Устройство для омагничивания жидкости

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в медицине для омагничивания водных и лекарственных растворов, в жидкостных отопительных системах и т.д. Сущность изобретения: устройство содержит трансформатор, имеющий первичную обмотку 1, выполненную в виде по крайней мере одного соленоида, намотанного вокруг замкнутого сердечника 2 из магнитомягкого железа. Вторичная короткозамкнутая обмотка состоит из трубы 3 для протекания омагничиваемой жидкости, разрезанной на две половины и соединенной электрически замыкающими трубками 4, так, чтобы последние охватывали магнитопровод 2 с обмоткой 1. Изоляционная муфта 5 отделяет полость с проточной жидкостью от первичной обмотки трансформатора. Стержень 6, дополнительные трубы 7 расположены аксиально к трубе 3, выполнены из проводящего материала и по внешним торцам электрическим соединены с трубой 3, например, сваркой с помощью перемычек 8 с отверстиями 9 для протекания жидкости. Труба 3, стержень 6, замыкающие трубки 4, перемычки 8 образуют вторичную обмотку трансформатора. Высокий уровень напряженности магнитного поля обусловлен значительным индукционным током вторичной цепи, электрическое сопротивление которой чрезвычайно мало. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в медицине для омагничивания водных и лекарственных растворов, в строительстве для приготовления цементных растворов, в жидкостных отопительных системах и т.д.

Известны устройства для омагничивания жидкостей переменным магнитным полем [1] Они содержат соленоиды, питаемые переменным током, которые защищены от воды диамагнитными рубашками. Внутри и снаружи соленоидов расположены трубопроводы для потока омагничиваемой жидкости.

Основным недостатком этих устройств является большой рабочий зазор, в котором развиваются высокие напряженности магнитного поля, требуемые для процесса омагничивания.

Известны также устройства для омагничивания жидкости [2] в которых одновременно с нагревом происходит частичное омагничивание жидкости в ферромагнитных сплошных трубах, образующих магнитопровод различной конфигурации.

Недостатком таких устройств является низкий коэффициент мощности, приводящий к увеличению габаритных размеров и удельной массы.

Известно также устройство для омагничивания жидкости, являющееся прототипом [3] представляющее собой трансформатор, имеющий первичную обмотку в виде соленоидов, подключаемую к источнику переменного тока, и сердечник из магнитомягкого железа, охватывающий трубу для протекания омагничиваемой жидкости. Труба выполнена из диамагнитного материала и расположена в зазоре центрального стержня сердечника, величина зазора зависит от диаметра трубы. В магнитопроводе трансформатора создается магнитный поток, который в зазоре действует перпендикулярно потоку жидкости в трубе, производя ее омагничивание.

Недостатком этого устройства является большая величина зазора центрального стержня, что требует для обеспечения рабочей величины напряженности поля значительные токи в соленоидах и достаточно большого числа витков соленоидов, т.е. больших масс обмоточного провода, что ухудшает массогабаритные и энергетические показатели устройства. Наличие значительных потоков рассеяния, сопутствующих основному потоку, участвующему в процессе омагничивания, требует увеличения сечения магнитопровода, а следовательно, и его массы, что также ухудшает массогабаритные и энергетические показатели устройства.

Целью изобретения является улучшение массогабаритных и энергетических показателей устройства. Второй целью является увеличение эффективности омагничивания.

Первая цель достигается тем, что устройство для омагничивания жидкости, представляющее собой трансформатор, содержащий обмотку в виде соленоида, расположенного на замкнутом сердечнике из магнитомягкого материала, охватывающем трубу для протекания омагничиваемой жидкости, снабжено выполненными из токопроводящего материала замыкающей трубкой, стержнем, расположенным соосно с трубой, перемычками и изоляционной муфтой. Труба для протекания жидкости состоит из двух частей, соединенных между собой изоляционной муфтой и замыкающей трубкой, а внешние торцы двух частей трубы соединены между собой перемычками и стержнем, при этом две части трубы и изоляционная муфта служат для протекания жидкости, а те же две части трубы, замыкающая трубка, перемычки и стержень образуют короткозамкнутую вторичную обмотку трансформатора.

Вторая цель достигается тем, что устройство для омагничивания жидкости может быть снабжено по крайней мере одной дополнительной трубой, охватывающей с зазором токопроводящий стержень, расположенный внутри трубы и замкнутый по торцам со стержнем и трубой.

