CN116332377A - 液体管除垢装置和液体处理器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液体管除垢装置和液体处理器，液体管除垢装置包括磁芯组件、谐振线圈和谐振电容，其中，磁芯组件包括多个磁芯，多个磁芯沿轴向并排设置，且套设在液体管上；谐振线圈绕制在磁芯组件上，且与谐振电容构成一路LC振荡电路，其中，LC振荡电路被配置为在工作时采用脉冲震动的方式对液体管进行除垢，能够输出较强的电磁场，进而提高了除垢效果。

Description

液体管除垢装置和液体处理器

技术领域

本发明涉及工业废水处理技术领域，特别是涉及一种液体管除垢装置和液体处理器。

背景技术

在实际应用中，对工业排放废水进行了一系列的限定，工业废水需要经过处理后才能进行排放，工业废水或经过处理后的工业废水中均含有杂质，容易残留在液体管中，并固结在液体管壁上。在相关技术中，通常利用大管道多排磁芯多头排列结构，通过脉冲震动的方式清理液体管壁上的杂质。由于多路LC振荡电路的频率或者相位不相同，导致不同的波形叠加抵消，使得输出的电磁场强度减弱，进而影响除垢效果。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有提升液体管除垢效果的液体管除垢装置和液体处理器。

一种液体管除垢装置，包括：

磁芯组件，磁芯组件包括多个磁芯，多个磁芯沿轴向并排设置，且套设在液体管上；

谐振线圈和谐振电容，谐振线圈绕制在磁芯组件上，且与谐振电容构成一路LC振荡电路，其中，LC振荡电路被配置为在工作时采用脉冲震动的方式对液体管进行除垢。

上述方案中，LC振荡电路还包括H桥单元，H桥单元与谐振电容连接，谐振电容与谐振线圈连接，其中，H桥单元输出的方波信号经谐振电容和谐振线圈转换为正弦波信号。

上述方案中，每个磁芯由多块磁体连接成环形。

上述方案中，多块磁体之间采用螺栓连接。

上述方案中，多个磁芯的相同连接部共用一个螺栓。

上述方案中，谐振电容为至少一个，且与谐振线圈之间呈并联关系、串联关系、或串并联关系。

上述方案中，在LC振荡电路工作时，多个磁芯的谐振频率和相位保持相同。

上述方案中，谐振线圈的两端分别记为第一接线端子和第二接线端子，第一接线端子和第二接线端子之间引出有第三接线端子，且第一接线端子与第三接线端子之间的线圈匝数、第二接线端子与第三接线端子之间的线圈匝数均大于0，第一接线端子和第三接线端子用以连接谐振电容。

上述方案中，第一接线端子与第三接线端子之间的线圈匝数根据液体管的管径和LC振荡电路的谐振频率确定，第二接线端子与第三接线端子之间的线圈匝数大于等于1。

一种液体处理器，包括上述方案中的液体管除垢装置和信号发生器，信号发生器被配置为向LC振荡电路施加脉冲信号，以使LC振荡电路进行工作。

上述液体管除垢装置和液体处理器，通过谐振电容与绕制在磁芯组件的谐振线圈组成一路LC振荡电路，在LC振荡电路工作时通过脉冲震动的方式对液体管进行除垢，从而能够保证磁芯组件中每个磁芯的谐振频率、振幅、相位都相同，使得每个磁芯的电磁场可以叠加，进而提高了输出的电磁场强度，提高了除垢效果。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为相关技术中液体管除垢装置的结构示意图；

图2为频率相同振幅不相同两列波叠加的示意图；

图3为频率不同振幅相同的两列波形叠加的示意图；

图4为频率相近的两列波形叠加的示意图；

图5为另一种频率相近的两列波性叠加的示意图；

图6为一个实施例中液体管除垢装置的结构示意图；

图7为一个实施例中一个磁芯的结构示意图；

图8为一个实施例中LC谐振电路的结构示意图；

图9为一个实施例中谐振线圈的示意图；

图10为一个实施例中液体处理器的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在对本发明实施例进行详细说明之前，首先对相关技术进行简单介绍。

