一種水處理核心組件及水處理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種水處理核心組件及水處理裝置。該核心組件包括密封安裝連接的柱狀內(nèi)核和圓筒狀外殼，其特征在于該核心組件所述內(nèi)核為表面具有溝槽結(jié)構(gòu)的金屬棒，所述溝槽結(jié)構(gòu)是，設(shè)計數(shù)量的溝槽均勻分布于合金棒表面，每段溝槽軸向等長，徑向等深、周向等寬，沿圓周陣列分布，且軸向相鄰溝槽交錯分布，并以較窄溝槽相連通；所述金屬棒的結(jié)構(gòu)如下：內(nèi)核總長度為100-400mm；溝槽結(jié)構(gòu)直徑為36-200mm，槽深為8-35mm，主槽寬為8-30mm，鍵寬為6-28mm，鍵長為35-50mm，鍵角為60-90°，主槽數(shù)為7-10個。該水處理裝置使用該水處理核心組件。
【專利說明】—種水處理核心組件及水處理裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水處理技術(shù)，具體為一種水處理核心組件及使用該水處理核心組件的水處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鍋爐由于結(jié)垢，事故頻繁，檢修時間增多，還影響生產(chǎn)生活的正常進行。對企業(yè)而言，停爐時間多，直接影響生產(chǎn)，降低企業(yè)經(jīng)濟效益。因此對工業(yè)鍋爐用水處理裝置核心結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計具有重要的理論研究價值和現(xiàn)實意義，受到了國內(nèi)外專家的廣泛關(guān)注。
[0003]目前國內(nèi)外有關(guān)工業(yè)鍋爐用水處理裝置主要有KDF濾料[US4642192，US5122274，US5135654]和 PTH 水處理器。美國專利號 4，642，192 ;5，122，274 ;5，135，654 介紹了 KDF合金濾料的阻垢機制。KDF合金濾料都是細小的高純度的銅鋅合金實心顆粒，密度很大，而從其凈水機理來看，它實際利用的只是表面那部分，這樣在應用過程中就存在三方面的問題:濾料通過反應會形成一定量的沉淀物，這些沉淀物覆蓋在合金表面，使除雜能力降低，且KDF介質(zhì)密度較大，反沖洗壓力要求較高,可能增加成本；如果不增加設(shè)備，濾料堆積可能會堵塞濾床，影響出水流量；水處理工程需要用到大量的銅鋅合金濾料，前期投資較大，這是主要問題。因此應該對濾床的設(shè)計和KDF合金的形狀做進一步的改善，以便使反沖洗變得方便流暢。以色列專利PTH水處理器具有許多其他水處理裝置所沒有的優(yōu)點，使用雖然達到了一定的效果，但加工較難，成本較高，價格昂貴，不便于實際應用。
[0004]中國專利文獻CN1765758A公開了一種加有稀土成分的銅鋅合金以及以其為原料制備的水處理設(shè)備，該合金能夠形成具有多重電位能級的原電池，起到活化水、緩蝕、阻垢、殺菌和凈化作用，可以通過該合金的處理使得水中的鈣鹽生成懸浮的碳酸鈣微粒而不會附著在鍋爐冷壁上。然而該文獻中公開采用該合金制備的水處理設(shè)備中采用了合金粉粒作為填料，存在阻力大，易堵塞，合金表面易覆蓋沉淀，造成處理能力下降的缺點。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種水處理核心組件及水處理裝置。該核心組件及其構(gòu)成水處理裝置工作時，不僅與水有較大的接觸面積，處理水效果好，同時結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，使用方便，價格較低，適于工業(yè)化應用。
