專利名稱：一種水管除銹裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及除銹技術，尤其是在冷熱輸水管道上采用最佳金屬材料組合方式的水管除銹裝置。
背景技術：
目前，對使用中的輸水管道內水銹的處理方法主要有兩種，其一是在管道中使用化學藥品的方法防止鐵銹，此法不但對人體健康產生負面影響，而且需要持續(xù)投入藥品，對已經產生的銹垢不起作用。其二是施加物理除去管道內銹垢，再進行管道內烤漆涂裝的方法，這種方法不但費時費力，而且易造成環(huán)境污染。
發(fā)明內容
為了改進上述對人體健康、生活環(huán)境不利因素及除銹效果不良的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種在現(xiàn)有的輸水管道上安裝一個除銹裝置，除銹效果明顯而且對人體環(huán)境有利的水管除銹裝置。
本發(fā)明的技術方案是該裝置是由外套、水管及內槽構成，水管與外套用橡膠圈固定，水管與內槽靠銅環(huán)鎖緊，外套的兩端帶有法蘭盤與輸水管道聯(lián)接，內槽的橫斷面可制成網狀、魚刺形等各種槽形結構，為了擴大與水流的接觸面積，內槽的縱向制成矩形并與管道中水流方向平行。本發(fā)明水管采用金屬銅材質，內槽采用金屬鎂材質，金屬銅水管與鎂槽構成最佳除銹材料組合，因此，在除銹過程中，本裝置具有安全無污染的特點。
本發(fā)明原理是根據(jù)X光衍射、主體顯微鏡等分析方法測定，水管內沉淀的銹的鐵氧化物/氫氧化物礦物質是由磷鐵礦、針鐵礦、赤鐵礦及磁鐵礦構成。在水管內使銹緊密結合的成分是碳酸鹽物質方解石、文石、硅酸鹽礦物質佳羥硅鈣石。水管內的銹并不是水中的鐵成分沉淀形成的，而是水管材質中的鐵與水反應形成的水管腐蝕產物，因此，要想從根本上除銹，必須選擇比水管材質中鐵的離子化傾向更大的金屬來抑制生銹，這是因為鐵離子氧化之前，離子傾向化大的金屬先被氧化，防止鐵的氧化，從而有效阻止鐵的生銹?，F(xiàn)在，城鄉(xiāng)供水管道采用的鑄鐵管、鍍鋅管正在逐漸被不銹鋼管及銅管所替代，但是由于價格昂貴，成本較高受到限制。在已經使用的普通輸水管道上安裝一段體積小，更換方便的類似水質過濾裝置的除銹裝置是非常必要的。本發(fā)明正是以此為基礎，開發(fā)出的金屬銅做水管，以金屬鎂為內槽的除銹裝置，由于金屬鎂的離子化傾向大于鐵，故在水流通過銅水管和鎂槽時，鎂則優(yōu)先被離子化，故有效防止鐵銹的侵蝕，同時，金屬鎂會增加使銹更加堅固的碳酸鹽或硅酸鹽礦物質的溶解度，并降低了銹的結合力，從而利用水流的物理力量去除管道水銹，此時鐵的氫氧化物、氧化物變成磁鐵礦并覆蓋水管內部，又起到防止繼續(xù)被腐蝕的作用。另外當水流通過本裝置時，金屬銅水管與鎂槽之間的離子化傾向的差異產生電壓而形成的氣泡也會除去管道的浮銹，防止沉淀物的堆積，對已經產生的污垢則可將其分解為小顆粒，并被水流沖掉。
本發(fā)明的特點是1.在現(xiàn)有輸水管道上安裝本除銹裝置可取代整體管道的更換，節(jié)約大量的金屬能源。
2.不用化學試劑的方法除銹，有利于人體健康。
3.不用管道烤漆的方法除銹，大大降低了對生活環(huán)境的污染。
4.使用金屬鎂為內槽，不僅起到除銹的效果，而且適當增加鎂的含量，還有利于提高人體的健康和強壯。
5.本除銹裝置的結構尺寸可根據(jù)需要增減，并廣泛適用城鄉(xiāng)各種冷熱輸水管道的除銹設施。
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
圖1為本發(fā)明的水管除銹裝置結構示意圖。
圖2為本發(fā)明的水管除銹裝置橫斷面示意圖。