如图1所示，图1为相关技术的液体管除垢装置的结构示意图。在图1中包含信号发生器、三排磁芯组件、三组线圈和三组电容，其中，三组线圈和三组电容分别组成三路LC振荡电路。在图1中的液体管除垢装置中，采用了多排磁芯，液体管除垢装置中的三路LC振荡电路有利于脉冲信号均匀分布在管径中，并且能够提高电磁场强度，从而提高除垢效果。

具体地，f1、f2、f3分别为三路LC振荡电路的谐振频率，三组线圈的电感参数分别为L1、L2和L3，根据谐振频率计算公式

其中，L为线圈的电感参数，C为电容的电容值，可以得知，谐振频率受电感参数和电容值的共同影响，其中，电容值本身具有误差范围，每个电容的电容值可能都存有偏差；电感参数受线圈的绕线工艺影响，电感参数一致性较差，也就是线圈的电感参数L1、L2和L3可能均不相同，这就导致三路LC振荡电路谐振频率f1、f2和f3出现不同的情况。

根据波形的叠加原理，若有几列波同时在介质中传播，则它们各自以原有的各自特性(包括振幅、频率、波长、振动方向、传播方向)独立传播，在几列波相遇的区域，质点的位移等于各列波单独传播时在该处引起的位移的矢量和，参照图2-图5所示的叠加情形，其中，图2为频率相同振幅不相同两列波叠加的示意图，图3为频率不同振幅相同的两列波形叠加的示意图，图4为频率相近的两列波形叠加的示意图，图5为另一种频率相近的两列波性叠加的示意图。

由此可见，在相关技术中的液体管除垢装置中，输出的波形存在叠加效果增强或抵消的情形，导致输出的电磁场强度不稳定。若要保证波形叠加效果增强，需要保证f1、f2和f3的谐振频率相同且相位一致，而在相关技术中的液体管除垢装置中，三路LC振荡电路的谐振频率不能保持一致，影响了电磁场的输出，从而影响了除垢效果。

基于此，在本申请中提出一种新的液体管除垢装置，能够稳定输出较强的电磁场，有利于提高除垢效果。

以下对本申请实施例的技术方案的实现细节进行详细描述。

在一个实施例中，如图6所示，提供了一种液体管除垢装置，该液体管除垢装置10包括磁芯组件11、谐振线圈12和谐振电容13。

参照图6和图7所示，磁芯组件11包括多个磁芯111，其中，在一种实现方式中，磁芯组件11中含有3个磁芯111，相比于单个磁芯而言，多个磁芯能够使磁芯组件11的导磁率更强，在能量传导过程中损失率更小，有利于提高磁芯组件11输出的电磁场强度。磁芯组件11沿轴向并排设置，参见图6所示，磁芯组件11的中央为插入孔，通过插入孔将磁芯组件11套设在液体管上。在实际应用中，对液体管不做限制，液体管可以为石油化工管道，也可以为水管。下面以液体管为水管进行说明。

谐振线圈12绕制在磁芯组件11上，谐振线圈12和谐振电容13共同构成一路LC振荡电路，其中，谐振电容13具有充电和放电的特性，谐振线圈12有阻碍电流变化的特性，能够实现电场和磁场的相互转换，将谐振线圈12和谐振电容13组合一起，可以存储电路共振时的谐振能量，具体地，谐振电容13放电产生电流时，谐振电感12会阻碍电流通过，将电场转换为磁场，进而对能量进行存储；当谐振电容13放电结束后，谐振电感12会阻碍电流的消失，谐振电感12中的磁场转换为电场，产生的电流用于对谐振电容13进行充电；当充电完成后，谐振电容13又开始反向放电，进而形成振荡能量。在本实施例中，在LC振荡电路在工作时，被配置为采用脉冲震动的方式对水管进行除垢。

在实际应用中，谐振电容13可以接入到信号发生器中，信号发生器能够输出脉冲信号，进而LC振荡电路能够进行工作，在LC振荡电路工作时，谐振线圈12能够产生交变电流，交变电流在流经磁芯组件11时产生交变电磁场，输出的交变电磁场作用于水管内的介质，从而实现对水管进行除垢的功能。

