Проточна магнітна комірка та пристрій для обробки плинних середовищ на її основі

Реферат: Проточна магнітна комірка має два розташовані з рівномірним зазором магнітні блоки й фіксатор. Кожний блок містить щонайменше два зістиковані плоскими бічними гранями однакові пластинчасті постійні магніти. Для збільшення магнітної індукції в зазорі магніти в кожному блоці чергуються за полярністю та оснащені з протилежної зазору сторони магнітопроводами, площини стику між цими магнітами орієнтовані по потоку плинного середовища, протилежні магніти різних блоків звернені один до другого однаковими магнітними полюсами, а фіксатор магнітних блоків розташований поза зазначеним зазором. Пристрій для магнітної обробки плинних середовищ має проточний феромагнітний корпус із засобами для включення в тракт подачі плинного середовища й щонайменше одну проточну магнітну комірку. Комірки можуть бути розташовані послідовно або набрані в матриці. UA 105953 C2 (12) UA 105953 C2 UA 105953 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід стосується конструкції проточної магнітної комірки та пристроїв для магнітної обробки плинних середовищ на її основі. Тут і далі стосовно до винаходу позначені: (а) терміном "плинне середовище": по-перше, газоподібні й легкоплинні рідкі переважно вуглеводневі чисті або композиційні речовини (зокрема, природний або коксовий газ, пропан, бутан і їх суміші, синтез-газ, бензин, бензоспирт, дизельне паливо, авіаційний гас і т.п.), які використовують як паливо для ДВЗ і теплоенергетичних агрегатів або як сировину для хімічного синтезу, по-друге, вода з довільних природних і штучних джерел, особливо жорстка й/або забруднена патогенною мікрофлорою, по-третє, ньютонівські рідини типу довільних справжніх розчинів та, по-четверте, легкоплинні аерозолі й рідкі суспензії або емульсії, які можуть містити природні й/або штучні тонкодисперсні механічні домішки; (б) терміном "магнітна обробка" - прокачування обраного плинного середовища крізь щонайменше один зазор між постійними магнітами, закріпленими в кожному із запропонованих далі пристроїв, з метою зміни фізико-хімічних властивостей цього середовища; (в) терміном "омагнічене" - довільне плинне середовище після магнітної обробки; (г) терміном "джерело плинного середовища" - довільна судина із запасом плинного середовища (наприклад: газгольдер чи газовий балон, паливний бак транспортного засобу, бак для води й т.п.), чи діючий трубопровід з відгалуженнями й запірно-регулюючою арматурою; та (д) терміном "споживач плинного середовища" - газова плита, довільний ДВЗ, водогрійний котел, паровий котел, інший нагрівач тощо. Слід також мати на увазі, що уживані далі визначення "верхній" і "нижній", "лівий" і "правий" і їм подібні стосуються тільки взаєморозташування зображень відповідних деталей на цитованих і прикладених кресленнях. Вплив магнітного поля на фізико-хімічні властивості речовини виявив на початку XX століття Ван дер Ваальс. Пізніше почалися спроби підвести теоретичну базу під такий вплив (див., наприклад: L.I. Schiff and H. Snyder, Physical Review, 55, 59, 1939) і встановити, як саме магнітні поля збуджують молекули хімічних сполук (див., наприклад: Dong Lai, Edwin E. Salpeter Hydrogen molecules in a superstrong magnetic field: Excitation levels // Physical Review A, v.53, No.1, 1996, c. 152-167). Нині загальновідомо, що магнітна обробка змінює структуру води й підвищує її хімічну й біологічну активність. Так, в омагніченій воді зростає швидкість хімічних реакцій, інтенсифікується абсорбція газів (зокрема, кисню), полегшуються кристалізація розчинених речовин і коагуляція інших домішок і їх випадання в тонкодисперсний осад, що особливо важливо для попередження утворення накипу. Мало того, омагнічена вода підвищує проникність клітинних мембран рослин і тварин. Це активує обмін речовин, знижує кількість холестерину в крові й сприяє нормалізації артеріального тиску, виділенню дрібних камінців із нирок, лікуванню захворювань шкіри, легенів, суглобів і т.