用于防止水中有機(jī)體粘附到與水接觸的基體的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于防止水中有機(jī)體粘附到與水接觸的基體上的系統(tǒng)，其中，所述基體和繞所述基體流動(dòng)的水一起形成處理區(qū)，所述系統(tǒng)包括：用于產(chǎn)生具有時(shí)變頻率的電磁波的發(fā)生器，所述發(fā)生器具有至少兩個(gè)輸出端子，其中一個(gè)與所述處理區(qū)的第一激勵(lì)部位電連接；雪崩電流抑制器，該抑制器的一個(gè)端子與所述發(fā)生器的輸出端子的另一個(gè)電連接，而該抑制器的另一個(gè)端子則與所述處理區(qū)的第二激勵(lì)部位電連接；以及電源，該電源連接到所述發(fā)生器以用以將選定電壓施加到所述發(fā)生器，其中，所述電壓被施加使得所述發(fā)生器被觸發(fā)以產(chǎn)生時(shí)變頻率電磁波，所述電磁波能夠在所述水中和/或所述基體的表面上誘發(fā)雪崩電流以電擊或殺傷有機(jī)體。本發(fā)明還提供一種用于防止水中有機(jī)體粘附到與水接觸的基體上的方法。
【專利說明】用于防止水中有機(jī)體粘附到與水接觸的基體的系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總地涉及防止水中有機(jī)體將其自身附著到暴露于水的基體的領(lǐng)域，并且更具體地涉及用于通過使用雪崩電流防止有機(jī)體粘附到與水接觸的基體的系統(tǒng)和方法，所述基體諸如是船體、船只、管線之類，所述雪崩電流由具有時(shí)變頻率信號(hào)的電磁波誘發(fā)。

【背景技術(shù)】
[0002]生物淤積或生物積垢是微生物、植物、藻類和/或動(dòng)物在水下船艦表面上的不利沉積、附著和生長(zhǎng)。水下船艦表面上由海洋有機(jī)體造成的生物淤積是眾所周知的問題。如果不控制海洋有機(jī)體在船只上的生長(zhǎng)累積，那么該累積會(huì)大幅降低船只的速度、增加燃料的消耗并且堵塞海水冷卻管線或任何海水進(jìn)入和排出管線。除了船只應(yīng)用以外，生物淤積控制也對(duì)海水冷卻系統(tǒng)是必要的，該海水冷卻系統(tǒng)諸如為發(fā)電站海水冷卻水進(jìn)入和冷凝器冷卻系統(tǒng)等。
[0003]除了生物淤積附著外，在許多工業(yè)廠房安裝過過程中，需要防止海洋有機(jī)體侵入海水冷卻系統(tǒng)。例如，大量的小蝦侵入發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)可能會(huì)阻塞濾網(wǎng)或?yàn)V口并導(dǎo)致發(fā)該發(fā)電廠停機(jī)。
[0004]已研發(fā)各種方法以解決上述問題，以移除海洋有機(jī)體的累積或防止海洋有機(jī)體的累積。這些方法中的一種是使用有毒化學(xué)品、涂料和金屬離子化來控制生物淤積，但是該方法對(duì)環(huán)境有害。另一種方法是電氣方法，該電氣方法用以控制或防止有機(jī)體粘附。例如，可以從 WO 2004/071863、US 6，209，472 和 JP2004183018 了解這些電氣方法。
[0005]WO 2004/071863公開了一種對(duì)水生有機(jī)體的抗淤積和消除系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括安裝在船艦結(jié)構(gòu)一部分處的一個(gè)或多個(gè)陽極和陰極以及電連接到該陽極和陰極的至少一個(gè)脈沖發(fā)生器。生物淤積效果通過在陽極和陰極之間產(chǎn)生的高電場(chǎng)或低電場(chǎng)而獲得，并且依賴于流過橫跨兩個(gè)電極的水的、攜帶電流的離子。該專利申請(qǐng)的系統(tǒng)具有較大的缺點(diǎn)，即生物淤積效果不能在陰極和陽極之間的空間外部實(shí)現(xiàn)。
[0006]在WO 2004/071863A中，脈沖發(fā)生器產(chǎn)生DC脈沖電流，該電流從浸沒在水中的陽極經(jīng)由諸如海水等電解質(zhì)而釋放到陰極。同樣地，氯氣和次氯酸鹽會(huì)在水中電極表面處或電極表面附近產(chǎn)生，并且殺傷生物有機(jī)體的效果實(shí)際上主要是由DC脈沖波電流產(chǎn)生的對(duì)環(huán)境有害的氯化作用實(shí)現(xiàn)的，而不是完全通過脈沖波電擊或殺傷作用而實(shí)現(xiàn)的。