在该实施例中，采用了一路LC振荡电路，通过在LC振荡电路工作下采用脉冲震动的方式对水管进行除垢，因此，液体管除垢装置10的功耗约为一路LC振荡电路的功耗，相比于采用多路LC振荡电路的方案(在n＞1路LC振荡电路的方案中，功耗为n*P)，能够降低除垢所需要功耗，并且还能保证输出的电磁场的强度。

在一个实施例中，参考图8所示，图8示出了一路LC振荡电路的结构示意图，LC振荡电路还包含H桥单元14，H桥单元14与谐振电容13连接，谐振电容13再与谐振线圈12连接，通过H桥单元14、谐振电容13和谐振线圈12构成一路LC振荡电路。具体地，在图8中，H桥单元14包含了四个场效应管(分别为Q1、Q2、Q3和Q4)，Q1与Q2组成第一桥臂，Q3和Q4组成第二桥臂。在图8中，包含两个谐振电容13，下面为了对这两个谐振电容13进行区分，分别用C1和C2作为这两个谐振电容13的标号，第一桥臂连接到C1，第二桥臂连接到C2，C1和C2再连接到谐振线圈12，采用这种连接方式可以有效滤除谐振线圈12产生的反向干扰。在一种实现方式中，谐振线圈12的两端分别记为第一接线端子1和第二接线端子2，在第一接线端子1和第二接线端子2之间还引出第三接线端子3，其中，第一接线端子1与C1连接，第三接线端子3与C2连接。

在谐振电路工作时，控制器通过高电平和低电平，控制H桥单元14中Q1、Q2、Q3和Q4的导通和截止，使H桥单元14能够输出方波信号，谐振电容13和谐振线圈12能够将方波信号转换为正弦波信号，当正弦波信号作用于水管上，能够对水管内部的污垢产生脉冲震动，从而可以实现除垢功能。

在一个实施例中，参考图7所示，图7示出了一个磁芯的结构示意图，一个磁芯111包括多块磁体1111，多块磁体1111连接成环形，也就是磁芯111呈环状，在图7中，一个磁芯111包括10块磁体1111，在实际应用中，磁芯111包含的磁体1111的数量可以根据实际需要设置，一般情况下，磁体1111的数量越多，输出的电磁场越强。可以理解的，多块磁体1111连接成环形构成一个磁芯111，多个环形磁芯111组合构成磁芯组件11。

在一个实施例中，一个磁芯111中的每块磁体1111之间采用螺栓连接，参考图7所示，每块磁体1111均设有通孔，在通孔中穿过螺栓，能够将多块磁体1111进行连接。

在一个实施例中，一个磁芯111中的每块磁体1111均设有通孔，在连接每块磁体1111时，将任意相邻两块磁体1111的通孔对齐，可以将一个螺栓放置到对齐的通孔中，从而采用一个螺栓将任意相邻的两块磁体1111进行连接，其中，对齐的通孔为任意相邻两块磁体1111的连接部。

在一个实施例中，至少配置一个谐振电容13，如图6所示，在图6中配置了两个谐振电容13，谐振电容13的数量能够影响LC振荡电路的电容值的大小，从而影响LC振荡电路的谐振频率，可以根据使用需求对谐振电容13的数量与电容值大小进行配置。在实际应用中，谐振电容13可以与谐振线圈12之间呈串联关系，则构成LC串联谐振电路。谐振电容13还可以与谐振线圈12之间呈并联关系，则构成LC并联谐振电路。当然，谐振电容13还可以与谐振线圈12之间呈串并联关系。

在一个实施例中，液体管除垢装置10包括一路LC振荡电路，由于一路LC振荡电路中谐振线圈12的电感参数和谐振电容13的电容参数是保持不变，根据谐振频率

可知，一路LC振荡电路只有一个波源，可以保证多个磁芯111的谐振频率和相位保持相同，因此多个磁芯111的电磁场可以进行共振叠加，得到更强的电磁场，更强的电磁场作用于水管中，能够达到更好的除垢效果。

在该实施例中，通过采用一路LC振荡电路，保证多路波形的频率和相位相同，能够保证输出的电磁场的强度的稳定，避免在多路波形的频率和相位不相同造成的叠加抵消而减弱电磁场的强度。

