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1、. . 壁挂式离子水治疗仪电解槽的结构设计1 绪 论1.1课题研究的目的和意义随着世界经济的飞速发展,人们的生活质量得到了提高,但是周围环境的恶化,严重影响了我们的健康。生活用水的安全问题一直是人们关注的重点,随着科技的发展,离子水进入了人们的视线。我们在市场上经常看到一些净水器、纯水机、矿泉壶、磁化壶等,那么,这些净水设备产生的饮用水与离子水有什么本质区别呢？简单地讲,前者的目的是解决自来水的干净、安全问题,而离子水已经通过电场改变了水的结构、成份、电位及酸碱性,使普通水具备了一定的功能。能更好的为人们的健康生活服务。离子水就是将原水经过净化装置过滤掉水中的余氯和铁锈等多种有机毒物和原机杂质
2、,再经矿化使人体必需的矿物质和微量元素进入水中.而后进入电解槽进行电解,电解时所有菌类均已被杀死,而带正电的矿物质积聚阴极成为碱性离子水,带负电的矿物质积聚于阳极成为酸性离子水。而本次设计的离子水治疗仪就是能产生不同ph值离子水的离子水生成器。从医学角度来说,健康的人体是呈弱碱性的,碱性离子水利于清除体内酸性代谢产物和毒素,增强机体抵抗能力,并对由于酸性食物摄取过多,运动量不足引起的胃酸过多,慢性腹泻,胃内食物异常发酵,消化不良等病症有显著疗效,同时对糖尿病和结石病有显著疗效。酸性离子水具有较强的清洁与漂白作用,是最佳的美容收敛剂,可作为洗脸,洗发,洗涤用水,对烧伤,烫伤,擦伤,皮肤感染,有消
3、炎止痛作用,酸性离子水也是清洗蔬菜,水果,餐具等的最佳用水。1、碱性电解水的特点及功用：1消除体内过多自由基对人体侵害,延缓组织器官衰老。2渗透力与溶解力强,有效促进新陈代谢,对人体进行体内清洗,迅速排除体内毒素,提高人体免疫机能。3含电解态矿物质如钙、镁、锌等,易于人体吸收,有效补充微量矿物元素。4含氧量高,迅速补充运动中丧失的氧分；使花、鱼特别鲜活。5富含离子态微量元素,高效补充人体所需要的微量。6经过临床验证对粘滞血症有辅助治疗的作用。2、酸性电解水的特点及功用：1符合人体表皮的酸度要求,能有效清除毛孔内污垢,收敛皮肤,增强弹性。2强档酸性电解水,有较好的抑除菌毒功效,可用来清洗身体及其
4、他日常用品。可收敛割伤口,迅速止血除菌,并可有效处理皮肤炎症。30秒高效杀灭十几种细菌,病毒,可广泛用于家庭和公共场所的消毒。3保鲜：深层次杀灭至腐微生物,对鱼,肉,水果蔬菜等有良好的防腐保鲜效果。总之,离子水可以在生产、生活的很多领域发挥积极的作用,而离子水治疗仪离子水生成器的研制将会为人们开来更健康的生活。1.2 国内外研究的现状1、国内外电解水机的研究现状电解水是目前世界先进国家公认最安全、最先进的水。它以自来水为原料,自来水在通过电解水机时,水在电解过程中被功能化。电解水行业面市至今,已在欧、美、日、韩、台和东南亚等地得到了极大发展。以日本为例：日本是电解水机的发源地,也是目前发展最好
5、的国家。早在上个世纪三十年代,日本开始研究电解水生成器,日本研究出第一台电解水机.进而将电解水机作为医疗器械,并承认它对于胃肠疾病的疗效。并成立电解水研究委员会。1966年,电解水生成器作为医疗器械正式获得日本卫生当局核准生产,至今已有30多年的历史。近年来关于离子水的研究在韩国、欧洲、美国等地区也得到了迅速发展。日本的医学博士北洞哲治研究了碱性离子水功效、安全性及其机理；1992年,厚生省提出在品质,安全性,有效性方面依据当时的科学水准进行再研究,成立了专门的碱性离子制水机研究委员会。1974年电解水机引入韩国；1976年引入美国；1994年,我国开始涉足电解水领域,厂家结合我国地域广阔、水