[0007]JP 2004183018涉及一種抗淤積裝置，該抗淤積裝置通過使用導(dǎo)電基體和反電極常數(shù)之間的控制電流而實(shí)現(xiàn)電化學(xué)抗淤積效果。該裝置基本是DC外加電流系統(tǒng)，用以將結(jié)構(gòu)表面移動(dòng)到電解液位勢(shì)，以控制有機(jī)體的生長(zhǎng)和附著，并且陽極和陰極周期交替。與W02004/071863A類似，當(dāng)DC電流施加在水中時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氯氣或次氯酸鹽，并且該過程會(huì)變成對(duì)環(huán)境不利的化學(xué)消毒過程。應(yīng)注意的是，其它化學(xué)品或涂層也包含在該專利申請(qǐng)中。
[0008]US 6，209，472公開了一種用以抑制海洋有機(jī)體在水下表面上生長(zhǎng)的系統(tǒng),該系統(tǒng)包括電流發(fā)生器、電源和接地電位點(diǎn)，所述電流發(fā)生器使得電流在水下表面附近流動(dòng)，所述電源諸如為電池，用于將電力提供到電流發(fā)生器，其中電流流動(dòng)從該水下表面穿過環(huán)繞該表面的水或接觸該表面的水。再者，該系統(tǒng)使用脈沖DC發(fā)生器來產(chǎn)生氯或次氯酸鹽以控制有機(jī)物生長(zhǎng)。
[0009]以上抗淤積方法和系統(tǒng)使用直流(DC)或DC脈沖波或DC組件。當(dāng)DC脈沖或DC電流從電解液(如海水)中的電極釋放時(shí)，會(huì)產(chǎn)生諸如氯氣、羥離子、次氯酸鹽或其它消毒副作用物等活性物質(zhì)。產(chǎn)生所有這些活性物質(zhì)實(shí)際上與對(duì)環(huán)境有害的諸如電子一氯化作用等基于化學(xué)的方法沒有不同。根據(jù)國(guó)際海事組織(MO)規(guī)定，認(rèn)為產(chǎn)生此類物質(zhì)是不可取的，并且由這些方法和系統(tǒng)處理過的水必須經(jīng)過附加的評(píng)估程序，包括環(huán)境影響評(píng)估，以確保將消極影響保持到最低。
[0010]上述方法和系統(tǒng)的另一劣勢(shì)是它們基于常規(guī)的DC電解概念以遵循歐姆定律，此不能應(yīng)用于AC電路。也就是說，流過包括水中電流路徑的電路回路的電流總是恒定的，并且由總電阻決定。如果電阻是恒定的，則電流會(huì)保持恒定，除非驅(qū)動(dòng)電壓改變。根據(jù)歐姆定律，在諸如水等電解液中的電流流動(dòng)特征在于“電流流經(jīng)最低電阻和最短路徑”，并且呈現(xiàn)電流阱和電流源位勢(shì)分布型式。在水中沒有電子流動(dòng)，并且在水中的所有電流流動(dòng)都是經(jīng)由離子傳導(dǎo)。當(dāng)該電流流動(dòng)遵循常規(guī)的電流流動(dòng)時(shí)，在電解液中有許多盲點(diǎn)或盲區(qū)，在這些盲點(diǎn)或盲區(qū)處，常規(guī)歐姆電流或離子電流不能到達(dá)。典型地，這些盲點(diǎn)是定位在電流阱一電流源勢(shì)場(chǎng)外部的區(qū)域。
[0011]圖1示出了基于常規(guī)DC組件的抗淤積布置的示意圖。如圖所示，陽極I和陰極2以間隔開的關(guān)系浸沒在水中，DC或DC脈沖源3的正極和負(fù)極分別電聯(lián)接到陽極I和陰極2，以在陽極I和陰極2之間產(chǎn)生電場(chǎng)4。常規(guī)DC或DC脈沖電流在陽極I和陰極2之間的電場(chǎng)4中流動(dòng)。在圖1中，清楚的是，常規(guī)DC或DC脈沖電流不能夠到達(dá)遠(yuǎn)離陽極和陰極之間電場(chǎng)的區(qū)域51、52、53和54。如果存在此類盲區(qū)，細(xì)菌和微生物會(huì)在這些盲區(qū)很好地生存和生長(zhǎng)，并且生物淤積控制會(huì)不太有效。
[0012]主要的挑戰(zhàn)一直是研發(fā)用于電流抗淤積方法和系統(tǒng)的替代技術(shù)，以防止在諸如船體等水下基體上或者諸如平臺(tái)結(jié)構(gòu)、海水冷卻水系統(tǒng)、浮標(biāo)等與水接觸的基體上的淤積。為此目的，需要用以防止水中有機(jī)體粘附到與水接觸的基體上的裝置和方法，該裝置和方法結(jié)構(gòu)上非常簡(jiǎn)單、相對(duì)便宜并且更加環(huán)保，無論基體是處于靜止?fàn)顟B(tài)還是在移動(dòng)，都不會(huì)浸出毒質(zhì)，但允許高效地控制或防止不必要有機(jī)體的附著。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明已經(jīng)研發(fā)，以滿足上述需求，并因此具有主要目的:提供一種用以防止水中有機(jī)體粘附到與水接觸的基體上的系統(tǒng)，該系統(tǒng)是環(huán)境友好的，并且不會(huì)將毒質(zhì)浸入水中。
