处与环形侧板的下端为一体结构，形成水箱下部的沉降区。

进一步地，所述电源为直流电源，电源配置有可切换电源正负极的触控器，电源通过触控器分别与阳极接线端和阴极接线端电连接，所述触控器的信号端与控制器通信连接。

进一步地，所述各阻垢管道和清垢管道的上端与对应进水支管相连相通，下端伸至水箱内部。

每个清垢管道上均配置有第一进水电磁阀，进水主管上配置有第二进水电磁阀，第二进水电磁阀位于进水支管与进水主管连接处和水箱之间，第一、第二进水电磁阀的信号端均与控制器通讯连接。

各阻垢管道和清垢管道的下端均设有布水管，布水管纵向水平布置在水箱的内侧顶部，各布水管分别与对应的阻垢管道或清垢管道的下端相连相通。

布水管的底部沿其长度方向规则布置有若干个布水孔。

进一步地，布水管的下方设有与其布水孔数量相等且位置对应的喷嘴，各喷嘴的进水端与对应布水孔固定密封连接。

进一步地，阴极板有两个，分别位于与清垢管道相连的布水管的下方，阳极板位于两个阴极板之间，阴极板的布置方向与其对应布水管的长度方向一致。

阳极板通过阳极接线端与电源的一端电连接，阴极板通过阴极接线端与电源的另一端电连接。

进一步地，所述电导率测定仪有两个，其中一个电导率测定仪设置在进水主管的进水端口，另一个电导率测定仪设置在出水管道的出水端口。

所述排污管道上设有出水电磁阀，出水电磁阀位于排污管道与出水管道连接处的下方，其信号端与控制器通讯连接。

排污管道的内部可拆卸安装有过滤网，所述过滤网位于出水电磁阀的下方。

进一步地，所述水箱的外部配置有空气泵，其上部侧壁上设有空气泵接口，所述空气泵接口与空气泵的排气口通过气路相连。

空气泵由电源为其供电，所述空气泵的信号端与控制器通讯连接。

进一步地，所述水箱的下方设有支撑腿，支撑腿的上端与水箱的下部固定相连。

本发明的另一个目的在于提出上述全自动控制循环水除垢装置的使用方法。

一种全自动控制循环水除垢装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤一，将进水主管的进水端口通过水泵与用水设备的出水口连接，出水管道的出水端口与用水设备的进水口连接。

将所述阳极接线端和阴极接线端，分别通过导线及触控器与电源相连。

另外，触控器的信号端与控制器端口通过数据线连接。

步骤二，水泵开启前，第一进水电磁阀关闭清垢管道，第二进水电磁阀开启进水主管的下端口，出水电磁阀关闭排污管道。

开启水泵，水通过进水主管的下端进入水箱内部，同时，水还通过阻垢管道下方的布水管进入水箱内部，水箱内的水通过出水管道排出。

步骤三，位于进水主管内的电导率测定仪实时监测进水主管内水的电导率，并将数据送至控制器。位于出水管道内的电导率测定仪实时监测进水主管内水的电导率，并将数据送至控制器。

进水主管内水的电导率低于设定值时，阳极板和阴极板不通电，当进水主管内水的电导率高于设定值时，控制器控制电源给阳极板和阴极板供电。

步骤四，水箱内的水在电化学反应下开始除垢操作，水中成垢离子附着在阴极板上，并在阴极板上持续积累。除垢过程中，进水主管连续进水，经过处理后的水通过出水管道连续排出。

当出水管道内水的电导率低于设定值时，控制器关闭进水主管的第二进水电磁阀，打开清垢管道上的第一进水电磁阀及空气泵，空气泵向水箱内部供气，将水箱内的水通过出水管道迅速排出。

