УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКОСТИ Российский патент 2005 года по МПК C02F1/48 C02F103/34 

Устройство относится к области магнитной обработки жидких сред и может быть использовано в теплотехнике, химической, нефтяной и газодобывающей промышленностях, а также в области двигателестроения для повышения энергетической возможности топлива, в том числе и дизельного.

Известно устройство для магнитной обработки жидкости, содержащее источник магнитного поля и корпус, причем источник магнитного поля, установленный в корпусе с образованием проточных каналов, состоит из постоянных магнитов, разбитых на отдельные секции, в которых боковые поверхности соседних магнитов разделены воздушным зазором или перегородками из немагнитного материала, а перед магнитами и после них установлены обтекатели, обеспечивающие ламинарное течение обрабатываемой жидкости (патент России №2092446 «Устройство для магнитной обработки жидкости», МПК 6 C 02 F 1/48, заявленное 09.08.95, опубликованное 10.10.97).

При простоте конструкции данное устройство имеет низкую эффективность магнитной обработки (активации) жидкости. Это связано с тем, что из-за ламинарности потока время экспозиции частиц обрабатываемой жидкости в магнитном поле невелико и поэтому каждая ее частица однократно подвергается воздействию магнитного поля, однородного в каждой секции.

Известно устройство для магнитной обработки жидкости, содержащее источник магнитного поля и корпус, причем перед источником магнитного поля, выполненным в виде постоянного магнита цилиндрической формы намагниченным в осевом направлении и установленным в корпусе с образованием проточных каналов, расположен турбулизатор в виде пакета сеток из немагнитного или ферромагнитного материала (а.с. СССР №1477929 «Устройство для магнитной обработки топливовоздушной смеси», МКИ 4 F 02 M 27/00, заявленное 29.04.87, опубликованное 07.05.89).

Данное устройство имеет низкую эффективность магнитной обработки (активации) жидкости, связанную с тем, что:

- основной поток обрабатываемой жидкости, имеющий ламинарное течение, движется в проточных каналах вдоль магнитных силовых линий, и поэтому активация жидкости магнитным полем будет минимальной;

- активация жидкости магнитным полем происходит только на входе проточных каналов, где напряженность магнитного поля максимальна, а поток жидкости имеет турбулентное течение. Но так как зона активации невелика, а скорость течения жидкости значительна, то время экспозиции жидкости в магнитном поле и эффективность ее активации минимальны.

Известно также устройство для магнитной обработки жидкости, описанное в патенте России №2096339 «Аппарат Помазкина для магнитной обработки жидкостей», МПК 6 C 02 F 1/48, заявленное 15.04.94, опубликованное 20.11.97 и выбранное в качестве прототипа.

Данное устройство содержит источник магнитного поля и корпус, в котором на расстоянии один от другого расположены ферромагнитные концентраторы магнитных силовых линий, причем источник магнитного поля представляет собой соленоидную катушку, установленную на корпусе, а концентраторы магнитных силовых линий выполнены в виде ферромагнитных дисков с вырезами, образующих проточные каналы, а на поверхностях дисков выполнены неоднородности в виде выпуклостей и вогнутостей.

В данном устройство эффективность магнитной обработки жидкости обеспечивается за счет того, что диски концентраторов, имеющие на поверхностях неоднородности и выполненные из материалов с разными магнитными свойствами, имеют разную толщину и расположены на разных расстояниях один от другого, что позволяет осуществлять в проточных каналах регулировку напряженности и градиента напряженности магнитного поля и скорости течения жидкости.

Существенным недостатком данного устройства является сложная как конструктивно, так и технологически поверхность дисков концентраторов, которые к тому же имеют разную толщину. Кроме того, для обеспечения заданной регулировки параметров магнитного поля и скорости течения жидкости, необходим очень точный расчет толщины каждого диска, формы неровностей на каждом диске, расстояния между дисками и подбор для них материалов с разными магнитными свойствами. А после всех этих сложных расчетов следует не менее сложное изготовление и прецизионная сборка устройства, так как отклонение любого из параметров от расчетных значений приведет к значительному снижению эффективности магнитной обработки жидкости.

Технической задачей, стоящей перед авторами, является создание конструктивно и технологически простого устройства с повышенной эффективностью магнитной обработки жидкости.

Решением данной задачи является заявляемое устройство для магнитной обработки жидкости, содержащее источник магнитного поля и корпус, в котором на расстоянии один от другого расположены ферромагнитные концентраторы магнитных силовых линий, новым в котором является то, что источник магнитного поля установлен в корпусе и состоит из одной или нескольких параллельных секций, расположенных с образованием проточных каналов, при этом магниты параллельных секций обращены друг к другу разноименными полюсами, а концентраторы магнитных силовых линий, расположенные в каждом из проточных каналов, выполнены в виде стержней.