На чертеже представлено устройство для омагничивания проточной жидкости, представляющее собой трансформатор, имеющий первичную обмотку 1, выполненную в виде по крайней мере одного соленоида, намотанного вокруг замкнутого сердечника 2 из магнитомягкого железа. Вторичная короткозамкнутая обмотка состоит из трубы 3 для протекания омагничиваемой жидкости, разрезанной на две половины и соединенной электрически замыкающими трубками 4 так, чтобы последние охватывали магнитопровод 2 с обмоткой 1. Изоляционная муфта 5 отделяет полость с проточной жидкостью от первичной обмотки трансформатора. Стержень 6, дополнительные трубы 7 расположены аксиально к трубе 3, выполнены из проводящего материала и по внешним торцам электрически соединены с трубой 3, например, сваркой с помощью перемычек 8 с отверстиями 9 для протекания жидкости. Патрубки 10 предназначены для подвода и отвода проточной жидкости. Труба 3, стержень 6, замыкающие трубки 4 и перемычки 8 выполнены из электропроводящего материала и образуют вторичную обмотку трансформатора.

Устройство работает следующим образом.

При подключении обмотки 1 к напряжению питающей сети в магнитопроводе наводится переменный магнитный поток. Этот поток создает значительный индукционный ток во вторичной цепи трансформатора, образованной стержнем 6, дополнительными трубами 7, трубой 3, замыкающими трубками 4 и перемычками 8 между стержнем 6 и трубой 3, заполненной проточной жидкостью, и индуктируется интенсивное переменное магнитное поле, направление напряженности которого перпендикулярно потоку жидкости. Действие этого переменного магнитного поля вызывает омагничивание проточной жидкости.

Высокий уровень напряженности магнитного поля (100 кА/м и более) обусловлен значительным индукционным током вторичной цепи, электрическое сопротивление которой чрезвычайно мало. Поэтому при относительно малой ЭДС вторичной цепи (порядка 1 В) и малом токе в первичной цепи во вторичной цепи ток достигает нескольких килоампер, что приводит к наведению значительного вторичного магнитного поля. Это магнитное поле целиком и полностью сконцентрировано в пространстве между трубой 3 и стержнем 6, заполняемом проточной жидкостью, и не рассевается в окружающее пространство. Отсутствие потоков рассеяния приводит к снижению массы магнитопровода, по которому замыкается только основной рабочий поток. При этом улучшается коэффициент мощности устройства в связи с отсутствием дополнительных, нерабочих магнитных потоков рассеяния, что приводит к снижению величины первичного тока, а следовательно, и массы обмоточного провода первичной обмотки. Вместе с тем снижаются потери мощности в первичной обмотке трансформатора, что приводит к повышению КПД устройства в целом.

С целью повышения эффективности омагничивания жидкости, обусловленного равномерным распределением магнитного поля в объеме проточной жидкости, в пространстве между стержнем 6 и трубой 3 соосно устанавливаются дополнительные трубы 7, разделяющие поток жидкости на отдельные слои и создающие равномерный уровень магнитного поля по слоям пpоточной жидкости. Кроме того, под действием индукционного тока во вторичной цепи происходят разогрев стержня 6 и труб 3, 7 и последующая передача тепла проточной жидкости. При этом можно регулировать количество тепла, выделенное в центре потока жидкости и на периферии, изменением соотношения площадей сечения стержня 6 и труб 7 и площади сечения трубы 3. Этим достигается высокая эффективность преобразования электрической энергии в тепловую.

Частичный подогрев жидкости осуществляется в замыкающих трубках 4 в связи с тем, что индукционный ток выделяет в них определенную часть тепла, передаваемого от внутренних стенок трубок 4 жидкости.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОМАГНИЧИВАНИЯ ЖИДКОСТИ, содержащее обмотку в виде соленоида, расположенного на замкнутом сердечнике из магнитомягкого железа, охватывающем трубу для протекания омагничиваемой жидкости, отличающееся тем, что оно снабжено выполненными из токопроводящего материала замыкающей трубкой, стержнем, расположенным соосно с трубой, перемычками и изоляционной муфтой, указанная труба выполнена из токопроводящего материала и состоит из двух частей, соединенных между собой замыкающей трубкой, охватывающей магнитопровод с обмоткой, внутренние торцы частей трубы связаны между собой изоляционной муфтой, внешние торцы указанной трубы соединены между собой перемычками и стержнем, при этом указанная труба, замыкающая трубка, перемычки и стержень образуют короткозамкнутую вторичную обмотку.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено по крайней мере одной дополнительной трубой, охватывающей с зазором токопроводящий стержень, расположенный внутри трубы и замкнутой по торцам со стержнем и трубой.

РИСУНКИ

Рисунок 1