步骤五，控制器控制出水电磁阀打开排污管道，控制器通过触控器切换电源正负极方向，开始执行清垢操作。

沉积在阴极板上的水垢变得松软，水箱内部无储存水，布水管底部向阴极板喷射水流。

步骤六，在水流冲刷下，水垢从阴极板被剥离，进入水箱下部的沉降区，并在自身重力和水流裹挟的作用下，经过过滤拦截后被清除。

步骤七，清垢操作完成后，第一进水电磁阀关闭清垢管道，进水主管导通，第一进水电磁阀关闭清垢管道，重复步骤三至步骤六，依次进行除垢操作和清垢操作。

通过采用上述技术方案，本发明的有益技术效果是：本发明公开的全自动控制循环水除垢装置及使用方法，相对于传统电化学除垢装置，本发明易于维护、操作简单、运行成本低。该设备在喷嘴的急速射流下能在一定程度上阻止器壁的结垢，提高设备使用寿命。在此基础上，该设备通过电控组件对进出水阀和电源方向进行控制，能实现除垢设备的高效自动除垢清垢，克服了传统除垢装置人工清垢困难的缺点，有效的减少运行成本和人力成本，提高了电化学除垢的效率。

附图说明

图1是本发明的一种全自动控制循环水除垢装置结构的示意图。

图2是图1中某一部分的侧视示意图，示出的是进水管组、除垢单元和排水管组。

图3是本发明的一种全自动控制循环水除垢装置的立体示意图。

图4是本发明中清垢管道、布水管与喷嘴的组合体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

实施例1，结合图1至图4，一种全自动控制循环水除垢装置，包括进水管组1、除垢单元2、排水管组3、电源4及电控组件，除垢单元2包括水箱21、阳极板22和阴极板23，水箱21为封闭的壳体结构，其下部为沉降区24。水箱21包括顶板、环形侧板和底板，顶板的边缘处与环形侧板的上端为一体结构，阳极接线端221和阴极接线端231均设在水箱21的外壁上。所述水箱21的下方设有四个支撑腿17，支撑腿17的上端与水箱21的下部固定焊接成一体。

所述顶板为弧形板或底端封闭的锥筒，其边缘处与环形侧板的下端为一体结构，形成水箱21下部的沉降区24，便于沉降的水垢向水箱21底部的中心位置聚集，使沉降的水垢经排水管组3的排污管道32排出。

电控组件包括控制器51、电导率测定仪52，所述电导率测定仪52有两个，其中一个电导率测定仪52设置在进水主管11的进水端口，另一个电导率测定仪52设置在出水管道31的出水端口。所述电导率测定仪52的信号端与控制器51通讯连接。电导率能够反映水中成垢离子的浓度，电导率与水中成垢离子浓度成正比，具体地，电导率越低，则水中成垢离子浓度越低；反之，则越高。

阳极板22和阴极板23竖向布置在水箱21内部，分别通过阳极接线端221和阴极接线端231与电源4电连接。所述电源4采用直流电源，电源4配置有可切换电源正负极的触控器，电源4通过触控器分别与阳极接线端221和阴极接线端231电连接，所述触控器的信号端与控制器51通信连接，所述控制器51通过触控器转换电源4的阳极端和阴极端。

进水管组1位于水箱21的上方，包括进水主管11和进水支管12，进水主管11的下端伸至水箱21内部，所述进水支管12有两个，对称布置在进水主管11的两侧，两个进水支管12横向水平相对布置在水箱21的上端，两个进水支管12与进水主管11连接成十字相交结构。

各进水支管12的一端均与进水主管11的中部相连相通，另一端通过阻垢管道13与水箱21内部相通，其中部通过清垢管道14与水箱21内部相通。所述各阻垢管道13和清垢管道14的上端与对应进水支管12相连相通，下端伸至水箱21内部,其中，阻垢管道13上端与进水支管12对应端的连接处采用圆弧过渡相连，以保证水从进水支管12进入阻垢管道13使流淌顺畅、阻力小。

每个清垢管道14上均配置有第一进水电磁阀61，进水主管11上配置有第二进水电磁阀62，第二进水电磁阀62位于进水支管12与进水主管11连接处和水箱21之间，第一进水电磁阀61和第二进水电磁阀62的信号端均与控制器51通讯连接，所述控制器51控制第一进水电磁阀61或第二进水电磁阀62打开或关闭，以及控制第一进水电磁阀61或第二进水电磁阀62的开度。

