一種隨機掃頻電子液體處理裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種隨機掃頻電子液體處理裝置，包括功率電路，控制電路，交變信號發(fā)生電路和鐵氧體環(huán)；交變信號發(fā)生電路產(chǎn)生一系列連續(xù)呈指數(shù)衰減的正弦振蕩電流信號，正弦波信號頻率固定，衰減時間間隔即最高峰峰值之間的時間間隔是隨機的，從而實現(xiàn)一種掃頻的交變信號。產(chǎn)生該信號所需能耗小，且信號通過等效變壓器電路后可激勵巨大的電勢能，作用于液體，無論液體是否流動，均能產(chǎn)生處理效果。同時其掃頻性，可保證此裝置適用于任何類型的液體，以及任何管徑的液體。該裝置在使用過程中不產(chǎn)生化學(xué)污染，不腐蝕管道、設(shè)備，不改變管道及設(shè)備內(nèi)液體的介質(zhì)成分，具有除垢、防垢、殺菌、滅藻等諸多功能。
【專利說明】一種隨機掃頻電子液體處理裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于流體除垢【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種隨機掃頻電子液體處理
>J-U ρ?α裝直。
【背景技術(shù)】
[0002]水垢是在與液體相接觸的固體表面上逐漸積累起來的，而且溫度越高，水垢越容易生成。特別是北方冬天的集中供暖，熱電廠的水處理等系統(tǒng)中，由于結(jié)垢造成巨大的能源消耗。為了防除積垢，人們采用了多種方法，其中能有效阻垢、除垢、殺菌的方法主要有兩種，即化學(xué)法和物理法?；瘜W(xué)法會產(chǎn)生有污染的副產(chǎn)品污染水質(zhì)。物理法主要有磁場法、電解法和電場法。
[0003]磁場法技術(shù)比較成熟，將流過交變電流的線圈纏繞在液體管道上，管道內(nèi)部產(chǎn)生交變磁場，管道內(nèi)部的帶電離子在隨液體流動時產(chǎn)生洛侖茲力，從而達(dá)到除垢和防垢效果。然而，纏繞式傳輸?shù)揭后w的功率低，管道和液體中的信號較弱；只有在液體流動時才能處理液體，并且磁場傳播距離有限。這些缺點都導(dǎo)致設(shè)備除垢效果有限。
[0004]電場法克服了上述缺點，帶電粒子無論是否運動，均受到交變電場的洛侖茲力。因而無論液體是否流動，電場都會對其產(chǎn)生作用，具有良好的阻垢、除垢、溶垢效果，同時還有殺菌滅藻功能。
實用新型內(nèi)容
`[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本實用新型的目的在于提供一種除垢效果好的隨機掃頻電子液體處理裝置。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，按照本實用新型的一個方面，提供了一種隨機掃頻電子液體處理裝置，包括功率電路，控制電路，交變信號發(fā)生電路和鐵氧體環(huán)；功率電路的輸入端用于連接交流市電，控制電路的輸入端連接至所述功率電路的第一輸出端，交變信號發(fā)生電路的第一輸入端連接至所述功率電路的第二輸出端，交變信號發(fā)生電路的第二輸入端連接至所述控制電路的輸出端；交變信號發(fā)生電路包括環(huán)繞于所述鐵氧體環(huán)一側(cè)的排線線圈；使用時，鐵氧體環(huán)裝配在液體管道外側(cè)，液體管道與鐵氧體環(huán)同軸放置。
[0007]更進一步地，所述交變信號發(fā)生電路還包括PMOS管Ql和電容C ;PM0S管Ql的柵極與所述控制電路的輸出端連接，PMOS管Ql的源極與所述功率電路的第二輸出端連接，PMOS管Ql的漏極與所述排線線圈LI和電容C的公共端連接，所述排線線圈LI和電容C的另一公共端接地。
[0008]更進一步地，所述交變信號發(fā)生電路還包括NMOS管Q2和電容C，所述NMOS管Q2的柵極連接至所述控制電路的輸出端，所述NMOS管Q2的源極接地，所述NMOS管Q2的漏極與所述排線線圈LI和電容C的公共端連接，所述排線線圈LI和所述電容C的另一公共端連接至所述功率電路的第二輸出端。
