CN114132998B - 一种自清洁的电化学反应装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自清洁的电化学反应装置，其包括：电解反应筒体；阴极，阴极设在电解反应筒体的内壁上；阳极，阳极竖直设置在电解反应筒体内的中心轴位置；刮除机构，刮除机构可滑动地安装在电解反应筒体内，适于刮除阴极表面的成垢物质；驱动装置，驱动装置安装在电解反应筒体的外部，其驱动端连接有第一连杆和第二连杆，第一连杆的一端和第二连杆的一端均伸入电解反应筒体的内部与刮除机构连接，驱动装置适于驱动刮除机构上下往复运动。本发明提供一种自清洁的电化学反应装置，其阳极竖直设置在电解反应筒体的中心轴位置，阳极与阴极之间的间距相等，使得阳极周围的电化学反应均衡，使成垢物质的沉积更加均匀。
Description
技术领域
本发明涉及电化学水处理技术领域，具体而言，涉及一种自清洁的电化学反应装置。
背景技术
现有处理工业循环冷却液技术主要使用化学药剂和物理法。化学法有多种风险，比如泄露风险、对人体伤害风险，水体富营养化风险等，随着社会环保意识的增强和环保法规的日趋严格，应不使用化学药剂或者尽可能减少使用化学药剂。物理法主要运用电场、磁场、紫外光等技术，电场及磁场使得成垢离子结合成文石晶核，成垢离子析出会优先生长在文石晶核上形成文石晶体，文石晶体很容易被冲走，这样就达到了防垢的目的。紫外光的照射，能破坏及改变微生物的DNA结构，使细菌当即死亡或不能繁殖后代，达到杀菌的目的。但在实际应用中局部温度很高，文石会转化成方解石形成硬垢，防垢效果有限，紫外光穿透低，杀菌效果受液体色度、浊度影响比较大。
电化学处理技术是一种绿色环保的处理技术，有杀菌灭藻、除垢、防腐的作用，电化学处理技术可以减少或避免化学药剂的使用和排放，能够延长设备的使用寿命。如在授权公告号为CN202864975U的中国实用新型专利中，公开了一种电解水处理装置，其包括安装于反应室内的阳极，整个圆柱形罐体内壁作为阴极。该专利中，罐体的中心轴位置安装有汽缸，为了避免阳极与汽缸的安装位置存在冲突，阳极安装在罐体的非中心轴位置，导致单个阳极距离两侧的阴极之间的间距不相等，使得阳极两侧的电化学反应不平衡，这会导致成垢物质的不均匀堆积。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种自清洁的电化学反应装置，其阳极竖直设置在电解反应筒体的中心轴位置，阳极与阴极之间的间距相等，使得阳极周围的电化学反应均衡，使成垢物质的沉积更加均匀。
为解决上述问题，本发明提供一种自清洁的电化学反应装置，包括：电解反应筒体，所述电解反应筒体表面设有进液口和排液口；阴极，所述阴极设在所述电解反应筒体的内壁上；阳极，所述阳极竖直设置在所述电解反应筒体内的中心轴位置；刮除机构，所述刮除机构可滑动地安装在所述电解反应筒体内，适于刮除所述阴极表面的成垢物质；驱动装置，所述驱动装置安装在所述电解反应筒体的外部，其驱动端连接有第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端和所述第二连杆的一端均伸入所述电解反应筒体的内部与所述刮除机构连接，所述第一连杆和所述第二连杆均与所述电解反应筒体可相对滑动地密封连接，所述驱动装置适于驱动所述刮除机构上下往复运动。
通过上述设置后，阳极位于电解反应筒体的中心轴位置，可使得电解反应筒体内的湍流最小化，能降低对电化学处理效率的影响。阳极竖直设置在电解反应筒体内的中心轴位置，其与阴极之间的间距相等。使得电解反应筒体内的电化学反应均衡，成垢物质的沉积更加均匀。驱动装置驱动刮除装置在电解反应筒体内上下往复移动，刮除装置适于刮除成垢物质。成垢物质的沉积均匀，使得刮除装置进行刮除作业时，受力均匀，刮除装置对第一连杆和第二连杆的反作用力均匀，避免第一连杆和第二连杆因受力不均而影响使用寿命。