[0014]本發(fā)明的另一目的是提供一種防止水中有機(jī)體粘附到與水接觸的基體上的系統(tǒng)，該系統(tǒng)是經(jīng)濟(jì)得多并且方便使用。
[0015]本發(fā)明的又一目的是提供一種用于防止水中有機(jī)體粘附到與水接觸的基體上的系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許高效控制或防止不必要有機(jī)體的附著。
[0016]通過提供一種用于防止水中有機(jī)體粘附到與水接觸的基體上的系統(tǒng)而滿足本發(fā)明的這些或其他目的和優(yōu)勢(shì)，其中基體和繞該基體流動(dòng)的水一起形成處理區(qū)，該系統(tǒng)包括:
[0017]用于產(chǎn)生具有時(shí)變頻率的電磁波的發(fā)生器，所述發(fā)生器具有至少兩個(gè)輸出端子，其中一個(gè)與該處理區(qū)的第一激勵(lì)部位電連接；
[0018]雪崩電流抑制器，該抑制器的一個(gè)端子與該發(fā)生器的輸出端子的另一個(gè)電連接，而該抑制器的另一個(gè)端子則與該處理區(qū)的第二激勵(lì)部位電連接；以及
[0019]電源，其連接到該發(fā)生器以用以將選定電壓施加到該發(fā)生器，
[0020]其中，施加電壓使得發(fā)生器被觸發(fā)以產(chǎn)生時(shí)變頻率電磁波，該電磁波能夠在水中和/或基體的表面上誘發(fā)雪崩電流以電擊或殺傷有機(jī)體。
[0021 ] 根據(jù)本發(fā)明，基體可以由導(dǎo)電材料或不導(dǎo)電材料制成。對(duì)于不導(dǎo)電材料，如果各激勵(lì)部位定位在不導(dǎo)電基體上，那么一個(gè)或多個(gè)金屬元件可以設(shè)置在該激勵(lì)部位處以與發(fā)生器或抑制器電連接。可替換地，電磁波發(fā)射器可以用于與金屬元件相同的目的。
[0022]第一激勵(lì)部位或第二激勵(lì)部位的位置可以根據(jù)實(shí)際需要和要求進(jìn)行變化。兩個(gè)激勵(lì)部位可以以間隔的關(guān)系布置在基體的相同表面上或者布置在基體的兩個(gè)不同表面上。可能的是，第一激勵(lì)部位或第二激勵(lì)部位中的一個(gè)定位在基體的表面上，而另一個(gè)定位水中。
[0023]優(yōu)選地，發(fā)射器可以設(shè)置在第一激勵(lì)部位和第二激勵(lì)部位中的一個(gè)處或每個(gè)處，并且第一激勵(lì)部位和第二激勵(lì)部位藉由發(fā)射器而與發(fā)生器和抑制器電連接。
[0024]在不導(dǎo)電材料的基體的情形下，處理區(qū)優(yōu)選地被完全或部分地封閉，以加強(qiáng)雪崩波電流通量密度。
[0025]有利地，時(shí)變頻率電磁波的頻率在大約10Hz至大約IMHz之間，優(yōu)選地，在大約10Hz至大約200kHz之間。電磁波優(yōu)選地具有在大約IHz至大約IkHz之間的掃描頻率。
[0026]雪崩電流抑制器130設(shè)置以抑制或控制以指數(shù)增長(zhǎng)的雪崩電流。抑制器可以從數(shù)字或模擬RLC電路、電感電路、電容電路、LC電路、RL電路或RC電路設(shè)計(jì)中選擇，以適應(yīng)不同應(yīng)用的不同負(fù)載要求。抑制器的一個(gè)實(shí)例是包含電阻(R)、電感(L)和電容(C)的串聯(lián)RLC電路，該串聯(lián)RLC電路的特性是電流的幅值是頻率的函數(shù)，并且電流在共振頻率時(shí)達(dá)到最大值，由此實(shí)現(xiàn)限制處理區(qū)中電流量的效果，該處理區(qū)由基體和繞該基體流動(dòng)的水限定。
[0027]觸發(fā)產(chǎn)生雪崩電流的電壓可以非常小。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電源為電磁波發(fā)生器供應(yīng)大約24V至200V的峰間電壓作為觸發(fā)電壓。
[0028]本發(fā)明的另一方面是提供一種用于防止水中有機(jī)體粘附到與水接觸的基體上的方法，其中基體和繞該基體流動(dòng)的水一起形成處理區(qū)，該方法包括以下步驟:
[0029]提供用于產(chǎn)生具有時(shí)變頻率的電磁波的發(fā)生器，
[0030]使處理區(qū)經(jīng)受所產(chǎn)生的時(shí)變頻率電磁波，其中所選定的電壓施加到發(fā)生器，使得觸發(fā)該發(fā)生器以產(chǎn)生時(shí)變頻率電磁波，該電磁波能夠在水中和/或基體的表面上誘發(fā)雪崩電流以電擊或殺傷有機(jī)體，
[0031]抑制穿過該處理區(qū)的雪崩電流。