д. Аналогічно, магнітна обробка вуглеводнів інтенсифікує їх горіння, підвищує к.к.д. теплоенергетичних агрегатів, знижує кількість оксиду вуглецю, сажі та недогорілих вуглеводневих ланок в масі продуктів згоряння й внаслідок цього сприяє зниженню питомих витрат палива. У принципі магнітна обробка примітивно проста. Плинне середовище витримують якийсь час у зазорі або прокачують крізь досить довгий зазор між полюсами потужних магнітів і далі використають за призначенням. Однак витрати на виготовлення й монтаж, маса, габарити, зручність обслуговування й ремонтопридатність пристроїв для магнітної обробки та їх ефективність суттєво залежать від типу, геометричної форми й хімічного складу магнітів і їх взаєморозташування в просторі. Відповідно, кількість варіантів конструкції пристроїв для магнітної обробки (особливо після "нафтової кризи" у сімдесятих роках XX століття) зростає настільки стрімко, що повний огляд наукових статей і патентних документів по цій тематиці в рамках будь-якої патентної заявки в принципі неможливий. Тому далі розглянуті лише основні напрямки в розробці магнітних систем для обробки плинних середовищ. Деякі винахідники вважають, що основним фактором, який обумовлює ефективність магнітної обробки плинних середовищ, є напруженість магнітного поля. Природно, що забезпечувати її на високому рівні й легко регулювати в широкому діапазоні залежно від в'язкості й напору плинних середовищ можна електромагнітами (див., наприклад: US 2009/0325109 А1). 1 UA 105953 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Такі пристрої неекономічні, тому що енергетичний виграш від підвищення повноти згоряння омагніченого (зокрема, газового) палива буде тем менше, чим вище витрати електроенергії на живлення електромагнітів. Крім того, вони громіздкі й тому практично непридатні для оснащення трактів живлення ДВЗ транспортних засобів. Слід також мати на увазі, що ефект магнітної обробки приблизно через півтори години помітно вгасає, а потім поступово зникає. Тому магнітну обробку плинних середовищ звичайно проводять безпосередньо перед їх споживанням. Для цього використовують такі компактні проточні системи на основі постійних магнітів, які можна вбудовувати в тракти живлення різних споживачів омагнічених плинних середовищ (див., наприклад: 1. Пристрій для магнітної обробки води й рідких і газових палив згідно U.S. 4,357,237; 2. Магнітний активатор природного або іншого паливного газу, пропонований для установки перед пальниками промислових парових котлів українською корпорацією "СКІФ" на сайті www.skifcorp.com.ua; 3. Пристрій для магнітної обробки газу, що тече крізь полімерний живильний трубопровід, згідно UA 44934 U; 4. Паливний фільтр ДВС, оснащений набором постійних магнітів згідно RU 2196918 С1 тощо). У більшості таких пристроїв постійні магніти розташовують уздовж потоку оброблюваного плинного середовища усередині й/або ззовні відповідного (звичайно неферомагнітного) трубопроводу з метою мінімізації радіальних розмірів. В UA 59679 А розкритий екзотичний спосіб магнітної обробки рідини або газу, який передбачає нібито резонансний анізотропний вплив магнітного поля на оброблювану речовину. Для реалізації цього способу запропоновано використовувати декілька (звичайно не менш трьох) пластинчастих послідовно орієнтованих по потоку постійних магнітів. Вони повинні бути розташовані усередині круглого в поперечному перерізі корпуса під кутами, які дорівнюють кутам між сусідніми міжатомними ковалентними зв'язками усередині молекули оброблюваної речовини (наприклад: 104°27' для води, 109°28' для метану, 119°54' для етилену, 120° для бензолу, 106°47' для аміаку й т.