CN113090538A - 一种自旋磁场防垢除垢节能环保水泵及水循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自旋磁场防垢除垢节能环保水泵及水循环系统，包括：为水泵运行提供机械动力的动力装置；水泵本体包括设有进水通道、出水通道的壳体；壳体的容置腔体内设有涡轮、第一和第二永磁铁，动力装置驱动涡轮在容置腔体内旋转，第一、第二永磁铁分别相对设置于涡轮的径向两侧，并固定在壳体上，且第一与第二永磁铁的磁极异性相对布置；涡轮受永磁铁的磁化，将流经涡轮的三维旋转水流转换为磁化水的螺旋三维流，使水分子团在磁化与离心动能的双重作用下导致水流中钙、镁等离子处于悬浮状态，阻止了水循环系统中管道内壁的水垢形成。本发明无需额外增加用以磁化的电能供应，节约能源；不添加任何化学除垢溶剂，对环境不产生化学污染物。

Description

一种自旋磁场防垢除垢节能环保水泵及水循环系统

技术领域

本发明涉及水循环与节能环保领域，具体地，涉及一种自旋磁场防垢除垢节能环保水泵及水循环系统。

背景技术

循环水是现代工业生产中不可或缺的资源之一。随着现代工业的迅猛发展，工业用水量大幅度上升。为了节约淡水资源、减少水耗，响应国家“节能减排”的号召，目前各个企业已广泛采用循环冷却水和废水处理后作为冷却水补充的供水模式。

但是，由此带来了循环水易结垢、重金属及有机物污染，却使得水循环系统给社会生产带来耗材与耗能的附加难题。因为循环水系统发生结垢后，将极大降低循环水的传热效率和流量，影响冷却水系统的运行工况。

如何防垢和除垢、防腐蚀始终是给水系统的重要研究课题。因结垢引起的传热损失消耗，以及用于循环管道结垢的清洗，均将耗费大量的人力、物力和财力，还需要企业生产流程中断而影响其经济效益。

为了解决工业循环水系统的管道防垢除垢的水处理技术已有很多种方法，比较常见的是化学药剂处理方法，通常在冷却水中加入缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等，配方以磷系化学物质为主的化学药剂，约占化学药剂的52-58％。尽管化学药剂处理的方法效果明显，但是却给环境带来二次污染。

此外，诸多物理方法也被广泛采用，如放射线、微波处理法、脉冲电磁场以及物理机械撞击等。但是，此类物理方法却因设备结构复杂、价格昂贵、能耗高，造成普通企业的生产成本难以承受，因此一直未能得到推广与应用。例如，虽然脉冲电磁场对水循环系统的防垢除垢效果明显优于固定磁场的防垢除垢效果，但是脉冲电磁场需要依赖：脉冲信号发生器的电子技术装置，而此类电子技术装置对使用环境要求苛刻，维护更为困难，这就需要增加用户的使用和维护成本投入；又如，物理机械撞击方法，即通过电动推杆、撞击块和安装板的相互配合，对冷却水管进行撞击，通过撞击的力使冷却水管内部上附着的污垢产生松动，进而使冷却水管内壁达到除垢的效果。物理机械撞击需要提供除了水泵运行之外的电能供给，增加用户的能源消耗。

于是，人们又在相当长的时间里，将注意力放在电磁防垢除垢的物理方法上。实验已经证明：电磁防垢除垢较之所有的化学乃至放射线、微波处理法等物理方法，具有效果好、成本低、不会带来二次污染的处理方法。因此被工业生产企业所关注和重视。

然而，电磁防垢除垢方法也带来一些新的问题：1.需要消耗维持电磁场存在的电能；2.安装位置需要处于循环水系统的平直管道段，安装技术条件苛刻。

为了追求电磁场对防垢除垢的实际效果，还延伸出：不同频率的交变正弦电磁场和脉冲电磁场等技术方法。这又需要增加提供这种磁场形态的电子装置，继续使技术结构更加复杂、技术经济成本更加提高，以及能源消耗和维护费用的增加。

