УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОТИВОНАКИПНОЙ ОБРАБОТКИ ВОДНЫХ СИСТЕМ Российский патент 2002 года по МПК C02F1/48 C02F103/02 

Изобретение относится к устройствам для безреагентной обработки водных систем, в частности для магнитно-волновой обработки жидкостей, и может быть использовано при подготовке водных систем для различных отраслей промышленности и сельского хозяйства, в частности, в теплоэнергетике для предотвращения накипеобразования в теплообменных аппаратах, трубопроводах теплообменного оборудования, на поверхностях паровых и водогрейных котлов, а также для других технологических целей.

Известно устройство для обработки жидкости магнитным полем, содержащее корпус из диамагнитного материала с патрубками подвода и отвода обрабатываемой жидкости, внутренний магнитопровод, выполненный в виде полого цилиндра, наружные магнитопроводы, выполненные на Ш-образных сердечниках броневого типа, имеющих наружные и центральный сердечники, между которыми попарно расположены шунтирующие вкладыши из материала с большим сопротивлением магнитному полю, полюсные наконечники и внешние намагничивающие катушки /свидетельство РФ на полезную модель 19382, C 02 F 1/48, 2001 г./.

Недостаток этого устройства состоит в том, что в нем предусмотрено пропускание через магнитный аппарат всего объема жидкости, что ведет к созданию громоздких установок с высокими материалоемкостью и мощностью и повышенными затратами энергии, расходуемой на обработку всего объема жидкости.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является установка для противонакипной обработки водных систем, содержащая трубопровод обрабатываемой водной системы, отвод трубопровода (байпас) с установленным на нем устройством для магнитной обработки водной системы, смеситель омагниченной и неомагниченной частей водной системы и трубопровод отвода обработанной водной системы к потребителю, например, в водогрейный котел /патент РФ 2010009, C 02 F 1/48, 1994 г./.

Недостатком этой установки является невысокая эффективность противонакипной обработки.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в создании малогабаритной установки для противонакипной обработки водных систем с невысокой энергоемкостью.

Технический результат заключается в повышении степени эффективности противонакипной обработки при одновременном снижении ее энергоемкости.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что установка для противонакипной обработки водных систем, содержащая магистральный трубопровод обрабатываемой водной системы и байпасный трубопровод с установленным на нем устройством для магнитной обработки водной системы, снабжена баком-резонатором коридорного типа, установленным на байпасном трубопроводе по ходу движения водной системы после устройства для магнитной обработки водной системы и жестко закрепленным на магистральном трубопроводе обрабатываемой водной системы, и генератором несинусоидальных электромагнитных колебаний, установленным на баке-резонаторе, устройство для магнитной обработки водной системы выполнено в виде корпуса из диамагнитного материала с расположенным в нем с образованием рабочего зазора внутренним магнитопроводом и наружными магнитопроводами, расположенными в один и более ярусов по высоте корпуса и выполненными в каждом ярусе в виде отдельных по меньшей мере двух секций, каждая из которых содержит Ш-образный сердечник броневого типа, намагничивающую катушку и два шунтирующих вкладыша, высоту которых h выбирают из соотношения h=2k+(4÷6), где k - величина рабочего зазора в мм.

На чертеже представлен общий вид установки для противонакипной обработки водных систем.

Установка для противонакипной обработки водных систем содержит магистральный трубопровод обрабатываемой водной системы 1, байпасный трубопровод 2, на котором установлены устройство для магнитной обработки водной системы 3, бак-резонатор коридорного типа 4 с установленным на нем генератором несинусоидальных электромагнитных колебаний 5, запорные вентили 6, концевой кран для отбора проб 7 и обратный клапан 8 и датчик обратной связи 9. Устройство для магнитной обработки водной системы 3 выполнено в виде корпуса из диамагнитного материала 10 с расположенным в нем с образованием рабочего зазора 11 внутренним магнитопроводом 12 и наружными магнитопроводами 13, расположенными в один или более ярусов 14 по высоте корпуса 10 и выполненными в каждом ярусе в виде отдельных по меньшей мере двух секций, каждая из которых содержит Ш-образный сердечник броневого типа 15, намагничивающую катушку 16, питающуюся от постоянного тока, и два шунтирующих вкладыша 17, высоту которых h выбирают из соотношения h=2k+(4÷6), где k - величина рабочего зазора в мм. Байпасный трубопровод 2 с устройством для магнитной обработки 3 и баком-резонатором 4 с установленным на нем генератором 5 заключены в защитный кожух 18.