各阻垢管道13和清垢管道14的下端均设有布水管15，布水管15纵向水平布置在水箱21的内侧顶部，各布水管15分别与对应的阻垢管道13或清垢管道14的下端相连相通。布水管15的底部沿其长度方向规则布置有若干个布水孔。布水管15的下方设有与其布水孔数量相等且位置对应的喷嘴16，各喷嘴16的进水端与对应布水孔固定密封连接，喷嘴16优选采用单向喷嘴，出水流速快。喷嘴16使阴极板23的各处受到均匀且强烈的水流冲刷，达到水垢脱落快速且彻底的目的。

阴极板23有两个，分别位于与清垢管道14相连的布水管15的下方，阳极板22位于两个阴极板23之间，阴极板23的布置方向与其对应布水管15的长度方向一致。阳极板22通过阳极接线端221与电源4的一端电连接，阴极板23通过阴极接线端231与电源4的另一端电连接。

阳极板22和阴极板23在通电状态下，阳极板22和阴极板23之间形成电场。水中溶解氧得到电子以及水的电解在阴极生成大量OH^-，在阴极附近形成一块强碱区域，水中成垢离子在电场作用下向阴极板移动，与OH^-结合在阴极板上生成沉淀、附着、集聚，水中的成垢离子得到去除。水中氯离子在阳极反应下生成次氯酸，并产生多种具有强氧化性的自由基，破环细菌的细胞结构，达到杀菌灭藻的作用。

水的电解过程中在阴极板和阳极板发生反应如下：

阴极反应：

O₂+2H₂O+4e^-→4OH^-

2H₂O+2e-→H₂↑+2OH^-

HCO₃+OH^-→CO₃ ^2-+H₂O

Ca²⁺+CO₃ ^2-→CaCO₃↓

Ca²⁺+2OH-→Ca(OH)₂↓

Mg²⁺+2OH^-→Mg(OH)₂↓

阳极反应：

Cl^--e^-→[Cl]

2Cl^-→Cl₂+2e^-

Cl₂+H₂O→HClO+HCl

O₂+2OH^--2e^-→O₃+H₂O

2H₂O-2e^-→H₂O₂+2H⁺

H₂O₂→2·OH

2H₂O-2e^-→·O+·O+2H⁺

排水管组3设在水箱21下方，包括出水管道31和排污管道32，排污管道32竖向布置，其上端与水箱21的底部相连，出水管道31横向布置，其一端与排污管道32的中部相连相通。所述排污管道32上设有出水电磁阀63，出水电磁阀63位于排污管道32与出水管道31连接处的下方，其信号端与控制器51通讯连接。排污管道32的内部可拆卸安装有过滤网33，所述过滤网33位于出水电磁阀63的下方。

所述水箱21的外部配置有空气泵7，其上部侧壁上设有空气泵接口71，所述空气泵接口71与空气泵7的排气口通过气路72相连。空气泵7由电源4为其供电，所述空气泵7的信号端与控制器51通讯连接，控制器51控制空气泵7向水箱21的上部供入高压空气，用于快速排空水箱21内部的储水，为清除阴极板上的水垢做准备。

位于出水管道31的电导率测定仪52测定的出水电导率低于设定值，则表示除垢过程完成，水垢已在阴极板22上富集到一定厚度，需进行阴极板22除垢功能再生。制器器51关闭进水主管11的第二进水电磁阀62，打开清垢管道14上的第一进水电磁阀61及空气泵，空气泵向水箱21内部供气，水在空气泵7的作用下迅速从反应器内排出。接着，打开排污管道32上的出水电磁阀63，切换电源的正负极方向。在喷嘴急速射流作用下和阳极板22和阴极板23反接的电极反应下，水垢开始从阴极板23的外壁上脱落，完成阴极板除垢功能再生。

实施例2，结合图1至图4，一种全自动控制循环水除垢装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤一，将进水主管11的进水端口通过水泵与用水设备的出水口连接，出水管道31的出水端口与用水设备的进水口连接。

