CN113390179B - 一种立式电极热水锅炉装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立式电极热水锅炉装置，绝缘壳中间部位具有三瓣形的开口作为导水口，绝缘壳具有三个内侧相通的加热空间；三块电极板均为折弯矩形板用以贴合电极支撑板的内侧壁；活动盾中心管连接有三块呈120°夹角的矩形板状并用于隔离所述电极板的盾板；穿过与中心管同轴设置的螺母并与螺母螺纹配合的丝杠上端从大罐穿出并连接有步进电机。通过新的结构形式解决了电极结构不稳定问题，并取消了零位电极；通过优化电极设计，降低了设备总高，缩小了尺寸，提升了设备适用性；解决了罐体带电问题，提高了设备安全性，并降低了设备造价；降低了内件安装难度，节省了安装费用，提高了质量保证能力；并通过优化密封结构，提高了密封可靠性。

Description

一种立式电极热水锅炉装置

技术领域

本发明涉及一种电极热水锅炉装置。

背景技术

现有的立式电极热水锅炉装置主体是一个大罐，罐体一侧开有人孔，以便安装内件和检修设备。罐内对称分布三相小罐子形状的电极，各电极分别对应各自的圆筒形零位电极。各零位电极间用三角连接板实现电路导通，达到零电位的目的。零位电极通过连接板直接固定在大罐内。各电极与对应的零位电极之间设置一个绝缘材质的活动盾。各活动盾通过牵引架固定在牵引轴上。牵引轴位于大罐的中轴线上，连接在罐体上方的丝杠上。丝杠由罐体正上方的步进电机提供动力。随着步进电机的动作，丝杠正反转动，牵引轴上下移动，带动活动盾升降，调节电极与零位电极间的放电面积，达到调节输出功率的目的。罐体底部用隔板封闭，下面封头开口引入冷水，隔板上对应电极的位置开若干孔，通过引流水管引导冷水冲刷电极，将电极附近加热产生的热水带走。隔板兼做安装平台，方便安装人员组装内件。

这种方式主要存在以下不足之处：

第一、内件安装困难。大罐高度较高（超过3.5米）超出公路限高，一般是横卧运输，而电极长且重，所以必须待设备就位后再进罐安装电极。罐内空间狭小，电极、活动盾等数量繁多、重量偏大，安装施工环境恶劣，效率低，质量难以保证。

第二、三相电流不平衡。电极采用悬垂方式布置，稳定性差。工作时，下部泵水直接冲刷电极，容易将电极冲歪，造成电极与零位电极距离缩小，单相放电加大，造成三相电流不平衡，影响电路稳定，同时也导致零位电压不归零，设备外壳带电。

第三、罐体带电，安全性差。零位电极与大罐直连，导致罐体带电。在支座、接管、步进电极等一切与大罐连接的部位均需设置复杂的绝缘隔离装置，直接增加制作成本。

第四、设备高度大。虽然步进电机设置在上部可以避免电机进水问题，丝杠外置使得丝杠工作环境良好，且检修方便，但这种设计也造成设备顶部必须加高。电极锅炉一般安装于地下锅炉房内，客户对设备总高较敏感。如此设计将增加客户机房造价，降低设备适用性。

第五、牵引轴密封困难。牵引轴与罐子的相对运动为垂直移动，密封面大，动密封效果不佳。

第六、电极制作费用高。罐子形状的电极本质上是个小型压力容器，需要在无缝管两端焊接椭圆形封头，焊接要求较高，增加设备造价。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种立式电极热水锅炉装置，第一、通过新的结构形式解决电极结构不稳定问题，并取消零位电极，以避免三相不平衡和零位电极带来的问题；第二、通过优化电极设计，降低设备总高，缩小尺寸，降低造价，提升设备适用性；第三、解决罐体带电问题，提高设备安全性，并降低设备造价；第四、降低内件安装难度，节省安装费用，提高质量保证能力；第四、通过优化密封结构，提高密封可靠性。

