专利名称：高新直流电压电路及应用该电路的解堵、除垢、灭藻装置技术
技术领域：
本发明涉及一种直流电压电路及应用该电路的解堵、除垢、灭藻装置。
背景技术：
目前国内有关文献报道的超音频防垢、除垢装置，主要用于锅炉以及以水为介质的热交换设备，对以碳酸盐、硅酸盐的硬度盐、以及泥沙等垢物成份有很好的防、除垢效果，在实际应用中取得了理想的效果，在工农业生产及生活领域得到了越来越广泛的应用。在实际应用中发现，我国工农业生产领域及民用生活领域中热交换设备形状各异，特别是一些管状换热装置几何尺寸很长，最长的可达数百米。超声波在这样的管道上传播逐渐衰减，超声动能逐渐减弱。防、除效果在远距离超声波能量转换器的地方就不理想，只好在远距离的管道上再增加能量转换器，这给实际安装设备带来很大麻烦，又增加了安装的成本。我国淡水资源相对匮乏，有相当数量的工矿企业使用的循环水及火力发电厂用水直接从河水中抽取使用，夏季这类水质中生物杂质的含量也相当大，会逐渐产生大量的藻类杂质，这都很容易造成管道及换热设备堵塞，严重影响换热效率，及换热设备的安全运行。作为本发明的现有技术，引用ZL200910157474. 6中国发明专利全文作为本发明说明书的一部分，以便于理解。
发明内容本发明要解决的技术问题是在ZL200910157474. 6、名称为“超声波全效防垢除垢、杀菌灭藻、除氧装置”中国发明专利的基础上，在原有的直流电压电极棒中添加了特殊的稀土材料，稀土材料被施加直流电压后产生特有的功率并传递到结垢的水管壁及流过水管的水中。从而解决注采系统长距离工艺设备除垢防腐的难题，并有效的起到驱油解堵、杀菌灭藻作用。本发明提出一种直流电压电路及采用了所述直流电压电路的解堵、除垢、灭藻
>J-U装直。技术方案一种直流电压电路，其特征在于，是由电源变压器、整流桥块、滤波电路、三端可调集成稳压器及控制阻容件等依次连接而成，其输出端输出直流电至液相放大器15 (电极棒)的正负极后，经管接头接入结垢设备的进水管道。一种直流电压电路，其特征在于，电源电压经变压器T1输出的交流电压经整流桥块整流后，输出直流电压，经相互并联的电容C1和C2滤波后，加至三端可调集成稳压块52端，最后经与电容C1和C2的并联电容C4输出至液相放大器15的正负极。 一种采用了前述直流电压电路的解堵、除垢、灭藻装置，其特征在于，所述采用了直流电压电路的解堵、除垢、灭藻装置进一步还包括主机(I)、至少一个磁至换能器(2)，主机(I)输出的超声波电信号通过电缆(3)、插头(4)与磁致换能器(2)的插座(5)插接，主机(I)内装有顺序连接的超声波信号源、功率放大器(稀土材料)以及所述直流电压电路。本高新技术取得的积极效果是1、防除垢效果好，解决了注采系统长距离工艺设备除垢、防腐的难题，并有效的起到驱油解堵、杀菌灭藻作用。2、节约了设备除垢维护资金，避免了设备腐蚀，延长了设备使用寿命。3、装置体积小、重量轻、耗电少、安装方便。4、频率从35KHz-60KHz超声频率范围宽，可满足不同介质水除垢的需求，经调整具有最佳的除垢防腐、驱油解堵能力。5、电路中采用改变IC芯片内的比较器的基准电压来改变频率，保证了电阻、电容、半导体元件工作在-30°C _65°C环境温度，从而使振荡频率稳定。6、驱油解堵有明显的效果，可减少能源损失，提高注采系统的安全性和经济性。
图I是本发明一种实施例的外观示意图。图2是磁致换能器结构示意图。图3是超声波信号源及功率放大器电路原理图。图4是磁致换能器控制电路原理图。图5是本发明直流电压电路的电路图。图6是本发明填充特殊稀土材料的电极棒的结构示意图。
