CN203461885U

CN203461885U - 一种随机扫频电子液体处理装置

Info

Publication number: CN203461885U
Application number: CN201320464812.2U
Authority: CN
Inventors: 杨竣智; 雷鑑铭; 邹志革
Original assignee: PORTH GLOBAL (BEIJING) TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: PORTH GLOBAL (BEIJING) TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2023-07-31

Abstract

本实用新型公开了一种随机扫频电子液体处理装置，包括功率电路，控制电路，交变信号发生电路和铁氧体环；交变信号发生电路产生一系列连续呈指数衰减的正弦振荡电流信号，正弦波信号频率固定，衰减时间间隔即最高峰峰值之间的时间间隔是随机的，从而实现一种扫频的交变信号。产生该信号所需能耗小，且信号通过等效变压器电路后可激励巨大的电势能，作用于液体，无论液体是否流动，均能产生处理效果。同时其扫频性，可保证此装置适用于任何类型的液体，以及任何管径的液体。该装置在使用过程中不产生化学污染，不腐蚀管道、设备，不改变管道及设备内液体的介质成分，具有除垢、防垢、杀菌、灭藻等诸多功能。

Description

一种随机扫频电子液体处理装置

技术领域

本实用新型属于流体除垢技术领域，更具体地，涉及一种随机扫频电子液体处理装置。

背景技术

水垢是在与液体相接触的固体表面上逐渐积累起来的，而且温度越高，水垢越容易生成。特别是北方冬天的集中供暖，热电厂的水处理等***中，由于结垢造成巨大的能源消耗。为了防除积垢，人们采用了多种方法，其中能有效阻垢、除垢、杀菌的方法主要有两种，即化学法和物理法。化学法会产生有污染的副产品污染水质。物理法主要有磁场法、电解法和电场法。

磁场法技术比较成熟，将流过交变电流的线圈缠绕在液体管道上，管道内部产生交变磁场，管道内部的带电离子在随液体流动时产生洛仑兹力，从而达到除垢和防垢效果。然而，缠绕式传输到液体的功率低，管道和液体中的信号较弱；只有在液体流动时才能处理液体，并且磁场传播距离有限。这些缺点都导致设备除垢效果有限。

电场法克服了上述缺点，带电粒子无论是否运动，均受到交变电场的洛仑兹力。因而无论液体是否流动，电场都会对其产生作用，具有良好的阻垢、除垢、溶垢效果，同时还有杀菌灭藻功能。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型的目的在于提供一种除垢效果好的随机扫频电子液体处理装置。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种随机扫频电子液体处理装置，包括功率电路，控制电路，交变信号发生电路和铁氧体环；功率电路的输入端用于连接交流市电，控制电路的输入端连接至所述功率电路的第一输出端，交变信号发生电路的第一输入端连接至所述功率电路的第二输出端，交变信号发生电路的第二输入端连接至所述控制电路的输出端；交变信号发生电路包括环绕于所述铁氧体环一侧的排线线圈；使用时，铁氧体环装配在液体管道外侧，液体管道与铁氧体环同轴放置。

更进一步地，所述交变信号发生电路还包括PMOS管Q1和电容C；PMOS管Q1的栅极与所述控制电路的输出端连接，PMOS管Q1的源极与所述功率电路的第二输出端连接，PMOS管Q1的漏极与所述排线线圈L1和电容C的公共端连接，所述排线线圈L1和电容C的另一公共端接地。

更进一步地，所述交变信号发生电路还包括NMOS管Q2和电容C，所述NMOS管Q2的栅极连接至所述控制电路的输出端，所述NMOS管Q2的源极接地，所述NMOS管Q2的漏极与所述排线线圈L1和电容C的公共端连接，所述排线线圈L1和所述电容C的另一公共端连接至所述功率电路的第二输出端。