6、质差异大及污染严重的实际情况开发生产出了更适合我国国情的电解水机。1999年,中国功能水研究促进会在成立；20XX,首届亚洲功能水论坛在XX举行,我国的电解水事业迎来了又一个发展的春天。2、塑料零部件设计技术的国内外研究现状在国外,早在50年代美国学者就对聚合物过程的数值模拟建模作了一系列工作。同期,瑞士的学者给出了有关挤出的重要模型。70年代初期,有关塑化挤出模拟软件EXTRUD已商品化,该软件很大程度上是基于Tadmor和Klein书中所描述的模型。80年代,随着C-MOLD软件的问世及其他一些软件广泛用于注射成型过程,模具设计才成为依赖于计算机预测的工程科学。自80年代以来,北美和欧洲的
7、许多研究小组对聚合物熔体流经管道、口模和成型设备的各个方面进行了深入的研究,推出了许多关于聚合物流动的有限元分析软件。目前工业发达国家都在投入大量人力物力进行注塑模CAE研究,并竟相推出商品化的注塑模CAE软件,许多软件已在生产中广泛应用,产生了巨大的经济效益。我国注塑模CAE研究始于70年代末,到了80年代后期才逐渐开始发展。八五期间,由航空航天大学、华中理工大学、XX联合大学等高校联合进行了国家重点科技公关课题注塑模CAD/CAE/CAM系统HSC3.0。XX工业大学模具研究所研制的Z-MOLD3.0等。各科研院、所经过十多年来的不懈努力,在注塑模CAD/CAE领域取得了长足的进步,软件的
8、国有化比重在不断递增,但仍有许多不足之处。如：目前国内自行开发的注塑模CAD/CAE系统都是基于一定的平台基础上,而自行开发的图形系统和CAE软件较少,并且还没有统一的标准,开发系统的实用性和局限性较大,因而,上述系统真正成为普及型软件还不成熟,有待于进一步技术研究和通过实践检验10。1.3 课题研究的主要内容本文主要完成的工作：1、查阅离子水治疗仪相关产品的资料,分析现有壁挂式产品中电解槽结构的优缺点,初步确定产品电解槽的基本结构。2、对电解槽的相关结构进行详细的论证,用PRO/E软件建立相关零件的实体模型。3、进行零件的装配分析。4、完成相关零件的设计文件及装配工艺文件及相关部件的对接。5
9、、对典型零件进行相应的模具设计,并完成相关设计文件。2 壁挂式离子水治疗仪的电解槽设计2.1 壁挂式离子水治疗仪电解槽的结构设计电解槽是离子水生成器的心脏,是决定离子水性质的关键部位.其功能是电解活化原水,产生碱性离子水和酸性离子水。电解方式可以用一槽无隔膜式、二槽隔膜式以及经阳极电解后经阴极电解等方式。一槽无隔膜式电解槽由于其阴极室和阳极室未分开,只能得到PH为5.06.0的弱酸性离子水,应用价值不大。本次设计的壁挂式离子水治疗仪的电解槽选择二槽隔膜式将原水通过过滤消毒除菌后通过入电解槽,控制电压、电解时间,在阴极室生成不同强度的碱性离子水,阳极室生成不同强度的酸性离子水,应用到生产和生活的
10、有关领域。电解槽的设计理论基础 根据法拉第定律,电解时在电极上产生的物质的质量于通过电解时的电量成正比。尽可能的提高单位面积的电流强度,以增加其电解度。增加电极上产生物质的质量。单位体积的水产生的物质H2 ,O2越多,则水的酸碱度范围越宽。电解槽的适应性也越强。关于水的负电位,可以分成两部分去分析,一是电解水所产生的OH-离子所带的负电位相对稳定；二是电解水时产生的电容效应使水带过饱和电子所带负电位不稳定。负电位和正对面积,间距及介质特性决定,它是否带电,带电量多少极板电势差的大小无关。水的电位完全取决于电荷的密度,电荷的密度越大,电场线的分布越窄,场强越大,也就是电势越强,酸碱水的电势差也越