可选地，所述电解反应筒体的高度与直径比为4-50:1；使用较长的电解反应筒体来确保在液体的持续流动下进行电化学反应，同时控制液体的流速来减少液体流动引起的湍流。
可选地，所述刮除结构包括刮板和旋转环，所述旋转环嵌合安装在所述刮板的外周，且所述旋转环与所述刮板之间形成密封的环状腔体，所述旋转环的表面设有多个与所述环状腔体接通的冲洗孔，所述环状腔体通过所述第一连杆和/或所述第二连杆外接高压管，来自所述高压管的高压气体或液体经过冲洗孔喷淋至所述阴极表面，经由冲洗孔向旋转环的外侧喷出适于清理所述阴极表面的成垢物质。
可选地，所述旋转环可转动地嵌合安装在所述刮板的外周，所述冲洗孔的一侧侧壁与所述环状腔体的外周侧壁相切，多个所述冲洗孔以所述环状腔体的中心轴为旋转对称中心做旋转对称，通过所述冲洗孔对向所述环状腔体流入的冲洗物施加旋转力，所述旋转力驱动所述旋转环转动。由于驱动装置的驱动作用，使得刮板能够上下移动刮除阴极表面的成垢物质，在移动过程中，高压气体或液体冲除成垢物质。因为冲洗孔之间存在间距，导致冲洗存在死角。旋转力的存在，驱动旋转环旋转用以消除冲洗存在的死角，改善除垢效果。
可选地，所述刮板的上边沿向外周方向延伸形成第一刮除部，所述刮板的下边沿向外周方向延伸形成第二刮除部，所述第二刮除部上竖向设有出液孔。第一刮除部、第二刮除部、旋转环以及电解反应筒体的内壁之间形成环形空间，高压液体积攒填满该环形空间容易影响冲洗效果。出液孔适于及时排出高压液体，避免高压液体积攒填满该环形空间。
可选地，所述第一刮除部外周边缘设有斜齿结构。斜齿结构的上下端的边缘部分接触坚硬的成垢物质后，能够破碎成垢物质，便于后续的冲洗作业。
可选地，所述冲洗孔沿所述旋转环的轴向呈多排分布，其中至少一排的所述冲洗孔朝向所述斜齿结构。高压气体或液体经过斜齿结构的引导作用后，形成一个旋切的高压流，高压流能够及时冲洗掉被破碎的成垢物质，进一步改善除垢效果。
可选地，所述第二刮除部外周边缘设有斜齿结构。上述设置后，斜齿结构中的齿槽能够取代出液孔，发挥及时排出高压液体的作用。并且高压液体经过斜齿结构的引流作用后，在电解反应筒体内壁形成流动的水幕，能够去除粘附力较小的成垢物质。
可选地，所述第一刮除部的外周与所述电解反应筒体内壁之间的间隙为0.5-2mm。
可选地，所述第二刮除部的外周与所述电解反应筒体内壁之间的间隙为1-3mm。
可选地，所述刮板与所述旋转环之间设有薄壁轴承，所述薄壁轴承密封所述环状腔体。
可选地，所述电解反应筒体下端设有清洁口。
可选地，所述电解反应筒体上端设有溢流口；溢流口适于排出来自高压管的气体。
附图说明
图1为本发明实施例中电化学反应装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中刮除机构的结构示意图；
图3为本发明实施例中刮除机构的局部剖面图；
图4为图3中A处的局部放大图；
图5为本发明实施例中刮除机构的侧视图；
图6为沿图5中A-A线切割的剖视图；
图7为本发明实施例中刮板的结构示意图；
图8为本发明实施例中刮板的仰视图；
图9为本发明另一实施例中刮除机构的结构示意图；
图10为本发明另一实施例中刮除机构的结构示意图；
图11为本发明另一实施例中刮除机构的结构示意图。
附图标记说明：
1、电解反应筒体；2、阴极；3、第一连杆；4、第二连杆；5、驱动装置；6、阳极；7、刮板；8、旋转环；9、密封环；10、薄壁轴承；
11、进液口；12、排液口；13、溢流口；14、清洁口；
71、中心孔；72、第一刮除部；73、第二刮除部；74、第一连接口；75、第二连接口；76、环状腔体；
721、斜齿结构；
731、出液孔；
81、冲洗孔。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。
