物理水处理装置的制作方法

1.本发明涉及一种物理水处理装置，特别地，本发明涉及一种用于防止水垢的水处理。


背景技术：

2.水垢是一种积聚在管道的壁上、浴室的壁上和水设备中的沉积物，并且水垢是通过存在于中硬水和硬水中的矿物质的沉积而形成的。水垢的基本成分通常是碳酸钙(caco3)。
3.防止水垢沉积物的已知解决方案之一是根据电镀覆(electro-galvanic)原理进行物理水处理。根据贝克托夫金属系列的不同材料的两个电极被浸入在待处理的流水中，以在电极之间产生电势差。电势差导致阳极电极释放出金属纳米颗粒，这些纳米颗粒执行结晶核的功能，存在于水中的矿物质在这些纳米颗粒上聚集成更大的形态，矿物质随后以水垢的形式沉积的趋势大大降低。
4.从文献sk 1272019(u1)获知使用电镀覆原理进行物理水处理，在该文献中，提出了用于水处理的离子极化单元。该极化单元包括固体的中空本体，该中空本体取代了供水管道的一部分。用于水处理的电镀覆原理的电极的系统位于本体的内部。同时，电极成形成使得在流水中引起非破坏性的空化现象，这通过对水流流线进行搅拌而有助于水电镀覆的过程。
5.用于物理水处理的另一已知的解决方案是来自文献sk 1252019(u1)的技术方案，该技术方案描述了一种用于物理水处理的离子极化装置。该极化装置被制成由电极的系统形成的筒状件，该筒状件插入到固体的两室容器中。两室容器安装至水管线。水逐渐流动通过该容器的两个室，而筒状件中的水被电镀覆。电极的形状对于室中的每个室而言是不同的，其中，湍流联接缓速器布置在各室之间的接合部处。湍流联接缓速器的功能是使流水产生波纹，以对水流流线进行搅动。
6.上述已知的解决方案具有共同的缺点，即：上述解决方案需要安装在管道上。这意味着：这两种已知的解决方案都由于它们在形状方面是不灵活的而具有对足够安装空间的要求。通常情况下，上述已知的装置在具有足够安装空间来保持该装置的位置、例如在主水截止阀处、或技术室的管道上安装至供水管道。然而，在许多情况下，用水户无法接触到供水管线，或者没有足够的安装空间来安装上述装置。
7.解决上述背景技术中的问题的部分解决方案可以是从文献wo2019043004(a1)获知的发明，在该文献中，提出了通过成排布置的盘状电极的系统进行的水处理。该发明的描述表明，该电极的系统允许在电极的系统所在的管线具有有限的挠性，由此可以解决对足够安装空间的要求问题。然而，该发明的缺点在于，所提供的有限的挠性不适于安装在单个的家用水设备的前方，而这通常是水用户在家庭环境中唯一可以物理处理水的地方。水设备的入口部通常由挠性软管制成，挠性软管例如为用于洗衣机、咖啡机、淋浴头等的入口软管，并且挠性软管需要尽可能地保持水入口管道/软管的挠性。
8.本领域技术人员一眼就能从文献wo 03008342(a1)中找到该发明的技术信息，以解决保持水入口部的挠性的问题。该发明用于水处理的目的，以借助于银或其他具有微动力(oligodynamic)效应的金属来去除水中存在的病原体。该发明提出：具有微动力效应的具有金属的纤维沿着挠性的水入口部的内壁被引导，当水流动通过挠性的水入口部时，该纤维作用在病原体上。此外，另一金属的第二纤维以与微动力纤维平行的方式被传导，其中，这些纤维是由塑料夹持件平行地保持的。首先，纤维用作挠性的构件，其次，两个平行的纤维之间存在电势差。
9.另一方面，在根据文献wo 03008342(a1)对发明的详细分析中，物理水处理领域的技术人员将发现减小了该发明的有效性的缺点。最根本的缺点是金属纤维设置于挠性的水入口部的内壁，使得水流中间的水流线不与水入口部的壁处的金属纤维充分接触而确保金属纤维的适当处理。在水流的处理中，必须尽可能地搅动流水，以在流的整个截面上进行电镀覆处理。该发明并没有实现这一点。
10.上述由水入口部的内部的水流线扰动不足构成的缺点根据文献twm548689(u)的发明来解决。该发明提出了一种水入口部，在该水入口部的内部设置有磁性螺旋插入件，该插入件迫使流水产生湍流，从而使磁场在流的整个截面上作用在水上。磁场使水分子集群发生逆转，以将水分子集群溶解成更小的单元。这种解决方案的缺点是水入口部没有挠性，而是有类似于“v”或“u”形的永久形状。
