一种电化学反应室用除垢刷驱动装置的制作方法

1.本实用新型涉及电化学水处理技术领域，具体是一种电化学反应室用除垢刷驱动装置。


背景技术：

2.随着工业化生产规模的不断扩大，人与自然环境的矛盾日渐突出，人对环境的诉求渐进强烈，工业废水排放标准日趋严格。工业废水电化学处理技术是利用电化学水处理设备，通过阴阳极电解过程使废水产生一系列电化学反应，消除和转化水中有害物质，达到国家排水标准或工业用水标准。这是一种资源节约型、环境友好型的先进技术。近年来，随着人们环保意识、节水意识的增强，电化学废水处理技术以其独特的优势得到了长足发展。
3.然而实践表明，现有电化学反应室在应用于水处理时存在产水水质下降的问题，这是因为目前大中型电化学反应室用的阴极板大且表面起伏不平，现行刮削除垢通过除垢刷绕着内阴极筒公转除垢，阴极筒表面垢层清除不彻底，而且每刮削一次，残留在低洼处的垢层就被刮刀挤压一次，垢层的密度、硬度、电阻值就增加一次，随着刮削次数的增加，残留垢层的密度变大，电阻增加，电流有效利用率低，导致产水水质下降。


技术实现要素：

4.本实用新型为了解决现有电化学反应室水处理时产水水质下降的问题，提供了一种电化学反应室用除垢刷驱动装置。
5.本实用新型是采用如下技术方案实现的：
6.一种电化学反应室用除垢刷驱动装置，包括反应室本体；所述反应室本体包括位于中部的圆柱形的内阴极筒，内阴极筒的外侧设置有与其同轴的外阴极筒，内阴极筒与外阴极筒之间设置有若干个与两者同轴且间隔分布的电极筒，电极筒是由交错分布的阴极筒与阳极筒组成的，且阳极筒和阴极筒、内阴极筒与外阴极筒呈交错分布；内阴极筒的外侧、外阴极筒的内侧、阴极筒的内外两侧均设置有两个相对放置的圆柱形的除垢刷体，除垢刷体的圆周面上设置有刷丝；
7.内阴极筒的内腔中部沿竖向设置有丝杆，丝杆的下部通过双向推力球轴承转动支撑于内阴极筒的下部，丝杆的底端部设置有丝杆制动机构；丝杆的外侧设置有与其螺纹连接的花键轴，花键轴的外侧套设有花键套筒，花键套筒通过轴承座转动支撑于内阴极筒的顶部，花键套筒的底部固定装配有位于轴承座下方的花键套筒齿轮，轴承座的外侧设置有机座与其固定连接的减速电机，减速电机的输出轴上固定装配有与花键套筒齿轮啮合的减速电机齿轮；花键轴的顶端部固定套设有倒u形的除垢刷安装架，除垢刷体的上部均转动穿于除垢刷安装架，且除垢刷体的顶端部均固定装配有位于除垢刷安装架上方的除垢刷齿轮，花键轴通过传动机构与除垢刷齿轮传动连接。
8.进一步地，所述丝杆制动机构包括开设于丝杆侧面底部的制动凹槽和固定连接于内阴极筒内侧壁的制动箱，制动箱邻近丝杆的侧壁滑动穿有与制动凹槽正对的制动销，制
动销的侧面一体设置有位于制动箱外侧的外限位环和位于制动箱内部的内限位环，外限位环与制动箱之间设置有套于制动销的复位弹簧，制动箱远离丝杆的侧壁固定贯穿有电磁开关。
9.进一步地，所述传动机构包括设置与内阴极筒的内侧壁顶端的固定内齿圈，除垢刷安装架的一侧沿竖向转动穿设有位于除垢刷体内侧的第i传动轴，第i传动轴的底端部固定装配有位于除垢刷安装架下方且可与固定内齿圈啮合的第i传动齿轮；第i传动轴的顶端部固定装配有位于除垢刷安装架上方的第ii传动齿轮；花键轴的顶端转动穿设有第ii传动轴，第ii传动轴的下部固定装配有第iii传动齿轮，第iii传动齿轮与第ii传动齿轮通过第i中间齿轮与第ii中间齿轮相啮合；第ii传动轴的顶部固定有若干个沿周向均匀分布且位于除垢刷齿轮上方的第i连接杆，第i连接杆的外端部共同固定有转动内齿圈，转动内齿圈分别与安装于除垢刷安装架外端的两个除垢刷齿轮相啮合，位于同侧的除垢刷齿轮自外向内依次啮合。