将所述阳极接线端221和阴极接线端231，分别通过导线及触控器与电源4相连。另外，触控器的信号端与控制器51端口通过数据线连接。

步骤二，水泵开启前，第一进水电磁阀61关闭清垢管道14，第二进水电磁阀62开启进水主管11的下端口，出水电磁阀63关闭排污管道32。

开启水泵，水通过进水主管11的下端进入水箱21内部，同时，水还通过阻垢管道13下方的布水管15进入水箱21内部，水箱21内的水通过出水管道31排出。

步骤三，位于进水主管11内的电导率测定仪52实时监测进水主管11内水的电导率，并将数据送至控制器51。位于出水管道31内的电导率测定仪52实时监测进水主管11内水的电导率，并将数据送至控制器51。

进水主管11内水的电导率低于设定值时，阳极板22和阴极板23不通电，当进水主管11内水的电导率高于设定值时，控制器51控制电源4给阳极板22和阴极板23供电。

步骤四，水箱21内的水在电化学反应下开始除垢操作，水中成垢离子附着在阴极板23上，并在阴极板23上持续积累。除垢过程中，进水主管11连续进水，经过处理后的水通过出水管道31连续排出。

当出水管道31内水的电导率低于设定值时，控制器51关闭进水主管11的第二进水电磁阀62，打开清垢管道14上的第一进水电磁阀61及空气泵7，空气泵7向水箱21内部供气，将水箱21内的水通过出水管道31迅速排出。

步骤五，控制器51控制出水电磁阀63打开排污管道32，控制器51通过触控器切换电源4正负极方向，开始执行清垢操作。

沉积在阴极板23上的水垢变得松软，水箱21内部无储存水，布水管15底部的喷嘴16向阴极板23喷射水流。

步骤六，在水流冲刷下，水垢从阴极板23被剥离，进入水箱21下部的沉降区24，并在自身重力和水流裹挟的作用下，经过滤网33拦截后被清除。

步骤七，清垢操作完成后，第一进水电磁阀61关闭清垢管道14，进水主管11导通，第一进水电磁阀61关闭清垢管道14，重复步骤三至步骤六，依次进行除垢操作和清垢操作。

本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种全自动控制循环水除垢装置，包括进水管组、除垢单元、排水管组、电源及电控组件，其特征在于，除垢单元包括水箱、阳极板和阴极板，水箱为封闭的壳体结构，其下部为沉降区；

阳极板和阴极板竖向布置在水箱内部，分别通过阳极接线端和阴极接线端与电源电连接；

进水管组位于水箱的上方，包括进水主管和进水支管，进水主管的下端伸至水箱内部，所述进水支管有两个，对称布置在进水主管的两侧；

各进水支管的一端均与进水主管的中部相连相通，另一端通过阻垢管道与水箱内部相通，其中部通过清垢管道与水箱内部相通；

排水管组设在水箱下方，包括出水管道和排污管道，排污管道竖向布置，其上端与水箱的底部相连，出水管道横向布置，其一端与排污管道的中部相连相通；

电控组件包括控制器、电导率测定仪，所述电导率测定仪的信号端与控制器通讯连接。

2.根据权利要求1所述的一种全自动控制循环水除垢装置，其特征在于，水箱包括顶板、环形侧板和底板，顶板的边缘处与环形侧板的上端为一体结构，阳极接线端和阴极接线端均设在水箱的外壁上；

所述顶板为弧形板或底端封闭的锥筒，其边缘处与环形侧板的下端为一体结构，形成水箱下部的沉降区。

3.根据权利要求1所述的一种全自动控制循环水除垢装置，其特征在于，所述电源为直流电源，电源配置有可切换电源正负极的触控器，电源通过触控器分别与阳极接线端和阴极接线端电连接，所述触控器的信号端与控制器通信连接。

4.根据权利要求1所述的一种全自动控制循环水除垢装置，其特征在于，所述各阻垢管道和清垢管道的上端与对应进水支管相连相通，下端伸至水箱内部；

每个清垢管道上均配置有第一进水电磁阀，进水主管上配置有第二进水电磁阀，第二进水电磁阀位于进水支管与进水主管连接处和水箱之间，第一、第二进水电磁阀的信号端均与控制器通讯连接；

