УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОМАГНИЧИВАНИЯ ЖИДКОСТИ Российский патент 1998 года по МПК C02F1/48 

Изобретение относится к аппаратам для магнитной обработки воды и водных систем и может быть использовано в теплоэнергетике для предотвращения отложения солей жесткости на поверхностях теплообмена, химической, нефтехимической промышленности, нефтедобыче, сельском хозяйстве и других отраслях народного хозяйства.

Известно магнитное устройство, предупреждающее солевыделение по авт. св. N 1468868, содержащее корпус - магнитопровод, в котором установлены кольцевые постоянные магниты с радиальной намагниченностью, центральный сердечник в виде продольного намагниченного стержневого постоянного магнита, полюса которого расположены внутри противоположных полюсов кольцевых магнитов, и полюсные наконечники, связывающие корпус с центральным сердечником.

В полюсных наконечниках выполнены отверстия, через одно из которых жидкость поступает в магнитное устройство, а через другое выходит из него.

Известно также устройство для магнитной водоподготовки по авт. св. N 1813730. Оно содержит цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками, центральный вал, кольцевые магниты и немагнитные проставки, установленные в корпусе. С целью повышения эффективности процесса обработки и очистки воды в нем часть кольцевых магнитов жестко укреплена на валу на равных аксиальных расстояниях от проставок, ориентирована к ним одноименными полюсами и снабжена спиральными лопатками, установленными по обе стороны магнитов, а другая часть кольцевых магнитов установлена на немагнитных проставках с обеих сторон и ориентирована одноименными полюсами к смежным кольцевым магнитам, закрепленным на валу, при этом устройство снабжено дополнительными кольцевыми магнитами, установленными на внутренней стенке корпуса на уровне кольцевых магнитов, закрепленных на валу.

Недостатками указанного устройства являются:
1. Неэффективная работа устройства или полная его неработоспособность при выполнении вала из магнитных материалов.

2. Недостаточная надежность, особенно при большой частоте вращения вала.

Первый недостаток вызван тем, что вал из магнитных материалов шунтирует потоки, развиваемые теми магнитами, которые укреплены на нем.

Второй недостаток обусловлен низкой прочностью материала постоянных магнитов, которые могут быть разрушены - разорваны центробежной силой, возникающей при вращении вала.

Целью изобретения является обеспечение функционирования устройства при выполнении вала из магнитного материала, а также повышение его надежности при большой частоте вращения вала.

Поставленная цель достигается тем, что магнитный узел установлен в корпусе и выполнен в виде цилиндра, включающего в себя магнитопровод, на котором установлены с чередованием полярности радиально намагниченные постоянные магниты с полюсными наконечниками, образующими с корпусом рабочие зазоры, и проставки между ними из немагнитного материала, причем через отверстие, которое выполнено в магнитопроводе, пропущен вал, изготовленный из магнитного материала, а поперечное сечение магнитопровода на участках между смежными магнитами выполнено преимущественно меньше, чем сечение, определяемое из отношения
S = φ_пм/B_нас,
где
φ_пм - магнитный поток между двумя смежными магнитами;
B_нас - индукция насыщения материала магнитопровода,
при этом каждый постоянный магнит выполнен преимущественно составным из нескольких пластинчатых магнитов, установленных на магнитопровод одноименными полюсами.

Анализ известных технических решений (аналогов) среди устройств для обработки воды и жидкостей магнитным и электромагнитным полем позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с отличительными признаками в заявленном устройстве, и признать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 изображен разрез по А-А на фиг. 1.

Устройство для омагничивания жидкости устанавливается, например, в центробежном насосе перед его крыльчаткой. Оно содержит цилиндрический корпус 1 из магнитного материала, магнитный узел в виде цилиндра и вал 2 из магнитного материала. Магнитный узел установлен в корпусе 1 и включает в себя магнитопровод 3, на котором с чередованием полярности установлены радиально намагниченные постоянные магниты 4 - 7 (условно не заштрихованы) с полюсными наконечниками 8 - 11, образующими с корпусом 1 рабочие зазоры δ , и проставки 12 между ними из немагнитного материала. С торцев магнитного узла установлены звездообразные крышки 13 и 14 из немагнитного материала, центрирующие магнитный узел в корпусе 1. При этом они не перекрывают проходное сечение зазора между корпусом и магнитным узлом. Фиксирование магнитного узла в осевом направлении производится стопорными кольцами 15 и 16. Через отверстие, которое выполнено в магнитопроводе 3, пропущен вал 2.

Для омагничивания жидкости, проходящей через радиальный зазор между магнитным узлом и валом 2, поперечное сечение магнитопровода 3 на участках между смежными магнитами выполнено меньше, чем сечение, определяемое из отношения
S = φ_пм/B_нас, (1)
где
φ_пм - магнитный поток между двумя смежными магнитами;
B_нас - индукция насыщения материала магнитопровода.

