用于防止水中有機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)生具有時變頻率的電磁波的發(fā)生器，所述發(fā)生器具有至少兩個輸出端子，其中一個與所述處理區(qū)的第一激勵部位電連接；雪崩電流抑制器，該抑制器的一個端子與所述發(fā)生器的輸出端子的另一個電連接，而該抑制器的另一個端子則與所述處理區(qū)的第二激勵部位電連接；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體。本發(fā)明還提供一種用于防止水中有機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變頻率信號的電磁波誘發(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/或動物在水下船艦表面上的不利沉積、附著和生長。水下船艦表面上由海洋有機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體在船只上的生長累積，那么該累積會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入和排出管線。除了船只應(yīng)用以外，生物淤積控制也對海水冷卻系統(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，需要防止海洋有機體侵入海水冷卻系統(tǒng)。例如，大量的小蝦侵入發(fā)電機冷卻系統(tǒng)可能會阻塞濾網(wǎng)或濾口并導(dǎo)致發(fā)該發(fā)電廠停機。
[0004]已研發(fā)各種方法以解決上述問題，以移除海洋有機體的累積或防止海洋有機體的累積。這些方法中的一種是使用有毒化學品、涂料和金屬離子化來控制生物淤積，但是該方法對環(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公開了一種對水生有機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)一部分處的一個或多個陽極和陰極以及電連接到該陽極和陰極的至少一個脈沖發(fā)生器。生物淤積效果通過在陽極和陰極之間產(chǎn)生的高電場或低電場而獲得，并且依賴于流過橫跨兩個電極的水的、攜帶電流的離子。該專利申請的系統(tǒng)具有較大的缺點，即生物淤積效果不能在陰極和陽極之間的空間外部實現(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，并且殺傷生物有機體的效果實際上主要是由DC脈沖波電流產(chǎn)生的對環(huán)境有害的氯化作用實現(xiàn)的，而不是完全通過脈沖波電擊或殺傷作用而實現(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現(xiàn)電化學抗淤積效果。該裝置基本是DC外加電流系統(tǒng)，用以將結(jié)構(gòu)表面移動到電解液位勢，以控制有機體的生長和附著，并且陽極和陰極周期交替。與W02004/071863A類似，當DC電流施加在水中時，會產(chǎn)生氯氣或次氯酸鹽，并且該過程會變成對環(huán)境不利的化學消毒過程。應(yīng)注意的是，其它化學品或涂層也包含在該專利申請中。
[0008]US 6，209，472公開了一種用以抑制海洋有機體在水下表面上生長的系統(tǒng),該系統(tǒng)包括電流發(fā)生器、電源和接地電位點，所述電流發(fā)生器使得電流在水下表面附近流動，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物生長。
[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DC脈沖或DC電流從電解液(如海水)中的電極釋放時，會產(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)實際上與對環(huán)境有害的諸如電子一氯化作用等基于化學的方法沒有不同。根據(jù)國際海事組織(MO)規(guī)定，認為產(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)過附加的評估程序，包括環(huán)境影響評估，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，則電流會保持恒定，除非驅(qū)動電壓改變。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分布型式。在水中沒有電子流動，并且在水中的所有電流流動都是經(jīng)由離子傳導(dǎo)。當該電流流動遵循常規(guī)的電流流動時，在電解液中有許多盲點或盲區(qū)，在這些盲點或盲區(qū)處，常規(guī)歐姆電流或離子電流不能到達。典型地，這些盲點是定位在電流阱一電流源勢場外部的區(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4。常規(guī)DC或DC脈沖電流在陽極I和陰極2之間的電場4中流動。在圖1中，清楚的是，常規(guī)DC或DC脈沖電流不能夠到達遠離陽極和陰極之間電場的區(qū)域51、52、53和54。如果存在此類盲區(qū)，細菌和微生物會在這些盲區(qū)很好地生存和生長，并且生物淤積控制會不太有效。
[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結(jié)構(gòu)、海水冷卻水系統(tǒng)、浮標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)上非常簡單、相對便宜并且更加環(huán)保，無論基體是處于靜止狀態(tài)還是在移動，都不會浸出毒質(zhì)，但允許高效地控制或防止不必要有機體的附著。


【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體粘附到與水接觸的基體上的系統(tǒng)，該系統(tǒng)是經(jīng)濟得多并且方便使用。
[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體的附著。
[0016]通過提供一種用于防止水中有機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，其中基體和繞該基體流動的水一起形成處理區(qū)，該系統(tǒng)包括:
[0017]用于產(chǎn)生具有時變頻率的電磁波的發(fā)生器，所述發(fā)生器具有至少兩個輸出端子，其中一個與該處理區(qū)的第一激勵部位電連接；
[0018]雪崩電流抑制器，該抑制器的一個端子與該發(fā)生器的輸出端子的另一個電連接，而該抑制器的另一個端子則與該處理區(qū)的第二激勵部位電連接；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。對于不導(dǎo)電材料，如果各激勵部位定位在不導(dǎo)電基體上，那么一個或多個金屬元件可以設(shè)置在該激勵部位處以與發(fā)生器或抑制器電連接?？商鎿Q地，電磁波發(fā)射器可以用于與金屬元件相同的目的。