具体实施方式
采用了直流电压电路的解堵、除垢、灭藻装置，包括主机I、磁致转换器2、液相放大器15。主机I内设有超声波信号源、功率放大器和直流电压电路。所述直流电压电路，是由电源变压器、整流桥块、滤波电路、三端可调集成稳压器及控制阻容件等依次连接而成，其输出端输出直流电至液相放大器15的正负极后，经管接头接入结垢设备的进水管道。参考图5，电源电压(220V)经变压器T1输出18V交流电压、此电压经整流桥块整流，输出25V左右直流电压，经电容Cp C2滤波加至三端可调集成稳压块的52端，调节电位器RW1的阻值可调节输出电压Vtl值。集成稳压器具有体积小，稳定性高，输出阻抗小，温度性能好等优点。为了充分保证三端集成稳压块的稳定工作，在实际应用中稳压块51、53之间的压差在允许范围内愈小愈好。集成稳压块应有足够的散热面积，电阻R1应尽量靠近稳压块或直接焊接在稳压块的51、53之间，以保证输出的稳压精度。否则输出端电流大时，将产生附加压降，影响输出电压的精度。RW的接地点应与负载电流返回点相同，同时电阻R1电位器Rw应选精度高一些的电阻。经实际调试，电源电压220V±20%，负载电流从0. IA 3A，输出电压基本保持不变。输出直流正负电极至液相放大器15(电极棒)后经管接头接入结垢设备的进水管道。因实际使用中有些管道内水压很高，为确保安全运行及使用效果，我们采用图6中的结构及安装方式。图6中67为与用户管道配套的带有小法兰的管接头，管接头外壁焊接一个接主机输出的正电极的小接线柱61，管壁焊接一个￠25左右的不锈钢棒或管。棒或管通过管壁接电源正极。不锈钢棒或管位置应在管内轴线上与管壁平行。管道65、66为结垢设备的流水管道，管道66焊接一个接主机输出负电极的小接线柱62。管道65、66与小法兰67的法兰固定螺栓孔为68，64为67与65、66之间的绝缘垫片，应有足够的厚度与绝缘强度。固定螺丝与65、66、67的法兰绝缘。保证主机输出的正负电极不能出现短路及严重漏电现象。参考图3，超声波信号源电路，包括集成电路1C，电阻R1-R4,电容CpC2,电位器Rw。IC为集成电路556，IC的(7)脚接地，(3)脚经电容器C2接地，IC的⑷脚、(10)脚、(14)脚接正极，电阻R1的一端接正极，另一端接IC的(13)脚，IC的(13)脚连接电阻R2的一端，电阻R2另一端接IC的(12)脚和⑶脚，并经电容C1接地。电位器Rw的调节与IC的(11)脚连接，其余两端分别连接电阻R3和R4,电阻R3接正极，电阻R4接地。IC的(2)脚和(9)脚连接为信号输出端。IC内部的时基电路与电阻R1、电阻R2、电容C1构成一个多频振荡器，其频率f = 1.44(1^+2 R2) C1，在其电路设计时要求电阻R1、电阻R2、电容C1选取适当的值，使其振荡频率在47. 5KHz左右。IC还包含有一个比较器，IC内的比较器的基准电压通过电位器Rw及电阻R3、R4调整控制，调整电位器Rw的阻值，该电路发生的振荡频率可从35KHz 至60KHz，针对水介质含油杂质的不同，彻底清除需要的超声波频率也不同，根据使用情况随时调整。本电路IC的⑵脚、(9)脚输出的超声波(方波)电信号和相关电路组合，包括集成电路IC1、二分频器IC2、十分频器IC3、集成电路IC4、IC5、IC6，为触发器，与非门、或非门电路，还包括六反相器IC7及集成芯片555可调间断脉冲电路。IC的(2)脚、(9)脚接IC1的