[0032]不像用以防止有限水域中的有機(jī)體粘附的常規(guī)的基于DC組件的系統(tǒng)，本發(fā)明的本質(zhì)是使用雪崩電流——一種自給快速增益的電流脈沖，雪崩電流由時(shí)變電磁波在基底的表面上或水中產(chǎn)生。雪崩電流不依賴于水中攜帶電流的離子，而是，雪崩電流是發(fā)生在水中的電子和帶電粒子轟擊的組合結(jié)果。已發(fā)現(xiàn)，在有機(jī)體的細(xì)胞膜上的受點(diǎn)在受熱上或生理上是不喜電子雪崩和基體中的退出原子的，由此防止了微生物、海藻、生物薄膜和其它物質(zhì)附著到基體的表面上。因此，在不對(duì)環(huán)境生態(tài)條件引起任何危害的情況下實(shí)現(xiàn)了抗有機(jī)體淤積的效果。
[0033]常規(guī)的基于DC組件的系統(tǒng)特征在于陰極和陽極布置與電源的正極和負(fù)極端子相連接。相反，本發(fā)明中沒有電極布置，并且所產(chǎn)生的電磁波是純AC波，并且電磁波發(fā)生器可以直接連接到相同的金屬片上，而不會(huì)引起短路的問題。
[0034]為了更好地理解本發(fā)明，結(jié)合附圖，參照對(duì)本發(fā)明的以下詳細(xì)描述以及其實(shí)施例。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中已知的示例性布置的示意圖。
[0036]圖2是用于防止海洋有機(jī)體粘附到與海水接觸的基體上的系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例構(gòu)建的。
[0037]圖3是用于防止海洋有機(jī)體粘附到與海水接觸的基體上的系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例構(gòu)建的。
[0038]圖4是用于防止海洋有機(jī)體粘附到與海水接觸的基體上的系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例構(gòu)建的。
[0039]圖5是用于防止海洋有機(jī)體粘附到與海水接觸的基體上的系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例構(gòu)建的。
[0040]圖6是用于防止海洋有機(jī)體粘附到與海水接觸的基體上的系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例構(gòu)建的。

【具體實(shí)施方式】
[0041]雖然以優(yōu)選實(shí)施例示出并描述本發(fā)明，但是用以防止水中有機(jī)體粘附到與水接觸的基體上的該系統(tǒng)可以以多種不同的構(gòu)造、尺寸、形式和材料制成。
[0042]常規(guī)地，應(yīng)當(dāng)理解的是，雪崩電流僅發(fā)生在容易產(chǎn)生電子穴對(duì)的氣體等離子放電中或真空中，并且雪崩電流不會(huì)發(fā)生在水中或金屬表面上。本發(fā)明基于這樣的發(fā)現(xiàn):通過使用時(shí)變脈沖低頻電磁波激勵(lì)水或金屬能夠在水中以及金屬中產(chǎn)生雪崩電流。通過在水中產(chǎn)生雪崩電流，以“雪崩”方式轟擊電子和帶電粒子，而不遵循“常規(guī)的電流阱和電流源”位勢(shì)分布和電流流動(dòng)特征。電子和帶電粒子的特性類似于熒光燈管中的電子轟擊。為了控制和限制穿過水和基體的雪崩電流，雪崩電流抑制器因此需要合并到本發(fā)明中。
[0043]由于電子和帶電粒子的隨機(jī)轟擊，雪崩電流會(huì)到達(dá)水團(tuán)中的細(xì)小間隙和角落，或者會(huì)到達(dá)基體的表面。由于雪崩電流在整個(gè)水體中行進(jìn)，所以雪崩電流會(huì)在水中有效地殺傷或電擊有機(jī)體，包括到達(dá)常規(guī)的基于DC組件的系統(tǒng)所不能到達(dá)的水中的盲點(diǎn)或盲區(qū)。
[0044]當(dāng)雪崩電流發(fā)生在本發(fā)明的表面上時(shí)，表面被“激勵(lì)”或“變熱”并且阻止有機(jī)體的附著或粘附。雪崩電流效果可以在基體的表面上和整個(gè)處理區(qū)的水中看到，其結(jié)果是環(huán)境不利于與水接觸的基體的各部分中的有機(jī)體。化學(xué)品或活性物質(zhì)不會(huì)被引入水中。
[0045]也發(fā)現(xiàn)，雪崩電流會(huì)在完全封閉的不導(dǎo)電腔室(如塑料罐中)或部分封閉的不導(dǎo)電腔室(如帶有開口端的非金屬罐)中來回跳躍。由此，所測(cè)量的波電壓和頻率會(huì)以與微波爐中磁控管產(chǎn)生的高頻率電磁波類似的特性被放大。頻率和電壓的放大有益于殺傷或控制水中的有機(jī)體的生長(zhǎng)。
