RU2403210C2

RU2403210C2 - Water treatment device

Info

Publication number: RU2403210C2
Application number: RU2008100599/06A
Authority: RU
Inventors: Валентин Иванович Бородин (RU); Валентин Иванович Бородин; Сергей Жумаевич Ержигитов (RU); Сергей Жумаевич Ержигитов; Валерий Иванович Логинов (RU); Валерий Иванович Логинов; Виктор Сергеевич Болычев (RU); Виктор Сергеевич Болычев; Эдуард Прокопьевич Мингалев (RU); Эдуард Прокопьевич Мингалев; Анатолий Дмитриевич Хрущёв (RU); Анатолий Дмитриевич Хрущёв
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "Химсинтез"
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2008-01-09
Publication date: 2010-11-10
Also published as: RU2008100599A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to engine production, particularly to devices intended for complex fluids treatment. Proposed device comprises chamber with inlet and outlet channels, high-voltage source with elongated electrodes connected thereto, permanent magnets equally spaced apart with alternating polarity. Negative electrode represents conducting ferromagnetic chamber and ferromagnetic rod connected thereto and arranged along chamber axis, while positive electrode represents two conducting non-magnetic tubes that form magnetic system case and are arranged concentrically in space between the rod and chamber inner surface to make two fluid treatment chambers between the chamber inner surface and magnetic system case outer surface and between magnetic system case inner surface and central rod.

EFFECT: higher efficiency, lower costs.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение предназначено для обработки различных видов жидкости путем одновременного воздействия на поток жидкости магнитным и электрическим полями.The invention is intended for processing various types of liquids by simultaneously influencing the fluid flow by magnetic and electric fields.

Устройство может использоваться:The device can be used:

- при обработке воды в водонагревательных системах для уменьшения накипеобразований и уменьшения скорости коррозии оборудования;- when treating water in water heating systems to reduce scale formation and reduce the corrosion rate of equipment;

- при добыче и транспортировке нефти для уменьшения скорости асфальтосмолопарафиновых отложений на внутренних поверхностях оборудования, снижения вязкости и уменьшения скорости коррозии;- during the extraction and transportation of oil to reduce the rate of asphalt-resin-paraffin deposits on the internal surfaces of the equipment, reduce viscosity and reduce the rate of corrosion;

- при обработке бензина и дизельного топлива перед подачей их в цилиндры двигателей для уменьшения вредных выбросов и экономии топлива.- when processing gasoline and diesel fuel before feeding them into the engine cylinders to reduce harmful emissions and save fuel.

Известно устройство для магнитной обработки жидкости, производимое компанией «Энирис-СГ» (www.Eniris.ru, 03.2007 г). Устройство содержит проточную цилиндрическую камеру с входным и выходным каналами и расположенную в камере по ее оси магнитную систему, состоящую из нескольких цилиндрических сплошных магнитов направленных друг к другу одноименными полюсами и разделенных прокладками из магнитомягкого материала, все магниты с прокладками помещены в немагнитный корпус-трубу, а обрабатываемая жидкость пропускается между внутренней поверхностью камеры и внешней поверхностью корпуса-трубы магнитной системы. Недостатком устройства является низкая эффективность обработки жидкости, так как она проводится воздействием только одного магнитного поля.A device for magnetic fluid processing, manufactured by Eniris-SG (www.Eniris.ru, 03.2007), is known. The device contains a flowing cylindrical chamber with inlet and outlet channels and a magnetic system located in the chamber along its axis, consisting of several cylindrical solid magnets directed to each other by the same poles and separated by gaskets of magnetically soft material, all magnets with gaskets are placed in a non-magnetic tube body, and the processed fluid is passed between the inner surface of the chamber and the outer surface of the casing-pipe of the magnetic system. The disadvantage of this device is the low efficiency of liquid processing, since it is carried out by the action of only one magnetic field.