本发明的技术方案如下：

一种立式电极热水锅炉装置，包括大罐，大罐设置有进水孔和出水孔，其特征在于还包括安装在大罐内的绝缘壳，所述绝缘壳包括圆形板状的隔板，隔板将大罐内部空间分为上部空间和下部空间，其中进水孔连通下部空间，出水孔连通上部空间；隔板中间部位具有三瓣形的开口作为导水口，所述三瓣形的开口指周向均布的三条矩形开口，三条矩形开口内端在隔板中心位置相通；所述绝缘壳还包括由立板形式的电极支撑板及立板形式的封板围成的加热空间，电极支撑板和封板的下端安装在隔板上并且位于所述导水口的外缘；

所述立式电极热水锅炉装置还包括固定安装在大罐内的电极组件，电极组件包括三块电极板，所述三块电极板均为120°折弯矩形板用以贴合所述电极支撑板的内侧壁，电极板连接有电极棒；

所述立式电极热水锅炉装置还包括固定安装在大罐内的活动盾，所述活动盾包括中心管，中心管连接有三块呈120°夹角的矩形板状并用于隔离所述电极板的盾板；所述活动盾还包括连接在中心管上或者连接在盾板上的螺母，所述螺母与所述中心管同轴设置；

所述立式电极热水锅炉装置还包括穿过所述螺母并与螺母螺纹配合的丝杠，所述的丝杠下端位于所述中心管内，上端从大罐上端穿出并连接有步进电机。

优选地，隔板周边连接大罐内壁。

优选地，电极棒外侧包裹有玻璃钢材质的绝缘套。

优选地，所述三块电极板分别与所对应贴合的电极支撑板固定。

优选地，电极板相对的部分等距平行，以保证三相电流均衡。

本发明的积极效果在于：

第一、采用预装式设计，出厂预装内件，设备就位安装时，只需拆下少数临时的固定元件，降低了现场安装难度，节省了安装调试费用，提高了质量保证能力。

第二、采用独特的一体式绝缘壳设计，绝缘壳隔板既隔绝水流，又做罐内的操作平台；绝缘壳电极支撑板既做绝缘防护，又做电极板的支撑固定件，同时还用于导流冷水。

第三、采用三相角接电路设计，电极相与相之间直接导电形成电流，加热水，不再使用零位电极，减少了设备带电风险，提高了设备安全性，简化了设备构造，降低了设备制造成本。

第四、采用120度折弯矩形板式电极，各电极间距恒定，结构简单，制作维护费用低廉，并便于安装。

第五、电极固定在绝缘壳上，电极间距恒定，电极兼做活动盾的导轨。因电极间距恒定，即便活动盾出现些许摆动，也不影响电路稳定，解决了现有技术的三相不平衡问题。

第六、采用丝杠内置设计，充分利用大罐的内部空间，减少大罐上方所需的安装空间，有效降低了设备总高，提高了设备适用度。同时将动密封由平动改为转动，增加了动密封的可靠性。

第七、采用三瓣式活动盾设计，将活动盾简化为三瓣式平板结构，三片盾板直连在中心管上，中心管直连丝杠的螺母，结构简洁，制作方便，结构稳定并便于安装。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是图1的A-A剖视示意图。

图3是本发明实施例中绝缘壳的结构形状示意图。

图4是本发明实施例中隔板的结构形状示意图。

图5是本发明实施例中电极组件的主视结构形状示意图。

图6是本发明实施例中电极组件的俯视结构形状示意图。

图7是本发明实施例中活动盾的主视结构示意图。

图8是本发明实施例中活动盾的俯视结构示意图。

图中：1：大罐，2：绝缘壳，2-1：隔板，2-2：电极支撑板，2-3：导水口，2-4：封板，3：电极组件，3-1：绝缘套，3-2：电极棒，3-3：电极板，4：活动盾，4-1：中心管，4-2：盾板，4-3：螺母，5：支撑件，6：丝杠，7：出水孔，8：步进电机，9：人孔，10：进水孔。