[0009]更進一步地，所述交變信號發(fā)生電路還包括PNP管Q3和電容C ；PNP管Q3的基極與所述控制電路的輸出端連接，PNP管Q3的發(fā)射極與所述功率電路的第二輸出端連接，PNP管Q3的集電極與所述排線線圈LI和電容C的公共端連接，所述排線線圈LI和電容C的另一公共端接地。
[0010]更進一步地，所述交變信號發(fā)生電路還包括NPN管Q4和電容C，所述NPN管Q4的基極連接至所述控制電路的輸出端，所述NPN管Q4的發(fā)射極接地，所述NPN管Q4的集電極與所述排線線圈LI和電容C的公共端連接，所述排線線圈LI和所述電容C的另一公共端連接至所述功率電路的第二輸出端。
[0011]本實用新型提供的隨機掃頻電子液體處理裝置將電能加載到管道中的液體上，在安全、高效的情況下完成能量傳遞，實現(xiàn)了防垢和除垢效果。交變信號發(fā)生電路產(chǎn)生一系列連續(xù)呈指數(shù)衰減的正弦振蕩電流信號，正弦波信號頻率固定，衰減時間間隔是隨機的，從而實現(xiàn)一種掃頻的交變信號。產(chǎn)生該信號所需能耗小，且信號通過等效變壓器電路后可激勵巨大的電勢能，作用于液體，無論液體是否流動，均能產(chǎn)生處理效果。同時其掃頻性，可保證此裝置適用于任何類型的液體，以及任何管徑的液體。該裝置在使用過程中不產(chǎn)生化學(xué)污染，不腐蝕管道、設(shè)備，不改變管道及設(shè)備內(nèi)液體的介質(zhì)成分，具有除垢、防垢、殺菌、滅藻等諸多功能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型提供的隨機掃頻電子液體處理裝置的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本實用新型提供的隨機掃頻電子液體處理裝置裝配在液體管道上的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3中(a)為按照圖2中圍繞導(dǎo)管的磁感應(yīng)線的透視圖，(b)為其截面圖。
[0015]圖4為本實用新型提供的隨機掃頻電子液體處理裝置中信號發(fā)生電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖5中(a)為控制脈沖示意圖，(b)為信號發(fā)生電路輸出波形示意圖。
[0017]圖6是本實用新型第二實施例提供的隨機掃頻電子液體處理裝置的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖7是本實用新型第三實施例提供的隨機掃頻電子液體處理裝置的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖8是本實用新型第四實施例提供的隨機掃頻電子液體處理裝置的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:
[0021]1-功率電路；2_控制電路；3_交變信號發(fā)生電路；4_鐵氧體環(huán)；L1_排線線圈；L2-液體管道；40_磁感應(yīng)線；3-1_正弦振蕩電流信號；3-2a-控制脈沖；3_2b_正弦振蕩電
壓信號。
【具體實施方式】
[0022]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0023]本實用新型提供的掃頻液體處理裝置通過該裝置向液體傳遞電能，使其中穩(wěn)定的碳酸鈣晶體(垢的主要成分)變成結(jié)構(gòu)疏松的碳酸鈣的同晶異構(gòu)體，隨液體流出，從而達(dá)到對液體的除垢、阻垢，殺菌、滅藻的效果。