圖3為本發(fā)明的水管除銹裝置縱向剖面剖示圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的水管除銹裝置由鋼套5、銅水管3、鎂槽4構成，其中八棱柱形防銹鋼套5長500毫米，金屬黃銅水管3的內徑為100毫米，銅水管3與鋼套5用橡膠圈2固定，銅水管3與其內部的金屬鎂槽4用銅環(huán)6鎖緊，鋼套5的兩端帶有法蘭盤1并與輸水管道聯(lián)接，鎂槽4的橫斷面為帶有4片魚刺形的矩形槽，每個槽板厚度為7毫米。采用本水管除銹裝置，可除銹管道長度1500～1600米，使用壽命可達5年以上。
實驗報告1金屬鎂與自來水的反應實驗報告為了觀察自來水成分的變化，將矩形的Mg試樣(1×1×1mm)以20mm厚度放入直徑40mm、長度200mm的丙烯圓桶管內，連接流速約0.5m/sec的自來水。根據(jù)連接次數(shù)發(fā)生的成分變化表示在表1中。多數(shù)成分在連接15次時不發(fā)生大的變化。連接15次的過程中Mg增加了1.43ppm，意味著連接一次試樣時Mg的溶出量是很小的。利用Mg進行水處理時完全不會因此發(fā)生問題。Mg目前在飲用水規(guī)定中沒有限制。
為了了解在水中銹和Mg的反應關系，將1)Mg，2)Mg+銹，3)銹各自放入50ml的自來水和蒸餾水中反應。用于實驗的自來水是漢城市供應的一個建筑物內的自來水(見表2)。
將自來水和Mg試樣、Mg試樣+銹試樣、銹試樣各自反應時，從銹試樣溶出的成分是CI，SO4，Zn，Ca等。因為Mg的存在，比原來自來水減少的成分是NO3，SO4，Mg，Si，Ca等。存在Mg的自來水中比原來含量減少的原因是與Mg成分反應，形成固體狀態(tài)沉淀物的結果。而且因為Mg存在，銹中溶出的Mn得到抑制蒸餾水和Mg反應時Mg的溶出量為6.17ppm，而自來水和Mg反應時幾乎不存在溶出的Mg。由此可見，Mg的溶出在蒸餾水最多，其他成分存在時幾乎沒有溶出，即使溶出了也和自來水中的NO3，SO4，Mg，Si，Ca等反應變成固狀。
Ca和Si只與Mg反應時，比自來水的初期含量減少，但同時放入銹試樣或粉末時可以看到增加的過程，這是因為銹含有的礦物質中存在包含Ca和Si的礦物質方解石或佳羥硅鈣石中溶出的成分。即可以認為Mg可以增加使銹(scale)堅固結合的碳酸鹽或硅酸鹽礦物質的溶解度。銹和自來水反應時，Cl的含量比初期增加很多，由此可見銹內存在的礦物質中存在含有Cl的礦物質，但因為非晶質的可能性較大，目前還無法鑒定。NO3在初期自來水中的含量為10ppm，Mg存在時其含量減少，因此，這一成分也和Mg反應沉淀為其他物質。SO4是銹的主要成分，與水反應時溶出很多。但只有Mg存在時，其含量減少，這一成分也與Mg反應沉淀為其他物質。
從水管內的銹可以判斷與蒸餾水反應時水中溶出的成分為Cl，SO4，Si，Ca，Mn等，與自來水反應時是Cl，NO3，SO4，Mg，Ca，Mn等和略微的Ni和Al。即意味著水管內構成銹的物質中包含這些成分，自來水本身因為含有的量很少，分析時無法感知，但長時間反應則會溶出。
表1圓柱中根據(jù)連接次數(shù)發(fā)生成分變化的化學分析值Pass Chemical composition(mg/l)frequencypH EC F Cl NO3SO4Na Mg Zn Si K Ca Mn Fe07.41191ND13.4110.3215.938.813.85 0 1.560.9520.770017.35191ND13.3610.4516.138.794.21 0 1.560.9420.730027.25190ND13.3410.5416.498.814.52 0 1.560.9420.820037.20191ND13.3410.5516.548.814.52 0 