具体实施方式

下面结合实施例及附图进一步说明本发明。

本发明的实施例包括如图1所示的大罐1，大罐1为碳钢材料，中间部分为圆筒形状，两端是椭圆形封头，圆筒一侧开有人孔9，便于安装和检修。封头、圆筒上开有若干孔，包括用于接入冷水的进水孔10、用于接出热水的出水孔7、电极组件3的接入口、丝杠6的接入口以及必要的安全阀管、压力表管、放气管、放水管等附图未画出的管口，底部用支腿固定在基础上（附图未画支腿和基础）。

本发明的实施例还包括固定安装在大罐1内的绝缘壳2。如图1、图2、图3和图4，绝缘壳2包括玻璃钢材质且为圆形板状的隔板2-1，隔板2-1周边连接大罐1内壁。隔板2-1将大罐1内部空间分为上部空间和下部空间。隔板2-1兼做检修平台。

隔板2-1中间部位具有三瓣形的开口作为导水口2-3。如图4，所述三瓣形的开口指周向均布的三条矩形开口，三条矩形开口径向中心线依次呈120°夹角，三条矩形开口内端在隔板2-1中心位置相通。

所述绝缘壳2还包括由电极支撑板2-2及封板2-4围成的加热空间，所述电极支撑板2-2及封板2-4均为矩形立板。两块互相平行的电极支撑板2-2外侧被一块封板2-4封闭形成一个长方体状加热道。电极支撑板2-2和封板2-4的下端安装在隔板2-1上并且位于所述导水口2-3的外缘，以确保隔板2-1下方（即大罐1下部空间）的冷水向上流过导水口2-3之后经所述加热空间向上流动并在该加热空间内被电极加热，加热后的热水从所述加热空间上端口进入大罐1上部空间，最后从出水孔7排出。

本发明的实施例还包括固定安装在大罐1内的电极组件3，如图2、图5和图6，电极组件3包括不锈钢材质的三块电极板3-3，如图6，三块电极板3-3均为120°折弯矩形板用以贴合所述电极支撑板2-2的内侧壁，电极板3-3适当位置开有连接孔用于分别与所对应贴合的电极支撑板2-2固定。如图2和图6，所述电极板3-3经过120°折弯后形成相接的两块矩形板，所述两块矩形板分别贴合安装于相邻两个长方体状加热道的电极支撑板2-2的内侧壁上。

电极板3-3连接有电极棒3-2，电极棒3-2为不锈钢棒材，电极棒3-2用于将高压电导入电极板3-3。电极棒3-2外侧包裹有玻璃钢材质的绝缘套3-1，防止大罐壳体带电。

本发明的实施例还包括固定安装在大罐1内的活动盾4，如图1、图2、图7和图8，所述活动盾4包括玻璃钢材质且为长管结构的中心管4-1，中心管4-1固定连接有三块呈120°夹角的矩形板状并用于隔离所述电极板3-3的盾板4-2，盾板4-2 为玻璃钢材质。中心管4-1上端部固定安装有螺母4-3，螺母4-3也可以固定于盾板4-2上并与中心管4-1同轴设置，螺母4-3为中碳钢材质。

本发明的实施例还包括穿过所述螺母4-3并与螺母4-3螺纹配合的丝杠6，如图1，所述的丝杠6下端位于所述中心管4-1内，上端从大罐1上端穿出并连接有步进电机8。步进电机8用于控制丝杠6双向旋转，以调节活动盾4的上下位置，进而调节电极板之间的暴露面积，改变放电的电流大小，以调节设备输出功率。中心管4-1还用于强化结构刚度。

以下描述本发明实施例的工作流程及设计使用注意事项。

步进电机8带动丝杠6转动，丝杠6带动活动盾4上下移动。当活动盾4位于最高点时，位置相对的电极板3-3之间充分放电，输出功率最大。当活动盾4位于最低点时，位置相对的电极板3-3之间放电最小，输出功率最小。