10.进一步地，一种电化学反应室用除垢刷驱动装置，还包括设置于反应室本体底部的进出水机构；所述进出水机构包括固定连接于外阴极筒底部的球缺状的外底壳、固定连接于内阴极筒底部的球缺状的内底壳和固定连接于外底壳外侧且上方开口的环形集水槽；外底壳的底部开设有进水排垢口，进水排垢口的底部沿竖向设置有固定连接于外底壳的排垢管，排垢管的底部设置有排垢电磁阀，排垢管的侧壁设置有与其连通且端部设有进水电磁阀的进水管；外底壳、内底壳、环形集水槽、进水排垢口、排垢管、内阴极筒呈同轴设置；环形集水槽的底部设置有与其连通且端部设有出水电磁阀的出水管；外阴极筒的外侧壁顶端一体设置有环形的溢水唇板。
11.进一步地，一种电化学反应室用除垢刷驱动装置，还包括控制部分；所述控制部分包括微控制器，排垢电磁阀、进水电磁阀、出水电磁阀、减速电机、电磁开关均与微控制器电连接。
12.进一步地，所述控制部分还包括安装于丝杆的下部且位于双向推力球轴承上方的行程开关，行程开关串接于减速电机的供电回路中。
13.进一步地，所述减速电机的减速机为蜗轮蜗杆减速机；所述轴承座的外侧壁通过三根沿周向均布的第ii连接杆与内阴极筒的内侧壁固定连接；所述双向推力球轴承通过三根沿周向均布的第iii连接杆与内阴极筒的内侧壁固定连接。
14.本实用新型相对比于传统的除垢刷驱动机构，具有以下有益效果：
15.(1)本实用新型在配置一个减速电机的条件下，实现除垢刷体的直线下行-定向旋转-直线上行-待机的往复循环运动过程，同时实现了除垢刷体的自转运动。
16.(2)自锁丝杠螺母副、双向推力球轴承和丝杆制动机构集成技术，实现了自锁丝杠螺母副中花键轴一边旋转一边直线运动和任意位置只转动不直线移动的相互切换技术。丝杆制动机构与减速电机集成技术，实现了花键轴在任意位置稳定停留。
17.(3)花键轴的内螺母外花键一体化集成技术，既实现了丝杠浮动端的精确定位，又保证了花键轴的直线移动精度，即除垢刷体的升降移动精度，还简化了系统结构，节约了系统制造成本。
18.(4)除垢刷安装架实现了多个错位除垢刷体刷削同一阴极筒同一表面垢层，使得多级电化学反应室各个阴极筒内外表面在轴向和周向都没有漏刷削现象，除垢刷安装架、
多个除垢刷齿轮和直径较大的固定内齿圈、转动内齿圈的联合运用，满足多级电化学反应室各个阴极筒内外表面除垢刷体自转方向和大小的要求。传动系统结构简单实用，制造成本低。
19.(5)控制部分实现了除垢、水处理状态的精确控制，且控制精度高，节约了人力资源，避免了认为差错损失。
附图说明
20.图1是本实用新型的结构示意图；
21.图2是图1中丝杆制动机构与进出水机构的结构示意图；
22.图3是图1的断面示意图；
23.图4是图3中a处的局部放大示意图；
24.图5是图1的左视示意图；
25.图6是图1的俯视示意图。
26.图中，1-内阴极筒，2-外阴极筒，3-阴极筒，4-阳极筒，5-刷丝，6-丝杆，7-双向推力球轴承，8-花键轴，9-花键套筒，10-轴承座，11-花键套筒齿轮，12-减速电机，13-减速电机齿轮，14-除垢刷安装架，15-除垢刷齿轮，16-制动凹槽，17-制动箱，18-制动销，19-外限位环，20-复位弹簧，21-电磁开关，22-固定内齿圈，23-第i传动轴，24-第i传动齿轮，25-第ii传动齿轮，26-第ii传动轴，27-第iii传动齿轮，28-第i中间齿轮，29-第ii中间齿轮，30-第i连接杆，31-转动内齿圈，32-外底壳，33-内底壳，34-环形集水槽，35-进水排垢口，36-排垢管，37-排垢电磁阀，38-进水电磁阀，39-进水管，40-出水电磁阀，41-出水管，42-溢水唇板，43-第ii连接杆，44-第iii连接杆，45-除垢刷体。