(13)脚，通过IC1的(5)脚接IC2的(11)脚。IC1的(12)脚接IC4的(3)脚。IC2的(14)脚接IC4的(6)脚、(2)脚。IC2的(2)脚、(3)脚接IC6的(2)脚、(13)脚和IC5的(12)脚。IC3的(14)脚接IC6的(5)脚、IC4的(9)脚、IC3的(8)脚接IC6的(4)脚、IC7的(3)脚。IC3的⑵脚、⑶脚接IC7的⑶脚。IC4的⑶脚接IC6的(13)脚，IC4的(11)脚接IC5的(5)脚。IC4的(6)脚接IC5的(9)脚。IC5的⑴脚接IC6的(3)脚、IC5的⑵脚接IC6的(11)脚、IC5的(6)脚接IC7的⑴脚。IC6的(6)脚接IC7的(9)脚、IC6的⑴脚接IC7的⑷脚。IC7的(13)脚接集成芯片555的(3)脚，集成芯片555的⑴脚接地，其(5)脚经抗干扰电容Ctl接地，其(6)脚分别接二极管D1的负极和二极管D2的正极，并经电容C4接地，二极管D2的负极经同轴电位器R6与二极管D1的正极连接，二极管D1的正极经同轴电位器R7分别与集成芯片555的⑶脚和⑷脚连接。集成芯片555的(3)脚的输出端与IC7的(13)脚连接，输出周期从IOMS到30MS可随意调整的方波信号。进一步参考图3，功率放大器由功率管IGBT1与其驱动电路组成的电路和功率管IGBT2与其驱动电路组成的电路构成。功率管IGBT1的驱动电路包括电容C7、电阻Rn、电阻R12>电阻R1(l、三极管T3、三极管T4、二极管D3、二极管D5、变压器B和线圈Q。电容C7 —端接IC7的(6)脚，一端接三极管T3的基极，并经电阻Rltl接地。电容C7、C10组成积分电路。三极管T3的发射极接三极管T4的基极。三极管T3和T4的集电极接变压器B的初级线圈的一端，初级线圈的另一前接电源电压\c。三极管T3、T4的集电极经二极管D3接变压器B初级线圈的另一端。变压器B的次级线圈一端接功率管IGBT1的发射极，另一端经电阻R11接功率管IGBT1的栅极。功率管IGBT1的发射极接线圈L1,并经电容C6接变压器B1的次级线圈的一端，线圈L1缠绕在磁致换能器2的铁芯6的左柱体10上。功率管IGBT2与其驱动电路和功率管IGBT1与其驱动电路在结构上相同，功率管IGBT2的驱动电路包括电容C8、电阻R13-R15、三极管T1、三极管T2、二极管D6、二极管D4和变压器B1,电容C8 —端接IC7的⑵脚，一端接三极管T1的基极，并经电阻R13接地。电容C8、电阻R13组成积分电路。三极管T1的发射极接三极管T2的基极。三极管T1和T2的集电极接变压器B1的初级线圈的一端，初级线圈的另一端接电源电压V。。。三极管1\、T2的集电极经二极管D6接变压器B1初级线圈的另一端。变压器BI的次级线圈一端接功率管IGBT2的发射极，另一端经电阻R14接功率管IGBT2的栅极。功率管IGBT2的集电极接线圈L2和电容C6，其线圈L2缠绕在铁芯6的右柱体11上。除线圈LpL2外其余电器元件都在主机内。参考图2、图4，磁致换能器2包括保护套7、铁芯6、插座5、振动传动杆9。铁芯6装在保护套7内，插座5固设在保护套7的后端，振动传动杆9装设在保护套7的如端。在振动传动杆9上固设有多个环状散热片8。因功率管IGBT处于主电路地位，它的集电极直接与负载相连，有较高的工作电压。而经高频复合管放大的脉冲驱动信号有独立的电源工作电压较低，所以脉冲驱动电路 通过隔离脉冲变压器B间接传送驱动信号。脉冲变压器采用导磁高，损耗小的锰锌磁罐。磁罐脉冲变压器漏磁小，传输脉冲的频率可以较高(一般可高达IOOKHz)。