УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКИХ СРЕД Российский патент 1997 года по МПК E21B37/00 C02F1/48 

Изобретение относится к магнитной активации жидких сред, в частности водных систем и может быть использовано в нефтяной промышленности для предотвращения отложений на внутренних поверхностях насосно-компрессорного оборудования, используемого как при обработке продукции скважин, так и при подготовке воды для нагнетательных скважин.

Из предшествующего уровня техники известно устройство для магнитной обработки жидких сред [1] содержащие диамагнитный кожух, внутри которого на соединительном стержне размещены катушки электромагнитов в чередовании с диамагнитными втулками и источник питания, подключенный к катушкам электромагнитов. Стержень закреплен в опоре, установленной в зазоре между трубами, выполненными из магнитомягкого материала.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность обработки жидких сред магнитным полем, поскольку использование автономного источника питания не позволяет достичь в рабочем зазоре напряженности магнитного поля, достаточной для эффективной магнитной обработки жидких сред. Кроме того, известное устройство имеет большой вес и габариты, что ограничивает область его использования.

Известно также устройство для магнитной обработки жидких сред [2] взятое в качестве прототипа и содержащее ферромагнитный корпус и расположенные вдоль его оси поочередно кольцевые постоянные магниты и ферромагнитные полюсные наконечники, причем полюсные наконечники выполнены в виде колец, а каждый второй полюсный наконечник выполнен с выступами, сопряженными с внутренней поверхностью корпуса. Постоянные магниты намагничены в осевом направлении и примыкают к общим наконечникам одноименными полюсами.

Недостатком известного устройства является то, что оно имеет ограниченную область использования, а именно внешний диаметр корпуса должен быть обязательно равен внутреннему диаметру насосно-компрессорных труб. Кроме того, все элементы известного устройства находятся в жидкой среде, а следовательно подвергаются с ее стороны химико-физическому воздействию, приводящему к снижению ресурса работы устройства.

В основу изобретения поставлена задача разработать устройство для магнитной обработки жидких сред, конструктивное выполнение которого обеспечивало бы повышение его ресурса за счет защиты элементов устройства от воздействия внешней среды при одновременном расширении области использования и обеспечении высокой эффективности обработки жидких сред.

Поставленная задача решена тем, что в устройстве для магнитной обработки жидких сред, содержащем цилиндрический корпус и расположенные вдоль его оси поочередно кольцевые постоянные магниты и кольцевые полюсные наконечники, выполненные из магнитомягкого материала и примыкающие к одноименным полюсам смежных магнитов, согласно изобретению на торцевых поверхностях полюсных наконечников выполнены кольцевые выступы с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру кольцевых магнитов, которые намагничены в радиальном направлении, корпус выполнен герметичным из немагнитного материала с внутренним диаметром, равным внешним диаметрам кольцевых магнитов и полюсных наконечников. Целесообразно, чтобы высота и толщина кольцевых выступов удовлетворяла следующим соотношениям:
l₁ (0,8-1,2)H₁
l₂ (0,1-0,2)L
H₁ ( 2-4)L
где:
l₁ высота кольцевых выступов [м]
l₂ толщина кольцевых выступов [м]
H₁ толщина полюсных наконечников [м]
L высота полюсных наконечников и постоянных магнитов, а толщина кольцевых постоянных магнитов была в 2-4 раза меньше толщины полюсных наконечников.

Такое выполнение устройства для магнитной обработки жидких сред обеспечивает существенное повышение ресурса его работы за счет выполнения корпуса герметичным, с одновременным расширением области использования, поскольку при его использовании не требуется выполнения жесткого условия на равенство внешнего диаметра корпуса и внутреннего диаметра насосно-компрессорных труб. Предложенное же направление намагничивания постоянных магнитов и конструктивное выполнение полюсных наконечников обеспечивает величину напряженности магнитного поля (0,6-1,0 кЭ), достаточную для эффективной магнитной обработки жидких сред в зазоре между внешней поверхностью корпуса и внутренней поверхностью трубы, равный 1 2 высоты постоянных магнитов.

На чертеже изображено устройство для магнитной обработки жидких сред (продольный разрез).

Устройство для магнитной обработки жидких сред содержит цилиндрический герметичный корпус 1, внутри которого размещены в чередующейся последовательности кольцевые постоянные магниты 2 и кольцевые полюсный наконечники S. Постоянные магниты 2 выполнены из редкоземельных керамических материалов и намагничены одинаково в радиальном направлении (см. чертеж), а полюсные наконечники 3 выполнены из магнитомягкого материала и снабжены кольцевыми выступами 4, которые примыкают к торцевым кольцевым участкам одноименных полюсов рядом расположенных с ними постоянных магнитов 2. Внутренний диаметр выступов равен внутреннему диаметру постоянных магнитов и полюсных наконечников.