具体实施方式
27.一种电化学反应室用除垢刷驱动装置，包括反应室本体；如附图1-附图6所示，所述反应室本体包括位于中部的圆柱形的内阴极筒1，内阴极筒1的外侧设置有与其同轴的外阴极筒2，内阴极筒1与外阴极筒2之间设置有若干个与两者同轴且间隔分布的电极筒，电极筒是由交错分布的阴极筒3与阳极筒4组成的，且阳极筒4和阴极筒3、内阴极筒1与外阴极筒2呈交错分布；内阴极筒1的外侧、外阴极筒2的内侧、阴极筒3的内外两侧均设置有两个相对放置的圆柱形的除垢刷体45，除垢刷体45的圆周面上设置有刷丝5；
28.如附图1、附图3、附图4、附图5所示，内阴极筒1的内腔中部沿竖向设置有丝杆6，丝杆6的下部通过双向推力球轴承7转动支撑于内阴极筒1的下部，丝杆6的底端部设置有丝杆制动机构；丝杆6的外侧设置有与其螺纹连接的花键轴8，花键轴8的外侧套设有花键套筒9，花键套筒9通过轴承座10转动支撑于内阴极筒1的顶部，花键套筒9的底部固定装配有位于轴承座10下方的花键套筒齿轮11，轴承座10的外侧设置有机座与其固定连接的减速电机12，减速电机12的输出轴上固定装配有与花键套筒齿轮11啮合的减速电机齿轮13；花键轴8的顶端部固定套设有倒u形的除垢刷安装架14，除垢刷体45的上部均转动穿于除垢刷安装架14，且除垢刷体45的顶端部均固定装配有位于除垢刷安装架14上方的除垢刷齿轮15，花键轴8通过传动机构与除垢刷齿轮15传动连接。
29.本实用新型在配置一个减速电机12的条件下，实现除垢刷体45的直线下行-定向
旋转-直线上行-待机的往复循环运动过程，同时实现了除垢刷体45的自转运动。花键轴8为外花键内螺母结构；花键轴8中心孔螺母与丝杆6配合组成自锁丝杠螺母副，其自锁的目的是：花键轴8在某一位置旋转时，能带动可以自由旋转的丝杆6旋转，防止花键轴8沿丝杆6直线位移。丝杆制动机构能够使丝杆6在随花键轴8旋转与不随花键轴8旋转两种状态下随意切换。选用减速电机12经齿轮副传动花键套筒9，使得花键轴8可以稳定停止在任意位置。
30.除垢刷体45升降及公转时，减速电机12经齿轮副驱动花键套筒9旋转，花键套筒9驱动花键轴8旋转。与此同时，丝杆6在丝杆制动机构的作用下静止不动，花键轴8带着除垢刷体45一边旋转，一边下降，实现了除垢刷体45的下行。除垢刷体45下行到指定位置时，丝杆制动机构放开丝杆6，丝杆6随花键轴8一同旋转，实现了花键轴8的定向旋转，即除垢刷体45的公转。花键轴8旋转到指定的转角(即垢层除净)时，减速电机12停机，丝杆制动机构制动丝杆6，减速电机12反方向旋转，丝杆6不动，花键轴8带着除垢刷体45一边旋转，一边上升，实现了除垢刷体45的上行。除垢刷安装架14上行到指定位置，减速电机12停机，到下个工作时间，重复上述循环，如此周而复始。
31.如附图2所示，所述丝杆制动机构包括开设于丝杆6侧面底部的制动凹槽16和固定连接于内阴极筒1内侧壁的制动箱17，制动箱17邻近丝杆6的侧壁滑动穿有与制动凹槽16正对的制动销18，制动销18的侧面一体设置有位于制动箱17外侧的外限位环19和位于制动箱17内部的内限位环，外限位环19与制动箱17之间设置有套于制动销18的复位弹簧20，制动箱17远离丝杆6的侧壁固定贯穿有电磁开关21。
