CN113401991B - 一种卷绕式cdi净水装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种卷绕式CDI净水装置，包括：带有进水口和出水口的外壳体、以及置于外壳体内部的滤芯，其中：滤芯由多个沿厚度方向分层布置的电极片同轴同向卷绕形成，且多个电极片的内侧端分别沿绕卷方向周向间距布置。本发明可有效降低对电极片强、韧度以及曲度性能的要求，避免因卷曲度过大而造成电极片在绕卷时被破坏，并在保障滤芯同等外径的情况下通过减小绕卷圈数而提高生产效率。

Description

一种卷绕式CDI净水装置
技术领域
本发明涉及净水设备技术领域，具体涉及一种卷绕式CDI净水装置。
背景技术
近年来，电容去离子(CDI)水净化技术以其低能耗、低投入、低运行维护成本的优越性而被广泛应用于海水及苦咸水的脱盐研究中。CDI的研究最早可追溯到20世纪60年代中期到70年代初期，其概念是Blair和Murphy在1960年首次提出，随后1966年Caudle利用多孔活性炭电极组成的流通电容器进行海水淡化研究，取得了初步的研究成果。经过近20年的发展，CDI脱盐技术越来越成熟，发展了不同的电极构建模式。包括静态电极构建(Staticelectrode architectures)、流动电极构建(Flow electrode architectures)模式、以及电极卷式构建，所谓电极卷式构建是将电极材料卷绕起来以实现在较小的空间内实现较大的流通面积。但现有电极卷式构建都是直接由一个单个电极材料卷绕形成，这种结构对电极材料的强度、韧度、以及弯曲度要求极高，且容易在卷绕过程中，使得电极材料表面的吸附材料遭到破坏，造成其性能下降。
发明内容
为了解决背景技术存在的技术问题，本发明提出的一种卷绕式CDI净水装置。
本发明提出的一种卷绕式CDI净水装置，包括：带有进水口和出水口的外壳体、以及置于外壳体内部的滤芯，其中：
滤芯由多个沿厚度方向分层布置的电极片同轴同向卷绕形成，且多个电极片的内侧端分别沿绕卷方向周向间距布置。
优选地，任意一个电极片均包括正极片、与正极片相对的负极片、以及位于正极片与负极片之间并由绝缘材料制成的绝缘层。
优选地，绝缘层为隔网。
优选地，正极片和负极片均包括起支撑和导电作用的基片和附着在基片表面以起电吸附作用的吸附层，吸附层包括位于基片正面的正面吸附层和位于基片背面的背面吸附层；滤芯中且位于任意相邻的两个电极片之间均分别设有由绝缘材料制成的隔片。
优选地，隔片为网状结构或镂空结构。
优选地，在滤芯径向方向上任意相邻两个电极片之间均分别预留有间距以形成绝缘间距。
优选地，还包括用于接电的接电柱，接电柱包括正极柱和同轴布置在正极柱的一端并通过绝缘结构件与正极柱连接的负极柱；各电极片卷绕在接电柱上，且各电极片中的正极片的内侧端均分别与正极柱连接，其负极片的内侧端均分别与负极柱连接。
优选地，接电柱贯穿外壳以使其两端均位于外壳体的外部。
优选地，正极柱上设有多个沿其周向方向等距布置的第一接点，负极柱上设有多个沿其周向方向等距布置的第二接点；各电极片中，其正极片的内侧端一一对应的与各第一接点固定，其负极片的内侧端一一对应的与各第二接点固定。
优选地，外壳体具有进水缓冲室、出水缓冲室、以及位于进水缓冲室和出水缓冲室之间的净化处理室，所述进水口与进水缓冲室连通，且进水缓冲室与净化处理室之间通过第一孔板隔断；所述出水口与出水缓冲室连通，出水缓冲室与净化处理室之间通过第二孔板隔断；滤芯位于净化处理室内。