1.550.9320.850047.20191ND13.4310.6916.748.834.63 0 1.550.9420.670057.20191ND13.4410.7516.768.884.68 0 1.550.9420.600067.21191ND13.4610.7816.788.894.74 0 1.550.9320.880077.22191ND13.4910.8016.888.944.75 0 1.540.9520.860087.26192ND13.5010.8516.989.014.87 0.091.550.9520.880097.27192ND11.5310.8917.039.025.00 0.121.560.9720.910010 7.29193ND13.5210.9017.159.025.06 0.211.560.9720.880011 7.30192ND13.5610.9117.148.995.12 0.341.540.9620.890012 7.34192ND13.5910.9117.169.015.13 0.421.550.9520.910013 7.37192ND13.6310.9317.199.035.14 0.631.560.9820.910014 7.37193ND13.6210.9317.219.045.27 0.751.560.9720.930015 7.37194ND13.6310.9717.229.095.28 0.791.540.9920.9300
表2水銹和Mg與自來水和蒸餾水反應后顯示成分變化的化學分析值SampleChemical composition(mg/l)No.F Cl NO3SO4Na MgZnSi K CaMn Fe Ni AlW ND 13.41 10.3215.93 8.81 4.440 1.56 0.95 20.77 0 0 0 0M1ND 14.805.69 8.50 9.93 5.770 0.01 1.28 14.55 0 0 0 0M2ND 32.515.74 113.09 9.2427.430 0.46 1.35 25.30 0.31 0 0 0M3ND 37.72 11.97 123.69 8.76 4.490 1.87 0.04 33.12 3.14 0.83 0.20 0.04D1ND ND ND ND ND 8.300 0 0 0 0 0 0 0D2ND2.39 ND 1.76 0.56 4.260 0.13 0.211.92 0 0 0 0D3ND3.35 ND 9.78 0.06 2.880 0.16 0.242.88 0.23 0 0 0Wtap waterM1water+Mg M2water+Mg+scale M3water+scaleD1distilled water+Mg D2distilled water+Mg+scale D3distilled water+scale實驗報告2除銹效果檢驗報告實驗裝置的構成是設定外部金屬和內部金屬，適當組合。實驗對象管道是切割長度為10cm左右的已經生銹的φ25mm水管。切割的管道的重量包括水銹為230～290g左右，管道內形成的水銹重量根據(jù)管道有所不同，但大致為10g左右。用于水處理管道內去除及預防銹及水銹的裝置的外部金屬采用長度為20cm、φ20mm的黃銅管、銅管或鋁管，內部金屬采用適當大小的鋅、鎂、鋁、黃銅或銅，設定它們的組合后用于實驗。
(a)Cu(φ20mm)+Mg(20g)，Cu(φ20mm)+Al(30g)Cu(φ20mm)+Zn(30g)，Al(φ20mm)+Mg(30g)Al(φ20mm)+Cu(30g)，Al(φ20mm)+Zn(30g)黃銅(φ20mm)+Mg(20g)，黃銅(φ20mm)+Al(30g)黃銅(φ20mm)+Zn(30g)，Cu(φ20mm)+Mg(10g)+Zn(20g)Cu(φ20mm)+Al+Zn+Mg，Al(φ20mm)+Al+黃銅+Cu+Mg+Zn，Al(φ20mm)+黃銅(30g)，黃銅(φ20mm)+Zn+Mg的組合實驗實施。