11.背景技术表明，到目前为止，还没有已知的解决方案可以使水入口部具备挠性，同时可以在流的整个截面内而不仅仅是在水入口部的壁处对流水进行物理处理。
12.本发明的目的是提供一种物理水处理装置，该物理水处理装置能够以最大的效率在挠性的水入口部中对水直接进行处理，而完全不会丧失水入口部的挠性。


技术实现要素：

13.所设定的任务是通过根据本发明下述的物理水处理装置解决的。
14.该物理水处理装置特别地位于挠性的水入口部中，物理水处理装置包括：用于进行水电镀覆的至少一对电极；以及至少一个保持件，电极被插入到该保持件中并且该保持件对电极进行固定。
15.本发明的核心是基于下述事实：用于供电极插入且对电极进行固定的器件与电极一起形成一体的本体，该一体的本体具有适于插入到挠性的水入口部中的形状。一体的本体将挠性的水入口部的腔完全封围，其中，该一体的本体是中空的以供水流动通过一体的本体。一体的本体中的电极形成电极的流通湍流电镀覆系统。
16.本发明的主要优点在于，物理水处理装置可以阻挡挠性的水入口部内的水流，使得所有的水必须流动通过电极的流电镀覆系统。此外，将一体的本体插入到挠性的水入口部是有利的，这保护该装置不受损坏或被盗窃。此外，该装置限制了挠性的水入口部相对于其总长度的相对较小部分的挠性，使得挠性的水入口部不会丧失其优势。
17.一体的本体优选地适于固定地或松动地插入到挠性的水入口部中。自由插入允许水入口部内的装置根据安装要求而被移动，但固定插入保护装置不会意外地从水入口部中掉落。此外，在将多个一体的本体成排地链接于单个装置内的情况下，固定插入防止所述多个一体的本体以任何间距移开。另一方面，以彼此靠近的方式进行的较长链接会导致水入
口部的挠性部分地降低。另外，以任意的间距将多个一体的本体链接，水入口部的挠性优选地以最小的程度减小。
18.在根据本发明的装置的优选实施方式中，一体的本体的电极设置有用于供水流动通过电极的开口，其中，开口中的至少一些开口设置有搅拌叶片。这是有利的，因为水不仅对电极进行冲洗，而且通过强制穿过电极材料的流而主动地进行搅拌。此外，这在通过对流水进行更进一步地搅拌的搅拌叶片进行改进的情况下是有利的。
19.在根据本发明的装置的优选实施方式中，一体的本体是囊状件。囊状件的端部基部是直的、或金字塔凸形的、或圆凸形的、或所列变型的组合，其中，端部基部设置有用于供水流动通过囊状件的开口。囊状件设计的优点是对装置内的电极的更大的机械保护。对于挠性的水入口管道/软管，设想壁是挠性的，使得在外力作用在挠性的水入口部的壁的情况下，与直接作用于电极上的入口部的压缩壁相比，囊状件形状能更好地分配这种力效应。此外，在一体的本体紧密链接的情况下，金字塔凸形或圆凸形的基部具有限定出相邻安全距离的功能，使得挠性的水入口部的弯曲不会造成相邻的本体之间的碰撞和损坏，而这种碰撞和损坏会导致水入口部的挠性丧失。
20.在水的搅拌质量方面，实验测试证明波纹板电极对囊状件是有利的，波纹板电极是彼此上下地夹置的，并且在囊状件中形成相互锁定的至少一对的电极、以及在囊状件中形成用于阻挡水流的各自具有三个电极的至少一排的最后但并非最不重要的电极成排地彼此倾斜并平行地布置，并且同时倾斜的中间电极是相对于倾斜的端部电极沿相反的方向倾斜的并且倾斜的中间电极与倾斜的端部电极中的每个端部电极形成用于进行水电镀覆的一对电极。
21.在根据本发明的装置的另一优选实施方式中，用于供电极插入且对电极进行固定的器件是通过环状件形成的，该环状件用于形成与挠性的水入口部的内侧部接触的接触表面。同时，挠性的电极端子从环状件的前部和后部突出。挠性的电极端子优选地从环状件对称地突出，并且挠性的电极端子设置有用于供电极插入的槽。该环状件设计对水流的阻力较小，同时保持较高的电镀覆效率。同时，挠性的电极端子对水入口部的挠性的影响较小。