[0006]本發(fā)明解決所述核心組件技術(shù)問題的技術(shù)方案是，設(shè)計一種水處理核心組件，包括密封安裝連接的柱狀內(nèi)核和圓筒狀外殼，其特征在于該核心組件所述內(nèi)核為表面具有溝槽結(jié)構(gòu)的金屬棒，所述溝槽結(jié)構(gòu)是，設(shè)計數(shù)量的溝槽均勻分布于合金棒表面，每段溝槽軸向等長，徑向等深、周向等寬，沿圓周陣列分布，且軸向相鄰溝槽交錯分布，并以較窄溝槽相連通；所述金屬棒的 結(jié)構(gòu)如下:內(nèi)核總長度為100-400_ ;溝槽結(jié)構(gòu)直徑為36-200mm,槽深為8-35mm,主槽寬為8_30mm，鍵寬為6_28mm，鍵長為35_50mm，鍵角為60-90°，主槽數(shù)為7_10個。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明核心組件設(shè)計為表面具有溝槽結(jié)構(gòu)的金屬棒，工作時可有效增大水流流過時的接觸表面積；同時溝槽型內(nèi)核結(jié)構(gòu)具有光滑的外表面，能夠保證一定的回流速度，因此可以保證較好的水處理效率。本發(fā)明核心組件構(gòu)成的水處理裝置不僅與水有較大的接觸面積，處理水效果好，同時結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，使用方便，價格較低，適于工業(yè)化應用。實驗表明，采用本發(fā)明核心組件的水處理裝置用于工業(yè)鍋爐水處理時，實現(xiàn)了意想不到的大水流量和阻止硬垢產(chǎn)生的積極效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明水處理核心組件一種實施例的溝槽型金屬棒內(nèi)核結(jié)構(gòu)示意圖。其中，圖1 (a)為本發(fā)明所述溝槽型金屬棒內(nèi)核主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖1 (b)為本發(fā)明所述溝槽型金屬棒內(nèi)核左視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2為本發(fā)明水處理核心組件一種實施例的水處理裝置外殼結(jié)構(gòu)示意圖。其中，圖2 Ca)為本發(fā)明所述水處理裝置外殼主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 (b)為本發(fā)明所述水處理裝置外殼A-A剖面結(jié)構(gòu)不意圖。
[0010]圖3為本發(fā)明采用水處理核心組件的水處理裝置一種實施例的鍋爐水循環(huán)模擬裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合實施例及其附圖進一步敘述本發(fā)明。
[0012]本發(fā)明設(shè)計的水處理核心組件(簡稱核心組件，參見圖1-2)，包括密封安裝連接的柱狀內(nèi)核4-1和圓筒狀外殼4-2，其特征在于該核心組件所述內(nèi)核4-1為表面具有溝槽結(jié)構(gòu)的金屬棒；所述溝槽結(jié)構(gòu)是，設(shè)計數(shù)量的溝槽均勻分布于合金棒表面，每段溝槽軸向等長，徑向等深、周向等寬，沿圓周陣列分布，且軸向相鄰溝槽交錯分布，并以較窄溝槽相連通；所述金屬棒的結(jié)構(gòu)設(shè)計如下:內(nèi)核總長度H為100-400mm ;溝槽結(jié)構(gòu)直徑D為36-200mm，槽深h為 8-35mm，主槽寬 1^為8-30.!，鍵寬 L2S6-28mm，鍵長 L3S 35-50mm，鍵角 α 為 60-90。，主槽數(shù)η為7-10個。
[0013]本發(fā)明核心組件所述金屬棒的結(jié)構(gòu)做如下優(yōu)選:直徑D=36mm,槽深h=8mm,主槽寬L1=Smm,鍵寬L2=6mm,鍵長L3=35mm,鍵角α =90。，主槽數(shù)η=7,內(nèi)核總長度H=100mm。
[0014]所述溝槽結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)有機械加工方法進行加工。