Установка работает следующим образом. Водную систему, подвергаемую противонакипной обработке, подают по магистральному трубопроводу 1, откуда при открытии запорных вентилей 6 часть потока обрабатываемой водной системы подают в байпасный трубопровод 2, на котором последовательно установлены устройство для магнитной обработки водной системы 3 и бак-резонатор коридорного типа 4 с установленным на нем генератором несинусоидальных электромагнитных колебаний 5. Обрабатываемая водная система, поступившая в устройство для магнитной обработки 3, движется в кольцевой щели - рабочем зазоре 11, образованном корпусом из диамагнитного материала 10 и внутренним магнитопроводом 12. Внутренний магнитопровод 12 может быть выполнен полым или целиковым, что зависит от производительности установки. Наружные магнитопроводы 13 расположены в один или более ярусов 14 по высоте корпуса 10 и выполнены в каждом ярусе в виде отдельных по меньшей мере двух секций, каждая из которых содержит Ш-образный сердечник броневого типа 15, намагничивающую катушку 16, питающуюся от постоянного тока, и два шунтирующих вкладыша 17, высоту которых h выбирают из соотношения h=2k+(4÷6), где k - величина рабочего зазора в мм. Наружные магнитопроводы 13 за счет Ш-образного сердечника броневого типа 15 экранируют потоки рассеяния своими внешними полюсами, а шунтирующие вкладыши 17 препятствуют замыканию магнитного потока между полюсными наконечниками в зоне вкладыша. Высоту вкладышей выбирают на основании приведенного выше соотношения для обеспечения непрерывности магнитного поля вдоль рабочего зазора 11, поскольку большая высота шунтирующего вкладыша не обеспечит непрерывность магнитного поля, а меньшая - экономически не целесообразна. Каждая намагничивающая катушка 16, имеющая питание от постоянного тока, создает три магнитных потока с векторами взаимно противоположного направления. Проходя через рабочий зазор 11, водная система у каждого полюсного наконечника пересекает магнитное поле, интенсивность которого по ходу движения водной системы со слабой возрастает до максимума и снова уменьшается до минимума, переходя на следующий участок с вектором противоположного направления.

Таким образом, в устройстве для магнитной обработки водной системы 3 за счет его конструктивных особенностей создается непрерывное магнитное поле с переменным по величине и направлению вектором магнитной индукции. По мере прохождения через устройство 3 обрабатываемая водная система омагничивается и приобретает противонакипные свойства. Из устройства для магнитной обработки 3 омагниченную водную систему подают в бак-резонатор коридорного типа 4, в котором с помощью установленного на нем генератора несинусоидальных электромагнитных колебаний 5 ее подвергают волновой обработке. Бак-резонатор 4 представляет собой емкость, например, сваренную из листового железа, с перегородками, образующими многочисленные коридоры для создания более узких проходов для обрабатываемой водной системы, т.е. для послойной обработки движущейся водной системы, при этом увеличиваются время контакта водной системы с полем и эффективность волновой обработки. Поскольку бак-резонатор 4 жестко закреплен на магистральном трубопроводе обрабатываемой водной системы 1, например, приварен к нему, а волны распространяются и по металлу, волновая информация от генератора 5 поступает также в массу водной системы, протекающей по магистральному трубопроводу 1. Обработанную в устройстве для магнитной обработки водной системы 3 и баке-резонаторе 4 часть водной системы, подвергнутую магнитно-волновой обработке, возвращают в магистральный трубопровод 1, где она, перемешиваясь с главным потоком, передает противонакипные свойства всей массе водной системы.

Прошедшая магнитную обработку в устройстве 3 водная система при волновой поддержке генератора 5 передает приобретенные и закрепленные противонакипные свойства основной массе неомагниченной, но подвергнутой волновой обработке водной системе, подобно эффекту, имеющему место в гомеопатии, где вода также выступает как носитель информации. Например, несколько миллилитров воды, обработанной на предложенной установке, передают устойчивый противонакипный эффект десяти литрам исходной воды. При этом эффект сохраняется даже при длительном отключении (до 3-х дней) устройства для магнитной обработки.

Генератор, создающий импульсы определенной частоты и формы, воздействует непосредственно на обрабатываемую водную систему (наподобие ультразвукового магнитостриктора) и закрепляет антинакипные свойства водной системы, прошедшей предварительно через устройство для магнитной обработки. При такой форме ввода в массу водной системы волнового воздействия можно обрабатывать любое количество водной системы, т.к. это воздействие не ограничивается определенными размерами активной рабочей зоны, как в устройстве для магнитной обработки. Устройство для магнитной обработки водной системы 3 в предложенной установке фактически является задатчиком программы по свойствам водной системы, прошедшей магнитную обработку, для волнового генератора 5.