更进一步地，所述交变信号发生电路还包括PNP管Q3和电容C；PNP管Q3的基极与所述控制电路的输出端连接，PNP管Q3的发射极与所述功率电路的第二输出端连接，PNP管Q3的集电极与所述排线线圈L1和电容C的公共端连接，所述排线线圈L1和电容C的另一公共端接地。

更进一步地，所述交变信号发生电路还包括NPN管Q4和电容C，所述NPN管Q4的基极连接至所述控制电路的输出端，所述NPN管Q4的发射极接地，所述NPN管Q4的集电极与所述排线线圈L1和电容C的公共端连接，所述排线线圈L1和所述电容C的另一公共端连接至所述功率电路的第二输出端。

本实用新型提供的随机扫频电子液体处理装置将电能加载到管道中的液体上，在安全、高效的情况下完成能量传递，实现了防垢和除垢效果。交变信号发生电路产生一系列连续呈指数衰减的正弦振荡电流信号，正弦波信号频率固定，衰减时间间隔是随机的，从而实现一种扫频的交变信号。产生该信号所需能耗小，且信号通过等效变压器电路后可激励巨大的电势能，作用于液体，无论液体是否流动，均能产生处理效果。同时其扫频性，可保证此装置适用于任何类型的液体，以及任何管径的液体。该装置在使用过程中不产生化学污染，不腐蚀管道、设备，不改变管道及设备内液体的介质成分，具有除垢、防垢、杀菌、灭藻等诸多功能。

附图说明

图1为本实用新型提供的随机扫频电子液体处理装置的模块结构示意图。

图2为本实用新型提供的随机扫频电子液体处理装置装配在液体管道上的结构示意图。

图3中（a）为按照图2中围绕导管的磁感应线的透视图，（b）为其截面图。

图4为本实用新型提供的随机扫频电子液体处理装置中信号发生电路的结构示意图。

图5中（a）为控制脉冲示意图，（b）为信号发生电路输出波形示意图。

图6是本实用新型第二实施例提供的随机扫频电子液体处理装置的模块结构示意图。

图7是本实用新型第三实施例提供的随机扫频电子液体处理装置的模块结构示意图。

图8是本实用新型第四实施例提供的随机扫频电子液体处理装置的模块结构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-功率电路；2-控制电路；3-交变信号发生电路；4-铁氧体环；L1-排线线圈；L2-液体管道；40-磁感应线；3-1-正弦振荡电流信号；3-2a-控制脉冲；3-2b-正弦振荡电压信号。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实用新型提供的扫频液体处理装置通过该装置向液体传递电能，使其中稳定的碳酸钙晶体（垢的主要成分）变成结构疏松的碳酸钙的同晶异构体，随液体流出，从而达到对液体的除垢、阻垢，杀菌、灭藻的效果。

CaCO₃（水垢主要成分）有四种同晶异构体，胶状碳酸钙(Gal calcium carbonate)、球霰石(Vaterite)、霰石(Aragonite)、方解石(Calcite)。其主要有两种结构：方解石和霰石。碳酸钙的四种同晶异构体中，能量依胶体碳酸钙、球霰石、霰石、方解石顺序降低，稳定性增加，即化学势μ_{繁体碳酸钙}＞μ_球霰石＞μ_霰石＞μ_方解石

液体经过交变电场处理时，电能将传递到液体中，从而影响Ca²⁺和

生成CaCO₃的条件，使CaCO₃的偶极距增加，溶度积增加，分子析晶过程自由能增加。由于霰石的溶度积和自由能高，所以容易产生较不稳定，呈分散状的霰石晶体。由此可知，方解石获得的能量越多，越易生成能量高、稳定性差的胶体碳酸钙和球霰石。未经电场处理的液体，结垢为方解石，但经电场处理后，由于分子从电场中获得能量，可转变为霰石，成为不易附着的软泥或者絮凝，经过滤器或者排污***排出***外，阻止了水垢的生成。从能量角度看，电场处理除垢的本质是能量低的CaCa₃晶体从电场中得到能量，从而更易生成能量较高但稳定性差的霰石或者胶体碳酸钙、球霰石。本实用新型涉及一种电子装置，能将电能加载到液体中，在安全、高效的情况下完成能量传递，最终实现防垢和除垢效果。