(b)作為掌握除銹程度的比較對象，不安裝外部金屬和內部金屬，只安裝生銹的管道進行實驗。
安裝實驗裝置后，從2001年11月起至2002年4月，進行了4次分析水和金屬中出現(xiàn)的現(xiàn)象。安裝裝置的實驗中，由于外部金屬和內部金屬的離子化傾向的差異形成的電力為0.2～0.8V，根據(jù)外部金屬和內部金屬的種類各有不同。2001年11月，電力傳導度(EC)為159～163μS/cm，與通過未安裝裝置的比較對象管道的水有少許差異。酸度(pH)為7.21～7.68，根據(jù)金屬的種類略有不同。整體陽離子和陰離子的值與比較對象試樣沒有太大的差異。2001年12月，導電率(EC)為143～145μS/cm，比11月略有增加，其他成分沒有大的變化。2002年2月pH值和導電率有略微下降的傾向。4月與2月相比沒有太大差異。各測量時期的實驗值略有差異是因為自來水本身的成分變化。
實驗進行過程中自來水始終在管道內流淌，此時所有裝置的流量都調整到同樣的標準。為了施加物理力量，每周一次完全開放閥門1分鐘，使更多量的流體流動。實施陽離子和陰離子分析觀察流體化學特性的變化，分析沉淀物了解從管道流出沉淀在水槽的沉淀物的特性。并經過一定時間后分解所有裝置，對裝置和管道內出現(xiàn)的現(xiàn)象進行觀察。
3個月后觀察裝置內出現(xiàn)的效果及結果，發(fā)現(xiàn)Al用于裝置時，形成大量的非晶質Al-氫氧化物，阻礙流體的流動。因此外部金屬和內部金屬不可能使用Al。3個月后，外部金屬為銅和黃銅，內部金屬為Mg和Zn時去除的水垢和銹的量最為顯著。因此這樣的金屬組合可以用于去除管道內水垢和銹的裝置中。
權利要求
1.一種水管除銹裝置，安裝在普通的輸水管道上，其特征在于該裝置是由外套(5)、水管(3)及內槽(4)構成，水管(3)與外套(5)用橡膠圈(2)固定，水管(3)與內槽(4)靠銅環(huán)(6)鎖緊，外套(5)的兩端帶有法蘭盤(1)與輸水管道聯(lián)接。
2.根據(jù)權利要求1所述的水管除銹裝置，其特征在于水管(3)采用金屬銅或黃銅材質，內槽(4)采用金屬鎂或鋅材質。
3.根據(jù)權利要求1所述的水管除銹裝置，其特征在于金屬銅水管與鎂槽構成最佳除銹材料組合。
4.根據(jù)權利要求1所述的水管除銹裝置，其特征在于金屬鎂槽(4)的橫斷面可設計成各種形狀。
5.根據(jù)權利要求1所述的水管除銹裝置，其特征在于金屬鎂槽(4)的橫斷面設計成魚刺形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水管除銹裝置，它是在普通的輸水管道上安裝一種由外套、水管及內槽構成的除銹裝置，其中，水管與外套用橡膠圈固定，水管與內槽靠銅環(huán)鎖緊，外套的兩端帶有法蘭盤與輸水管道聯(lián)接，內槽的橫斷面可制成魚刺形等各種形狀。本裝置的除銹原理是水管采用金屬銅等材質，內槽采用金屬鎂材質，根據(jù)銅管與鎂槽的離子化傾向的差異發(fā)生電力時形成的氣泡除去管道內銹，同時金屬鎂降低了水銹中碳酸鹽或硅酸鹽的結合力，并利用水流的物理力量將水銹清除。本發(fā)明的除銹裝置適合各種冷熱輸水管道的除銹，節(jié)約能源，有利于環(huán)保。不僅對人身的健康無害，而且使用壽命長。
文檔編號E03B7/07GK1590661SQ0315527
公開日2005年3月9日 申請日期2003年8月29日 優(yōu)先權日2003年8月29日
發(fā)明者金侖永 申請人:金侖永