32.制动时，复位弹簧20带动制动销18移动，直至制动销18抵入制动凹槽16，由此限制丝杆6的位置，防止丝杆6随花键轴8旋转；解除制动时，电磁开关21产生吸力将制动销18拉出，使得制动销18离开制动凹槽16，该状态下丝杆6能够随花键轴8旋转。该结构设计使得丝杆6是否随花键轴8旋转的状态能够根据运行要求进行改变，同时方便进行远程控制。
33.如附图5、附图6所示，所述传动机构包括设置与内阴极筒1的内侧壁顶端的固定内齿圈22，除垢刷安装架14的一侧沿竖向转动穿设有位于除垢刷体45内侧的第i传动轴23，第i传动轴23的底端部固定装配有位于除垢刷安装架14下方且可与固定内齿圈22啮合的第i传动齿轮24；第i传动轴23的顶端部固定装配有位于除垢刷安装架14上方的第ii传动齿轮25；花键轴8的顶端转动穿设有第ii传动轴26，第ii传动轴26的下部固定装配有第iii传动齿轮27，第iii传动齿轮27与第ii传动齿轮25通过第i中间齿轮28与第ii中间齿轮29相啮合；第ii传动轴26的顶部固定有若干个沿周向均匀分布且位于除垢刷齿轮15上方的第i连接杆30，第i连接杆30的外端部共同固定有转动内齿圈31，转动内齿圈31分别与安装于除垢刷安装架14外端的两个除垢刷齿轮15相啮合，位于同侧的除垢刷齿轮15自外向内依次啮合。
34.除垢刷体45自转时，减速电机12正转，除垢刷安装架14下降到指定位置后在该位置作旋转运动(设顺时针旋转)时，由于第i传动轴23下端的第i传动齿轮24与内阴极筒1上部安装的固定内齿圈22啮合，实现了第i传动轴23逆时针自转。因第i传动轴23上端的第ii传动齿轮25与第i中间齿轮28啮合，第i中间齿轮28作顺时针旋转，第ii中间齿轮29作逆时针旋转，第ii传动轴26下端的第iii传动齿轮27和转动内齿圈31一起作顺时针旋转，安装于除垢刷安装架14外端的第一个除垢刷齿轮15作顺时针旋转，安装于除垢刷安装架14外端的第一个除垢刷体45作顺时针自转，由于除垢刷体45安装在除垢刷安装架14上与除垢刷安装
架14一起作顺时针公转，且清除的是外阴极筒2的内表面垢层，实现了刷丝5的切削端始终是从已加工面切入，对垢层进行剥离切削。第二个除垢刷齿轮15与第一个除垢刷齿轮15啮合，实现了第二个除垢刷齿轮15及其所带动的阴极筒外表面的除垢刷体45逆时针自转，对阴极筒外表面形成剥离刷削。同理，其余除垢刷都实现了剥离切削。
35.当除垢刷安装架14在减速电机12的驱动下下行至指定位置时，即除垢刷体45下行伸入反应室本体的指定位置时，第i传动齿轮24正好与固定内齿圈22完全啮合，除垢刷体45做公转运动时，第i传动轴23随之作公转运动，与此同时，第i传动轴23在第i传动齿轮24与固定内齿圈22的啮合作用下作自转运动，自转速度n
传1自
由公式(a)计算得到：
36.n
传1自
＝i1*n
公
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(a)
37.式中，i1为固定内齿圈22与第i传动齿轮24的传动比，通过公式(b)计算得到，n
公
为第i传动轴23的公转速度；
38.i1＝z
内1
/z
传1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(b)