[0024]CaC03(7jC垢主要成分)有四種同晶異構(gòu)體，膠狀碳酸I丐(Gal calcium carbonate)、球霰石(Vaterite)、霰石(Aragonite)、方解石(Calcite)。其主要有兩種結(jié)構(gòu):方解石和霰石。碳酸鈣的四種同晶異構(gòu)體中，能量依膠體碳酸鈣、球霰石、霰石、方解石順序降低，穩(wěn)
定性增加，即化學(xué)勢μ繁體碳酸y球霰石〉 μ霰石〉μ方解石
[0025]液體經(jīng)過交變電場處理時，電能將傳遞到液體中，從而影響Ca2+和C0|_生成CaCO3的條件，使CaCO3的偶極距增加，溶度積增加，分子析晶過程自由能增加。由于霰石的溶度積和自由能高，所以容易產(chǎn)生較不穩(wěn)定，呈分散狀的霰石晶體。由此可知，方解石獲得的能量越多，越易生成能量高、穩(wěn)定性差的膠體碳酸鈣和球霰石。未經(jīng)電場處理的液體，結(jié)垢為方解石，但經(jīng)電場處理后，由于分子從電場中獲得能量，可轉(zhuǎn)變?yōu)轹笔蔀椴灰赘街能浤嗷蛘咝跄?，?jīng)過濾器或者排污系統(tǒng)排出系統(tǒng)外，阻止了水垢的生成。從能量角度看，電場處理除垢的本質(zhì)是能量低的CaCa3晶體從電場中得到能量，從而更易生成能量較高但穩(wěn)定性差的霰石或者膠體碳酸鈣、球霰石。本實用新型涉及一種電子裝置，能將電能加載到液體中，在安全、高效的情況下完成能量傳遞，最終實現(xiàn)防垢和除垢效果。
[0026]圖1示出了本實用新型提供的隨機掃頻電子液體處理裝置的模塊結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本實用新型相關(guān)的部分，詳述如下:
[0027]隨機掃頻電子液體處理裝置包括功率電路1，控制電路2，交變信號發(fā)生電路3和鐵氧體環(huán)4 ;功率電路I的輸入端用于連接交流市電，控制電路2的輸入端連接至所述功率電路I的第一輸出端，交變信號發(fā)生電路3的第一輸入端連接至所述功率電路I的第二輸出端，交變信號發(fā)生電路3的第二輸入端連接至所述控制電路2的輸出端；如圖2所示，交變信號發(fā)生電路3包括環(huán)繞于所述鐵氧體環(huán)4 一側(cè)的排線線圈LI ;使用時，鐵氧體環(huán)4裝配在液體管道L2外側(cè),所述液體管道L2與鐵氧體環(huán)4同軸放置；電信號激勵鐵氧體環(huán)產(chǎn)生磁場，磁場作用于充滿液體的管道，在管道內(nèi)形成電場，完成了能量的傳遞。這些能量最后作用于液體中結(jié)晶，使其變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)疏松的晶核，隨液體流出系統(tǒng)，達(dá)到除垢防垢的目的。
[0028]本實用新型有以下優(yōu)點:信號發(fā)生器產(chǎn)生快速變化的正弦波信號，隨時間不均勻快速變化的電場產(chǎn)生快速變化的磁場，基于變壓器原理，將原方能量傳輸?shù)降刃樽儔浩鞔渭壘€圈的液體及管道中，從而達(dá)到為液體防垢除垢的作用。掃頻電磁波覆蓋了不同水質(zhì)處理的頻率需求，所以適用于各種液體，滿足不同用戶、不同液體、不同管徑、不同水質(zhì)硬度的除垢防垢需求。裝置消耗能量少，無污染，節(jié)能環(huán)保。無論液體是否流動，都可以對其中的液體提供能量，不停歇的除垢阻垢。裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于操作。各模塊可以分別控制，易于檢修。
[0029]在本實用新型中，交變信號發(fā)生電路3還包括開關(guān)管和電容C ;開關(guān)管的控制端與控制電路2的輸出端連接，開關(guān)管的第一端與功率電路I的輸出端連接，開關(guān)管的第二端與排線線圈LI的一端連接，排線線圈LI的另一端接地；電容C的一端連接至開關(guān)管的第二端，電容C的另一端接地。