д.). На думку винахідників, схрещування під такими кутами декількох магнітних потоків забезпечує найефективнішу обробку газоподібних або рідких речовин. Проте ці пристрої можуть бути ефективними тільки за умови магнітної обробки визначеної практично чистої хімічної сполуки, тоді як більшість плинних середовищ є сумішами щонайменше двох хімічних сполук. Дійсно, вода із природних поверхневих або підземних джерел, що містить різноманітні розчинені й механічні домішки, попутний газ нафтових родовищ, сланцевий газ, продукти підземної газифікації вугілля, синтез-газ, такі нафтопродукти, як бензини й дизельні палива, бензоспирт тощо, є багатокомпонентними сумішами. Відповідно, існує потреба в пристроях, придатних для ефективної магнітної обробки газоподібних і рідких плинних середовищ довільного состава. Такі пристрої повинні забезпечувати в зазорах між постійними магнітами якомога більшу величину магнітної індукції. З патентної заявки US 2007/0138077 А1 відомі проточна магнітна комірка й кілька пристроїв для магнітної обробки плинних середовищ на її основі. Вони найближчі до запропонованих далі магнітної комірки й пристрою того ж призначення. Відома проточна магнітна комірка (див. фігури 21 і 22, позиції 10, 11, 12, 13 і 22) має розміщені з рівномірним зазором не більш 90 мм (а переважно 60 мм або менш) зовнішній і внутрішній змінні магнітні блоки (10) і (11). Кожний такий блок, іменований в оригіналі "картридж", вміщує зістиковані по плоских бічних гранях протяжні пластинчасті постійні магніти. Простір між блоками (10) і (11) розділений дугоподібною перегородкою (12) на повітряну порожнину й канал (13) для проходу плинного середовища. Ця перегородка (12) звичайно є частиною стінки неферомагнітного перепускного трубопроводу (22), який врізаний в основний тракт подачі плинного середовища з її джерела до споживача. У робочому положенні площини стику магнітів у зазначених блоках орієнтовані поперек потоку плинного середовища. На фіг. 23 показані складені пластинчасті постійні магніти (28), (29) і (30), зафіксовані за допомогою немагнітних напрямних (32) усередині блоків (10) і (11). Магніти можуть бути обрані із групи, що складається зі спечених феритів, магнітів на основі рідкісноземельних елементів (зокрема, спечених композитів типу Nd-Fe-B) і магнітів на основі нікелю (зокрема, Al-Ni-Co). На думку винахідників, кількість магнітів усередині блоків можна змінювати залежно від відношення діаметра перепускного трубопроводу до довжини тієї його частини, де розміщені магніти. На жаль, винахідники не дали ясні й точні вказівки на просторове взаєморозташування полюсів магнітів усередині магнітної комірки. Опис винаходу містить лише туманні натяки на можливість зміни такого взаєморозташування залежно від типу й якості палива, його температури й тиску під час магнітної обробки, проміжку часу між магнітною обробкою й спалюванням палива й згаданого співвідношення діаметра й довжини. Також невиразно 2 UA 105953 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 сказане, що магнітні поля постійних магнітів повинні бути орієнтовані щодо потоку палива під відповідними кутами. Найпростіший відомий пристрій для магнітної обробки плинних середовищ згідно з фіг. 22, має дві вищеописані проточні магнітні комірки й спільний корпус у вигляді перепускного трубопроводу (22). Магнітні блоки (10) установлені зверху й знизу цього трубопроводу, а магнітні блоки (11) зафіксовані на роздільній пластині (27) з феритної або електротехнічної сталі. Ця пластина (27) жорстко закріплена в діаметральній площині перепускного трубопроводу (22) між каналами (13) для проходу плинного середовища. Кожний складний пристрій для магнітної обробки плинних середовищ має вхідний фланець, дифузор, розподільник, щонайменше два концентрично розташовані найпростіші пристрої, колектор обробленого плинного середовища, конфузор й вихідний фланець. Фланці служать для врізання складного пристрою в тракт живлення споживача. Згідно з наведеними в US 2007/0138077 А1 даними, магнітна індукція в зазорі кожного відомого магнітного комірки знаходиться в діапазоні від 0,02 до 1,0 Тл. Відома магнітна комірка громіздка внаслідок монтажу на перепускному трубопроводі. Відповідно, відомі пристрої для магнітної обробки плинних середовищ на основі таких магнітних комірок