需要说明的是，液体管除垢装置10在工作时能够输出电场和磁场(也就是上述的电磁场)，而在实际应用中，不同的水管材质对液体管除垢装置10输出的电磁场强度产生影响。在一般情况下，水管材质可以分为塑料材质和金属材质。对于塑料材质的水管，不考虑能耗损失的情况下，液体管除垢装置10输出的电场和磁场均能作用于水管上，达到除垢功能；而对于金属材质的水管，液体管除垢装置10输出的磁场会被金属材质的水管所屏蔽，是通过液体管除垢装置10输出的电场作用于水管上，达到除垢功能。由此，液体管除垢装置10对塑料材质的水管的除垢效果比对金属材质的水管的除垢效果好。

为了提高水管除垢效果，在一个实施例中，如图9所示，谐振线圈12的两端分别记为第一接线端子1和第二接线端子2，在第一接线端子1和第二接线端子2之间引出有第三接线端子3，且第一接线端子1与第三接线端子3之间的线圈匝数均大于0，第一接线端子1和第三接线端子3用以连接谐振电容，从而实现将谐振线圈12与谐振电容13的连接。

在一个实施例中，第一接线端子1与第三接线端子3之间的线圈匝数N1可以根据水管的管径和LC振荡电路的谐振频率确定，第一接线端子1与第三接线端子3之间的线圈匝数N2大于等于1，例如，设置为1匝、2匝等，线圈匝数N1和线圈匝数N2的设置可以通过实验确定，从而保证设置后的线圈匝数N1和线圈匝数N2能够产生强度较大的电磁场。

在实际应用中，第一接线端子1与第三接线端子3之间的绕线记为闭合线圈，第二接线端子2与第一接线端子3之间的绕线记为非闭合线圈，第一接线端子1与第三接线端子3接入谐振电容，第二接线端子2敞开悬空，谐振线圈12内产生交变电流，根据电流的磁效应，谐振线圈12周围会产生交变电磁场。在交变电流恒定的情况下，谐振线圈12产生的感生磁场和感生电场大小也恒定，从而套设在水管上的磁芯组件11在高导磁效应下，可以把谐振线圈12产生的电磁场传导至磁芯组件11上，此时，磁芯组件11可视为初级绕组，水管可视为次级绕组，由初级绕组产生的电磁场在次级绕组产生交变电磁场，交变电磁场作用于水管上，达到除垢的效果。

在实际应用中，虽然非金属材质对磁芯组件11的电磁场阻碍非常小，单独提高谐振线圈12的电流能够达到较好的除垢效果，但采用此方案，将会增加功耗，为此，磁芯组件11套设的水管的材质可以为金属材质。

可以理解的，如果水管表面产生的电场强度本身较弱，则到达水管内部的电磁场的强度也较弱，从而不能实现较好的除垢效果，特别是在水管的材质为金属材质的情形中，谐振线圈12产生的磁场几乎被水管屏蔽，但由于交变电场作用会在水管表面产生一定量的电荷，在不考虑水管接地影响时，在水管内部会产生等量的相反的电荷，进而能够产生等量大小的电场强度作用于水管内的介质；在考虑水管接地影响时，因水管大部分属于铁质合金类，具有一定的导电率，从而水管产生的一部分电荷转移到大地，会在一定程度上降低水管内部的电场强度。基于此，在不提高功耗的情况下，在本实施例中引入非闭合线圈，以提高线圈产生的电场强度，使得水管内部产生较强的电场，从而达到更好的除垢效果。

