申请日1986.02.06
公开(公告)日1992.11.11
IPC分类号C02F1/48
摘要
本发明系含碳酸钙水的一种处理装置。此装置主要由内外两个套管及两个端头同轴套装组成，使内外两套管之间构成一环形空间。内套管中装有一组永久磁铁。输入端头和输出端头各有一个中心孔及一个或数个侧孔。输入端头上侧孔的设计要求是：无论用水流量如何变化，水在环形空间内都形成螺旋流。采用不同组合方式，可将几个装置组装成适合不同流量的完整处理设备。
権利要求書
1、一种应用磁场软化含碳酸钙水的处理装置，由内外两根套管及一组永久磁铁构成，内外两套管利用端头同轴安装，使两者之间构成一环形空间，磁铁块用垫片隔开，迭接起来，使其邻接的磁极性相同，置于介电材料制的内套管之中，让待处理水沿着螺旋形径迹流动，穿过由永久磁铁产生的磁场而得到处理，这种装置的两个端头(12)和(13)分别安装在内外两根套管(10)和(11)的两端，同时将它们固定在各自的位装置上，这些端头各有中心孔(19)和(21)，输出端头一个侧孔(32)连通中心孔与上述环形空间(18)，输入端头(12)有两个侧孔(30)和(31)，两孔基本沿切线方向连通中心孔(19)，这种装置的特征在于，输入端头(12)上两个侧孔(30)和(31)的轴线AA′与BB′在垂直于装置轴线ZZ′的平面上投影所成之角在60°-80°之间;轴线AA′与ZZ′之间夹角约为90°，而轴线BB′与ZZ′之间夹角则小于90°。
2、根据权利要求1装置，其特征在于，内套管(10)与外套管(11)之间的环形空间的侧壁以介电材料绝缘。
3、根据权利要求2的装置，其特征在于，外套管(11)由介电材料制成。
4、根据权利要求2的装置，其特征在于，外套管(11)由金属外管(11a)和内衬的介电材料套(11b)组成。
5、根据权利要求2的装置，其特征在于，介电材料为聚丙烯，或聚四氟乙烯。
6、一种水处理设备，它包括至少两个应用磁场软化含碳酸钙水的处理装置(1、2、3;101、102、103)，每个处理装置由内外两根套管及一组永久磁铁构成，内外两套管利用端头同轴安装，使两者之间构成一环形空间，磁铁块用垫片隔开，迭接起来，使其邻接的磁极性相同，置于介电材料制的内套管之中，让待处理水沿着螺旋形径迹流动，穿过由永久磁铁产生的磁场而得到处理，每个装置的两个端头(12)和(13)分别安装在内外两根套管(10)和(11)的两端，同时将它们固定在各自的位装置上，这些端头各有中心孔(19)和(21)，输出端头一个侧孔(32)连通中心孔与上述环形空间(18)，输入端头(12)有两个侧孔(30)和(31)，两孔基本沿切线方向连通中心孔(19)，这种处理设备的特征在于，每个处理装置的输入端头(12)上两个侧孔(30)和(31)的轴线AA′与BB′在垂直于装置轴线ZZ′的平面上投影所成之角在60°-80°之间;轴线AA′与ZZ′之间夹角约为90°，而轴线BB′与ZZ′之间夹角则小于90°，所述处理装置彼此间通过一个控制阀(1a、2a;101a、102a)串联起来，每个所述控制阀都具有一个输入通道和两个输出通道，该输入通道与前一个处理装置的输出口相连，而两个输出通道分别与后一个处理装置的输入口和整个处理设备的输出端头(5，113，213，313)相连，所述前一个处理装置的工作流量较后一个的要大，当流过前一个处理装置的水流量大于后一个处理装置的工作流量时，则与其相连的控制阀将水直接引入所述设备的输出端头，反之，则将水引入后一个处理装置。