加之本装置工作频率较高，功率管IGBT自身所需驱动电流又很小，所以脉冲变压器体积可以做的很小。脉冲变压器次级通过电阻R11A12与功率管IGBT的栅极相连。电阻Rn、电阻R12防止功率管IGBT栅极开路，并提供充放电通站与电阻R11并联的二极管为加速二极管，使给功率管IGBT栅极充电的电流增大，从而提高功率管IGBT的开关速度。本电路IC的⑵脚、(9)脚输出的超声波(方波)电信号经和上述电路组合，功率器件放大，经磁致换能器，由电能转化成机械能，输出频率从35KHz-60KHz的10波头间隔80MS的脉冲振动，具有更大的功率范围和更强的声强强度。选取35KHz-60KHz的脉冲超声波作为防除垢装置的使用频率数，专门清除水介质中硬度盐外，同时还含有大量油污的注采管线及生物杂质的热交换设备形成的垢物。所述选取35KHz-60KHz范围宽的超声频率，是根据介质水中含油杂质的不同，清除效果最佳需要的超声频率也不同。本装置的关键部件是磁致换能器，对电路产生的超声波频率要求相当高，而振荡回路的电阻、电容、半导体器件都是随环境温度变化，其阻值、容值也随之变化的温度敏感元件，而本装置工作环境温度-30°C_65°C。为保证振荡频率的稳定，在选择阻、容件时要考虑温度的相互补偿；另一个是采用改变集成电路IC块内部比较器的基准电压来改变频率，从而保证在环境温度内变化；再一个是由于磁致换能器直接安装在锅炉，换热器的表面上，其表面都有一定温度，可高达70°C -100°C。换能器铁芯在线圈流过高频脉冲电流时也会产生热量，这样换能器本身就应具有良好的散热性能。本装置换能器传送杆带有散热片就是为此而设计的。因铁芯也有一定的温度且常年不间断工作，线圈采用高温导线缠绕。铁芯采用银铜焊同传送杆连接，为保证焊接牢固，银铜不可避免要渗入铁芯中，为了保证焊接端铁芯不增加磁阻，铁芯焊接面的宽度要增加2_。换能器与主机相连接用的插座也可采用高温插头插座，以充分保证装置稳定可靠地工作。虽然结合优选实施例已经描述了本发明，但是应当理解，对那些本领域内技术人员来说在上面概述原理之内对其修改将是显而易见的，因而本发明不局限于所述优选实施例而是打算包含这种修改。本发明在于每个新颖的特征以及每个特征的组合。在权利要求中的附图标记不限制它们的保护范围。动词“包括”的使用及其结合不排除存在未在权利要求中声明的元件。在元件之前冠词“一个”或“一种”的使用不排除存在多个这 种元件。
权利要求1.ー种直流电压电路，其特征在干，是由电源变压器、整流桥块、滤波电路、三端可调集成稳压器及控制阻容件等依次连接而成，其输出端输出直流电至液相放大器(15)的正负极后，经管接头接入结垢设备的进水管道，电源电压经变压器T1输出的交流电压经整流桥块整流后，输出直流电压，经相互并联的电容C1和C2滤波后，加至三端可调集成稳压块52端，最后经与电容C1和电容C2并联的电容C4输出至液相放大器的正负极。
2.一种采用了权利要求I所述的直流电压电路的解堵、除垢、灭藻装置，其特征在干，该装置进ー步还包括主机(I)、至少ー个磁致换能器(2)，主机(I)输出的超声波电信号通过电缆(3)、插头⑷与磁致换能器(2)的插座(5)插接，主机⑴内装有顺序连接的超声波信号源、功率放大器以及所述直流电压电路。