与此同时，采用永磁铁防垢除垢已经有人开始探索并用于水循环系统。例如：申请号为201711208342.2的中国专利，公开了一种循环冷却水系统除垢装置及其除垢方法，该装置由水箱、泵、阀门、冷却部位和流量计通过管路连接形成闭合回路，水箱上连接有阻垢剂储箱，管路上安装有可调永磁体，但是，由于永磁铁所产生的是恒定磁场强度，实验与实际使用效果并不显著，该专利采用了永磁体以及添加除垢剂的方式除垢，还是会给环境带来二次污染的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种自旋磁场防垢除垢节能环保水泵及水循环系统。

本发明第一个方面提供一种自旋磁场防垢除垢节能环保水泵，包括：

动力装置，为水泵运行提供机械动力；

水泵本体，所述水泵本体包括具有容置腔体的壳体，所述壳体设有进水通道、出水通道，所述进水通道、所述出水通道与所述容置腔体连通，使水流从所述进水通道进入，流经所述容置腔体后从所述出水通道流出；所述容置腔体内设有涡轮、第一永磁铁和第二永磁铁，其中，所述涡轮与所述动力装置连接，所述动力装置驱动所述涡轮在所述容置腔体内旋转，所述第一永磁铁、所述第二永磁铁分别相对设置于所述涡轮的径向两侧，并固定在所述壳体上，且所述第一永磁铁与所述第二永磁铁的磁极异性相对布置；所述涡轮受所述第一永磁铁、所述第二永磁铁的磁化，将流经所述涡轮的三维旋转水流转换为磁化水的螺旋三维流，使水分子团在磁化与离心动能的双重作用下导致水流中钙、镁离子处于悬浮状态，从而阻止了水循环系统中管道内壁的水垢形成。

优选地，所述第一永磁铁、所述第二永磁铁的外壁均套设铜环，通过所述铜环使所述第一永磁铁、所述第二永磁铁与所述水泵本体的铁磁性物质实现磁隔离。

优选地，所述第一永磁铁、所述第二永磁铁与所述铜环为一体化成型。

优选地，所述涡轮的叶片与所述第一永磁铁、所述第二永磁铁位于同一位置高度，即所述第一永磁铁、所述第二永磁铁的中轴线与所述涡轮的转动中轴的中间垂直机械剖面图处于同一几何平面上。

优选地，所述容置腔体为椭圆体结构，所述椭圆体结构的上面设有开口端，用于安装所述涡轮。

优选地，所述动力装置设置于所述椭圆体结构的上方，并与所述开口端连接。

优选地，所述椭圆体结构的两端分别设有用于安装第一永磁铁的第一孔洞、用于安装第二永磁铁的第二孔洞。

优选地，所述进水通道的出水口与所述容置腔体的底部连通，且位于所述涡轮的正下方，所述进水通道的进水口用于连接进水管。

优选地，所述出水通道的进水口与所述容置腔体的侧面连通，所述出水通道的出水口用于连接出水管。

本发明第二个方面提供一种水循环系统，包括：

循环管路；

设置于所述循环管路中的水泵，所述水泵采用上述的自旋磁场防垢除垢节能环保水泵；所述自旋磁场防垢除垢节能环保水泵用于所述循环管路的防垢除垢。

与现有技术相比，本发明具有如下至少一种的有益效果：

本发明上述水泵，整体结构简单，仅仅通过在涡轮的径向两侧设置永磁体，永磁体在磁化水流的同时，通过磁化涡轮将恒定磁场强度转变为螺旋磁场，进而将三维流体在螺旋态磁场动力学的作用下，强力使水分子团在磁化与离心动能的双重作用下导致水流中钙、镁等离子处于悬浮状态，从而阻止了水循环系统中管道内壁的水垢形成，起到物理防垢除垢的效果；上述磁化过程，无需额外增加用以磁化的电能供应，节约能源；上述水泵采用物理防垢除垢，不添加任何化学除垢溶剂，对环境不产生任何化学污染物，具有环保性能。