22.在下述情况下是优选的：在环形设计中，电极具有由十字状件和搅拌叶片构成的形状是有利的，十字状件用于使十字状件的臂部插入到挠性端子的槽中，搅拌叶片具有与螺旋桨叶片的形状大致类似的形状。十字状件形成对流水的力进行抵抗的支撑件，而搅拌叶片使水细化以有效地进行电镀覆。
23.在根据本发明的装置的替代性优选实施方式中，用于供电极插入且对电极进行固定的器件是由至少三个同心的环状件的组件形成的，以与挠性的水入口部的内部形成接合部，其中，相邻的环状件通过至少一个挠性间隔件连接至彼此，中央的环状件设置有用于供电极插入的至少一个槽。端部的环状件形成保护性止挡件，因此端部的环状件没有电极。挠性间隔件防止环状件被挤压在一起或被间隔开，并且此外，在试图使挠性的水入口部弯曲的情况下，挠性间隔件允许该装置与挠性的水入口部一起进行有限程度地弯曲。此外，对于根据本发明的装置的该第二实施方式，在下述情况下是优选的：电极具有由十字状件和搅拌叶片构成的形状，该十字状件用于使十字状件的臂部插入到环状件中，该搅拌叶片具有与螺旋桨叶片的形状大致类似的形状。
24.根据实验测试，电极优选地由具有“u”形轮廓的金属板制成，此外，在更优选的变
型中，具有“u”形轮廓的两个电极形成相互锁定的至少一对电极。
25.本发明的另一优选实施方式是这样的实施方式：用于供电极插入且对电极进行固定的器件是通过至少一个内部杆和至少两个周缘杆形成的，该内部杆穿过电极，周缘杆在电极的周边处穿过电极。杆对以同心的方式布置的电极进行固定。同时，杆的端部设置有锁定器件，锁定器件的作用是防止电极从杆滑脱。此外，周缘杆在周缘杆的周边处的穿过电极的相交部处设置有锁定器件，使得周缘杆不会从电极释放。在杆上且在两个相邻的电极之间还松动地安装有间隔辊，间隔辊的任务是防止电极彼此靠近。杆和电极的一体的本体优选地嵌置在非电传导的套筒中。该套筒具有两个功能。主要功能是防止与挠性的水入口部的壁电接触，特别是在挠性的水入口部是由金属材料制成的情况下更是如此。套筒的次要上层结构功能是增加一体的本体的刚性，这特别在安装在现有的挠性水入口管/软管中时是期望的。
26.在根据本发明的装置的优选实施方式中，该装置在一体的本体中的每个一体的本体中设置有电磁场的屏蔽件，或者，该装置设置有用于成排地布置的至少两个一体的本体且布置在挠性的水入口部上的共用的屏蔽件，或者，该装置设置有布置在挠性的水入口部的内壁与一体的本体之间的屏蔽件。外部电磁场会导致电荷累积在电极上，这反过来又限制了物理水处理的电镀覆过程。
27.在根据本发明的装置的优选实施方式中，电极的至少一个流通湍流电镀覆系统设置有至少一个永磁体。来自永磁体的磁场将使得可以扭转水中分子的现有磁偶极群的极性，而磁偶极群可能为水垢生长的基础。
28.本发明的优点包括保持水入口部的挠性。本发明的装置既适于新制造的挠性水入口管道/软管，也适于现有的挠性水入口管道/软管，普通技术工人可以对本发明的装置进行安装。同时，由于流动通过挠性的水入口部的全部水量必须流动通过该装置，因此实现了较高的水电镀覆效果。不可能的是，水流流线中的一些水流线穿过该装置并且不润湿电极的表面。
附图说明
29.本发明将通过以下附图进行详细说明，在附图中：
30.图1示出了囊状装置的侧视图，特别地示出了囊状装置的基部中的设置有供水流动的孔的一个基部，
31.图2示出了一个囊状装置的轴测图，
32.图3示出了囊状装置的纵向截面，
33.图4示出了囊状装置的轴测图，其中，用于供电极插入且对电极进行固定的器件的一半被移除，
34.图5示出了囊状装置的电极的系统中的一个电极的轴测图，
35.图6示出了外部电磁场的屏蔽件，该屏蔽件呈复制装置的一体本体的形状的遮蔽件的形式，
36.图7示出了包括安装在挠性的入水口部中的七个囊状件的装置的截面。
37.图8示出了囊状件的电极的系统的左半部分的轴测图，该左半部分用于锁定到电极的系统的右半部分中。
38.图9示出了囊状件的电极的系统的右半部分的轴测图，该右半部分用于锁入到电极的系统的左半部分中，
39.图10示出了具有两个互锁的电极的囊状件的电极的系统的轴测图，
40.图11示出了用于囊状件的直立的电极的系统的轴测图，
41.图12示出了用于囊状件的直立的电极的系统的俯视图，