优选地，外壳体包括第一端盖、第二端盖和两端贯通的筒体，其中：第一孔板固定在筒体一端的端口处，第二孔板固定筒体另一端的端口处；第一端盖固定在筒体的一端并在其内侧与第一孔板之间形成进水缓冲室，第二端盖固定在筒体的另一端并在其内侧与第二孔板之间形成出水缓冲室。
优选地，第一端盖通过法兰盘与筒体可拆卸固定。
优选地，第二端盖通过法兰盘与筒体可拆卸固定。
优选地，进水口位于第一盖板上，出水口位于第二盖板上。
本发明中，通过将形成滤芯的电极吸附材料设置成多组，并使各组电极片沿电极片的厚度方向分层设置并同轴同向卷绕以形成滤芯，并使各组电极片的内侧端沿其绕卷方向周向间距布置；这种卷绕结构可有效缩短单组电极片的绕卷长度，并减小单组电极片的卷曲度，从而降低对电极片强、韧度以及曲度性能的要求，避免因卷曲度过大而造成电极片在绕卷时被破坏，并在保障滤芯同等外径的情况下通过减小绕卷圈数而提高生产效率。
附图说明
图1为本发明提出的一种卷绕式CDI净水装置的结构示意图。
图2为本发明提出的一种卷绕式CDI净水装置中由两组电极片绕卷形成的滤芯结构示意图。
图3为本发明提出的一种卷绕式CDI净水装置中由四组电极片绕卷形成的滤芯结构示意图。
图4为本发明提出的一种卷绕式CDI净水装置中由六组电极片绕卷形成的滤芯结构示意图。
图5为本发明提出的一种卷绕式CDI净水装置中由八组电极片绕卷形成的滤芯结构示意图。
图6为本发明提出的一种卷绕式CDI净水装置中所述接电柱的结构示意图。
图7为本发明提出的一种卷绕式CDI净水装置中所述外壳体的结构示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明提出的一种卷绕式CDI净水装置，包括：带有进水口和出水口的外壳体1、以及置于外壳体1内部的滤芯2和与滤芯2连接以用于接电的接电柱3，其中：
滤芯2由多个沿厚度方向分层布置的电极片A同轴同向卷绕形成，且多个电极片A的内侧端分别沿绕卷方向周向间距布置(即各个电极片A绕卷的起始端不在同一个位置，而是呈周向排布状态)，这种卷绕结构在保障滤芯2在同等外径的情况下可有效缩短单组电极片A的绕卷长度，并减小单组电极片A的卷曲度，从而降低对电极片A强、韧度以及曲度性能的要求，避免因卷曲度过大而造成电极片A在绕卷时被破坏，并在保障滤芯2同等外径的情况下通过减小绕卷圈数而提高生产效率。
实施例1
参照图2，电极片A设有两个，分别为第一个电极片A1和第二个电极片A2，且第一个电极片A1和第二个电极片A2的内侧端沿二者的卷绕方向等距排布。
实施例2
参照图3，电极片A设有四个，分别为第一个电极片A1、第二个电极片A2、第三个电极片A3和第四个电极片A4。且第一个电极片A1、第二个电极片A2、第三个电极片A3和第四个电极片A4的内侧端沿四者的卷绕方向等距排布。
实施例3
参照图4，电极片A设有六个，分别为第一个电极片A1、第二个电极片A2、为第三个电极片A3、第四个电极片A4、第五个电极片A5和第六个电极片A6。且第一个电极片A1、第二个电极片A2、第三个电极片A3和第四个电极片A4、第五个电极片A5和第六个电极片A6的内侧端沿六者的卷绕方向等距排布。
实施例4
参照图5，电极片A设有八个，分别为第一个电极片A1、第二个电极片A2、第三个电极片A3、第四个电极片A4、第五个电极片A5、第六个电极片A6、第七个电极片A7和第八个电极片A8。且第一个电极片A1、第二个电极片A2、第三个电极片A3和第四个电极片A4、第五个电极片A5、第六个电极片A6、第七个电极片A7和第八个电极片A8的内侧端沿八者的卷绕方向等距排布。