мають значні радіальні габарити. Однак головний недолік полягає в тому, що частина перепускного трубопроводу, яка розташована між парою магнітних блоків (10) і (11), перешкоджає скороченню зазору між протилежними магнітами й, тим самим, знижує ймовірність доведення магнітної індукції в зазорі до практично можливої межі. Це знижує ефективність магнітної обробки плинних середовищ. В основу винаходу поставлена задача шляхом зміни взаєморозташування постійних магнітів і узгодження магнітних полів, що генеруються ними, створити більш компактну проточну магнітну комірку, що дозволяє суттєво збільшити магнітну індукцію в зазорі, і пристрою на її основі для інтенсивної магнітної обробки плинних середовищ. Це задача в першій частині вирішена тим, що в проточній магнітній комірці, яка має два розташовані з рівномірним зазором магнітні блоки, кожний з яких містить щонайменше два зістиковані плоскими бічними гранями однакові пластинчасті постійні магніти й придатний фіксатор цих блоків у робочім положенні, згідно з винаходом що магніти в кожному магнітному блоці чергуються по полярності й пов'язані із протилежної зазору сторони магнітопроводом, площини стику між магнітами в магнітних блоках орієнтовані в робочому положенні по потоку плинного середовища, протилежні магніти різних блоків взаємно орієнтовані однаковими магнітними полюсами, а фіксатор магнітних блоків розташований поза зазором. У такій проточній магнітній комірці зазор між протилежними блоками постійних магнітів вільний від перешкод. Тому ці блоки можуть бути розташовані настільки близько, наскільки це припустимо з урахуванням в'язкості й напору оброблюваного плинного середовища. Магнітопроводи знижують втрати магнітних потоків у просторі, а їх перехресна взаємодія цих потоків забезпечує згущення силових ліній магнітних полів у центральній частині зазору між однаковими магнітними блоками. Внаслідок цього магнітна індукція в зазорі суттєво зростає (до 1,4 Тл й більш) і, відповідно, інтенсифікується магнітна обробка плинних середовищ. Перша додаткова відмінність полягає в тому, що кожний магнітний блок має два пластинчасті постійні магніти, а зазор між цими блоками не перевищує 30 % товщини пластини магніту. Це забезпечує ефективну магнітну обробку будь-яких газоподібних і рідких плинних середовищ. Друга додаткова відмінність полягає в тому, що кожний магнітний блок містить три пластинчасті постійні магніти, а зазор між магнітними блоками не перевищує 20 % товщини пластини магніту. Це доцільно при обробці переважно газоподібних плинних середовищ. Третя додаткова відмінність полягає в тому, що фіксатор має вигляд проточного корпуса, який щонайменше частково в зоні кріплення магнітних блоків виготовлений з феромагнітного матеріалу, й ці частини корпуса, що прилягають до магнітів, служать магнітопроводами. Це суттєво спрощує виготовлення й монтаж магнітних комірок у простих серійних пристроях для магнітної обробки плинних середовищ. У другій частині задача вирішена тим, що в пристрої для магнітної обробки плинних середовищ, що має проточний корпус, який оснащений придатними засобами для включення в тракт подачі плинного середовища від його джерела до споживача й служить фіксатором щонайменше однієї проточної магнітної комірки, що включає два розташовані з рівномірним зазором магнітні блоки, кожний з яких містить щонайменше два зістиковані плоскими бічними гранями однакові пластинчасті постійні магніти, згідно з винаходом в кожній такій комірці магніти в кожному магнітному блоці чергуються по полярності й пов'язані із протилежної зазору сторони 3 UA 105953 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 магнітопроводом, площини стику між цими магнітами орієнтовані в робочому положенні по потоку плинного середовища, а протилежні магніти різних блоків звернені один до другого однаковими магнітними полюсами. Найпростіший пристрій такого типу з однією магнітною коміркою доцільно застосовувати для магнітної обробки плинних середовищ типу