42.图13示出了用于囊状件的直立的电极的系统的前视图，
43.图14同时示出了用于囊状件的左端直立的电极的前视图、侧视图和轴测视图，
44.图15同时示出了用于囊状件的中央直立的电极的前视图、侧视图和轴测图，
45.图16同时示出了用于囊状件的右端直立的电极的正视图、侧视图和轴测图，
46.图17示出了具有由具有挠性电极保持部的环状件形成的一体的本体的装置，
47.图18示出了由具有电极保持部的环状件形成的用于供电极插入且对电极进行固定的器件，
48.图19示出了用于具有由具有挠性电极保持部的环状件形成的一体的本体的装置的电极的细节，
49.图20示出了具有由环状件形成的一体的本体和居中地布置在环状件中的环形电极的装置，
50.图21示出了具有由环状件形成的一体的本体和居中地布置在环状件中的线性“u”形电极的装置，
51.图22示出了用于具有由环状件形成的一体的本体的装置的线性的“u”形电极的细节，
52.图23示出了由在杆上滑动的电极形成的一体的本体，
53.图24示出了具有由在杆上滑动的电极形成的一体本体的装置的截面细节，该一体本体被插入到与电磁场屏蔽件紧密结合的套筒中。
具体实施方式
54.应当理解的是，下面描述和描绘的本发明实施方式的具体案例仅是用于说明而提供的，并且不将本发明限制于本文提供的示例。本领域的技术人员将发现或基于常规实验能够提供更多或更少数量的与本文描述的本发明的具体实施方式等同的实施方式。
55.为了实施本发明，必须满足的条件是：一体的本体3的横截面的形状与挠性的水入口部1——典型地为管道或软管——的腔的横截面的形状相对应。在大多数情况下，挠性的水入口部1的腔的横截面是环形的，但也可以使本发明在入口部1的不同形状的横截面的情况下实施。通过满足这个条件，一体的本体3与入口部1的内壁接触。入口部1的内壁与本体3之间的接触使得入口部1中的一体的本体3不行进，并且同时防止水在本体3周围流动。为了增大接触区域的摩擦，可以增大主体3的尺寸以使主体3压靠在入口部1内部。替代性地，将本体3的材料选择成足以使本体3相对于入口部1的内壁的材料具有较高的剪切摩擦系数。也可以在装置的一体的第一本体3之前和之后在入口部1上形成收缩部，这将阻止本体3在入口部1中移位的可能性。
56.在囊状的一体的本体3的示例性实施方式中，主体3的基部——横向于水流——设置有开口5，开口5用于供水流动通过囊状件和封闭在囊状件中的电极2的系统。在本发明的
优选实施方式中，基部是金字塔形或朝向本体3的中央部凸起。使基部成形成具有两个任务。首先，使基部成形减少了本体3对水流的阻力；以及其次，当将多个本体3成排布置在单个装置中时，基部的成形使基部可以保持水入口部1的挠性。再次，在本发明的压倒性实施方式中，囊状的本体3的基部的形状是圆凸形的，但本发明也可以使用囊状件的基部的其他形状，只要在水入口部1的挠性的条件被保持即可。本领域的技术人员可以将具体的水入口管道/软管1的这项认为作为他/她日常工作的一部分来处理。
57.在该装置的最简单的实施方式中，囊状的一体的本体3具有球形形状。在球形的囊状件成排地设置的情况下，球形形状满足了保持水入口部1挠性的要求，这是因为球形表面不会抵撞在水入口部1的弯曲部的点处。本发明的球形实施方式的缺点是，球形的本体3为电极2提供了用于水镀覆的较小的储存空间。
58.在本发明的优选实施方式中，囊状的一体的本体2是具有圆凸形基部的筒形件。本发明的优选实施方式在图1至图4中示出。如图所示，一体的本体3为电极2的系统提供了足够的空间。一体的本体3的固定部分可以由塑料制成。开口5设计成使得该装置对水流的阻力尽可能地最小。
59.在图3和图4中所示的本发明的该特定实施方式中，电极2的系统是由波纹板式电极2形成的。电极2的材料必须是不同的，并且电极2必须交替成使得在电极2被水润湿时产生电势差。用于电极2的材料是根据别克托夫金属系列的学说并根据电镀处理水的质量要求、特别是就卫生安全而言电镀处理水的质量的要求来选择的。用于电极2的具体材料的选择对于本领域的技术人员来说并不是一项超出专业技能的任务。