图1示出了本实用新型提供的随机扫频电子液体处理装置的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分，详述如下：

随机扫频电子液体处理装置包括功率电路1，控制电路2，交变信号发生电路3和铁氧体环4；功率电路1的输入端用于连接交流市电，控制电路2的输入端连接至所述功率电路1的第一输出端，交变信号发生电路3的第一输入端连接至所述功率电路1的第二输出端，交变信号发生电路3的第二输入端连接至所述控制电路2的输出端；如图2所示，交变信号发生电路3包括环绕于所述铁氧体环4一侧的排线线圈L1；使用时，铁氧体环4装配在液体管道L2外侧，所述液体管道L2与铁氧体环4同轴放置；电信号激励铁氧体环产生磁场，磁场作用于充满液体的管道，在管道内形成电场，完成了能量的传递。这些能量最后作用于液体中结晶，使其变为结构疏松的晶核，随液体流出***，达到除垢防垢的目的。

本实用新型有以下优点：信号发生器产生快速变化的正弦波信号，随时间不均匀快速变化的电场产生快速变化的磁场，基于变压器原理，将原方能量传输到等效为变压器次级线圈的液体及管道中，从而达到为液体防垢除垢的作用。扫频电磁波覆盖了不同水质处理的频率需求，所以适用于各种液体，满足不同用户、不同液体、不同管径、不同水质硬度的除垢防垢需求。装置消耗能量少，无污染，节能环保。无论液体是否流动，都可以对其中的液体提供能量，不停歇的除垢阻垢。装置结构简单，易于操作。各模块可以分别控制，易于检修。

在本实用新型中，交变信号发生电路3还包括开关管和电容C；开关管的控制端与控制电路2的输出端连接，开关管的第一端与功率电路1的输出端连接，开关管的第二端与排线线圈L1的一端连接，排线线圈L1的另一端接地；电容C的一端连接至开关管的第二端，电容C的另一端接地。

具体的电路优选实施方案如图4所示，开关管可以为PMOS管Q1， PMOS管Q1的栅极作为所述开关管的控制端，PMOS管Q1的源极作为开关管的第一端，PMOS管Q1的漏极作为开关管的第二端。开关管还可以为其它起开关作用的元器件。

在本实用新型中，功率电路为控制电路，信号发生电路提供符合要求的电源，确保其它部分电路可以正常工作。控制电路产生一个固定脉冲宽度，但周期随机的脉冲信号，作用于交变信号发生电路。交变信号发生电路的核心是LC振荡器电路，通过控制电路的开关信号，使得电源随机给LC振荡器电路充电。基于L中自身的电阻，一旦充电结束，该LC振荡电路将产生呈指数衰减的正弦振荡信号。由于是随机提供LC振荡器电路充电信号，所以每个呈指数衰减的正弦振荡信号的间隔时间是随机的。该正弦振荡信号流过排线线圈，该线圈作为铁氧体环的初级线圈。排线线圈缠绕于铁氧体环上，铁氧体环被环绕固定在液体管道上，管道与铁氧体环同轴放置。基于该装配方式，管道及管道中的液体作为了铁氧体环的次级线圈，只是该线圈是单匝而已。

为了更进一步的说明本实用新型提供的随机扫频电子液体处理装置，现参照附图并结合具体实例详述如下：

如图1所示，装置由功率电路1，控制电路2，交变信号发生电路3以及铁氧体环4构成。功率电路1，控制电路2及交变信号发生电路3可位于一块PCB电路板上，也可发布在多块PCB电路板上。等效变压器的初级线圈通过电路板上的一排针形插孔，连接于信号发生电路3。功率电路1主要将110V～220V交流市电转变为多个低压直流电压，分别提供给控制电路与信号发生电路，保证他们可以正常工作。