водопровідної води, наприклад, перед заливанням її в пральну машину, й природного газу або суміші пропану й бутану перед подачею в пальники газових плит. Більш складні пристрої з двома й більше магнітними комірками придатні для обробки довільних плинних середовищ у широкому діапазоні витрат. Перша додаткова відмінність полягає в тому, що проточний корпус оснащений у вхідній частині придатним турбулізатором потоку оброблюваного плинного середовища, який виготовлений з неферомагнітного матеріалу. Це забезпечує практично однакову магнітну обробку всієї маси плинного середовища, що пропускається через пристрій. Друга додаткова відмінності полягає в тому, що в проточному корпусі послідовно встановлені щонайменше дві зазначені магнітні комірки, при цьому площина симетрії кожної чергової комірки повернена відносно площини симетрії попередньої комірки на практично прямий кут. Габаритні розміри таких пристроїв звичайно не перевищують 100…150 мм по осі й 30…50 мм по діаметру, що дозволяє легко монтувати їх у наявних трактах живлення довільних ДВЗ. Експериментально встановлено, що навіть дві магнітні комірки забезпечують високу ефективність магнітної обробки моторного палива. Третя додаткова відмінність полягає в тому, що пристрій має щонайменше одну матрицю, яка містить в кожному з горизонтальних і вертикальних рядів не менш двох однакових магнітних комірок, закріплених в спільному магнітопроводі, й яка перекриває просвіт проточного корпуса. Це дозволяє обробляти інтенсивні потоки плинних середовищ, наприклад, при живленні потужних газових водогрійних або парових котлів. Четверта додаткова відмінність полягає в тому, що в проточному корпусі послідовно встановлені щонайменше дві зазначені матриці, при цьому площини симетрії магнітних комірок у кожній черговій матриці повернені відносно площини симетрії магнітних комірок у попередній матриці на практично прямий кут. Це дозволяє інтенсивно турбулізувати потік оброблюваного плинного середовища й максимізувати ефективність його магнітної обробки. Далі суть винаходу пояснюється описом конструкції й роботи проточних магнітних комірок і пристроїв для магнітної обробки плинних середовищ на основі таких комірок із посиланнями на креслення, де зображені на: фіг. 1 - найпростіша проточна магнітна комірка із двома магнітами в кожному магнітному блоці (аксонометрична проекція); фіг. 2- схема взаємодії магнітних потоків у зазорі між магнітними блоками в магнітній комірці з фіг. 1; фіг. 3 - більш складна проточна магнітна комірка із трьома магнітами в кожному магнітному блоці (вигляд спереду); фіг. 4 - приклад запропонованого пристрою із двома послідовно розташованими проточними магнітними комірками (аксонометрична проекція в поздовжньому розрізі); фіг. 5 - приклад запропонованого пристрою із двома послідовно розташованими матрицями (аксонометрична проекція); фіг. 6 - матриця, зібрана з множини проточних магнітних комірок (вигляд спереду). Найпростіша проточна магнітна комірка (фіг. 1) має два розташовані з рівномірним зазором не позначені особливо магнітні блоки, кожний з яких містить два зістиковані плоскими бічними гранями однакові пластинчасті постійні магніти. Магніти 1 і 2 у верхньому блоці й магніти 3 й 4 у нижньому блоці розташовані з поперемінною N-S полярністю й пов'язані із протилежної зазору сторони магнітопроводами 5. Стики між магнітами 1 і 2 у верхньому блоці та магнітами 3 й 4 у нижньому блоці знаходяться практично в одній площині, яка орієнтована в робочому положенні по потоку плинного середовища. Протилежні магніти 1 і 4 та 2 й 3 різних блоків звернені один до другого однаковими магнітними полюсами. Зазначені блоки в робочому положенні зв'язані поза зазначеним зазором придатним фіксатором 6, який умовно показаний штриховою лінією. Коли кожний магнітний блок містить тільки два магніти, як показано на фіг. 1, зазор Z між цими блоками не перевищує 30 % товщини δ пластини будь-якого окремого магніту. На фіг. 3 показана проточна магнітна комірка, у якій кожний магнітний блок містить три не пронумеровані особливо зістиковані плоскими бічними гранями однакові пластинчасті постійні магніти. У таких випадках зазор Z між магнітними блоками не перевищує 20 % товщини δ пластини будь-якого окремо взятого магніту. 