Между стенками корпуса и концентраторами магнитных силовых линий могут быть расположены магнитопроводы.

Корпус устройства может быть выполнен из ферромагнитного материала.

Концентраторы магнитных силовых линий могут быть расположены поперек проточных каналов или в виде решеток.

Концентраторы магнитных силовых линий могут иметь круглое, прямоугольное или треугольное сечение.

Концентраторы магнитных силовых линий могут быть покрыты слоем олова, и/или свинца, и/или меди, и/или титана.

Концентраторы магнитных силовых линий могут перекрывать поперечные сечения проточных каналов на 15-85 процентов.

Выполнение источника магнитного поля из одной или нескольких параллельных секций, расположенных с образованием проточных каналов, увеличивает пропускную способность устройства, а значит, и эффективностью магнитной обработки жидкости. Количество секций выбирается в зависимости от потребности.

Расположение магнитов параллельных секций таким образом, что их разноименные полюса обращены друг к другу, увеличивает объемную долю жидкости, обработанной максимальной энергией магнитного поля.

Эмпирически установлено, что увеличение эффективности обработки жидкости достигается за счет выполнения концентраторов магнитных силовых линий из стержней, а особенно из стержней круглой, прямоугольной или треугольной формы, что позволяет при простоте их формы обеспечить концентрацию магнитных силовых линий в проточных каналах и создание в них неоднородного магнитного поля, максимальные значения индукции которого распределены по всему сечению проточных каналов.

Эффективность работы устройства увеличивается также за счет того, что:

- расположение магнитопроводов между стенками корпуса и концентраторами магнитных силовых линий или выполнение корпуса из ферромагнитного материала позволяет увеличить величину магнитной индукции поля в проточных каналах, граничащих с корпусом, путем создания замкнутых магнитных цепей;

- концентраторы магнитных силовых линий расположены поперек проточных каналов, что позволяет придать обрабатываемому потоку турбулентный характер, при котором частицы жидкости совершают неупорядоченные, хаотичные движения по сложным траекториям. Следствием такого движения частиц является увеличение времени их экспозиции в магнитном поле и неоднократное воздействие неоднородного поля на каждую из частиц обрабатываемого потока жидкости, что приводит к увеличению объемной доли жидкости, обработанной энергией магнитного поля;

- расположенные в виде решеток концентраторы магнитных силовых линий, разбивают поток жидкости на множество мелких струй, что повышает гибкость каждой части сформированной структуры и увеличивает время ее экспозиции в магнитном поле. Кроме того, в узлах решеток магнитное поле имеет максимальные значения напряженности и градиента напряженности, что увеличивает неоднородность магнитного поля, то есть позволяет воздействовать на обрабатываемую жидкость набором из нескольких магнитотропных параметров;

- в обрабатываемой жидкости, контактирующей с окислами металлов покрытия (олова, свинца, меди, титана) концентраторов магнитных силовых линий, создаются химически поляризованные ядра атомов;

- перекрытия концентраторами поперечных сечений каналов на 15-85 процентов, что увеличивает турбулентность потока обрабатываемой жидкости. Опытным путем установлено, что перекрытие концентраторами поперечных сечений каналов менее чем на 15 процентов создает незначительную турбулизацию потока и практически не увеличивает эффективность магнитной обработки жидкости. Перекрытие сечения более чем на 85 процентов уже не повышает степень турбулизации потока, но значительно увеличивает сопротивление движению жидкости, что уменьшает пропускную способность устройства, то есть его производительность и эффективность.

При проведении поиска по источникам патентной и научно-технической информации не было обнаружено решений, содержащих совокупность предлагаемых признаков для решения поставленной задачи, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна» и «изобретательский уровень».

Предлагаемое техническое решение иллюстрируется чертежами, где схематично изображены: на фиг.1 - общий вид устройства для магнитной обработки жидкости; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Устройство для магнитной обработки жидкости содержит источник 1 магнитного поля и корпус 2 с входным и выходным патрубками 3 и 4. В корпусе 2 установлен источник 1 магнитного поля, состоящий из одной или нескольких параллельных секций 5, расположенных с образованием проточных каналов 6. Магниты параллельных секций 5 обращены друг к другу разноименными полюсами. Ферромагнитные концентраторы 7 магнитных силовых линий находятся на расстоянии один от другого в каждом из проточных каналов 6, выполнены в виде стержней, расположенных поперек проточных каналов 6 или в виде решеток. Концентраторы 7 магнитных силовых линий имеют круглое или треугольное сечение и покрыты слоем олова, и/или свинца, и/или меди, и/или титана. При выполнении корпуса 2 из немагнитного материала между его стенками и концентраторами 7 магнитных силовых линий расположены магнитопроводы 8.