[0015]本發(fā)明核心組件所述具有溝槽結(jié)構(gòu)的內(nèi)核4-1是通過對國內(nèi)外現(xiàn)有的水處理裝置結(jié)構(gòu)研究分析，依據(jù)機械和流體力學知識，對水處理核心組件內(nèi)核結(jié)構(gòu)進行的設(shè)計，提高了內(nèi)核結(jié)構(gòu)與水接觸的表面積，同時兼顧對水流流速的影響小，保證使用壽命，提高了阻垢效率。
[0016]本發(fā)明核心組件所述外殼4-2為圓筒形狀，可采用PP-R塑料或不銹鋼材質(zhì)制成。圓筒狀外殼4-2與柱狀內(nèi)核4-1采用過盈配合，這樣既可以保護內(nèi)核4-1的結(jié)構(gòu)，又可以對通過水流起到限定或?qū)蜃饔?，使得水流通過時，按照溝槽結(jié)構(gòu)經(jīng)過內(nèi)核4-1結(jié)構(gòu)，保證水流與內(nèi)核4-1的充分接觸。
[0017]本發(fā)明核心組件4主要結(jié)構(gòu)是將柱狀內(nèi)核4-1與圓筒狀外殼4-2密封安裝連接組裝在一起。實施例的核心組件4的兩端由GB/T 6170 M36型號螺母固定，通過GB8163-1999無縫鋼管連接水處理裝置的進、出水管道、流量計和閥門等就構(gòu)成了水處理裝置(參見圖3)。本發(fā)明水處理裝置特別適用于做低中壓工業(yè)熱水鍋爐和蒸汽鍋爐水處理系統(tǒng)。
[0018]本發(fā)明進一步特征是所述的金屬棒為銅鋅合金材料，并按如下質(zhì)量配方冶煉制備而成:銅 50-70%，鋅 20-35%，錫 5-15%，鎳 5-10%，鐵 0.5_1%，錳 0.01-0.1 %和稀土元素釹或鈰 0.01-0.15%,以及硅 1-3%，鎂 1-3%，鉻 0.1-1.0%，鑰 0.1-1.0% 和釩 0.1-1.0% 中的一種或多種，各組分之和為100%。該合金材料是 申請人:的在先專利技術(shù)(CN1765758A)。研究表明，當水流通過內(nèi)核結(jié)構(gòu)時，合金中銅、鋅、錫、鎳等重金屬元素是細菌等微生物的抑制成分，能夠使細菌蛋白凝固，失去活性，從而減少粘稠性物質(zhì)的分泌，避免或減少附著在其壁上的硬垢的形成；合金中的鎂、鋅等離子能夠與形成的水垢碳酸鈣、硫酸鋇等形成離子置換，由于離子半徑的差異，導致形成水垢的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變異，結(jié)果使形成的水垢致密度降低；合金中的稀土元素的次外層帶有不飽和過渡電子，能夠定扎在金屬晶體的結(jié)合面上，抑制晶體的過分長大，同時能夠產(chǎn)生過渡能級，使合金的電極電位發(fā)生變化，形成銅鋅、鋅鎳、鋅錫、鎳錫原電池，進而發(fā)生一系列的氧化還原反應，還能夠使既存的水垢和銹的陰、陽離子平衡受到破壞，從而實現(xiàn)阻垢、凈化效果。特別是本發(fā)明核心組件的獨特構(gòu)造可產(chǎn)生流體力學沖擊效果，能夠在水流流過核心組件表面時產(chǎn)生湍流，使水流與核心組件充分作用，同時減小對水流流速的影響；本發(fā)明核心組件具有更大的表面積，加大了水流與合金作用面積，從而加強了合金的阻垢作用效果，實現(xiàn)了大流量、低阻力，長壽命的效果。
[0019]本發(fā)明核心組件主要用于水處理裝置中，特別是工業(yè)鍋爐水處理裝置中。采用本發(fā)明核心組件的水處理裝置(如常規(guī)鍋爐水循環(huán)模擬裝置，參見圖3)，主要包括水泵1，閥門2、5、6和7，流量計3、8和9，水處理裝置4，熱交換器10，容器11，模擬鍋爐12和水箱13。本發(fā)明的水處理裝置4安裝在進水管路中，兩端分別與流量計3、閥門5相連接。運行鍋爐水循環(huán)模擬裝置，將總流速調(diào)至400L/h，冷卻水流速調(diào)為100L/h，設(shè)置兩組對比試驗，檢測合金內(nèi)核對水流流速的影響。出水流速為正常水管流速，連接水處理裝置的連接管直徑為16_。實驗表明，當連接管內(nèi)水流速為1.0-2.0m/s時，模擬鍋爐運轉(zhuǎn)60天后開蓋檢查，鍋爐內(nèi)壁及管道壁上均未出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，水中無方解石硬垢出現(xiàn)，只有大量的文石型軟垢懸浮物，說明該水處理裝置具有阻垢和防垢雙重效果，可以達到鍋爐阻垢防垢目的。本發(fā)明核心組件可以并聯(lián)使用。