7、根据权利要求6的设备，其特征在于，它包括由控制阀(101a)串联起来的两个处理装置(101)和(102)，它们置于一共同的外套管(100)中。
8、根据权利要求7的设备，其特征在于，所述两个处理装置(101)和(102)各有一内套管(110)和(120)，一外套管(111)和(121)，前一个装置(101)的外套管(111)就是整个处理设备的外壳(100);后一个装置(102)的外套(121)同轴套装在外壳(100)之中，并与之共同构成环形空间(128)，其截面积基本等于第一个装置(101)内外两套管(110)与(111)之间的环形空间(118)的截面积。
9、根据权利要求7的设备，其特征在于，另一个水处理装置(103)通过控制阀(102a)串联在所述两个水处理装置(101、102)后面并同轴套装在同一外壳(100)内。
说明书
本发明涉及含碳酸钙水的处理装置。本装置主要由两根套管及一组永久磁铁组成。内外两根套管同轴安装，使两者之间构成一环形空间。永久磁铁块用垫片隔开，互迭安装，使邻接的磁极极性相同。永久磁铁组置于介电材料制的内套管之中。待处理水沿着螺形径迹流动，穿过由永久磁铁产生的磁场而得到处理。
本发明还涉及由多台上述处理装置按不同方式组合而成的处理设备。
众所周知，目前已问世的类似处理装置种类繁多，均可用于水处理，以避免管道和容器内壁上以及锅炉加热元件上沉积水垢。
欧洲专利申请书119368号介绍过一种类似装置。这种装置有一组永久磁铁，磁铁用软铁片隔开，并覆以绝缘材料罩，再置于一金属套管内。还有一输入室，上有两个切向侧孔，使水从绝缘罩与套管之间的环形空间内流过。
要使这种装置有效地工作，必须满足一个条件，即水必须沿着小螺距螺旋形径迹，绕着永久磁铁流动，以便磁铁对溶液中的离子起作用(洛伦兹力)，並根据离子的电荷性质，将它们汇集到相应的环形区内。
带正电荷的碳酸钙胶体在特定的区域内为负离子所包围，胶体颗粒之间的静电斥力减小，以致能凝聚起来，在流束中形成晶核而不沉积于管道内壁上。
某些已被采用的系统依靠挡板之类的机构形成水的螺旋流动。美国专利3923660号介绍过一种这样的系统：多个永久磁铁柱周围的环形空间中安装着一个螺旋形导流机构，使待处理的水沿螺旋形径迹流动。
上述系统的一个缺点是：结构复杂，因而组装费用较高。
无螺旋导流机构处理系统的缺点是流量对流体径迹的影响很大。因此，流量大小不同，则流动特性亦不相同。
上述系统的效率与使用状态(即管中水的流量)紧密相关。家用水处理设备的流量变化自然很大，因而这类系统的效率很不稳定。
此外，我们知道，任何一种杂质，若固着在与水接触的铁壁上，就构成一个能使金属腐蚀的阴极区，在不含空气的水中产生二价铁的氢氧化物〔Fe(OH)2〕，而在含空气的水中则产生三价铁的氢氧化物〔Fe(OH)3〕。在某些条件下，Fe(OH)2可转变成Fe3O4，即磁铁，从而形成强度很高的氧化层。
若能防止碳酸钙固着在金属上，即可阻止金属腐蚀，这样就能使管道内表面保持清洁。因此可以说磁性处理器也起到间接防腐蚀作用。
G·普瓦里叶(Poirier)在《阴极保护概论》一书中(1962年巴黎版，第30-33页)介绍了电位PH图，据此可以了解铁在水中的腐蚀区和钝化区。
如想保持管道不生锈，使其处于钝化状态，也就是说使其处于能形成保护性氧化物(Fe2O3)的条件下是很有利的。
本发明旨在克服上述这些缺点，制造一种不受家用设备或工业设备管道中水流量影响的水处理装置，其效率基本保持稳定，並具备各种必要条件使其处于钝化区而不生锈。