该设备的电路设计为三相角接，无零位电极，活动盾4的少许扭转，不影响相电流的稳定。该设备的电极固定方式为绝缘固定式，固定点与设备壳体绝缘。该设备的水路设计为一体式，冷水自下而上经隔板2-1中间的导流槽2-3被电极支撑板2-2导入电极附近，因此无需分水设备。

活动盾4和绝缘壳2的设置，应保证电极板3-3与大罐1壳体、螺母4-3、丝杠6等金属部位的导电距离远大于电极板3-3之间的距离，各电极板3-3与电极支撑板2-2的固定点与最近的金属零部件的距离，应保证远大于电极板3-3之间的距离，以免设备外壳带电。

各电极板3-3之间应等距平行，以保证三相电流均衡。

设备内含有不锈钢部件，用水应按照不锈钢的要求控制氯离子的浓度，导电盐应避免氯盐。

设备内可增加临时固定装置，以保证设备横卧运输时内件稳定。设备就位后，应拆除所有金属材质的临时固定装置。比如低碳钢材质的支撑件5，其作用是加强运输时绝缘壳2的强度，设备就位后，应拆除支撑件5，以防大罐1壳体带电。

Claims (4)

1.一种立式电极热水锅炉装置，包括大罐（1），大罐（1）设置有进水孔（10）和出水孔（7），其特征在于还包括安装在大罐（1）内的绝缘壳（2），所述绝缘壳（2）包括圆形板状的隔板（2-1），隔板（2-1）将大罐（1）内部空间分为上部空间和下部空间，其中进水孔（10）连通下部空间，出水孔（7）连通上部空间；隔板（2-1）中间部位具有三瓣形的开口作为导水口（2-3），所述三瓣形的开口指周向均布的三条矩形开口，三条矩形开口内端在隔板（2-1）中心位置相通；所述绝缘壳（2）还包括由立板形式的电极支撑板（2-2）及立板形式的封板（2-4）围成的加热空间，电极支撑板（2-2）和封板（2-4）的下端安装在隔板（2-1）上并且位于所述导水口（2-3）的外缘；

所述立式电极热水锅炉装置还包括固定安装在大罐（1）内的电极组件（3），电极组件（3）包括三块电极板（3-3），所述三块电极板（3-3）均为120°折弯矩形板用以贴合所述电极支撑板（2-2）的内侧壁，电极板（3-3）连接有电极棒（3-2）；

所述立式电极热水锅炉装置还包括固定安装在大罐（1）内的活动盾（4），所述活动盾（4）包括中心管（4-1），中心管（4-1）连接有三块呈120°夹角的矩形板状并用于隔离所述电极板（3-3）的盾板（4-2）；所述活动盾（4）还包括连接在中心管（4-1）上或者连接在盾板（4-2）上的螺母（4-3），所述螺母（4-3）与所述中心管（4-1）同轴设置；

所述立式电极热水锅炉装置还包括穿过所述螺母（4-3）并与螺母（4-3）螺纹配合的丝杠（6），所述的丝杠（6）下端位于所述中心管（4-1）内，上端从大罐（1）上端穿出并连接有步进电机（8）；

所述三块电极板（3-3）分别与所对应贴合的电极支撑板（2-2）固定；

活动盾（4）和绝缘壳（2）的设置，应保证电极板（3-3）与大罐（1）壳体、螺母（4-3）、丝杠（6）金属部位的导电距离远大于电极板（3-3）之间的距离，各电极板（3-3）与电极支撑板（2-2）的固定点与最近的金属部件的距离，应保证远大于电极板（3-3）之间的距离，以免设备外壳带电。

2.如权利要求1所述的立式电极热水锅炉装置，其特征在于：隔板（2-1）周边连接大罐（1）内壁。

3.如权利要求1所述的立式电极热水锅炉装置，其特征在于：电极棒（3-2）外侧包裹有玻璃钢材质的绝缘套（3-1）。

4.如权利要求1所述的立式电极热水锅炉装置，其特征在于：电极板（3-3）相对的部分等距平行，以保证三相电流均衡。

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