[0020]本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
[0021]本發(fā)明內(nèi)核結(jié)構(gòu)與市場上類似的部件相比，加工起來較容易，表面積大，與水作用時合金的利用率較高，且水作用的過程中流速不會受到太大的影響。
[0022]實施例1-4
實施例1-4設(shè)計的所述內(nèi)核結(jié)構(gòu)金屬棒具體參數(shù)列于表1。
[0023]表1實施例1-4的內(nèi)核結(jié)構(gòu)具體參數(shù)表
【權(quán)利要求】
1.一種水處理核心組件，包括密封安裝連接的柱狀內(nèi)核和圓筒狀外殼，其特征在于該核心組件所述內(nèi)核為表面具有溝槽結(jié)構(gòu)的金屬棒，所述溝槽結(jié)構(gòu)是，設(shè)計數(shù)量的溝槽均勻分布于合金棒表面，每段溝槽軸向等長，徑向等深、周向等寬，沿圓周陣列分布，且軸向相鄰溝槽交錯分布，并以較窄溝槽相連通；所述金屬棒的結(jié)構(gòu)如下:總長度為100-400mm ;溝槽結(jié)構(gòu)直徑為36-200mm，槽深為8_35mm，主槽寬為8_30mm，鍵寬為6_28mm，鍵長為35_50mm，鍵角為60-90。，主槽數(shù)為7-10個。
2.如權(quán)利要求1所述的水處理核心組件，其特征在于所述溝槽結(jié)構(gòu)直徑D為36mm，槽深h為8mm，主槽寬L1S 8mm，鍵寬L2為6mm，鍵長L3S 35mm，鍵角α為90。，主槽數(shù)η為7，內(nèi)核總長度H為100mm。
3.如權(quán)利要求1所述的水處理核心組件，其特征是所述圓筒狀外殼與柱狀內(nèi)核采用過盈配合。
4.如權(quán)利要求1所述的水處理核心組件，其特征是所述金屬棒為銅鋅合金材料，并按如下質(zhì)量配方冶煉制備而成:銅50-70%，鋅20-35%，錫5-15%，鎳5-10%，鐵0.5_1%，錳0.01-0.1%，稀土元素釹或鈰0.01-0.15%，以及硅 1-3%，鎂 1-3%，鉻0.1_1.0%，鑰0.1-1.0%和釩0.1-1.0%中的一種或多種，各組分質(zhì)量之和為100%。
5.如權(quán)利要求1所述的水處理核心組件，其特征是所述金屬棒為銅鋅合金材料，并按如下質(zhì)量配方冶煉制備而成:銅60%，鋅25%，錫5%，鎳5%，鐵0.5%，錳0.1%，鈰0.1 %，硅 1%，鎂 1%，鉻 0.8%,鑰 1% 和釩 0.5%ο
6.如權(quán)利要求1所述的水處理核心組件，其特征是所述金屬棒為銅鋅合金材料，并按如下質(zhì)量配方冶煉制備而成:銅65%，鋅20%，錫5%，鎳5%，鐵0.75%，錳0.1%，鈰0.15%,? 1%，鉻 1%，鑰 1% 和釩 1%。
7.一種水處理裝置，其特征是該水處理裝置采用權(quán)利要求1-6任一項所述的水處理核心組件。
8.一種鍋爐用水處理裝置，其特征是該水處理裝置采用權(quán)利要求7所述的水處理核心組件。
9.一種水處理裝置，其特征是該水處理裝置并聯(lián)使用權(quán)利要求1-6任一項所述的水處理核心組件。
【文檔編號】C22C9/04GK103896411SQ201410089077
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】孟軍平, 梁金生, 鄭路寧, 張茜, 趙越 申請人:河北工業(yè)大學