本发明上述水泵，通过设置铜环，使永磁铁通过铜环与水泵本体铁磁性物质实现磁隔离，避免了永磁铁磁场的大面积磁力线短路，确保对涡轮被磁化具有足够强的磁感应强度。

本发明上述水泵，无需对磁场运作进行人工维护。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明一优选实施例的自旋磁场防垢除垢节能环保水泵的剖视图；

图2是图1的K向剖视图；

图3是图1的A向剖视图；

图4是图3的B向局部剖视图；

图5是本发明一优选实施例的自旋磁场防垢除垢节能环保水泵的涡轮磁化旋转磁场原理示意图；

图6是本发明一优选实施例的自旋磁场防垢除垢节能环保水泵的外部结构示意图；

图7是本发明一优选实施例的水循环系统的连接示意图。

图中标记分别表示为：1为动力装置、2为水泵本体、3为进水通道、4为出水通道、5a为第一永磁铁、5b为第二永磁铁、6a为第一铜环、6b为第二铜环、7为涡轮、8为容置腔体、101为冷却塔、102为集水池、103为换热器、104为流量计及阀门、105a为上游管路、105b为下游管路、106为自动补水系统、107为通气孔、108为阀门。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

参照图1所示，为本发明一优选实施例的自旋磁场防垢除垢节能环保水泵的剖视图，图中包括动力装置1和水泵本体2，其中，动力装置1为水泵运行提供机械动力。

水泵本体2包括具有容置腔体8的壳体，壳体设有进水通道3、出水通道4，进水通道3、出水通道4与容置腔体8连通，使水流从进水通道3进入，流经容置腔体8后从出水通道4流出。

壳体的容置腔体8内设有涡轮7、第一永磁铁5a和第二永磁铁5b，其中，涡轮7设置于靠近进水通道3的出水口，涡轮7与动力装置1连接，动力装置1驱动涡轮7在容置腔体8内旋转，第一永磁铁5a、第二永磁铁5b分别相对设置于涡轮7的径向两侧，并固定在壳体上，且第一永磁铁5a与第二永磁铁5b的磁极异性相对布置，即将第一永磁铁5a的S极与第二永磁铁5b的N极相对布置，或者将第一永磁铁5a的N极与第二永磁铁5b的S极相对布置；参照图5所示，磁感线的方向贯穿涡轮7的旋转方向，涡轮7受第一永磁铁5a、第二永磁铁5b的磁化，涡轮7的旋转将其所产生的磁场转换成为螺旋磁场；在涡轮7离心力的作用下，由水泵的进水通道3的进水口吸入的水流，跟随涡轮7旋转，使水分子团在磁化与离心动能的双重作用下导致水流中钙、镁等离子处于悬浮状态，同时也跟随水涡流形成离子涡流，涡流中的金属离子流在旋转磁场的电磁效应下，被冲出出水通道4的出水口，并使循环水始终保持微粒状态的分子团，从而阻止了水循环系统中管道内壁的水垢形成。

作为一优选方式，上述动力装置可以采用驱动电机，驱动电机为市电供电的交流电动机，分为单相交流和三相交流两大类，单相交流电机为小型水循环系统而配置，三相交流电机为中、大型工业循环水系统而配置。

在其他部分优选实施例中，参照图3所示，第一永磁铁5a的外壁上套设第一铜环6a，第二永磁铁5b的外壁套设第二铜环6b，通过第一铜环6a、第二铜环6b使第一永磁铁5a、第二永磁铁5b与水泵本体2铁磁性物质实现磁隔离，避免了永磁铁磁场的大面积磁力线短路，进而确保对涡轮7被磁化具有足够强的磁感应强度，增强防垢除垢效果。

在其他部分优选实施例中，参照图4所示，第一永磁铁5a与第一铜环6a为一体化成型，第二永磁铁5b与第二铜环6b为一体化成型，便于安装。

在其他部分优选实施例中，涡轮的叶片与第一永磁铁、第二永磁铁位于同一位置高度，即所述第一永磁铁、所述第二永磁铁的中轴线与所述涡轮的转动中轴的中间垂直机械剖面图处于同一几何平面上。