11、大。电解槽,包括槽体,电极板,膜和盖板,在电极板之间设有一中间制有多个槽孔的并相夹合构成的夹片,单向离子膜位于该夹片夹合的中间,只有正离子可以通过,这样既保证电解水的正负离子通过,又固定了离子模作用,这样电解后的H离子和HO离子就被分隔在不同的腔内,在不同的腔内连出不同的出水管,就可以得到了酸性水和碱性水。在槽体内腔前后端内侧各设置制有凹槽并可插入夹片的固定板,其中后端一固定板开有可插入正、负电极板插头的插孔,对应位置的槽体则开有滑槽,该滑槽滑接有可插入电极板插头的滑块,如此结构使得离子模、夹片、电极板、滑块与槽体间牢牢地配装成一个整体；在两个出水槽与槽体内腔的贮水槽之间设有一栅栏,该栅栏制有
12、与正、负电极板相对应分配的栅栏槽孔,位于栅栏槽孔两边还制有凸条,该凸条可嵌装夹片；实现了弱碱性、弱酸性出水槽分离。而且壁挂式离子水治疗仪电解槽要满足一下几点：1、使用安全电压,使用可靠。 2、使用高强度电流,电解能力强。 3、电极的选用充分考虑到各种水质,品质高、寿命长。4、水流速高、膜孔不宜堵塞,提高膜使用寿命。 5、电解槽可拆卸,离子膜、电极自由更换。 6、电极采用涂铂等贵重金属,抗电解强度大,耐腐蚀性强,极板电阻小、活性高,在强电解下金属不会脱落,增强了机器使用的寿命。 7、电压1236v,电解能力强,使用寿命长高出同型进口离子水机电解槽数十倍 可使水电解成PH7.510.0的碱性离子水
13、；PH2.76.0的酸性离子水。2.2 壁挂式离子水治疗仪电解槽的材料设计要求电解槽是塑料件,塑料件的设计要求非常多。像强度设计要求,工艺要求等等2.2.1 材料的强度设计要求塑料件的耐用性取决于塑料件强度。根据塑料件承受负荷条件不同,可把所承受的负荷分为短期负荷、长期负荷、循环负荷、冲击负荷、温度负荷等五类。在设计塑料件时,首先要考虑的是强度设计,从以下五方面入手：1、短期应力-应变行为短期负荷是指塑料件在搬运、组合和使用时施加的负荷。例如,搬运时受到的冲击力,各种连接机构在调整时所承受的载荷等。和金属零部件的设计类似,其设计一般参考材料的应力-应变图。但与金属材料相比,塑料在高温下的抗应变
14、能力非常低。在设计时主要考虑以下两点：1按照材料的应力-应变曲线进行强度设计；2应充分考虑零部件的使用环境、温度、加工方法、化学环境对机械性能的影响。2、长期力学性能长期力学性能是指在比例极限以内,塑料件长时间承受外力载荷,以及塑料件在成型和组合过程中造成内应力和残留应力。主要失效形式表现为蠕变和应力松弛。3、循环负荷当塑料件承受反复或循环载荷作用时,应重点考虑在其寿命内预计承受循环负荷的次数。特别是各种皮带轮、皮带、活塞环等,在设计时必须充分考虑材料的疲劳强度。塑料件承受循环负荷时,重点考虑以下三点：1承受短间距和长期间距的反复性负荷,应使用疲劳曲线进行设计；2注意圆角的设计以避免应力集中；
15、3承受高频或高振幅的周期性负荷时,会因生热而缩短寿命,改用薄壁设计和耐疲劳的导热性材料可以改善塑料件的散热功能。4、冲击载荷冲击负荷的加载速度比其他机械负荷的加载速度要快得多。零件设计时应尽量避免在高应力区施加高速负荷和冲击性负荷。设计塑料件时需要考虑使用较大的圆角及较和缓的厚度变化,以避免应力集中。5、温度负荷与金属件相比,塑料件的性能对温度更加敏感,温度的变化对尺寸、机械性能等有显著的影响。这里所指的温度负荷包括高温和低温,高温负荷容易使塑料软化；低温负荷容易使塑料变脆。对于塑料件来说,要考虑承受相对高温和相对低温的情况。要使零部件适应使用的温度环境,设计时应注意：1遵循材料的模量-温度曲线；2尽量避免将不同热膨胀系数的材料进行组合,而且应该在自由端面保留允许塑料件膨胀的余量。2.2.2 材料的工艺设计要求1、可制造性的设计要求这里的制造主要指注塑成型过程。产品设计将最终决定塑料件塑模的难易程度,塑料件生产的可行性,模具的复杂性和产品的成本。在不影响产品性能的情况下,适当地修改产品的结构可能会大大降低模具的难度,从而降低产品成本。影响制造工艺性的三个最主要