如图2所示，交变信号发生电路3输出的正弦振荡电流信号3-1经排线线圈L1引至铁氧体环4。排线线圈L1缠绕于铁氧体环4一侧，铁氧体环4可以通过塑料螺杆装配在液体管道L2外侧，管道L2与铁氧体环4同轴放置。可以将排线线圈L1视作多匝初级线圈，缠绕在铁氧体环4上，而次级线圈只有单匝，它是一根很长很平装满液体的管道L2。铁氧体环4有助于引导磁场，被视为铁芯。因此，可将该电路等效成变压器装置。

如图3所示，正弦振荡电流信号3-1通过一个排线线圈L1（初级绕组），产生与该电流信号频率相同的交变磁场，且电磁场的圆形磁感应线40与管道L2同轴，沿着管道L2的轴线传播。这个交变磁场接下来在管道L2和其中的液体组成的导体内（次级线圈）感应产生一个交变电场。

如图4所示为优选的电路实施方案，交变信号发生电路是由电容C，电感（排线线圈L1）,开关管PMOS组成LC欠阻尼振荡电路，可产生一系列连续的呈指数衰减的正弦振荡电流信号3-1。

Q1(PMOS)的栅极接控制电路发出的控制脉冲信号，Q1(PMOS)的源极接功率电路输出的直流电压，Q1(PMOS)的漏极接并联的LC振荡电路。

控制电路2发出的脉冲控制MOSFET，MOSFET相当于一个开关，控制电路发出的脉冲触发开关管的栅极，使其导通，同时对LC电路进行充电；开关管闭合，在下一个脉冲到来之前LC电路进行欠阻尼振荡。其导通和关断时间决定了LC电路的充放电时间，充电期间，LC电路中的振荡信号逐渐达到最大的峰峰值，放电期间，LC电路中的振荡信号呈指数逐步衰减。即每两次充电状态的正弦振荡电流信号3-1的周期及其间隔时间，由控制电路2决定。正弦波的频率则由电路的L和C来共同决定。由于控制电路2输出的控制脉冲信号的周期是随机的，故该LC电路可以产生成指数逐渐衰减并随机间歇重复的高频正弦振荡电流信号3-1，以满足不同液体所需的最佳除垢频率，保证该装置适用于各种液体。控制电路2可由MCU或其他随机信号发生电路等实现。控制电路2产生不同的触发脉冲的频率、宽度，进而通过触发脉冲控制信号发生电路输出信号的振荡频率，使交变信号发生电路3向排线线圈L1输送的信号频率在一定范围内随机取值。

为便于更直观描述信号发生电路输出的波形，我们给出了控制脉冲与信号发生电路输出信号一对一的电压关系，如图5所示。这种呈指数衰减的正弦振荡电压信号3-2b，由交变信号发生电路3中的LC欠阻尼振荡电路发出。控制电路2发出的控制脉冲3-2a，低电平时给LC电路充电，高电平时，LC电路自动欠阻尼振荡。正弦振荡电压信号3-2b的振荡频率

衰减系数α=R/2L，所以改变电感L与电容C的大小，可以产生不同振荡频率与衰减系数的正弦振荡电压信号3-2b。控制电路发出控制脉冲3-2a，脉冲周期在一定范围内随机变化，负脉冲的宽度为某一个固定值。因此正弦振荡电压信号3-2b的周期在一定范围内随机变化，与控制脉冲3-2a周期相同。

由法拉第定律可知，在线圈电感值一定时，电流信号变化的越快，产生的感应电动势越大，信号发生电路发出的信号是呈指数衰减的正弦高频振荡电流信号，信号变化的很快，且每个信号的频率是随机的，所以它的功率并不大，但却可以感生出很大的电动势。在这种情况下，即使液体静止不动，只要装置工作，就可以对管道中的液体传递能量，达到除垢阻垢的目的。