[0046]本發(fā)明的顯著特征是通過時(shí)變脈沖低頻交替電磁波在水中和在基體表面上誘發(fā)雪崩電流。該時(shí)變脈沖低頻波沒有包含直流元件，使得不會(huì)發(fā)生包括生成氯氣或產(chǎn)生活性物質(zhì)等不必要的DC脈沖波或DC電解作用。實(shí)際上，DC脈沖波或DC電解作用具有其它劣勢(shì):形成在陰極表面處的生物薄膜和硬的化學(xué)鱗片，以減小活性陰極表面面積并增加用于氧氣的擴(kuò)散阻力，此對(duì)生物淤積和有機(jī)體控制具有許多消極效果。在本發(fā)明中，鱗片和生物薄膜的形成不會(huì)發(fā)生，因?yàn)槭褂昧藭r(shí)變脈沖低頻電磁波，并且也已發(fā)現(xiàn)在由本發(fā)明處理后水中的總體剩余氧氣(TRO)含量以及消毒副作用物(DBP)的形成沒有增加，并且對(duì)環(huán)境沒有有害影響。此允許消除接受頂0型認(rèn)可的活性物質(zhì)評(píng)估的必要性。
[0047]為了清楚和方便，海水中的“海洋有機(jī)體”在此被認(rèn)為是附著到與海水接觸的基體上的有機(jī)體的一個(gè)實(shí)例。應(yīng)當(dāng)理解的是，在任何其它電解液中的有機(jī)體都是適用的。
[0048]現(xiàn)在參照這些圖，圖2提供了構(gòu)建成與本發(fā)明的第一實(shí)施例一致的系統(tǒng)100。在該實(shí)施例中，系統(tǒng)100包括供電單元110、用以產(chǎn)生具有時(shí)變頻率的電磁波的發(fā)生器120、雪崩電流抑制器130和諸如鋼管的金屬管140，海水流入該金屬管140中。該金屬管140、流入該管中的海水和流出該管但是圍繞該管的水構(gòu)成了處理區(qū)，該處理區(qū)經(jīng)受具有時(shí)變頻率的電磁場(chǎng)的處理。
[0049]供電單元110電連接到發(fā)生器120。AC供電用在該供電單元110中。該供電單元110供應(yīng)AC電壓，以觸發(fā)產(chǎn)生用以抗淤積的、在水中和/或管140的表面上的雪崩電流。供電單元110優(yōu)選地為發(fā)生器120供應(yīng)一峰間電壓，該峰間電壓根據(jù)實(shí)際應(yīng)用在大約24V至大約200V之間。觸發(fā)電壓可以非常小。對(duì)于海水中的浸沒鋼結(jié)構(gòu)，需要大約24V的最低峰間電壓來觸發(fā)產(chǎn)生雪崩電流。應(yīng)當(dāng)理解的是，觸發(fā)電壓越高，由發(fā)生器輸出的、用以觸發(fā)雪崩電流的電磁強(qiáng)度越強(qiáng)。
[0050]該發(fā)生器120可以具有本領(lǐng)域已知的任何類型的裝置，該裝置能夠產(chǎn)生時(shí)變頻率電磁波。例如，該發(fā)生器是電路板、操縱臺(tái)卡或鐵氧體磁心天線，其中，線圈卷繞該天線。發(fā)生器120具有兩個(gè)輸出端子122、124，并且該端子122與雪崩電流抑制器130電連接。
[0051]為了控制水中的不同有機(jī)體，需要大范圍的頻率，因?yàn)椴煌愋偷挠袡C(jī)體響應(yīng)不同頻率范圍和電流強(qiáng)度。優(yōu)選地，在本發(fā)明中使用的電磁波的時(shí)變頻率在10Hz至IMHz的范圍內(nèi)，優(yōu)選地，在10Hz至200kHz的范圍內(nèi)，同時(shí)掃描頻率在大約IHz至IkHz之間。時(shí)變頻率電磁波的波形可以是矩形、三角形、正弦曲線或其它形式。
[0052]雪崩電流抑制器130設(shè)置以抑制以指數(shù)增長(zhǎng)的雪崩電流。抑制器130的第一端子與發(fā)生器的輸出端子122電連接，并且抑制器130的第二端子與管140連接。本發(fā)明中的抑制器130如同用在熒光燈管中的鎮(zhèn)流器，以限制穿過燈管的電流，在燈管處，電子在真空中從一端行進(jìn)到另一端，以產(chǎn)生雪崩效果，通過燈管中電流的指數(shù)增長(zhǎng)示出了該雪崩效果。抑制器130可以是數(shù)字或模擬RLC電路、L電路、C電路、LC電路、RL電路或RC電路，以適應(yīng)不同應(yīng)用的不同負(fù)載要求。在該實(shí)施例中，抑制器是串聯(lián)RLC電路，該串聯(lián)RLC電路的特征是電流的幅值是頻率的函數(shù)，并且電流在共振頻率時(shí)達(dá)到最大值，由此實(shí)現(xiàn)限制該處理區(qū)中電流量的效果。