在其他部分优选实施例中，参照图1所示，壳体的容置腔体8为椭圆体结构，椭圆体结构的上面设有开口端，用于安装涡轮7。

在其他部分优选实施例中，结合图2、图6所示，动力装置1设置于椭圆体结构的上方，并与开口端连接。

在其他部分优选实施例中，参照图1所示，椭圆体结构的两端分别设有用于安装第一永磁铁5a的第一孔洞、用于安装第二永磁铁5b的第二孔洞。将第一永磁铁5a与第一铜环6a紧固一体化，而后再嵌入式安装于水泵本体2预留的椭圆体结构的第一孔洞中，并焊接紧固；将第二永磁铁5b与第二铜环6b紧固一体化，而后再嵌入式安装于水泵本体2预留的椭圆体结构的第二孔洞中，并焊接紧固。

在其他部分优选实施例中，结合图1、图2、图6所示，壳体的进水通道3的出水口与容置腔体8的底部连通，且位于涡轮7的正下方，进水通道3的进水口用于连接进水管，进水通道3的进水口可以通过法兰盘与进水管连接。

在其他部分优选实施例中，结合图1、图2、图6所示，壳体的出水通道4的进水口与容置腔体8的侧面连通，出水通道4的出水口用于连接出水管，出水通道4的出水口可以通过法兰盘与出水管连接。

基于上述自旋磁场防垢除垢节能环保水泵的结构特征，在另一实施例中，提供一种水循环系统，包括：循环管路；设置于循环管路中的水泵，水泵采用上述的自旋磁场防垢除垢节能环保水泵；自旋磁场防垢除垢节能环保水泵对循环管路进行防垢除垢。

参照图7所示，为一种水循环系统，图中所示的水循环系统包括上述的自旋磁场防垢除垢节能环保水泵、集水池102、冷却塔101、换热器103、流量计及阀门104、自动补水系统106、阀门108及通气孔107，其中，水泵设置于集水池102中，水泵的出口端通过管路与流量计及阀门104的进口端连接，流量计及阀门104的出口端通过上游管路105a与换热器103的进口端连接，换热器103的出口端通过下游管路105b与冷却塔101的进口连接，冷却塔101的出口与集水池102连通，自动补水系统106通过管路与集水池102连通，并在管路中设置阀门108；集水池102上方设有通气孔107。上述水循环系统由自旋磁场防垢除垢节能环保水泵从集水池102中汲水，通过流量计及其开启的阀门108，将水吸入上游管路105a，经过换热器103进行热交换，然后再由换热器103的出口端进入循环系统的下游管路105b，进入冷却塔101将吸收的热量释放，最后将循环水落入集水池102。其中，通气孔107是为了保持集水池102液面压力与大气压力一致；自动补水系统106能够实时补充因集水池102中水分的蒸发而造成循环水的缺失。

上述水循环系统的防垢除垢原理与过程如下：

当涡轮7受第一永磁铁5a、第二永磁铁5b磁化；涡轮7的旋转，将涡轮7所产生的磁场成为螺旋磁场；在涡轮7离心力的作用下，由水泵的进水通道3的进水口吸入的水流，跟随涡轮7旋转，使水分子团在磁化与离心动能的双重作用下导致水流中钙、镁等离子处于悬浮状态，同时也跟随水涡流形成离子涡流，涡流中的金属离子流在旋转磁场的电磁效应下，被冲出出水通道4的出水口，始终保持微粒状态的分子团经过换热器103的上游管路105a、下游管路105b，最后通过冷却塔101落入集水池102。