В рассматриваемом примере корпус 2 выполнен из немагнитного материала - алюминия, магнитопроводы 8 - из стальных пластин толщиной 10 мм, концентраторы 7 магнитных силовых линий - из стальных треугольных стержней высотой 1,0 мм, покрытых слоем олова и расположенных в виде решеток с ячейками 4×4 мм. Источник 1 магнитного поля состоит из трех параллельных секций 5 постоянных магнитов. Высота каждого из четырех проточных каналов 6 равна 3 мм, то есть концентраторы 7 магнитных силовых линий перекрывают поперечные сечения проточных каналов 6 примерно на 70 процентов. В качестве обрабатываемой жидкости использовано дизельное топливо, которое подвергают магнитной обработке для того, чтобы за счет улучшения его дисперсности уменьшить расход топлива путем улучшения его сгорания. Входной патрубок 3 устройства соединен с выходным трубопроводом фильтра (на чертеже не показаны), а выходной патрубок 4 - с топливным насосом (на чертеже не показан).

Устройство работает следующим образом.

Поток обрабатываемой жидкости в виде дизельного топлива через входной патрубок 3 поступает в корпус 2, где распределяется по четырем проточным каналам 6, в которых топливо движется перпендикулярно силовым линиям магнитного поля, что обеспечивает обработку топлива с максимальной эффективностью. Наличие концентраторов 7 магнитных силовых линий позволяет получить в проточных каналах 6 магнитное поле, напряженность и градиент напряженности которого имеют на разных участках разные значения, то есть получить неоднородное магнитное поле, распределенное по длине проточных каналов 6, причем максимальные значения напряженности и градиента напряженности магнитного поля находятся в узлах решетки концентраторов 7. Поток топлива в проточных каналах 6 за счет того, что поперечные сечения каналов 2 примерно на 70 процентов перекрыты концентраторами 7, имеет турбулентный характер. В турбулентном потоке группы молекул интенсивно трутся и сталкиваются, в результате чего группы молекул частично распадаются, частицы топлива уменьшаются, вязкость и плотность топлива уменьшаются и увеличивается объемная доля топлива, неоднократно обработанного максимальной энергией магнитного поля. Кроме того, проходя через концентраторы 7, расположенные в виде решеток и покрытых слоем олова, поток топлива разбивается на множество мелких струй, что еще более турбулизирует поток топлива, увеличивает его гибкость и, как следствие, увеличивает и время обработки магнитным полем и время контакта частиц топлива с окислами покрытия концентраторов 7, что способствует созданию химически поляризованных ядер атомов углеводородов, а в конечном итоге, повышает активность топлива в окислительных реакциях. Затем потоки из проточных каналов 6, обработанные магнитным полем, смешиваются в один поток и через выходной патрубок 4 выходят из корпуса.

Топливо, обработанное в данном устройстве, легче распыляется, полнее сгорает, что повышает мощность двигателя, уменьшает токсичность выхлопных газов, а расход топлива сокращается на 10-15 процентов.

Предлагаемое устройство может быть использовано для подготовки топлива для двигателей внутреннего сгорания, различных форсунок, горелок и т.п.

Устройство предназначено для магнитной обработки жидкости и может быть использовано в теплотехнике, химической, нефтяной и газодобывающей промышленностях, а также в области двигателестроения для повышения энергетической возможности топлива, в том числе и дизельного. Устройство содержит корпус, в котором установлен источник магнитного поля из параллельных секций, между которыми выполнены проточные каналы. В каналах расположены концентраторы магнитного поля в виде стержней или решеток, имеющих круглое или треугольное сечение. Технический результат состоит в повышении качества водотопливной смеси. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для магнитной обработки жидкости, содержащее источник магнитного поля и корпус, в котором на расстоянии один от другого расположены ферромагнитные концентраторы магнитных силовых линий, отличающееся тем, что источник магнитного поля установлен в корпусе и состоит из параллельных секций, расположенных с образованием проточных каналов, при этом магниты параллельных секций обращены друг к другу разноименными полюсами, а концентраторы магнитных силовых линий, расположенные в каждом из проточных каналов, выполнены в виде стержней.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между стенками корпуса и концентраторами магнитных силовых линий расположены магнитопроводы.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус выполнен из ферромагнитного материала.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что концентраторы магнитных силовых линий расположены поперек проточных каналов.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что концентраторы магнитных силовых линий расположены в виде решеток.6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что концентраторы магнитных силовых линий имеют круглое, прямоугольное или треугольное сечение.7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что концентраторы магнитных силовых линий покрыты слоем олова, и/или свинца, и/или меди, и/или титана.8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что концентраторы магнитных силовых линий перекрывают поперечные сечения проточных каналов на 15-85%.