各阻垢管道和清垢管道的下端均设有布水管，布水管纵向水平布置在水箱的内侧顶部，各布水管分别与对应的阻垢管道或清垢管道的下端相连相通；

布水管的底部沿其长度方向规则布置有若干个布水孔。

5.根据权利要求4所述的一种全自动控制循环水除垢装置，其特征在于，布水管的下方设有与其布水孔数量相等且位置对应的喷嘴，各喷嘴的进水端与对应布水孔固定密封连接。

6.根据权利要求4所述的一种全自动控制循环水除垢装置，其特征在于，阴极板有两个，分别位于与清垢管道相连的布水管的下方，阳极板位于两个阴极板之间，阴极板的布置方向与其对应布水管的长度方向一致；

阳极板通过阳极接线端与电源的一端电连接，阴极板通过阴极接线端与电源的另一端电连接。

7.根据权利要求1所述的一种全自动控制循环水除垢装置，其特征在于，所述电导率测定仪有两个，其中一个电导率测定仪设置在进水主管的进水端口，另一个电导率测定仪设置在出水管道的出水端口；

所述排污管道上设有出水电磁阀，出水电磁阀位于排污管道与出水管道连接处的下方，其信号端与控制器通讯连接；

排污管道的内部可拆卸安装有过滤网，所述过滤网位于出水电磁阀的下方。

8.根据权利要求1所述的一种全自动控制循环水除垢装置，其特征在于，所述水箱的外部配置有空气泵，其上部侧壁上设有空气泵接口，所述空气泵接口与空气泵的排气口通过气路相连；

空气泵由电源为其供电，所述空气泵的信号端与控制器通讯连接。

9.根据权利要求1所述的一种全自动控制循环水除垢装置，其特征在于，所述水箱的下方设有支撑腿，支撑腿的上端与水箱的下部固定相连。

10.基于权利要求1至9任意一项所述的一种全自动控制循环水除垢装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，将进水主管的进水端口通过水泵与用水设备的出水口连接，出水管道的出水端口与用水设备的进水口连接；

将所述阳极接线端和阴极接线端，分别通过导线及触控器与电源相连；

另外，触控器的信号端与控制器端口通过数据线连接。

步骤二，水泵开启前，第一进水电磁阀关闭清垢管道，第二进水电磁阀开启进水主管的下端口，出水电磁阀关闭排污管道；

开启水泵，水通过进水主管的下端进入水箱内部，同时，水还通过阻垢管道下方的布水管进入水箱内部，水箱内的水通过出水管道排出；

步骤三，位于进水主管内的电导率测定仪实时监测进水主管内水的电导率，并将数据送至控制器；位于出水管道内的电导率测定仪实时监测进水主管内水的电导率，并将数据送至控制器；

进水主管内水的电导率低于设定值时，阳极板和阴极板不通电，当进水主管内水的电导率高于设定值时，控制器控制电源给阳极板和阴极板供电；

步骤四，水箱内的水在电化学反应下开始除垢操作，水中成垢离子附着在阴极板上，并在阴极板上持续积累；除垢过程中，进水主管连续进水，经过处理后的水通过出水管道连续排出；

当出水管道内水的电导率低于设定值时，控制器关闭进水主管的第二进水电磁阀，打开清垢管道上的第一进水电磁阀及空气泵，空气泵向水箱内部供气，将水箱内的水通过出水管道迅速排出；

步骤五，控制器控制出水电磁阀打开排污管道，控制器通过触控器切换电源正负极方向，开始执行清垢操作；

沉积在阴极板上的水垢变得松软，水箱内部无储存水，布水管底部向阴极板喷射水流；

步骤六，在水流冲刷下，水垢从阴极板被剥离，进入水箱下部的沉降区，并在自身重力和水流裹挟的作用下，经过过滤拦截后被清除；

步骤七，清垢操作完成后，第一进水电磁阀关闭清垢管道，进水主管导通，第一进水电磁阀关闭清垢管道，重复步骤三至步骤六，依次进行除垢操作和清垢操作。

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