[0022]第一激勵部位或第二激勵部位的位置可以根據(jù)實際需要和要求進行變化。兩個激勵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不同表面上?？赡艿氖?，第一激勵部位或第二激勵部位中的一個定位在基體的表面上，而另一個定位水中。
[0023]優(yōu)選地，發(fā)射器可以設(shè)置在第一激勵部位和第二激勵部位中的一個處或每個處，并且第一激勵部位和第二激勵部位藉由發(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，以加強雪崩波電流通量密度。
[0025]有利地，時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)計中選擇，以適應(yīng)不同應(yīng)用的不同負載要求。抑制器的一個實例是包含電阻(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達到最大值，由此實現(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)明的一個實施例中，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)，在有機體的細胞膜上的受點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，在不對環(huán)境生態(tài)條件引起任何危害的情況下實現(xiàn)了抗有機體淤積的效果。
[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，參照對本發(fā)明的以下詳細描述以及其實施例。

【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)明第一實施例構(gòu)建的。
[0037]圖3是用于防止海洋有機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)明第二實施例構(gòu)建的。
[0038]圖4是用于防止海洋有機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)明第三實施例構(gòu)建的。
[0039]圖5是用于防止海洋有機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)明第四實施例構(gòu)建的。
[0040]圖6是用于防止海洋有機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)明第五實施例構(gòu)建的。

【具體實施方式】
[0041]雖然以優(yōu)選實施例示出并描述本發(fā)明，但是用以防止水中有機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)當理解的是，雪崩電流僅發(fā)生在容易產(chǎn)生電子穴對的氣體等離子放電中或真空中，并且雪崩電流不會發(fā)生在水中或金屬表面上。本發(fā)明基于這樣的發(fā)現(xiàn):通過使用時變脈沖低頻電磁波激勵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”位勢分布和電流流動特征。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轟擊，雪崩電流會到達水團中的細小間隙和角落，或者會到達基體的表面。由于雪崩電流在整個水體中行進，所以雪崩電流會在水中有效地殺傷或電擊有機體，包括到達常規(guī)的基于DC組件的系統(tǒng)所不能到達的水中的盲點或盲區(qū)。
[0044]當雪崩電流發(fā)生在本發(fā)明的表面上時，表面被“激勵”或“變熱”并且阻止有機體的附著或粘附。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體?；瘜W品或活性物質(zhì)不會被引入水中。
[0045]也發(fā)現(xiàn)，雪崩電流會在完全封閉的不導(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，所測量的波電壓和頻率會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體的生長。
[0046]本發(fā)明的顯著特征是通過時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。該時變脈沖低頻波沒有包含直流元件，使得不會發(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。實際上，DC脈沖波或DC電解作用具有其它劣勢:形成在陰極表面處的生物薄膜和硬的化學鱗片，以減小活性陰極表面面積并增加用于氧氣的擴散阻力，此對生物淤積和有機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發(fā)生，因為使用了時變脈沖低頻電磁波，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，并且對環(huán)境沒有有害影響。此允許消除接受頂0型認可的活性物質(zhì)評估的必要性。
[0047]為了清楚和方便，海水中的“海洋有機體”在此被認為是附著到與海水接觸的基體上的有機體的一個實例。應(yīng)當理解的是，在任何其它電解液中的有機體都是適用的。
[0048]現(xiàn)在參照這些圖，圖2提供了構(gòu)建成與本發(fā)明的第一實施例一致的系統(tǒng)100。在該實施例中，系統(tǒng)100包括供電單元110、用以產(chǎn)生具有時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)受具有時變頻率的電磁場的處理。
[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)雪崩電流的電磁強度越強。
[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)生時變頻率電磁波。例如，該發(fā)生器是電路板、操縱臺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體，需要大范圍的頻率，因為不同類型的有機體響應(yīng)不同頻率范圍和電流強度。優(yōu)選地，在本發(fā)明中使用的電磁波的時變頻率在10Hz至IMHz的范圍內(nèi)，優(yōu)選地，在10Hz至200kHz的范圍內(nèi)，同時掃描頻率在大約IHz至IkHz之間。時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)用的不同負載要求。在該實施例中，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達到最大值，由此實現(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)系的第一激勵部位160和第二激勵部位150連接，從而不會引起短路的問題。當將觸發(fā)電壓施加到發(fā)生器時，時變脈沖低頻電磁波產(chǎn)生并且在管140的壁表面上行進并且也在水中行進，以誘發(fā)雪崩電流。應(yīng)當理解的是，此時在金屬物質(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被以雪崩方式轟擊，使得電流會在處理區(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，此會方便雪崩效果。如果電磁波在該表面上行進，那么該表面對于有機體會變成“熱板”，有機體會選擇留在水中而不是附著到該表面上。由此，整個管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，不會有電流流到陽極和陰極的電解液空間外部。