Таким образом, в предложенной установке фактически работают два источника обработки водной системы: устройство для магнитной обработки 3 создает непрерывное знакопеременное поле, а генератор несинусоидальных электромагнитных колебаний 5 дополнительно обрабатывает водную систему импульсами определенных амплитуды и частоты, что усиливает общий эффект также, как и множество других факторов, усиливающих противонакипные свойства растворов, обработанных магнитным полем: высокая степень ионизации раствора и, как следствие, быстрая мелкодисперсная кристаллизация накипеобразований, которые движутся в массе водной системы и не могут пристать к стенкам оборудования, а затем улавливаются по мере накопления и укрупнения шламоуловителями или отводятся вместе с расходуемой водой в открытых системах. Кроме того, за счет стрикционного эффекта образуется множество свежих поверхностей изломов кристаллов. На окисление этих поверхностей расходуются имеющиеся в водных системах кислород и углекислый газ, что позволяет отказаться от энергоемкого процесса деаэрации водной системы.

Для определения эффективности противонакипной обработки через концевой кран 7 отбирают пробы с последующим исследованием их кристаллографической структуры под микроскопом. Сравнение проб обработанной на предложенной установке и необработанной водных систем позволяет судить о степени эффективности противонакипной обработки.

Датчик обратной связи 9 контролирует состояние электропроводности водной системы и передает соответствующие параметры в электросхемы управления устройства для магнитной обработки водной системы 3 и генератора несинусоидальных электромагнитных колебаний 5 в зависимости от качества магнитной обработки.

Предлагаемое устройство для магнитной обработки воды в промышленных условиях имеет электроемкость не более 1 кВт при весе 30-40 кг. При этом энергозатраты предложенной установки снижаются с учетом того, что она способна работать по заданной программе даже при отключенном устройстве для магнитной обработки 3, пропускная способность которого составляет не более 1 л/сек.

Предложенная установка может использоваться для обработки водных систем различного солевого состава. Кроме того, предложенная установка сохраняет противонакипной эффект даже без дополнительной подстройки при поступлении водной системы с более высоким содержанием солей, например, в результате аварийного сброса, т.е. обеспечивает устойчивость работы. Установка надежна в эксплуатации в условиях высоких температур (90-140^oС). Установка отличается простотой аппаратурного обслуживания, поскольку обладает хорошей доступностью всех деталей как при профилактическом осмотре, так в процессе ремонтных работ - без отключения вообще и демонтажа из технологической сети самого устройства для магнитной обработки.

Таким образом, предложена малогабаритная и энергоемкая установка для противонакипной обработки водных систем большой производительности.

Изобретение относится к устройствам для безреагентной обработки водных систем, в частности для магнитно-волновой обработки жидкостей, и может быть использовано при подготовке водных систем для различных отраслей промышленности и сельского хозяйства, в частности в теплоэнергетике для предотвращения накипеобразования в теплообменных аппаратах, трубопроводах теплообменного оборудования, на поверхностях паровых и водогрейных котлов, а также для других технологических целей. Установка, содержащая магистральный трубопровод водной системы и байпасный трубопровод с устройством для магнитной обработки, снабжена баком-резонатором коридорного типа и генератором несинусоидальных электромагнитных колебаний, установленным на баке-резонаторе. Технический результат состоит в повышении степени эффективности обработки. 1 ил.

Установка для противонакипной обработки водных систем, содержащая магистральный трубопровод обрабатываемой водной системы и байпасный трубопровод с установленным на нем устройством для магнитной обработки водной системы, отличающаяся тем, что она снабжена баком-резонатором коридорного типа, установленным на байпасном трубопроводе но ходу движения водной системы после устройства для магнитной обработки водной системы и жестко закрепленным на магистральном трубопроводе обрабатываемой. водной системы, и генератором несинусоидальных электромагнитных колебаний, установленным на баке-резонаторе, а устройство для магнитной обработки водной системы выполнено в виде корпуса из диамагнитного материала с расположенным в нем с образованием рабочего зазора внутренним магнитопроводом и наружными магнитопроводами, расположенными в один или более ярусов по высоте корпуса и выполненными в каждом ярусе в виде отдельных, по меньшей мере, двух секций, каждая из которых содержит Ш-образный сердечник броневого типа, намагничивающую катушку и два шунтирующих вкладыша, высоту которых h выбирают из соотношения h= 2k+(4-6), где k - величина рабочего зазора в мм.