39.式中，z
内1
为固定内齿圈22的齿数；z
传1
为第i传动齿轮24的齿数；
40.第ii传动轴26旋转地安装在花键轴8顶端，与花键轴8同轴。第ii传动轴26的两端分别设置有第iii传动齿轮27和转动内齿圈31。第ii传动齿轮25通过第i中间齿轮28与第ii中间齿轮29与第iii传动齿轮27啮合，其传动比i2由公式(c)计算得到：
41.i2＝z
传2
/z
传3
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(c)
42.式中，z
传2
为第ii传动齿轮25的齿数；z
传3
为第iii传动齿轮27的齿数；
43.第ii传动轴26的转速n
传2
通过公式(d)计算得到：
44.n
传2
＝i2*n
传1自
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(d)
45.转动内齿圈31分别与位于左侧的除垢刷齿轮15与位于右侧的除垢刷齿轮15啮合；位于左侧的除垢刷体45与位于右侧的除垢刷体45的刷丝轴向排列为错位排列，共同完成外阴极筒2内表面的周向无漏切销和轴向无漏切削。位于左侧的除垢刷体45的自转转速n
刷左1
与位于右侧的除垢刷体45n
刷右1
通过公式(e)计算得到：
46.n
刷左1
＝n
刷右1
＝i3*n
传2
＝n
传2
*z
内2
/z
左刷1
＝n
传2
*z
内2
/z
右刷1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(e)
47.式中，z
内2
为转动内齿圈31的齿数；z
左刷1
为位于左侧的除垢刷齿轮15的齿数；z
右刷1
为位于右侧的除垢刷齿轮15的齿数；且z
左刷1
＝z
右刷1
＝z
刷1
，于是有：
48.n
刷左1
＝n
刷右1
＝i
刷1
*n
公
＝i1*i2*i3*n
公
＝z
内1
/z
传1
*z
传2
/z
传3
*z
内2
/z
刷1
*n
公
ꢀꢀꢀ
(f)
49.实施例中，阴极筒2的数目为二，即位于左侧的除垢刷体45与位于左侧的除垢刷体45均为四个，设z
刷1
、z
刷2
、z
刷3
、z
刷4
分别为刷1、刷2、刷3、刷4的齿轮齿数，刷1、刷2、刷3、刷4为自外向内排布的四个除垢刷体45；i
刷1
、i
刷2
、i
刷3
、i
刷4
分别时刷1、刷2、刷3、刷4的传动比，则i
刷1
＝i1*i2*i3，i
刷2
＝z
刷1
/z
刷2
，i
刷3
＝z
刷
/z
刷3
，i
刷4
＝z
刷3
/z
刷4
，n
刷左2
＝n
刷右2
＝i
刷2
*n
刷1
，n
刷左3
＝n
刷右3
＝i
刷3
*n
刷2
，n
刷左4
＝n
刷右4
＝i
刷3
*n
刷3
50.根据上述过程，即可使得除垢刷体45按照设定的速度实现自转。
51.除垢刷体45运动时，作用于同一除垢面的除垢刷体45公转方向、公转转速、自转方向、自传转速都相同，同时还需要满足以下两个条件：(a)除垢刷体45各自的自转方向要求，即：除垢刷体45绕反应室中心线公转的同时，除垢刷体45自转方向实现刷丝5切削端始终是从已加工面切入，对垢层进行剥离切削。(b)除垢刷体45在内阴极筒1、外阴极筒2或阴极筒3表面周向上无漏切削的自转、公转速度要求。