[0055]為了激勵雪崩電流，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，第一激勵部位160和第二激勵部位150定位在兩個相對的表面上。在該實施例中，發(fā)生器120的兩個輸出端子124、122經(jīng)由電磁波發(fā)射器170連接到第一激勵部位160和第二激勵部位150，電磁波發(fā)射器170接收在延伸穿過第一激勵部位和第二激勵部位上的管壁的通孔中。電磁波發(fā)射器170能夠加強電磁波沿管的表面和在水中的傳播。當從發(fā)射器對170中發(fā)出雪崩電流時，將會產(chǎn)生更加強烈的雪崩效果，并且水到該管的電壓會增加幾伏。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)在參照圖5，其示出了構(gòu)建成與本發(fā)明的第四實施例一致的系統(tǒng)200。在該實施例中，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施例類似，系統(tǒng)200包括供電單元210、用以產(chǎn)生具有時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)受具有時變頻率的電磁場的處理。
[0059]對供電單元210、發(fā)生器220和抑制器230的描述可以參考第一實施例中上述對應(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)明的第五實施例一致的系統(tǒng)300。在該實施例中，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。在該實施例中的布置與上述第一實施例中示出的布置基本相同，但是與第一實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]在該實施例中，由于塑料管340不能提供電流流動所循沿的導(dǎo)電通路，所以雪崩電流會在水中行進。為了對有機體產(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，雪崩電流會來回跳躍使得電流加強。在該封閉結(jié)構(gòu)中的所有有機體經(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，時變頻率電磁波會同時在水中并沿由導(dǎo)電基體提供的導(dǎo)電通路行進。所誘發(fā)的雪崩電流足夠強以電擊并殺傷水中的任何活的有機體(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，并且可以改變激勵部位。
[0064]在非導(dǎo)電基體的情形下，時變頻率電磁波會在水中行進，因為沒有可用的導(dǎo)電通路。如果激勵部位定位在無盡的開闊海域中，那么當電磁波遠離激勵部位時，雪崩波電流通量密度可能會變?nèi)?，以有效地控制有機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，會將該基體作為不導(dǎo)電基體進行處理。在覆蓋有多孔不導(dǎo)電涂層的的導(dǎo)電基體的情形下，會通過用于導(dǎo)電基體和不導(dǎo)電基體組合的方法對該基體進行處理。
[0066]因此，本發(fā)明提供用于防止有機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單、相對便宜并且更加環(huán)保，不會浸出毒質(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水體以及該基體的表面。
[0067]雖然本文中示出的實施例意為用以防止水中有機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)當理解的是，本發(fā)明不限于所示實施例。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會在不偏離本發(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)生具有時變頻率的電磁波的發(fā)生器，所述發(fā)生器具有至少兩個輸出端子，其中一個與所述處理區(qū)的第一激勵部位電連接； 雪崩電流抑制器，所述雪崩電流抑制器的一個端子與所述發(fā)生器的輸出端子的另一個電連接，而所述雪崩電流抑制器的另一個端子則與所述處理區(qū)的第二激勵部位電連接；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)的激勵部位定位在不導(dǎo)電基體上，則一個或多個金屬元件設(shè)置在所述激勵部位處，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中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二激勵部位以間隔的關(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中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二激勵部位定位在所述基體的兩個不同表面上。
7.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二激勵部位中的其中一個定位在所述基體的一表面上，而另一個則定位在所述水中。
8.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述第一和第二激勵部位中的一個處或每個處設(shè)置有發(fā)射器，所述第一和第二激勵部位藉由所述發(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/或第二激勵部位定位在不導(dǎo)電基體上，則在相應(yīng)的激勵部位處設(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】B08B9/02GK104395190SQ201280074320
【公開日】2015年3月4日 申請日期: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 申請人:藝科環(huán)球科技私人有限公司