[0030]具體的電路優(yōu)選實施方案如圖4所示，開關(guān)管可以為PMOS管Ql，PMOS管Ql的柵極作為所述開關(guān)管的控制端，PMOS管Ql的源極作為開關(guān)管的第一端，PMOS管Ql的漏極作為開關(guān)管的第二端。開關(guān)管還可以為其它起開關(guān)作用的元器件。
[0031]在本實用新型中，功率電路為控制電路，信號發(fā)生電路提供符合要求的電源，確保其它部分電路可以正常工作。控制電路產(chǎn)生一個固定脈沖寬度，但周期隨機的脈沖信號，作用于交變信號發(fā)生電路。交變信號發(fā)生電路的核心是LC振蕩器電路，通過控制電路的開關(guān)信號，使得電源隨機給LC振蕩器電路充電?；贚中自身的電阻,一旦充電結(jié)束，該LC振蕩電路將產(chǎn)生呈指數(shù)衰減的正弦振蕩信號。由于是隨機提供LC振蕩器電路充電信號，所以每個呈指數(shù)衰減的正弦振蕩信號的間隔時間是隨機的。該正弦振蕩信號流過排線線圈，該線圈作為鐵氧體環(huán)的初級線圈。排線線圈纏繞于鐵氧體環(huán)上，鐵氧體環(huán)被環(huán)繞固定在液體管道上，管道與鐵氧體環(huán)同軸放置。基于該裝配方式，管道及管道中的液體作為了鐵氧體環(huán)的次級線圈，只是該線圈是單匝而已。
[0032]為了更進一步的說明本實用新型提供的隨機掃頻電子液體處理裝置，現(xiàn)參照附圖并結(jié)合具體實例詳述如下:
[0033]如圖1所示，裝置由功率電路I，控制電路2，交變信號發(fā)生電路3以及鐵氧體環(huán)4構(gòu)成。功率電路I，控制電路2及交變信號發(fā)生電路3可位于一塊PCB電路板上，也可發(fā)布在多塊PCB電路板上。等效變壓器的初級線圈通過電路板上的一排針形插孔，連接于信號發(fā)生電路3。功率電路I主要將IlOV?220V交流市電轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€低壓直流電壓，分別提供給控制電路與信號發(fā)生電路，保證他們可以正常工作。
[0034]如圖2所示，交變信號發(fā)生電路3輸出的正弦振蕩電流信號3-1經(jīng)排線線圈LI引至鐵氧體環(huán)4。排線線圈LI纏繞于鐵氧體環(huán)4 一側(cè)，鐵氧體環(huán)4可以通過塑料螺桿裝配在液體管道L2外側(cè)，管道L2與鐵氧體環(huán)4同軸放置?？梢詫⑴啪€線圈LI視作多匝初級線圈，纏繞在鐵氧體環(huán)4上，而次級線圈只有單匝，它是一根很長很平裝滿液體的管道L2。鐵氧體環(huán)4有助于引導(dǎo)磁場，被視為鐵芯。因此，可將該電路等效成變壓器裝置。
[0035]如圖3所示，正弦振蕩電流信號3-1通過一個排線線圈LI (初級繞組)，產(chǎn)生與該電流信號頻率相同的交變磁場，且電磁場的圓形磁感應(yīng)線40與管道L2同軸，沿著管道L2的軸線傳播。這個交變磁場接下來在管道L2和其中的液體組成的導(dǎo)體內(nèi)(次級線圈)感應(yīng)產(chǎn)生一個交變電場。
[0036]如圖4所示為優(yōu)選的電路實施方案，交變信號發(fā)生電路是由電容C，電感(排線線圈LI)，開關(guān)管PMOS組成LC欠阻尼振蕩電路，可產(chǎn)生一系列連續(xù)的呈指數(shù)衰減的正弦振蕩電流/[目號3_1。
[0037]Ql (PMOS)的柵極接控制電路發(fā)出的控制脈沖信號，Ql (PMOS)的源極接功率電路輸出的直流電壓，Ql (PMOS)的漏極接并聯(lián)的LC振蕩電路。