52.为了满足条件(a)，清除外阴极筒2及阴极筒3内表面垢层的除垢刷体45自转方向与除垢刷体45的公转方向相同，即同为顺时针方向或同为逆时针方向；清除内阴极筒1及阴极筒3外表面垢层的除垢刷体45自转方向与除垢刷体45的公转方向相反，即顺时针方向公转时，逆时针方向自转，逆时针公转时，顺时针自转，由此实现剥离刷削。
53.为了满足条件(b)，当本实用新型所述的驱动装置用于伸缩式刷丝5(即刷丝5可沿除垢刷体45的径向伸缩)时，刷丝5自转速度和刷丝5在阴极筒3、内阴极筒1或外阴极筒2表面的滑动速度的数值满足公式(g)：
[0054][0055]
式中，n为刷丝5自转速度，单位为转/s；r
ym
为有效切削阶段刷丝5切削端到刷杆轴线的最大距离，单位为mm，且r
ym
≤r，r通过公式(h)计算得到；v为刷丝5在阴极筒3、内阴极筒1或外阴极筒2表面的滑动速度，该滑动速度为刷丝5自转线速度与公转线速度之和，单位为mm/s；α为位于相邻两根刷丝5之间的夹角，单位为度；ξ为有效切削阶段刷丝5的最小伸缩量，单位为mm；
[0056]
r≥s w
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(h)
[0057]
式中，s是刷丝5切削端到阴极筒3、内阴极筒1或外阴极筒2表面的距离，单位为mm；w为阴极筒3、内阴极筒1或外阴极筒2表面高低起伏的最大跳动量，单位为mm。
[0058]
如附图1、附图2、附图3所示，一种电化学反应室用除垢刷驱动装置，还包括设置于反应室本体底部的进出水机构；所述进出水机构包括固定连接于外阴极筒2底部的球缺状的外底壳32、固定连接于内阴极筒1底部的球缺状的内底壳33和固定连接于外底壳32外侧且上方开口的环形集水槽34；外底壳32的底部开设有进水排垢口35，进水排垢口35的底部沿竖向设置有固定连接于外底壳32的排垢管36，排垢管36的底部设置有排垢电磁阀37，排垢管36的侧壁设置有与其连通且端部设有进水电磁阀38的进水管39；外底壳32、内底壳33、环形集水槽34、进水排垢口35、排垢管36、内阴极筒1呈同轴设置；环形集水槽34的底部设置有与其连通且端部设有出水电磁阀40的出水管41；外阴极筒2的外侧壁顶端一体设置有环形的溢水唇板42。
[0059]
除垢前，首先关闭电解电源，并关闭排垢电磁阀37、出水电磁阀40与进水电磁阀38，即可进入除垢模式。除垢结束后，打开排垢电磁阀37，即可将载有垢物的污水排出。
[0060]
一种电化学反应室用除垢刷驱动装置，还包括控制部分；所述控制部分包括微控制器，排垢电磁阀37、进水电磁阀38、出水电磁阀40、减速电机12、电磁开关21均与微控制器电连接。
[0061]
控制部分实现了除垢、水处理状态的精确控制，且控制精度高，节约了人力资源，避免了认为差错损失。
[0062]
所述控制部分还包括安装于丝杆6的下部且位于双向推力球轴承7上方的行程开关，行程开关串接于减速电机12的供电回路中。
[0063]
该结构设计为双向推力球轴承7及丝杆6的运行状态提供保护作用，防止花键轴8下行过度影响运行精度或损坏双向推力球轴承7，提高了本驱动装置的结构可靠性。
[0064]
如附图1-附图6所示，所述减速电机12的减速机为蜗轮蜗杆减速机；所述轴承座10的外侧壁通过三根沿周向均布的第ii连接杆43与内阴极筒1的内侧壁固定连接；所述双向
推力球轴承7通过三根沿周向均布的第iii连接杆44与内阴极筒1的内侧壁固定连接。
[0065]
具体实施过程中，轴承座10内设置有轴承；排垢管36的内径大于进水排垢口35的孔径；进水管39的内径与进水排垢口35的孔径一致。