[0053]如圖2所示，抑制器130的第二端子和發(fā)生器120的輸出端子分別與位于管140的相同壁表面上處于間隔關(guān)系的第一激勵(lì)部位160和第二激勵(lì)部位150連接，從而不會(huì)引起短路的問題。當(dāng)將觸發(fā)電壓施加到發(fā)生器時(shí)，時(shí)變脈沖低頻電磁波產(chǎn)生并且在管140的壁表面上行進(jìn)并且也在水中行進(jìn)，以誘發(fā)雪崩電流。應(yīng)當(dāng)理解的是，此時(shí)在金屬物質(zhì)和水中沒有發(fā)生氣體放電等離子體現(xiàn)象，并且雪崩效果反映在波電流的增加中。因此，需要雪崩電流抑制器130來穩(wěn)定和限制電流。
[0054]在誘發(fā)雪崩電流后，在該管中和水中的電子和帶電粒子會(huì)被以雪崩方式轟擊，使得電流會(huì)在處理區(qū)中沿所有方向傳送。電磁波可能由于高頻而藉由趨膚效應(yīng)在金屬管的表面上行進(jìn)，此會(huì)方便雪崩效果。如果電磁波在該表面上行進(jìn)，那么該表面對(duì)于有機(jī)體會(huì)變成“熱板”，有機(jī)體會(huì)選擇留在水中而不是附著到該表面上。由此，整個(gè)管140完全經(jīng)受雪崩電流處理，并且有效地防止了海洋有機(jī)體附著到該管上。此不像基于DC組件的系統(tǒng)，基于DC組件的系統(tǒng)中，電流僅在陽極和陰極之間流動(dòng)，不會(huì)有電流流到陽極和陰極的電解液空間外部。
[0055]為了激勵(lì)雪崩電流，發(fā)生器的輸出端子可以以各種方式連接到管或者連接到水。圖3和4示出了圖2中的布置的第二和第三示例性變型。
[0056]在圖3中，第一激勵(lì)部位160和第二激勵(lì)部位150定位在兩個(gè)相對(duì)的表面上。在該實(shí)施例中，發(fā)生器120的兩個(gè)輸出端子124、122經(jīng)由電磁波發(fā)射器170連接到第一激勵(lì)部位160和第二激勵(lì)部位150，電磁波發(fā)射器170接收在延伸穿過第一激勵(lì)部位和第二激勵(lì)部位上的管壁的通孔中。電磁波發(fā)射器170能夠加強(qiáng)電磁波沿管的表面和在水中的傳播。當(dāng)從發(fā)射器對(duì)170中發(fā)出雪崩電流時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生更加強(qiáng)烈的雪崩效果，并且水到該管的電壓會(huì)增加幾伏。為了導(dǎo)引雪崩電流，可以在發(fā)射器170和該孔之間填充電隔離材料172。隔離材料172允許時(shí)變頻率電磁波和雪崩電流藉由趨膚效應(yīng)從發(fā)射器傳播到金屬表面并沿金屬表面?zhèn)鞑ァ?br> [0057]在圖4中，發(fā)生器120的輸出端子122藉由電磁波發(fā)射器170連接到水。如圖所示，發(fā)射器170定位在管140中的水中。該布置也可以產(chǎn)生如圖1和圖2所示的雪崩效果。
[0058]現(xiàn)在參照?qǐng)D5，其示出了構(gòu)建成與本發(fā)明的第四實(shí)施例一致的系統(tǒng)200。在該實(shí)施例中，待處理的基體是由金屬材料制成的水力旋流器殼體241。與以上所討論的第一實(shí)施例類似，系統(tǒng)200包括供電單元210、用以產(chǎn)生具有時(shí)變頻率的電磁波的發(fā)生器220、雪崩電流抑制器230以及含有海水的水力旋流器240。水力旋流器殼體241和海水構(gòu)成處理區(qū)，該處理區(qū)經(jīng)受具有時(shí)變頻率的電磁場(chǎng)的處理。
[0059]對(duì)供電單元210、發(fā)生器220和抑制器230的描述可以參考第一實(shí)施例中上述對(duì)應(yīng)的單元，并且在此省略其描述。如圖所示，發(fā)生器220的兩個(gè)輸出端子在殼體241的頂部和底部連接到殼體241，以誘發(fā)在水中和沿殼體241的表面流動(dòng)的雪崩電流。雪崩電流有效地防止包含在水力旋流器內(nèi)的水中的海洋有機(jī)體附著到殼體241上。
[0060]圖6不出了構(gòu)建成與本發(fā)明的第五實(shí)施例一致的系統(tǒng)300。在該實(shí)施例中，系統(tǒng)300包括電源供應(yīng)單元310、用以產(chǎn)生具有時(shí)變頻率的電磁波的發(fā)生器320、雪崩電流抑制器330和諸如塑料管的非金屬管340。在該實(shí)施例中的布置與上述第一實(shí)施例中示出的布置基本相同，但是與第一實(shí)施例不同之處在于該管由不導(dǎo)電的非金屬材料制成，并且金屬過濾器380設(shè)置成橫跨管的橫截面。為了激勵(lì)塑料管340，可以如圖6所示將發(fā)生器320的輸出端子連接到金屬過濾器380。多個(gè)金屬過濾器可以用以提高效率。
[0061]取代金屬過濾器，電磁發(fā)射器可以定位在塑料管340中，以誘發(fā)管的表面上和水中的雪崩電流，這是在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)的。