60.如图5中所示，电极2是由波纹金属板制成的，并且电极2设置有简单的开口并且还设置有搅拌叶片4。电极上的相交部的搅拌叶片4彼此交替，并且在一体的本体3中连续的电极之间也存在交替。
61.图6示出了电磁场的屏蔽件13的遮蔽笼。所示的屏蔽件13被插入到一体的本体3中。在本发明的其他非图示的实施方式中，屏蔽件可以通过对挠性的水入口部1进行涂覆来形成，或者，屏蔽件可以例如呈在多个连续的一体本体3上滑动的袜状件的形式，或者，屏蔽件可以位于挠性的水入口部1的内壁与本体3的外壁之间。
62.图7示出了安装在挠性的水入口部1中的七个囊状的一体的本体3的装置的截面，该装置在挠性的水入口部1上被弯曲并且有90
°
的方向变化，以示出本体3不会彼此干扰。
63.图8至图10示出了本发明的电极2的系统的另一具体实施方式。电极2的系统包括相互锁定的左电极2和右电极2。电极2设置有搅拌叶片4，以形成用于将水的层流变成水的湍流的涡轮机。图10还示出了永磁体14，永磁体14可以使物理水处理的过程流畅。本发明的实施方式中使用的永磁体14例如是由钕制成的。
64.图11至图13示出了用于壳体设计的电极2的系统的另一具体实施方式。在电极2的系统中，使用了倾斜的端部电极7和倾斜的中央电极6。倾斜的中央电极6是沿与端部电极7相反的方向倾斜的。图14至图16中的电极6和7的详细图示示出了：这些电极6和7也具有搅拌叶片4。
65.本领域的技术人员将能够为插入到囊状件的电极2的系统设计宽泛的电极2的设计方案。所提到的电极2的系统的实施方式并不限制本发明的范围，该实施方式的本质主要在于在保持水入口部1的挠性的同时使用一体的本体3。
66.在根据图17的本发明实施方式的另一示例中，一体的本体3是由环状件8形成的，电极2的四个挠性端子9从环状件8前侧部和后侧部突出。端子9设置有用于供电极2插入的槽10，这可以在图18中详细看到。挠性的端子9复制了挠性的水入口部1的弯曲。
67.电极2在图19中详细地示出。电极2的形状是支撑十字架11和类似于螺旋桨的搅拌叶片4的组合，支撑十字架11的臂部的端部配装到槽10中。
68.图20示出了本发明的另一可能的实施方式，在该实施方式中，一体的本体3是由至少三个环状件8的组件形成的，其中，电极2固定在端部的环状件8的外部。端部的环状件8用作保护性缓冲器。挠性的间隔件12位于环状件8之间并且防止环状件8与组件分开或防止环状件8被完全按压在一起。
69.电极2是环形的，比如如图19所示的，或者，电极2可以是线性的且具有“u”形轮廓。图21和图22中示出了具有“u”形轮廓的电极2。
70.图23示出了由扇形电极2形成的一体的本体3。电极2在一个内部杆15和四个周缘杆16上滑动。杆15和16是挠性的并且可以由塑料或金属制成，只要电极2之间的电连接被防止即可。杆15和杆16的端部设置有锁定器件17，该锁定器件17由塑料制成并且防止电极2从杆15和杆16滑脱。其他锁定器件17仅在电极2的周缘处的相交点处位于周缘杆16上。为了进行电绝缘，电极2设置有切口，塑料的锁定器件17插入到切口中。间隔辊18在杆15和杆16上且在相邻的电极2之间松动地滑动。辊18是由硬质塑料制成的。
71.图24示出了插入到非电传导套筒19中的一体的本体3。套筒19将电极2与挠性的水入口部1的内壁隔离。此外，形成电磁屏蔽件13的金属遮蔽件内置在套筒19中。
72.工业实用性
73.根据本发明的物理水处理装置特别适用于容易产生水垢沉积物的家用水设备的挠性水入口管道/软管中，但也适用于需要在挠性的水入口部中对水进行物理处理的其他应用。
74.附图标记列表
75.1 挠性的水入口部
76.2 用于水镀覆的电极
77.3 一体的本体
78.4 搅拌叶片
79.5 基部开口
80.6 倾斜的中央电极
81.7 倾斜的端部电极
82.8 环状件
83.9 挠性的电极端子
84.10 挠性的电极端子的槽
85.11 电极十字状件
86.12 挠性的间隔件
87.13 电磁场屏蔽件
88.14 永磁体
89.15 内部杆
90.16 周缘杆
91.17 锁定器件
92.18 间隔辊
93.19 套筒。