本实用新型提供的扫频电子液体处理装置可以对管道中的液体产生巨大的电动势，液体中结晶吸收这些能量后，越易生成不稳定的霰石、球霰石、胶体碳酸钙。因此我们可以认为由于分子从电场中获得能量，快速形成霰石、球霰石、胶体碳酸钙存在溶液中，随液体流出，使管道不易结垢。

实施例2如图6所示，Q2(NMOS)的栅极接控制电路发出的控制脉冲信号，Q2(NMOS)的漏极接并联的LC振荡电路一端，并联的LC振荡电路另一端接功率电路输出的直流电压，Q2(NMOS)的源极接地。除电路上有如上所述的区别之外，其栅极控制信号也与实施例1不同，本实施例采用高电平控制对LC的充电。其他同实施例1。

实施例3如图7所示，Q3(PNP)的基极接控制电路发出的控制脉冲信号，Q3(PNP)的集电极接并联的LC振荡电路，Q3(PNP)的发射极接功率电路输出的直流电压。除电路上有如上所述的区别之外，其基极控制信号也与实施例2不同，本实施例采用低电平控制对LC的充电。其他同实施例1。

实施例4如图8所示，Q4(NPN)的基极接控制电路发出的控制脉冲信号，Q4(NPN)的集电极接并联的LC振荡电路一端，并联的LC振荡电路另一端接功率电路输出的直流电压，Q4(NPN)的发射极接地。除电路上有如上所述的区别之外，其基极控制信号也与实施例3不同，本实施例采用高电平控制对LC的充电。其他同实施例1。

以上所述为本实用新型的四种较佳的实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims

1.一种随机扫频电子液体处理装置，其特征在于，包括功率电路(1)，控制电路(2)，交变信号发生电路(3)和铁氧体环(4)；

功率电路(1)的输入端用于连接交流市电，控制电路(2)的输入端连接至所述功率电路(1)的第一输出端，交变信号发生电路(3)的第一输入端连接至所述功率电路(1)的第二输出端，交变信号发生电路(3)的第二输入端连接至所述控制电路(2)的输出端；交变信号发生电路(3)包括环绕于所述铁氧体环(4)一侧的排线线圈L1；

使用时，铁氧体环(4)装配在液体管道L2外侧，所述液体管道L2与铁氧体环(4)同轴放置。

2.如权利要求1所述的随机扫频电子液体处理装置，其特征在于，所述交变信号发生电路(3)还包括PMOS管Q1和电容C；PMOS管Q1的栅极与所述控制电路(2)的输出端连接，PMOS管Q1的源极与所述功率电路(1)的第二输出端连接，PMOS管Q1的漏极与所述排线线圈L1和电容C的公共端连接，所述排线线圈L1和电容C的另一公共端接地。

3.如权利要求1所述的随机扫频电子液体处理装置，其特征在于，所述交变信号发生电路(3)还包括NMOS管Q2和电容C，所述NMOS管Q2的栅极连接至所述控制电路(2)的输出端，所述NMOS管Q2的源极接地，所述NMOS管Q2的漏极与所述排线线圈L1和电容C的公共端连接，所述排线线圈L1和所述电容C的另一公共端连接至所述功率电路(1)的第二输出端。

4.如权利要求1所述的随机扫频电子液体处理装置，其特征在于，所述交变信号发生电路(3)还包括PNP管Q3和电容C；所述PNP管Q3的基极与所述控制电路(2)的输出端连接，所述PNP管Q3的发射极与所述功率电路(1)的第二输出端连接，所述PNP管Q3的集电极与所述排线线圈L1和电容C的公共端连接，所述排线线圈L1和电容C的另一公共端接地。

5.如权利要求1所述的随机扫频电子液体处理装置，其特征在于，所述交变信号发生电路(3)还包括NPN管Q4和电容C，所述NPN管Q4的基极连接至所述控制电路(2)的输出端，所述NPN管Q4的发射极接地，所述NPN管Q4的集电极与所述排线线圈L1和电容C的公共端连接，所述排线线圈L1和所述电容C的另一公共端连接至所述功率电路(1)的第二输出端。