Корпус 1 выполнен из немагнитного материала, при этом внутренний диаметр корпуса 1 равен внешнему диаметру постоянных магнитов 2 и полюсных наконечников 3. В предпочтительном варианте корпус 1 снабжен центрирующими элементами 5, обеспечивающими соосную установку его в трубе 6, а также средствами (на чертеже не показаны) крепления его к тросу и т.п. Высота - l₁ и толщина l₂ кольцевых выступов 4 удовлетворяет следующим соотношениям l₁=(0,8-1,2)H₁, l₂=(0,1-0,2)L, где H₁ толщина полюсных наконечников, L высота полюсных наконечников и постоянных магнитов. Причем H₁ и L связаны соотношением H₁= (2-4)L. Толщина H₂ кольцевых постоянных магнитов в 2-4 раза меньше H₁. Штриховыми линиями со стрелками условно показаны направления магнитных силовых линий.

Устройство для магнитной обработки жидких сред работает следующим образом. При протекании закачиваемой жидкой среды через кольцевой зазор между внутренней поверхностью трубы 6 и внешней поверхностью корпуса 1, последняя подвергается воздействию знакопеременного магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами 2. При этом жидкая среда приобретает свойство, которое приводит к торможению процесса отложения осадка на поверхности оборудования по пути движения потока.

Благодаря тому, что постоянные магниты 2 намагничены в радиальном направлении, а полюсные наконечники снабжены кольцевыми выступами 4, высота l₁ которых в 2-3 раза превышает высоту постоянных магнитов 2, магнитносиловые линии замыкаются через материал трубы 6 (как показано на чертеже), если кольцевой зазор между внутренней поверхностью трубы 6 и внешней поверхностью корпуса 1 не превышает 2L. Таким образом, при указанных выше геометрических соотношениях и направлению намагниченности постоянных магнитов соотношение магнитных сопротивлений зазоров таково, что обрабатываемый поток подвергается воздействию знакопеременного магнитного поля, силовые линии которого преимущественно ортогональны направлению потока жидкой среды. Благодаря вышесказанному эффект магнитной обработки максимален.

Использование: магнитная активация жидких сред преимущественно в нефтяной промышленности для предотвращения отложений на оборудовании. Сущность изобретения: устройство содержит герметичный корпус, выполненный из немагнитного материала, и расположенные вдоль его оси поочередно постоянные магниты и полюсные наконечники, которые выполнены из магнитомягкого материала. На торцевых поверхностях полюсных наконечников выполнены кольцевые выступы с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру кольцевых магнитов, которые намагничены в радиальном направлении. Одноименные полюса постоянных магнитов своими кольцевыми торцевыми участками примыкают к общим полюсным наконечникам. Внутренний диаметр корпуса равен внешнему диаметру кольцевых магнитов и полюсных наконечников. При этом высота и толщина кольцевых выступов удовлетворяет следующим соотношениям:
l₁ = (0,8-1,2) H₁
l₂ = (0,1-0,2)L
H₁ = (2-4) L
где:
l₁ - высота кольцевых выступов м ;
l₂ - толщина кольцевых выступов м ;
H₁ - толщина полюсных наконечников м;
L- высота, полюсных наконечников и постоянных магнитов м,
а толщина кольцевых постоянных магнитов в 2-4 раза меньше толщины полюсных наконечников. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для магнитной обработки жидких сред, содержащее цилиндрический корпус и расположенные вдоль его оси поочередно кольцевые постоянные магниты и кольцевые полюсные наконечники, выполненные из магнитомягкого материала и примыкающие к одноименным полюсам смежных магнитов, отличающееся тем, что на торцевых поверхностях полюсных наконечников выполнены кольцевые выступы с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру кольцевых магнитов, которые намагничены в радиальном направлении, корпус выполнен герметичным из немагнитного материала с внутренним диаметром, равным внешним диаметрам кольцевых магнитов и полюсных наконечников. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что высота и толщина кольцевых выступов удовлетворяет следующим соотношениям
l₁ (0,8 1,2)H₁,
l₂ (0,1 0,2)L,
H₁ (2 4)L,
где l₁ высота кольцевых выступов, м;
l₂ толщина кольцевых выступов, м;
H₁ толщина полюсных наконечников, м;
L высота полюсных наконечников и постоянных магнитов, м. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что толщина кольцевых постоянных магнитов в 2 4 раза меньше толщины полюсных наконечников.