4 UA 105953 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Пристрої для магнітної обробки плинних середовищ можуть мати принаймні одну проточну магнітну комірку, але, як правило, дві та більше таких комірок та різну конструкцію залежно від пропускної здатності. Так, на фіг. 4 показаний типовий малогабаритний пристрій з послідовним розташуванням двох магнітних комірок 7. Він має складений (переважно круглий у поперечному перерізі) принаймні частково феромагнітний корпус, що включає, наприклад, феромагнітну трубку 8, яка одночасно слугує вищезазначеними фіксатором "6" магнітних комірок 7 та спільним магнітопроводом "5" для всіх прилеглих магнітних блоків. Комірки 7 розділені прокладками 9, які виготовлені переважно з металевих матеріалів, наприклад, електротехнічної міді або сплавів на її основі типу латуні або бронзи. Бажано, щоб при послідовній установці двох і більш магнітних комірок 7 площина симетрії кожної чергової комірки 7 була повернена відносно площини симетрії попередньої комірки 7 на практично прямий кут, як це видно на фіг. 4. Трубка 8 оснащена вхідним і вихідним торцевими елементами, наприклад, накидними гайками 10 зі штуцерами 11 для підключення до не показаних тут шлангів для подачі плинного середовища на магнітну обробку й відводу омагніченого плинного середовища. Зрозуміло, що залежно від конкретної конструкції тракту подачі замість накидних гайок 10 можуть бути використані муфти, фланці й інші придатні з'єднувальні елементи. Не позначені тут магніти окремих магнітних комірок 7 з боку стінки трубки 8 можуть мати округлені грані. Це полегшує монтаж комірок 7 усередині неї й виключає потребу в кільцеподібних магнітопровідних прокладках. Бажано, щоб перед єдиною (або першою по потоку) магнітною коміркою 7 у корпусі був установлений придатний неферомагнітний турбулізатор 12. На фіг. 4 він має вигляд перфорованого денця стакану 13, використаного для утримання магнітних комірок 7 усередині трубки 8 (за необхідністю в комбінації з упорними шайбами 14). У пристроях для магнітної обробки з високою пропускною здатністю (починаючи від декількох десятків літрів води або рідкого палива за годину або від ста кубометрів газу за годину) доцільно застосовувати литий проточний корпус 15 із фланцями 16 та щонайменше одну матрицю 17, яка містить у кожному з паралельних горизонтальних і вертикальних рядів не менш двох однакових магнітних комірок 7 (фігури 5 і 6). Магнітні комірки 7 закріплені в будь-якій матриці 17 у феромагнітній решітці 18, що є спільним магнітопроводом для всіх магнітних блоків. Кожна матриця 17 (як така або разом з не показаними особливо ущільнювальними обоймами) повинна перекривати просвіт корпуса 15. Коли в корпусі 15 послідовно встановлені щонайменше дві матриці 17, вони повинні бути розділені не позначеною особливо прокладкою із зазначеного вище неферомагнітного матеріалу. Магнітні комірки 7 можуть бути розташовані в зазначених решітках 18 таким чином, що площини їх симетрії збігаються усередині рядів і паралельні для всіх рядів. Однак у випадку, коли в корпусі 15 установлена тільки одна матриця 17, бажано, щоб площини симетрії суміжних магнітних комірок 7 схрещувалися під практично прямим кутом, як це показано на фіг. 6. Аналогічно, при використанні двох і більш матриць 17 бажано, щоб площини симетрії комірок 7 у кожній черговій матриці 17 були повернені відносно площин симетрії комірок 7 у попередній матриці 17 на практично прямий кут. Це підвищує ефективність магнітної обробки й виключає потребу у додаткових засобах турбулізації плинного середовища. Фахівцю зрозуміло, що наведені приклади не вичерпують усі можливі втілення винахідницького задуму й що обсяг прав визначається тільки доданою формулою