在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本说明书中，阳极6和阴极2外接直流电源，直流电源在导电内壁和导电电极之间形成一个电场，电流流过导电液体产生电化学反应，液体被电解成正负离子，导电内壁附近负离子较多所以呈碱性，增强了成垢物质析出，在本说明书中，通过改变导电液体的成分，其电化学反应附带产物可作为杀菌液抑制藻类及细菌生长。例如向导电液体中添加氯化钠，电解生成的次氯酸钠作为杀菌液抑制藻类及细菌生长。
结合图1所示，本说明书中提供一种自清洁的电化学反应装置，包括：电解反应筒体1，所述电解反应筒体1表面设有进液口11和排液口12；阴极2，所述阴极2设在所述电解反应筒体1的内壁上；阳极6，所述阳极6竖直设置在所述电解反应筒体1内的中心轴位置；刮除机构，所述刮除机构可滑动地安装在所述电解反应筒体1内，适于刮除所述阴极2表面的成垢物质；驱动装置5，所述驱动装置5安装在所述电解反应筒体1的外部，其驱动端连接有第一连杆3和第二连杆4，所述第一连杆3的一端和所述第二连杆4的一端均伸入所述电解反应筒体1的内部与所述刮除机构连接，所述驱动装置5适于驱动所述刮除机构上下往复运动，所述第一连杆3和所述第二连杆4均与所述电解反应筒体1可相对滑动地密封连接。
具体的，所述电解反应筒体1下端设有清洁口14。
具体的，电解反应筒体1内顶部材质使用非导电材质，既可以避免电解反应筒体1内壁顶部的成垢物质沉积，还可以避免使用导电材质时对电解反应筒体1的腐蚀问题。
进一步的，在本实施例中，电解反应筒体1内顶部材质使用PVC材质。
具体的，所述电解反应筒体1上端设有溢流口13；溢流口13适于排出来自高压管的气体。
具体的，所述电解反应筒体1的高度与直径比为4-50:1；使用较长的电解反应筒体1来确保在液体的持续流动下进行电化学反应，同时控制液体的流速来减少液体流动引起的湍流。
进一步的，电解反应筒体1为立式罐体，其具有圆柱形的侧壁。阴极2均匀地覆盖在电解反应筒体1的侧壁上。
进一步的，驱动装置5为气动伸缩装置、液压伸缩装置或电动伸缩装置。
具体的，电解反应筒体1中盛放了导电液体，导电液体由电解反应筒体1下方的进液口11流入电解反应筒体1内部，导电液体以较低的流速自下而上流经反应室，经过充分的电化学反应之后由排液口12向外排出。返回到电解反应筒体1，此时电解反应筒体1的清洁口14为关闭状态，在电化学反应的阴极2和阳极6上施加直流电压，进行电化学反应，阳极6的表面镀有涂层，以增强在酸性环境下导电电极的耐用性，正离子在阳极6附近较多，负离子在阴极2附近较多，成垢物质在阴极2附近高浓度氢氧根环境下析出后在阴极2沉积。
进一步的，日常清洁时关闭直流电场，关闭排液口12，打开清洁口14，驱动装置5工作，其驱动端通过第一连杆3和第二连杆4的传动后，驱动刮除机构在电解反应筒体1内部上下往复移动。从而使刮除机构将沉积在阴极2上的成垢物质刮除，刮下的成垢物质经由清洁口14排除本装置，然后打开排液口12关闭清洁口14，将刮除机构升到电解反应筒体1内顶部。
更进一步的，深度清洁时先进行一次日常清洁，然后关闭排液口12，打开清洁口14和进液口11，通过驱动装置5工作，其驱动端通过第一连杆3和第二连杆4的传动后，驱动刮除机构在电解反应筒体1内部上下往复移动。同时在第一连杆3和第二连杆4中通入高压气体或液体。在刮板7上下运动的过程中，高压气体及液体冲刷电解反应筒体1的内壁，将沉积在电解反应筒体1内壁上的成垢物质更彻底的去除，废液经由清洁口14排除。然后关闭高压气体或液体，打开排液口12，关闭清洁口14，将刮除机构升到电解反应筒体1内顶部。打开直流电源恢复电化学反应状态，由此完成了成垢物质的排出和反应装置的深度清洁功能。