如前所述，按本发明制造的装置有两个端头，分别安装在两根管子的两端，各自处于相应的位置。端头上各有一个中心孔，並至少各有一个侧孔，使中心孔与上述环形空间连通。
按照一种优先实施例，输入端头上有两个通向中心孔的侧孔，其走向与中心孔基本成切线关系。输入端头上两个侧孔的轴线在垂直于该装置轴线的平面上的投影构成60°-80°的角。一侧孔轴线与该装置轴线之间的夹角以90°左右为佳，而另一侧孔轴线与装置轴线形成的夹角则以小于90°为佳。这样，将该装置垂直安装后，一个侧孔喷出的水呈水平方向，另一个侧孔喷出的水与水平面成下倾夹角，以形成螺距较小的螺旋形径迹。
为此，应仔细确定侧孔的方向，以便使水在环形空间中的螺旋形径迹与该装置的轴线形成5°-35°的夹角。此角以15°左右为最佳。
垫片的高度最好小于或等于永久磁铁的高度。实际应用中，最低高度以0.1毫米为宜。
垫片直径最好等于或稍大于永久磁铁的直径。内外套管之间的环形空间的侧壁上最好覆以介电材料，以便为其处于钝化状态提供一切必要的条件。
按照一种特定实施例，外套管为介电材料管。
另一种优先实施例是：外套管为金属管，其内壁有一层介电材料衬套。
介电材料最好用聚丙烯或聚四氟乙烯。
用上述各种不同结构形式的处理装置所作的试验表明，就达到下游管道钝化状态而言，这些处理装置都有各自最佳的工作范围。特别是我们还发现，内外两套管间的环形空间内水的流速对达到钝化状态来说具 有决定性意义。然而，家庭用水设备也同某些工业用水设备一样，水流量，即水的流速是随用户对水的需要量大小而变化的。
为了做到不管流量发生什么变化，下游管道都能始终保持钝化状态，可以制造一种组合装置来实现这一目的：至少将两个上述处理装置串联安装或组合成为一体，再配置一个或多个控制阀。控制阀按水流量的大小不同而将水导入这个或那个装置中。
在两个处理装置之间加入控制阀，串联起来，置于同一根外套管内，这是一种较好的实施例。
每个处理装置都有一根内套管和一根外套管。第一个装置的外套管最好采用上面已经提到过的那种外套管，第二个装置的外套管最好同轴安装在此外套管之内，以便共同构成第二个环形截面空间，它与第一个装置的两根套管构成的环形空间基本相同。
安装在两个装置之间的控制阀最好带有一个中心活动件，能在与下一个装置的输入端头相连的固定件内作轴向移动。该阀门还应有一弹性机构。当流经前一个装置的水流量小于预定阈值时，弹性机构把中心活动件推到位置1上。而当水流量大于上述阈值时，弹性机构被压缩而使中心件移动到位置2上。
按照本发明的一种特定实施例，弹性机构采用螺旋形弹簧。
另一种较好的实施例是：弹性机构有一个气动装置，该装置由固定件与活动件之间的环形密封室构成。此装置的作用是积存加压气体。
水处理设备可以由多个(特别是三个)装置串联而成，同轴安装在一外套管内。这些装置的设计要求如下：使流经装置的实际水流量与流过其外围环形空间的流量之和基本上等于处理能力最大的第一个装置输入端测得的水流量。
另一种更好的实施例是：该设备由两个结合在一起的水处理装置组成，並在内外两套管之间安置了一根中介管。此管与内外套管一起构成两个环形空间。输出端头有活动件，能在关闭和开放两个位置间移动，从而使外层环形空间处于阻塞或通畅状态。
另一种特定的实施例是：输出端头最好有圆锥形底座，且活动件由滑阀构成。滑阀端部呈圆锥形，可与底座相配合，滑阀还有一个带侧孔的中心通道。通道周围至少有一个轴向小槽。