3.如权利要求2所述的应用了所述的直流电压电路的解堵、除垢、灭藻装置，其特征在于，还包括连接在结垢设备的进水管道与所述直流电压电路之间的所述管接头，所述管接头外壁焊接ー个接主机输出的正电极的小接线柱￠1)，管壁焊接ー个不锈钢棒或管，所述棒或管通过管壁接电源正极；不锈钢棒或管位置应在管内轴线上与管壁平行；管道￠6)焊接一个接主机输出负电极的小接线柱(62)，管道(65)、(66)与小法兰(67)的法兰固定螺栓孔为(68)，小法兰￠7)与管道出5)、(66)之间是具有足够的厚度与绝缘强度的绝缘垫片(64)，固定螺丝与管道(65)、(66)以及法兰(67)绝缘。
4.如权利要求3所述的应用了所述的直流电压电路的解堵、除垢、灭藻装置，其特征在于，所述超声波信号源电路，包括集成电路1C，电阻R1-R4,电容C1、电容C2,电位器Rw ;IC为集成电路556，IC的(7)脚接地，(3)脚经电容器C2接地，IC的(4)脚、(10)脚、(14)脚接正极，电阻R1的一端接正极，另一端接IC的(13)脚，IC的(13)脚连接电阻R2的一端，电阻民另一端接IC的(12)脚和⑶脚，并经电容C1接地；电位器Rw的调节与IC的(11)脚连接，其余两端分别连接电阻R3和R4,电阻R3接正极，电阻R4接地;IC的(2)脚和(9)脚连接为信号输出端；IC内部的时基电路与电阻R1、电阻R2、电容C1构成ー个多频振荡器，IC还包含有一个比较器，IC内的比较器的基准电压通过电位器Rw及电阻R3、电阻R4调整控制，调整电位器Rw及电阻R3、电阻R4调整控制，调整电位器Rw的阻值，该电路发生的振荡频率可从35KHz至60KHz，针对水介质含油杂质的不同，彻底清除需要的超声波频率范围也不同，根据使用情况随时调整。
5.如权利要求4所述的应用了所述的直流电压电路的解堵、除垢、灭藻装置，其特征在于，所述功率放大器由功率管IGBT1与其驱动电路组成的电路和功率管IGBT2与其驱动电路组成的电路构成；功率管IGBT1的驱动电路包括电容C7、电阻Rn、电阻R12、电阻R1(l、三极管T3、三极管T4、ニ极管D3、ニ极管D5、变压器B和线圈L1 ；电容C7 —端接集成电路IC7的(6)脚，一端接三极管T3的基极，并经电阻Rltl接地。电容C7、C10组成积分电路；三极管T3的发射极接三极管T4的基极；三极管T3和三极管T4的集电极接变压器B的初级线圈的一端，初级线圈的另一前接电源电压\c ;三极管T3、T4的集电极经ニ极管D3接变压器B初级线圈的另一端；变压器B的次级线圈一端接功率管IGBT1的发射极，另一端经电阻R11接功率管IGBT1的栅极；功率管IGBT1的发射极接线圈L1,并经电容C6接变压器B1的次级线圈的一端，线圈L1缠绕在磁致换能器(2)的铁芯(6)的左柱体(10)上；功率管IGBT2与其驱动电路和功率管IGBT1与其驱动电路在结构上相同，功率管IGBT2的驱动电路包括电容C8、电阻R13-R15、三极管T1、三极管T2、ニ极管D6、ニ极管D4和变压器B1,电容C8 —端接集成电路IC7的(2)脚，一端接三极管T1的基极，并经电阻R13接地；电容C8、电阻R13组成积分电路；三极管T1的发射极接三极管T2的基极；三极管T1和三极管T2的集电极接变压器B1的初级线圈的一端，初级线圈的另一端接电源电压\c ;三极管1\、T2的集电极经ニ极管D6接变压器B1初级线圈的另一端；变压器BI的次级线圈一端接功率管IGBT2的发射极，另一端经电阻R14接功率管IGBT2的栅极；功率管IGBT2的集电极接线圈L2和电容C6，其线圈L2缠绕在铁芯(6)的右柱体(11)上；除线圈L1, L2外其余电器元件都在主机内。