винаходу. Зокрема: матриці 17 можуть мати в плані хрестоподібну або округлену форму; пристрої в цілому можуть бути оснащені засобами захисту від несанкціонованого доступу до магнітних комірок; постійні магніти можуть мати різний хімічний склад, що включає взяті в різних співвідношеннях по масі залізо, нікель, кобальт, неодим, бор, празеодим, самарій, гадоліній, тербій, диспрозій та інші феромагнітні хімічні елементи; поверхні магнітів, що контактують із плинними середовищами, які включають абразивні або кородуючі інгредієнти, можуть мати неферомагнітні зносостійкі й/або антикорозійні покриття з придатних полімерів (наприклад, поліпропілену, полікарбонату, тефлону), металів (наприклад, цинку, кадмію або хрому) і сплавів на їх основі. Зрозуміло, що такі покриття повинні бути нанесені при температурі нижче точки Кюрі, наприклад, напилюванням полімерів у струмені технологічно інертного газу (звичайно азоту й, рідше, аргону) й низькотемпературним гальванічним осадженням металів і сплавів. 5 UA 105953 C2 5 10 15 20 25 30 Співвідношення габаритних розмірів окремих магнітів доцільно вибирати в наступних межах: висота до довжини - в інтервалі від 1 до (3÷5), висота до ширини - в інтервалі від 1 до (1,3÷2) та ширина до довжини - в інтервалі від 1 до (1,5÷1,7). Зазор між магнітними блоками магнітних комірок повинен бути не менш 0,7 мм, а переважно не менш 1,0 мм. Як видно на фіг. 2, магнітні потоки в магнітних комірках згідно фіг. 1 формуються так. По-перше, дві пари протилежних магнітних полюсів, а саме: S і N магнітів 1 і 2 у верхньому блоці й N і S магнітів 3 й 4 у нижньому блоці - взаємодіють через магнітопроводи 5. Відповідно, ці частини магнітних потоків замкнені, й вихід їхніх силових ліній за межі магнітної комірки практично виключений. По-друге, у зазорі між верхнім і нижнім магнітними блоками: частина силових ліній між полюсами N-S суміжних магнітів 1 і 2 у верхньому блоці й полюсами S-N суміжних магнітів 3 й 4 у нижньому блоці прагне замкнутися усередині зазору; інша частина силових ліній між різними магнітними полюсами N-S та S-N діагонально розташованих магнітів 1 і 3 та 2 й 4 породжує притягання магнітних блоків, а ще одна частина силових ліній між однаковими магнітними полюсами N-N та S-S протилежних магнітів 1 і 4 та 2 й 3 породжує відштовхування магнітних блоків. Внаслідок взаємодії всіх силових ліній між магнітними блоками в магнітній комірці виникають: у середній частині зазору - зона М, де магнітна індукція максимальна, дві зони О ліворуч і праворуч від зони М, де магнітна індукція практично дорівнює нулю, й дві зони К по краях зазору, де магнітна індукція має проміжні значення. За результатами вимірювань магнітної індукції в експериментальній магнітній комірці із двох пар постійних магнітів Nd-Fe-B з довжиною 30 мм, шириною 20 мм і висотою 10 мм кожний, магнітна індукція в зоні М у зазорі між магнітними блоками менш 3 мм перевищує 1,4 Тл, а в зазорі менш 2 мм - 1,7 Тл. Відповідно, градієнт магнітної індукції між зонами М, О и К знаходиться в інтервалі від 0 до 1700 мТл/м, що забезпечує високоефективну магнітну обробку плинних середовищ при їх прокачуванні крізь будь-які пристрої згідно з винаходом. Турбулізація потоку плинного середовища на вході в пристрій згідно фіг. 4 й, тим більше, турбулізація внаслідок повороту потоку при переході крізь послідовно розташовані магнітні комірки з різною орієнтацією площини симетрії в пристроях згідно з фігурами 4 та 5 додатково підвищує ефективність магнітної обробки. Численні випробування підтвердили цей факт. Нижче, як один із прикладів, наведені результати випробувань пристрою згідно фіг. 5, оснащеного двома матрицями, кожна з яких мала 64 магнітні комірки, на газовому водогрійному котлі (див. таблицю). 