在该实施例中，谐振线圈12的第二接线端子2和第三接线端子3为非闭合线圈，能够提高谐振线圈12产生的电场强度。具体地，谐振线圈12产生的电场强度E＝K*N2*E1，其中，K为比例系数，为正值，E1为谐振线圈12的第一接线端子1和第三接线端子3产生的感生电场强度。谐振线圈12产生的电场强度的大小正比于谐振线圈12中非闭合线圈的匝数N2。由于非闭合线圈对应的第二接线端子2处于敞开非闭合状态，非闭合线圈并不产生电流，根据功率P＝U*I，I＝0，可以确定增加的非闭合线圈不会增加额外的功耗，由此可以在不提高功耗的情况下，提高电场强度，并且根据麦克维斯的电磁理论，交变的电场会在水管内部产生旋涡磁场，管道内部的感生磁场强度也会适当提高。因此，引入的非闭合线圈可以在几乎不提高功耗的情况下，大幅提高电场强度，降低能源浪费。在此基础上，引入的非闭合的线圈的液体管除垢装置能够输出较强的磁场和较强的电场，对于塑料材质的水管而言，在不提高功耗的情况下，作用于水管上的磁场强度和电场强度增大，且大于仅有闭合线圈的液体管除垢装置输出的磁场强度和电场强度，从而提高了水管除垢效果；对于金属材质的水管而言，在不提高功耗的情况下，作用于水管上的电场强度增大，且大于仅有闭合线圈的液体管除垢装置输出的电场强度，从而提高了水管除垢效果。

图10是本发明实施例的液体处理器的结构框图。

如图10所示，液体处理器20包括信号发生器21和上述实施例的液体管除垢装置10，其中，信号发生器21与液体管除垢装置10电连接，信号发生器21被配置为向LC振荡电路施加脉冲信号，从而使LC振荡电路进行工作，在LC振荡电路工作时，谐振线圈12能够产生交变电流，交变电流在流经磁芯组件11时产生交变电磁场，其中，磁芯组件11中的多个磁芯的谐振频率和相位保持一致，能够磁芯组件11的多个磁芯的电磁场实现共振叠加，从而输出更强的电磁场，输出的交变电磁场作用于液体管内的介质，能够实现除垢功能，达到较佳的除垢效果。

本发明实施例的液体管除垢装置和液体处理器，通过配置一路LC振荡电路，使多个磁芯的谐振频率和相位保持一致，从而多个电磁场能够进行共振叠加，增强了输出的电磁场的强度，进而提高除垢效果。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的描述中，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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种液体管除垢装置，其特征在于，包括：

磁芯组件，所述磁芯组件包括多个磁芯，多个所述磁芯沿轴向并排设置，且套设在液体管上；

谐振线圈和谐振电容，所述谐振线圈绕制在所述磁芯组件上，且与所述谐振电容构成一路LC振荡电路，其中，所述LC振荡电路被配置为在工作时采用脉冲震动的方式对所述液体管进行除垢。

2.根据权利要求1所述的液体管除垢装置，其特征在于，所述LC振荡电路还包括H桥单元(14)，所述H桥单元(14)与所述谐振电容(13)连接，所述谐振电容(13)与所述谐振线圈(14)连接，其中，所述H桥单元(14)输出的方波信号经所述谐振线圈(12)和谐振电容(13)转换为正弦波信号。

3.根据权利要求1所述的液体管除垢装置，其特征在于，每个所述磁芯由多块磁体连接成环形。

4.根据权利要求3所述的液体管除垢装置，其特征在于，所述多块磁体之间采用螺栓连接。

5.根据权利要求4所述的液体管除垢装置，其特征在于，多个所述磁芯的相同连接部共用一个螺栓。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的液体管除垢装置，其特征在于，所述谐振电容为至少一个，且与所述谐振线圈之间呈并联关系、串联关系、或串并联关系。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的液体管除垢装置，其特征在于，在所述LC振荡电路工作时，多个所述磁芯的谐振频率和相位保持相同。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的液体管除垢装置，其特征在于，所述谐振线圈的两端分别记为第一接线端子和第二接线端子，所述第一接线端子和所述第二接线端子之间引出有第三接线端子，且所述第一接线端子与所述第三接线端子之间的线圈匝数、所述第二接线端子与所述第三接线端子之间的线圈匝数均大于0，所述第一接线端子和所述第三接线端子用以连接所述谐振电容。

9.根据权利要求8所述的液体管除垢装置，其特征在于，所述第一接线端子与所述第三接线端子之间的线圈匝数根据所述液体管的管径和所述LC振荡电路的谐振频率确定，所述第二接线端子与所述第三接线端子之间的线圈匝数大于等于1。

10.一种液体处理器，其特征在于，包括：

根据权利要求1-9中任一项所述的液体管除垢装置；

信号发生器，所述信号发生器被配置为向所述LC振荡电路施加脉冲信号，以使所述LC振荡电路进行工作。

Images