[0062]在該實(shí)施例中，由于塑料管340不能提供電流流動(dòng)所循沿的導(dǎo)電通路，所以雪崩電流會(huì)在水中行進(jìn)。為了對(duì)有機(jī)體產(chǎn)生顯著的電擊或殺傷效果，有利的是，完全或部分封閉整個(gè)結(jié)構(gòu)以將水的體積減少到一定程度。在該封閉結(jié)構(gòu)中，雪崩電流會(huì)來回跳躍使得電流加強(qiáng)。在該封閉結(jié)構(gòu)中的所有有機(jī)體經(jīng)受雪崩電流處理并且被防止附著到塑料管的表面上。
[0063]如所能看到的，本發(fā)明以兩種方式處理導(dǎo)電和不導(dǎo)電的基體。在導(dǎo)電基體的情形下，時(shí)變頻率電磁波會(huì)同時(shí)在水中并沿由導(dǎo)電基體提供的導(dǎo)電通路行進(jìn)。所誘發(fā)的雪崩電流足夠強(qiáng)以電擊并殺傷水中的任何活的有機(jī)體(還由于趨膚效應(yīng))。根據(jù)基體厚度和頻率范圍，可以設(shè)置或不設(shè)置發(fā)射器，并且可以改變激勵(lì)部位。
[0064]在非導(dǎo)電基體的情形下，時(shí)變頻率電磁波會(huì)在水中行進(jìn)，因?yàn)闆]有可用的導(dǎo)電通路。如果激勵(lì)部位定位在無盡的開闊海域中，那么當(dāng)電磁波遠(yuǎn)離激勵(lì)部位時(shí)，雪崩波電流通量密度可能會(huì)變?nèi)酰杂行У乜刂朴袡C(jī)體的附著在此情形下，優(yōu)選的是，完全或部分地封閉該不導(dǎo)電的基體。
[0065]在良好地覆蓋有例如橡膠襯墊的導(dǎo)電基體的情形下，會(huì)將該基體作為不導(dǎo)電基體進(jìn)行處理。在覆蓋有多孔不導(dǎo)電涂層的的導(dǎo)電基體的情形下，會(huì)通過用于導(dǎo)電基體和不導(dǎo)電基體組合的方法對(duì)該基體進(jìn)行處理。
[0066]因此，本發(fā)明提供用于防止有機(jī)體粘附到與水接觸的基體上的裝置和方法，該裝置和方法非常簡(jiǎn)單、相對(duì)便宜并且更加環(huán)保，不會(huì)浸出毒質(zhì)，并且提供高效的抗淤積效果。在該發(fā)明中，雪崩電流效果預(yù)期能夠傳播以遍布整個(gè)水體以及該基體的表面。
[0067]雖然本文中示出的實(shí)施例意為用以防止水中有機(jī)體粘附到與水接觸的基體上的示例性布置，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明不限于所示實(shí)施例。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會(huì)在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下通過技術(shù)人員的普通知識(shí)設(shè)想到其它可能的變型和修改，但是此類變型和修改應(yīng)落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于防止水中有機(jī)體粘附到與水接觸的基體上的系統(tǒng)，其中，所述基體和繞所述基體流動(dòng)的水一起形成處理區(qū)，所述系統(tǒng)包括: 用于產(chǎn)生具有時(shí)變頻率的電磁波的發(fā)生器，所述發(fā)生器具有至少兩個(gè)輸出端子，其中一個(gè)與所述處理區(qū)的第一激勵(lì)部位電連接； 雪崩電流抑制器，所述雪崩電流抑制器的一個(gè)端子與所述發(fā)生器的輸出端子的另一個(gè)電連接，而所述雪崩電流抑制器的另一個(gè)端子則與所述處理區(qū)的第二激勵(lì)部位電連接；以及 電源，所述電源連接到所述發(fā)生器用以將選定電壓施加至所述發(fā)生器， 其中，所述電壓被施加以使所述發(fā)生器被觸發(fā)以產(chǎn)生所述時(shí)變頻率電磁波，所述電磁波能夠在所述水中和/或所述基體的表面上誘發(fā)雪崩電流以電擊或殺傷有機(jī)體。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基體由導(dǎo)電材料制成。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基體由不導(dǎo)電材料制成，并且如果相應(yīng)的激勵(lì)部位定位在不導(dǎo)電基體上，則一個(gè)或多個(gè)金屬元件設(shè)置在所述激勵(lì)部位處，以便與所述發(fā)生器或所述抑制器電連接。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述金屬元件形成為橫跨所述基體的橫截面的過濾器或篩網(wǎng)。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二激勵(lì)部位以間隔的關(guān)系定位在所述基體的相同表面上。