结合图2所示，在本实施例中，提供一种自清洁的电化学反应装置，其所述刮除结构包括刮板7和旋转环8，所述旋转环8嵌合安装在所述刮板7的外周，且所述旋转环8与所述刮板7之间形成密封的环状腔体76，所述旋转环8的表面设有多个与所述环状腔体76接通的冲洗孔81，所述环状腔体76通过所述第一连杆3和/或所述第二连杆4外接高压管，来自所述高压管的高压气体或液体经过冲洗孔81喷淋至所述阴极2表面，经由冲洗孔81向旋转环8的外侧喷出适于清理所述阴极2表面的成垢物质。
进一步的，刮板7为圆环形结构，刮板7的内周为圆柱形的中心孔71。中心孔71适于避让阳极6。
更进一步的，刮板7的内周与阳极6的外周之间存在的间距为2.5-12.5cm。优选为6-8cm，在本实施例中从间距为7cm。
具体的，结合图3和图4所示，所述刮板7与所述旋转环8之间设有薄壁轴承10，所述薄壁轴承10密封所述环状腔体76。
进一步的，在刮板7的上对称竖直设有第一连接口74和第二连接口75。第一连接口74和第二连接口75的内壁设有内螺纹，第一连接口74螺纹连接第一连杆3，第二连接口75螺纹连接第二连杆4。
具体的，结合图7所示，所述刮板7的上边沿向外周方向延伸形成第一刮除部72，所述刮板7的下边沿向外周方向延伸形成第二刮除部73。
进一步的，即在本实施例中，刮板7上的第一刮除部72与第二刮除部73之间内凹形成与旋转环8适配的轮廓结构。薄壁轴承10的数量为两个，分别固定安装在刮板7外周的上下两侧。之后旋转环8套设在薄壁轴承10的外周上，以此形成环状腔体76。
具体的，所述第二刮除部73上竖向设有出液孔731。第一刮除部72、第二刮除部73、旋转环8以及电解反应筒体1的内壁之间形成环形空间，高压液体积攒填满该环形空间容易影响冲洗效果。出液孔731适于及时排出高压液体，避免高压液体积攒填满该环形空间。
更进一步的，为了提高环状腔体76的密封性能，在刮板7与旋转环8之间设有密封环9。
进一步的，刮板7采用非导电材质，可以避免刮板7上的成垢物质沉积和腐蚀，为了保证强度刮板7厚度应在10mm以上，优选厚度20mm-40mm，刮板7外直径小于反应室内壁内直径0.5mm-6mm，优选小于内直径1mm-3mm，在本实施例中，刮板7的厚度为20mm，可以保证较好的反应装置内壁清洁效果。
结合图5和图6所示，在另一实施例中，提供一种自清洁的电化学反应装置，其所述刮除结构包括刮板7和旋转环8，所述旋转环8可转动地嵌合安装在所述刮板7的外周，且所述旋转环8与所述刮板7之间形成密封的环状腔体76，所述旋转环8的表面设有多个与所述环状腔体76接通的冲洗孔81，所述冲洗孔81的一侧侧壁与所述环状腔体76的外周侧壁相切，多个所述冲洗孔81以所述环状腔体76的中心轴为旋转对称中心做旋转对称，通过所述冲洗孔81对向所述环状腔体76流入的冲洗物施加旋转力，所述旋转力驱动所述旋转环8转动，所述环状腔体76通过所述第一连杆3和所述第二连杆4外接高压管，来自所述高压管的高压液体经过冲洗孔81喷淋至所述阴极2表面，经由冲洗孔81向旋转环8的外侧喷出适于清理所述阴极2表面的成垢物质。
进一步的，在另一实施例中，所述环状腔体76通过所述第一连杆3或所述第二连杆4外接高压管，来自所述高压管的高压气体经过冲洗孔81喷淋至所述阴极2表面。
进一步的，在另一实施例中，由于驱动装置5的驱动作用，使得刮板7能够上下移动刮除阴极2表面的成垢物质，在移动过程中，高压气体或液体冲除成垢物质。因为冲洗孔81之间存在间距，导致冲洗存在死角。旋转力的存在，驱动旋转环8旋转用以消除冲洗存在的死角。
结合图9所示，在另一实施例中，所述第一刮除部72外周边缘设有斜齿结构721，所述冲洗孔81沿所述旋转环8的轴向呈两排分布，其中至少一排的所述冲洗孔81朝向所述斜齿结构721。
进一步的，在另一实施例中，斜齿结构721的上下端的边缘部分接触坚硬的成垢物质后，能够破碎成垢物质，便于后续的冲洗作业。高压气体或液体经过斜齿结构721的引导作用后，形成一个旋切的高压流，高压流能够及时冲洗去除被破碎的成垢物质。