6.如权利要求5所述的应用了所述的直流电压电路的解堵、除垢、灭藻装置，其特征在于，所述磁致换能器⑵包括保护套(7)、铁芯(6)、插座(5)、振动传动杆(9);铁芯(6)装在保护套(7)内，插座(5)固设在保护套(7)的后端，振动传动杆(9)装设在保护套(7)的前端；在振动传动杆(9)上固设有多个环状散热片(8)。
7.如权利要求4或5或6所述的应用了所述的直流电压电路的解堵、除垢、灭藻装置， 其特征在于，所述IC的(2)脚、(9)脚输出的超声波电信号经和上述电路组合，功率器件放大，经磁致换能器，由电能转化成机械能，输出频率从35KHz-60KHz的10波头间隔80MS的脉冲振动。
8.如权利要求4或5或6所述的应用了所述的直流电压电路的解堵、除垢、灭藻装置，其特征在干，铁芯采用银铜焊同传送杆连接，铁芯焊接面的宽度要増加2_，换能器与主机相连接用的插座也可采用高温插头插座。
9.如权利要求4或5或6所述的应用了所述的直流电压电路的解堵、除垢、灭藻装置，其特征在于，所述IC的(2)脚、(9)脚输出的超声波电信号和相关电路组合，包括集成电路IC1、二分频器IC2、十分频器IC3、集成电路IC4、IC5, IC6，为触发器，与非门、或非门电路，还包括六反相器IC7及集成芯片555可调间断脉冲电路；IC的⑵脚、(9)脚接IC1的(13)脚，通过IC1的(5)脚接IC2的(11)脚JC1的(12)脚接IC4的(3)脚，IC2的(14)脚接IC4 的(6)脚、(2)脚，IC2 的(2)脚、(3)脚接 IC6 的(2)脚、(13)脚和 IC5 的(12)脚，IC3 的(14)脚接IC6的(5)脚、IC4的(9)脚、IC3的⑶脚接IC6的(4)脚、IC7的(3)脚，IC3的(2)脚、(3)脚接IC7的(8)脚，IC4的(8)脚接IC6的(13)脚，IC4的(11)脚接IC5的(5)脚，IC5的(6)脚接IC5的(9)脚，IC5的⑴脚接IC6的⑶脚、IC5的⑵脚接IC6的(11)脚、IC5的(6)脚接IC7的⑴脚。IC6的(6)脚接IC7的(9)脚、IC6的⑴脚接IC7的(4)脚。IC7的(13)脚接集成芯片555的(3)脚，集成芯片555的⑴脚接地，其(5)脚经抗干扰电容CO接地，其(6)脚分别接ニ极管Dl的负极和ニ极管D2的正极，并经电容C4接地，ニ极管D2的负极经同轴电位器R6与ニ极管Dl的正极连接，ニ极管Dl的正极经同轴电位器R7分别与集成芯片555的⑶脚和(4)脚连接，集成芯片555的⑶脚的输出端与IC7的(13)脚连接，输出周期从IOMS到30MS可随意调整的方波信号。
专利摘要本高新技术涉及以稀土材料为能量并添加到电极棒中、通过直流电压电路以及采用了所述直流电压电路的解堵、除垢、灭藻装置。所述直流电压电路是由电源变压器、整流桥块、滤波电路、三端可调集成稳压器及控制阻容件等依次连接而成，其输出端输出直流电至液相放大器(电极棒)的正负极后，经管接头接入结垢设备的进水管道，电源电压经变压器T1输出的交流电压经整流桥块整流后，输出直流电压，经相互并联的电容C1和C2滤波后，加至三端可调集成稳压块52端，最后经与电容C1和电容C2并联的电容C4输出至液相放大器的正负极。防除垢效果好，解决了注采系统长距离工艺设备除垢、防腐的难题，并有效的起到驱油解堵、杀菌灭藻作用。
文档编号C02F5/00GK202400907SQ201120243839
公开日2012年8月29日 申请日期2011年7月12日 优先权日2011年7月12日
发明者李昭刚, 高丽萍 申请人:北京国业世成科技发展有限公司