6.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二激勵(lì)部位定位在所述基體的兩個(gè)不同表面上。
7.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二激勵(lì)部位中的其中一個(gè)定位在所述基體的一表面上，而另一個(gè)則定位在所述水中。
8.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述第一和第二激勵(lì)部位中的一個(gè)處或每個(gè)處設(shè)置有發(fā)射器，所述第一和第二激勵(lì)部位藉由所述發(fā)射器分別與所述發(fā)生器和所述抑制器電連接。
9.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)有電隔離材料以環(huán)繞所述第一和第二激勵(lì)部位。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基體由不導(dǎo)電材料制成，并且如果所述第一和/或第二激勵(lì)部位定位在不導(dǎo)電基體上，則在相應(yīng)的激勵(lì)部位處設(shè)置發(fā)射器，以便與所述發(fā)生器或所述抑制器電連接。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基體由不導(dǎo)電材料制成，并且所述處理區(qū)被完全或部分封閉。
12.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電磁波的頻率在大約10Hz至大約IMHz之間，優(yōu)選地，在大約10Hz至大約200kHz之間。
13.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電磁波具有大約IHz至大約IkHz之間的掃描頻率。
14.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述抑制器從RLC電路、電感電路、電容電路、LC電路、RL電路和RC電路中選擇。
15.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電源為所述發(fā)生器供應(yīng)大約24V至200V的峰間電壓作為觸發(fā)電壓。
16.一種用于防止水中有機(jī)體粘附到與所述水接觸的基體上的方法，其中，所述基體和繞所述基體流動(dòng)的水一起形成處理區(qū)，所述方法包括: 提供用于產(chǎn)生具有時(shí)變頻率的電磁波的發(fā)生器， 使所述處理區(qū)經(jīng)受所產(chǎn)生的時(shí)變頻率電磁波，其中，將所選定的電壓施加到所述發(fā)生器，以使得觸發(fā)所述發(fā)生器而產(chǎn)生時(shí)變頻率電磁波，所述電磁波能夠在所述水中和/或所述基體的表面上誘發(fā)雪崩電流以電擊或殺傷有機(jī)體，以及 抑制穿過所述處理區(qū)的所述雪崩電流。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述基體由不導(dǎo)電材料制成，并且所述處理區(qū)被完全或部分封閉。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述電磁波的頻率在大約10Hz至大約IMHz之間，優(yōu)選地，在大約10Hz至大約200kHz之間。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述電磁波具有大約IHz至大約IkHz之間的掃描頻率。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述抑制器從RLC電路、電感電路、電容電路、LC電路、RL電路和RC電路中選擇。
21.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述電源為所述發(fā)生器供應(yīng)大約24V至200V的峰間電壓作為觸發(fā)電壓。
【文檔編號(hào)】B08B9/02GK104395190SQ201280074320
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月28日
【發(fā)明者】周輝煌 申請(qǐng)人:藝科環(huán)球科技私人有限公司