结合图10所示，在另一实施例中，所述第二刮除部73外周边缘设有斜齿结构721。
进一步的，在另一实施例中，斜齿结构721中的齿槽能够取代出液孔731，发挥及时排出高压液体的作用。并且高压液体经过斜齿结构721的引流作用后，在电解反应筒体1内壁形成流动的水幕，能够去除粘附力较小的成垢物质。
结合图11所示，在另一实施例中，所述第一刮除部72外周边缘和第二刮除部73外周边缘均设有斜齿结构721，所述冲洗孔81沿所述旋转环8的轴向呈两排分布，其中至少一排的所述冲洗孔81朝向所述斜齿结构721。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种自清洁的电化学反应装置，其特征在于，包括：
电解反应筒体(1)，所述电解反应筒体(1)表面设有进液口(11)和排液口(12)；
阴极(2)，所述阴极(2)设在所述电解反应筒体(1)的内壁上；
阳极(6)，所述阳极(6)竖直设置在所述电解反应筒体(1)内的中心轴位置；
刮除机构，所述刮除机构可滑动地安装在所述电解反应筒体(1)内，适于刮除所述阴极(2)表面的成垢物质；
驱动装置(5)，所述驱动装置(5)安装在所述电解反应筒体(1)的外部，其驱动端连接有第一连杆(3)和第二连杆(4)，所述第一连杆(3)的一端和所述第二连杆(4)的一端均伸入所述电解反应筒体(1)的内部与所述刮除机构连接，所述第一连杆(3)和所述第二连杆(4)均与所述电解反应筒体(1)可相对滑动地密封连接，所述驱动装置(5)适于驱动所述刮除机构上下往复运动；
所述刮除机构包括刮板(7)和旋转环(8)，所述旋转环(8)嵌合安装在所述刮板(7)的外周，且所述旋转环(8)与所述刮板(7)之间形成密封的环状腔体(76)，所述旋转环(8)的表面设有多个与所述环状腔体(76)接通的冲洗孔(81)，所述环状腔体(76)通过所述第一连杆(3)和/或所述第二连杆(4)外接高压管，来自所述高压管的冲洗物经过冲洗孔(81)喷淋至所述阴极(2)表面。
2.根据权利要求1所述的一种自清洁的电化学反应装置，其特征在于：所述旋转环(8)可转动地嵌合安装在所述刮板(7)的外周，所述冲洗孔(81)的一侧侧壁与所述环状腔体(76)的外周侧壁相切，多个所述冲洗孔(81)以所述环状腔体(76)的中心轴为旋转对称中心做旋转对称，通过所述冲洗孔(81)对向所述环状腔体(76)流入的冲洗物施加旋转力，所述旋转力驱动所述旋转环(8)转动。
3.根据权利要求2所述的一种自清洁的电化学反应装置，其特征在于：所述刮板(7)的上边沿向外周方向延伸形成第一刮除部(72)，所述刮板(7)的下边沿向外周方向延伸形成第二刮除部(73)，所述第二刮除部(73)上竖向设有出液孔(731)。
4.根据权利要求3所述的一种自清洁的电化学反应装置，其特征在于：所述第一刮除部(72)外周边缘设有斜齿结构(721)。
5.根据权利要求4所述的一种自清洁的电化学反应装置，其特征在于：所述冲洗孔(81)沿所述旋转环(8)的轴向呈多排分布，其中至少一排的所述冲洗孔(81)朝向所述斜齿结构(721)。
6.根据权利要求3所述的一种自清洁的电化学反应装置，其特征在于：所述第二刮除部(73)外周边缘设有斜齿结构(721)。
7.根据权利要求3所述的一种自清洁的电化学反应装置，其特征在于：所述第二刮除部(73)的外周与所述电解反应筒体(1)内壁之间的间隙为1-3mm。
8.根据权利要求2所述的一种自清洁的电化学反应装置，其特征在于：所述刮板(7)与所述旋转环(8)之间设有薄壁轴承(10)，所述薄壁轴承(10)密封所述环状腔体(76)。
9.根据权利要求1所述的一种自清洁的电化学反应装置，其特征在于：所述电解反应筒体(1)下端设有清洁口(14)。
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