此外，上述实施例中，任意一个电极片A均包括正极片、与正极片相对的负极片、以及位于正极片与负极片之间且由绝缘材料制成的绝缘层，具体地：绝缘层为隔网，且正极片和负极片均包括起支撑和导电作用的基片和附着在基片表面以起电吸附作用的吸附层，吸附层包括位于基片正面的正面吸附层和位于基片背面的背面吸附层，滤芯2中且位于任意相邻的两个电极片A之间设置了由绝缘材料制成的隔片，该结构在每个单独的电极片A自身正、负极片之间形成过滤流道，同时，也在任意两组电极片A之间也形成吸附流道，从而提高净水效率。另外，为了保障液体在各个电极片A之间的流通效果，本实施例将隔片设置成网状结构或镂空结构。
另外，在具体实施过程中，也可以直接采用在滤芯径向方向上任意相邻两个电极片之间均分别预留间距以形成绝缘间距的方式状态)。
参照图6，上述实施例中，接电柱3贯穿外壳以使其两端均位于外壳体1的外部，接电柱3包括正极柱31和同轴布置在正极柱31的一端并通过绝缘结构件32与正极柱31连接的负极柱33；各组电极片A卷绕在接电柱3上，且各组电极片A中的正极片的内侧端均分别与正极柱31连接，其负极片的内侧端均分别与负极柱33连接。该结构的设置使得接电柱3成为滤芯2的芯轴，既能对滤芯2起到很好的支撑作用，又能方便各组吸附材料A中的正极片与负极片接入并保障具有较大接触面(各正极片与负极片在绕卷过程中其起始端在绕卷方向上是由贴合状态到逐步分离的过程)，且接电柱3的两端均位于外壳体1的外部，也方便接线。上述实施例中，正极柱31和负极柱33的具体结构如下：
正极柱31上设有多个沿其周向方向等距布置的第一接点，负极柱33上设有多个沿其周向方向等距布置的第二接点；各电极片A中，其正极片的内侧端一一对应的与各第一接点固定，其负极片的内侧端一一对应的与各第二接点固定，具体的：第一接点和第二接点均为沿接电柱轴向延伸的沟槽，在绕卷时，预先将各组电极片A中正极片的内侧端一一对应地插入正极柱31上的的各沟槽内并固定，其负极片的内侧端一一对应插入负极柱33上的各沟槽内并固定，然后再对各组电极片A同轴同向绕卷以形成滤芯2。
上述实施例中，绝缘结构件32包括套筒，正极柱31的一端由套筒的一端伸入套筒内并与套筒螺纹配合，负极柱33的一端由套筒的另一端伸入套筒内并与套筒螺纹配合，正极柱31与负极柱33位于套筒内部的一端之间预留有间距，该结构在保障正极柱31与负极柱33之间绝缘的情况下，使二者便于拆装和更换。且为了进一步降低正极柱31与负极柱33之间出现短路的概率，本实施例还可在套筒内且位于正极柱31与负极柱33之间设置绝缘隔断。
上述实施例中，外壳体1具有进水缓冲室、出水缓冲室、以及位于进水缓冲室和出水缓冲室之间的净化处理室，所述进水口与进水缓冲室连通，且进水缓冲室与净化处理室之间通过第一孔板隔断；所述出水口与出水缓冲室连通，出水缓冲室与净化处理室之间通过第二孔板隔断；滤芯2位于净化处理室内。以利用进水缓冲室和第一孔板的缓冲作用保障净化处理室进水端的水压平稳，水流均匀；利用出水缓冲室和第二孔板的缓冲作用保障净化处理室出水端水压平稳，水流均匀，进而保障净化处理室内水流速度的平稳性，以及进入的原水与滤芯2工作部位接触的均匀性，提高净化效果。
另外，为了方便对内部部件的更换和维护，上述实施例对外壳体1的结构进行设置，具体结构如下：