Возможно выполнение сечения магнитопровода между смежными магнитами равным или больше сечения, определяемого из выражения (1). В этом случае весь поток Ф_пм пройдет по участку магнитопровода 3 между смежными магнитами, не попадая на вал 2. То есть жидкость, проходящая через радиальный зазор между магнитным узлом и валом, в этом случае не будет омагничиваться.

Для увеличения магнитных потоков между смежными магнитами и напряженности (индукции) магнитного поля в рабочих зазорах δ между полюсными наконечниками 8 - 11 и корпусом 1 и магнитным узлом и валом 2 каждый постоянный магнит 4 - 7 выполнен составным из нескольких пластинчатых магнитов (а - г), установленных на магнитопровод 3 одноименными полюсами (фиг. 2). Такое выполнение магнитов позволяет использовать для их изготовления анизотропные магнитотвердые материалы с высокой удельной магнитной энергией.

Возможно выполнение магнитов и в виде сплошных колец, намагничиваемых в радиальном направлении, однако в этом случае они должны быть изготовлены из изотропных магнитотвердых материалов, значительно уступающих по удельной магнитной энергии анизотропным магнитотвердым материалам.

Два смежных магнита, например, магниты 4 и 5 с полюсными наконечниками 8 и 9, корпус 1, магнитопровод 3 и вал 2 образуют замкнутую магнитную цепь, соответствующую потоку φ_пм1 на чертеже. Со стороны вала 2 магнитный поток φ_пм1 разветвляется на две составляющие: одна его часть φ₁ замыкается через магнитопровод 3, а другая φ₂ - через вал 2, проходя через зазор между валом и магнитопроводом. Соотношение между потоками φ₁ и φ₂ определяется величиной φ_пм1, поперечным сечением магнитопровода 3 на участке между магнитами 4 и 5, индукцией насыщения материала магнитопровода и магнитной проводимостью зазора между магнитопроводом 3 и валом 2. Со стороны полюсных наконечников 8 и 9 магнитный поток φ_пм1 полностью проходит через зазоры δ и корпус 1.

Аналогично проходят и потоки φ_пм2 и φ_пм3 между другими смежными магнитами.

Весь ряд магнитов 4 - 7 создает в рабочих зазорах δ и в зазоре между магнитопроводом 3 и валом 2 магнитные поля чередующейся противоположной направленности, в результате чего жидкость, поступая на вход устройства, подвергается воздействию указанного магнитного поля и приобретает новые физические свойства.

По выходу жидкости из устройства она используется по назначению.

Технико-экономический эффект предложенного технического решения в сравнении с прототипом заключается в следующем.

1. Обеспечена работоспособность устройства при выполнении вала из магнитного материала.

Прототип при выполнении вала из магнитного материала не работоспособен полностью или работает неэффективно.

2. Повышена надежность устройства.

В предложенном техническом решении магнитный узел установлен в корпусе. По этому на него не воздействуют центробежные силы, возникающие при вращении вала.

В прототипе часть магнитов жестко укреплена на валу. Вследствие низкой прочности материала магнитов они могут быть разрушены - разорваны центробежной силой, возникающей при вращении вала.

Изобретение относится к аппаратам для магнитной обработки воды и водных систем и может быть использовано в теплоэнергетике для предотвращения отложения солей жесткости на поверхностях теплообмена, химической, нефтехимической промышленности, нефтедобыче, сельском хозяйстве и других отраслях народного хозяйства. Устройство для омагничивания жидкости содержит магнитный узел и корпус с валом из магнитного материала. Новым в устройстве является установка магнитного узла в корпусе и выполнение его в виде цилиндра, включающего в себя магнитопровод, на котором установлены с чередованием полярности радиально намагниченные постоянные магниты с полюсными наконечниками, образующими с корпусом рабочие зазоры, и проставки между ними из немагнитного материала, причем через отверстие, которое выполнено в магнитопроводе, пропущен вал, а поперечное сечение магнитопровода на участках между смежными магнитами выполнено преимущественно меньше, чем сечение, определяемое из отношения S = φ_пм/B_нас, где φ_пм - магнитный поток между двумя смежными магнитами; B_нас - индукция насыщения материала магнитопровода. 1 з.п.ф-лы. 2 ил.

1. Устройство для омагничивания жидкости, содержащее магнитный узел, корпус из магнитного материала и вал, отличающееся тем, что магнитный узел установлен в корпусе и выполнен в виде цилиндра, включающего в себя магнитопровод, на котором установлены с чередованием полярности радиально намагниченные постоянные магниты с полюсными наконечниками, образующими с корпусом рабочие зазоры, и проставки между ними из немагнитного материала, причем через отверстие, которое выполнено в магнитопроводе, пропущен вал, изготовленный из магнитного материала, а поперечное сечение магнитопровода на участках между смежными магнитами выполнено преимущественно меньше, чем сечение, определяемое из отношения
S = Φ_пм/B_нас,
где Φ_пм - магнитный поток между двумя смежными магнитами;
B_нас - индукция насыщения материала магнитопровода. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый постоянный магнит выполнен преимущественно составным из нескольких пластинчатых магнитов, установленных на магнитопровод одноименными полюсами.