在一应用例中，将上述自旋磁场防垢除垢节能环保水泵用于水循环系统构成工业生产热交换循环系统，经过一年运行情况结果显示：

1)管路内壁无结垢现象。

2)管道内壁比安装前光滑。

3)经测定在磁场强度为0.5T、水温为30.15゜C，经过60小时后，水循环阻垢比率就达到40％，随着时间的延续，阻垢比率仍在继续提升。

4)相对于现有技术的脉冲磁场阻垢处理器，以及同类电磁防垢除垢装置，无需用电，节省电磁防垢除垢所需的全部电能；

5)对环境没有产生任何化学污染。

通过上述结果显示可见，上述实施例提出的自旋磁场防垢除垢节能环保水泵用于水循环系统中对管路进行防垢除垢，且其防垢除垢的效果显著，充分说明了自旋磁场防垢除垢节能环保水泵可在热交换水循环系统推广使用。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质。

Claims (10)

1.一种自旋磁场防垢除垢节能环保水泵，其特征在于，包括：

动力装置，为水泵运行提供机械动力；

水泵本体，所述水泵本体包括具有容置腔体的壳体，所述壳体设有进水通道、出水通道，所述进水通道、所述出水通道与所述容置腔体连通，使水流从所述进水通道进入，流经所述容置腔体后从所述出水通道流出；所述容置腔体内设有涡轮、第一永磁铁和第二永磁铁，其中，所述涡轮与所述动力装置连接，所述动力装置驱动所述涡轮在所述容置腔体内旋转，所述第一永磁铁、所述第二永磁铁分别相对设置于所述涡轮的径向两侧，并固定在所述壳体上，且所述第一永磁铁与所述第二永磁铁的磁极异性相对布置；所述涡轮受所述第一永磁铁、所述第二永磁铁的磁化，将流经所述涡轮的三维旋转水流转换为磁化水的螺旋三维流，使水分子团在磁化与离心动能的双重作用下导致水流中钙、镁离子处于悬浮状态，从而阻止了水循环系统中管道内壁的水垢形成。

2.根据权利要求1所述的一种自旋磁场防垢除垢节能环保水泵，其特征在于，所述第一永磁铁、所述第二永磁铁的外壁均套设铜环，通过所述铜环使所述第一永磁铁、所述第二永磁铁与所述水泵本体的铁磁性物质实现磁隔离。

3.根据权利要求2所述的一种自旋磁场防垢除垢节能环保水泵，其特征在于，所述第一永磁铁、所述第二永磁铁与所述铜环为一体化成型。

4.根据权利要求1所述的一种自旋磁场防垢除垢节能环保水泵，其特征在于，所述涡轮的叶片与所述第一永磁铁、所述第二永磁铁位于同一位置高度，即所述第一永磁铁、所述第二永磁铁的中轴线与所述涡轮的转动中轴的中间垂直机械剖面图处于同一几何平面上。

5.根据权利要求1所述的一种自旋磁场防垢除垢节能环保水泵，其特征在于，所述容置腔体为椭圆体结构，所述椭圆体结构的上面设有开口端，用于安装所述涡轮。

6.根据权利要求5所述的一种自旋磁场防垢除垢节能环保水泵，其特征在于，所述动力装置设置于所述椭圆体结构的上方，并与所述开口端连接。

7.根据权利要求5所述的一种自旋磁场防垢除垢节能环保水泵，其特征在于，所述椭圆体结构的两端分别设有用于安装所述第一永磁铁的第一孔洞、用于安装所述第二永磁铁的第二孔洞。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种自旋磁场防垢除垢节能环保水泵，其特征在于，所述进水通道的出水口与所述容置腔体的底部连通，且位于所述涡轮的正下方，所述进水通道的进水口用于连接进水管。

9.根据权利要求1-7任一项所述的一种自旋磁场防垢除垢节能环保水泵，其特征在于，所述出水通道的进水口与所述容置腔体的侧面连通，所述出水通道的出水口用于连接出水管。

10.一种水循环系统，其特征在于，包括：

循环管路；

设置于所述循环管路中的水泵，所述水泵采用权利要求1-9任一项所述的自旋磁场防垢除垢节能环保水泵；所述自旋磁场防垢除垢节能环保水泵用于所述循环管路的防垢除垢。

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