参照图7，外壳体1包括第一端盖11、第二端盖12和两端贯通的筒体13，其中：第一孔板固定在筒体13一端的端口处，第二孔板固定筒体13另一端的端口处；第一端盖11通过法兰盘固定在筒体13的一端并在其内侧与第一孔板之间形成进水缓冲室，第二端盖12通过法兰盘固定在筒体13的另一端并在其内侧与第二孔板之间形成出水缓冲室。进水口位于第一端盖11上，出水口位于第二端盖12上。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种卷绕式CDI净水装置，其特征在于，包括：带有进水口和出水口的外壳体（1）、以及置于外壳体（1）内部的滤芯（2），其中：
滤芯（2）由多个沿厚度方向分层布置的电极片（A）同轴同向卷绕形成，且多个电极片（A）的内侧端分别沿绕卷方向周向间距布置；
任意一个电极片（A）均包括正极片、与正极片相对的负极片、以及位于正极片与负极片之间并由绝缘材料制成的绝缘层；
正极片和负极片均包括起支撑和导电作用的基片和附着在基片表面以起电吸附作用的吸附层，吸附层包括位于基片正面的正面吸附层和位于基片背面的背面吸附层；滤芯（2）中且位于任意相邻的两个电极片（A）之间均分别设有由绝缘材料制成的隔片；
还包括用于接电的接电柱（3），接电柱（3）包括正极柱（31）和同轴布置在正极柱（31）的一端并通过绝缘结构件（32）与正极柱（31）连接的负极柱（33）；各电极片（A）卷绕在接电柱（3）上，且各电极片（A）中的正极片的内侧端均分别与正极柱（31）连接，其负极片的内侧端均分别与负极柱（33）连接。
2.根据权利要求1所述的卷绕式CDI净水装置，其特征在于，其特征在于，绝缘层为隔网。
3.根据权利要求1所述的卷绕式CDI净水装置，其特征在于，隔片为网状结构或镂空结构。
4.根据权利要求1所述的卷绕式CDI净水装置，其特征在于，在滤芯（2）径向方向上任意相邻两个电极片（A）之间均分别预留有间距以形成绝缘间距。
5.根据权利要求1所述的卷绕式CDI净水装置，其特征在于，接电柱（3）贯穿外壳以使其两端均位于外壳体（1）的外部。
6.根据权利要求1所述的卷绕式CDI净水装置，其特征在于，正极柱（31）上设有多个沿其周向方向等距布置的第一接点，负极柱（33）上设有多个沿其周向方向等距布置的第二接点；各电极片（A）中，其正极片的内侧端一一对应的与各第一接点固定，其负极片的内侧端一一对应的与各第二接点固定。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的卷绕式CDI净水装置，其特征在于，外壳体（1）具有进水缓冲室、出水缓冲室、以及位于进水缓冲室和出水缓冲室之间的净化处理室，所述进水口与进水缓冲室连通，且进水缓冲室与净化处理室之间通过第一孔板隔断；所述出水口与出水缓冲室连通，出水缓冲室与净化处理室之间通过第二孔板隔断；滤芯（2）位于净化处理室内。
8.根据权利要求7所述的卷绕式CDI净水装置，其特征在于，外壳体（1）包括第一端盖（11）、第二端盖（12）和两端贯通的筒体（13），其中：第一孔板固定在筒体（13）一端的端口处，第二孔板固定在筒体（13）另一端的端口处；第一端盖（11）固定在筒体（13）的一端并在其内侧与第一孔板之间形成进水缓冲室，第二端盖（12）固定在筒体（13）的另一端并在其内侧与第二孔板之间形成出水缓冲室。
9.根据权利要求8所述的卷绕式CDI净水装置，其特征在于，进水口位于第一端盖（11）上，出水口位于第二端盖（12）上。
10.根据权利要求8所述的卷绕式CDI净水装置，其特征在于，第一端盖（11）通过法兰盘与筒体（13）可拆卸固定。
11.根据权利要求8所述的卷绕式CDI净水装置，其特征在于，第二端盖（12）通过法兰盘与筒体（13）可拆卸固定。
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