[0038]控制電路2發(fā)出的脈沖控制MOSFET，MOSFET相當(dāng)于一個開關(guān)，控制電路發(fā)出的脈沖觸發(fā)開關(guān)管的柵極，使其導(dǎo)通，同時對LC電路進行充電；開關(guān)管閉合，在下一個脈沖到來之前LC電路進行欠阻尼振蕩。其導(dǎo)通和關(guān)斷時間決定了 LC電路的充放電時間，充電期間，LC電路中的振蕩信號逐漸達(dá)到最大的峰峰值，放電期間，LC電路中的振蕩信號呈指數(shù)逐步衰減。即每兩次充電狀態(tài)的正弦振蕩電流信號3-1的周期及其間隔時間，由控制電路2決定。正弦波的頻率則由電路的L和C來共同決定。由于控制電路2輸出的控制脈沖信號的周期是隨機的，故該LC電路可以產(chǎn)生成指數(shù)逐漸衰減并隨機間歇重復(fù)的高頻正弦振蕩電流信號3-1，以滿足不同液體所需的最佳除垢頻率，保證該裝置適用于各種液體?？刂齐娐?可由MCU或其他隨機信號發(fā)生電路等實現(xiàn)?？刂齐娐?產(chǎn)生不同的觸發(fā)脈沖的頻率、寬度，進而通過觸發(fā)脈沖控制信號發(fā)生電路輸出信號的振蕩頻率，使交變信號發(fā)生電路3向排線線圈LI輸送的信號頻率在一定范圍內(nèi)隨機取值。
[0039]為便于更直觀描述信號發(fā)生電路輸出的波形，我們給出了控制脈沖與信號發(fā)生電路輸出信號一對一的電壓關(guān)系，如圖5所示。這種呈指數(shù)衰減的正弦振蕩電壓信號3-2b，由交變信號發(fā)生電路3中的LC欠阻尼振蕩電路發(fā)出?？刂齐娐?發(fā)出的控制脈沖3-2a，低電平時給LC電路充電，高電平時，LC電路自動欠阻尼振蕩。正弦振蕩電壓信號3-2b的振
蕩頻率
【權(quán)利要求】
1.一種隨機掃頻電子液體處理裝置，其特征在于，包括功率電路(I)，控制電路⑵，交變信號發(fā)生電路(3)和鐵氧體環(huán)(4)； 功率電路(I)的輸入端用于連接交流市電，控制電路(2)的輸入端連接至所述功率電路(I)的第一輸出端，交變信號發(fā)生電路(3)的第一輸入端連接至所述功率電路(I)的第二輸出端，交變信號發(fā)生電路(3)的第二輸入端連接至所述控制電路(2)的輸出端；交變信號發(fā)生電路(3)包括環(huán)繞于所述鐵氧體環(huán)(4) 一側(cè)的排線線圈LI ； 使用時，鐵氧體環(huán)(4)裝配在液體管道L2外側(cè)，所述液體管道L2與鐵氧體環(huán)(4)同軸放置。
2.如權(quán)利要求1所述的隨機掃頻電子液體處理裝置，其特征在于，所述交變信號發(fā)生電路(3)還包括PMOS管Ql和電容C ；PM0S管Ql的柵極與所述控制電路⑵的輸出端連接，PMOS管Ql的源極與所述功率電路⑴的第二輸出端連接，PMOS管Ql的漏極與所述排線線圈LI和電容C的公共端連接，所述排線線圈LI和電容C的另一公共端接地。
3.如權(quán)利要求1所述的隨機掃頻電子液體處理裝置，其特征在于，所述交變信號發(fā)生電路(3)還包括NMOS管Q2和電容C，所述NMOS管Q2的柵極連接至所述控制電路⑵的輸出端，所述NMOS管Q2的源極接地，所述NMOS管Q2的漏極與所述排線線圈LI和電容C的公共端連接，所述排線線圈LI和所述電容C的另一公共端連接至所述功率電路(I)的第二輸出端。
4.如權(quán)利要求1所述的隨機掃頻電子液體處理裝置，其特征在于，所述交變信號發(fā)生電路(3)還包括PNP管Q3和電容C ;所述PNP管Q3的基極與所述控制電路⑵的輸出端連接，所述PNP管Q3的發(fā)射極與所述功率電路(I)的第二輸出端連接，所述PNP管Q3的集電極與所述排線線圈LI和電容C的公共端連接，所述排線線圈LI和電容C的另一公共端接地。
5.如權(quán)利要求1所述的隨機掃頻電子液體處理裝置，其特征在于，所述交變信號發(fā)生電路(3)還包括NPN管Q4和電容C，所述NPN管Q4的基極連接至所述控制電路⑵的輸出端，所述NPN管Q4的發(fā)射極接地，所述NPN管Q4的集電極與所述排線線圈LI和電容C的公共端連接，所述排線線圈LI和所述電容C的另一公共端連接至所述功率電路(I)的第二輸出端。
【文檔編號】C02F5/00GK203461885SQ201320464812
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】楊竣智, 雷鑑銘, 鄒志革 申請人:波思環(huán)球（北京）科技有限公司