35 Таблиця Результати порівняльних випробувань запропонованого пристрою на газовому водогрійному котлі Умови випробувань, вимірювані параметри й одиниці виміру Вид теплоносія Маса нагрітого теплоносія, кг Початкова температура теплоносія, °C Кінцева температура теплоносія, °C Тепловміст води після нагрівання, ккал Об'єм природного газу, витраченого на нагрівання, л Питома витрата природного газу, л/ккал Питома теплопродуктивність, ккал/л Економія природного газу, % Результати вимірювань Без магнітної Після магнітної обробки обробки знесолена вода 500 34,0 59,9 12950 2450 2123 0,189 0,164 5,29 6,1 15,24 Пристрої згідно з винаходом прості по конструкції, компактні, зручні в експлуатації й придатні для серійного виготовлення на будь-якому машинобудівному заводі з використанням доступних на ринку потужних постійних магнітів. 40 6 UA 105953 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 1. Проточна магнітна комірка, що має два розташовані з рівномірним зазором магнітні блоки, кожний з яких містить щонайменше два зістиковані плоскими бічними гранями однакові пластинчасті постійні магніти, й придатний фіксатор цих блоків у робочому положенні, яка відрізняється тим, що магніти в кожному магнітному блоці чергуються по полярності й пов'язані із протилежної зазору сторони магнітопроводом, площини стику між магнітами в магнітних блоках орієнтовані в робочому положенні по потоку плинного середовища, протилежні магніти різних блоків взаємно орієнтовані однаковими магнітними полюсами, а фіксатор магнітних блоків розташований поза зазором. 2. Проточна магнітна комірка за п. 1, яка відрізняється тим, що кожний магнітний блок містить два пластинчасті постійні магніти, а зазор між магнітними блоками не перевищує 30 % товщини пластини магніту. 3. Проточна магнітна комірка за п. 1, яка відрізняється тим, що кожний магнітний блок містить три пластинчасті постійні магніти, а зазор між магнітними блоками не перевищує 20 % товщини пластини магніту. 4. Проточна магнітна комірка за п. 1, яка відрізняється тим, що фіксатор має вигляд проточного корпуса, який щонайменше частково в зоні кріплення магнітних блоків виготовлений з феромагнітного матеріалу, й ці частини корпуса, що прилягають до магнітів, служать магнітопроводами. 5. Пристрій для магнітної обробки плинних середовищ, що має проточний корпус, який оснащений придатними засобами для включення в тракт подачі плинного середовища від його джерела до споживача й служить фіксатором щонайменше однієї проточної магнітної комірки, що включає два розташовані з рівномірним зазором магнітні блоки, кожний з яких містить щонайменше два зістиковані плоскими бічними гранями однакові пластинчасті постійні магніти, який відрізняється тим, що в зазначеній або кожній такій комірці магніти в кожному магнітному блоці чергуються по полярності й пов'язані із протилежної зазору сторони магнітопроводом, площини стику між цими магнітами орієнтовані в робочому положенні по потоку плинного середовища, а протилежні магніти різних блоків звернені один до одного однаковими магнітними полюсами. 6. Пристрій за п. 5, який відрізняється тим, що проточний корпус оснащений у вхідній частині придатним турбулізатором потоку оброблюваного плинного середовища, який виготовлений з неферомагнітного матеріалу. 7. Пристрій за п. 5 або за п. 6, який відрізняється тим, що в проточному корпусі послідовно встановлені щонайменше дві зазначені магнітні комірки, при цьому площина симетрії кожної чергової комірки повернена відносно площини симетрії попередньої комірки на практично прямий кут. 8. Пристрій за п. 5, який відрізняється тим, що він має щонайменше одну матрицю, яка містить в кожному з горизонтальних і вертикальних рядів не менш двох однакових магнітних комірок, закріплених в спільному магнітопроводі, й яка перекриває просвіт проточного корпуса. 9. Пристрій за п. 8, який відрізняється тим, що в проточному корпусі послідовно встановлені щонайменше дві зазначені матриці, при цьому площини симетрії магнітних комірок у кожній черговій матриці повернені відносно площини симетрії магнітних комірок у попередній матриці на практично прямий кут. 7 UA 105953 C2 8 UA 105953 C2 9 UA 105953 C2 Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 10