Известно также устройство обработки топлива, содержащее камеру, снабженную, по крайней мере, двумя разнополярными электродами для воздействия электрическим полем на поток топлива (RU 2156879 C1 7 F02M 27/04 27.09.2000). Разнополярные электроды подключены к источнику питания, а между ними размещены слои диэлектрического материала толщиной от 4*10^-6 до 0.5*10^-3 м. Данное устройство обеспечивает обработку топлива электрическим полем, что приводит к снижению токсичности выхлопных газов двигателя за счет более полного сгорания топлива. Однако данное устройство недостаточно эффективно, так как в нем реализовано воздействие на топливо только одного электрического поля.It is also known a fuel processing device comprising a chamber equipped with at least two bipolar electrodes for exposing the fuel flow to an electric field (RU 2156879 C1 7 F02M 27/04 09/27/2000). Bipolar electrodes are connected to a power source, and layers of dielectric material from 4 * 10 ^-6 to 0.5 * 10 ^-3 m thick are placed between them. This device provides fuel treatment with an electric field, which reduces the toxicity of engine exhaust gases due to more complete combustion fuel. However, this device is not effective enough, since it implements the effect on the fuel of only one electric field.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для комплексной обработки жидкости, содержащее камеру, снабженную, по крайней мере, двумя разнополярными электродами для воздействия электрическим полем на поток топлива, подключенными к источнику питания, и слой диэлектрического материала, размещенный в камере между электродами (RU 2093699 F02M 27/04, 1997). Камера в известном устройстве образована диэлектрическим корпусом, снаружи которого, установлен отрицательный электрод, а внутри - положительный. Положительный электрод выполнен с заостренными выступами по всей длине. В результате внутри камеры создается неоднородное электрическое поле. Кроме того, устройство снабжено кольцевыми магнитами, охватывающими полость обработки. Магниты установлены друг к другу одноименными полюсами, что обеспечивает создание в камере неоднородного магнитного поля, воздействующего на среду, усиливая эффект обработки.Closest to the technical nature of the claimed device is a device for complex processing of liquid, containing a chamber equipped with at least two bipolar electrodes for influencing the electric field on the fuel flow connected to a power source, and a layer of dielectric material placed in the chamber between the electrodes (RU 2093699 F02M 27/04, 1997). The camera in the known device is formed by a dielectric casing, on the outside of which a negative electrode is installed, and on the inside a positive electrode. The positive electrode is made with pointed protrusions along the entire length. As a result, an inhomogeneous electric field is created inside the chamber. In addition, the device is equipped with ring magnets covering the processing cavity. The magnets are mounted to each other by poles of the same name, which ensures the creation of an inhomogeneous magnetic field in the chamber that acts on the medium, enhancing the processing effect.

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции и низкая напряженность магнитного поля в зоне потока жидкости из-за большой удаленности магнитов от обрабатываемого потока и неэффективного построения магнитной системы. Так, например, при использовании кольцевых магнитов с аксиальной намагниченностью на оси камеры, где скорость потока максимальна, напряженность поля будет очень низкая и будут иметься области с нулевой напряженностью.The disadvantages of this device are the design complexity and low magnetic field strength in the liquid flow zone due to the large distance of the magnets from the processed stream and the inefficient construction of the magnetic system. So, for example, when using ring magnets with axial magnetization on the axis of the chamber, where the flow velocity is maximum, the field strength will be very low and there will be areas with zero intensity.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства для обработки жидкости, обеспечивающего высокую эффективность воздействия на обрабатываемую среду при одновременном снижении затрат на обработку. Это достигается тем, что в устройстве для обработки жидкости, содержащем камеру с входным и выходным каналами, протяженные цилиндрические электроды расположенные соосно с камерой и кольцевые постоянные магниты, создающие в камере неоднородное магнитное поле, согласно изобретению, камера выполнена из проводящего ферромагнитного материала и электрически соединена с центральным сплошным стержнем из проводящего ферромагнитного материала и подключена к «минусу» источника электрического напряжения, так что камера и центральный стержень образуют отрицательный электрод, а в пространстве между ними расположена магнитная система, состоящая из кольцевых магнитов набранных из отдельных трапецевидных магнитов, так что обеспечивается радиальная намагниченность всего кольца, а несколько таких колец с поочередно изменяющимся направлением намагниченности помещены между двумя концентрически расположенными немагнитными трубами, подключенными к «плюсу» источника электрического напряжения, а обрабатываемая жидкость пропускается одновременно в кольцевых зазорах между внутренней поверхностью камеры и внешней поверхностью магнитной системы и между внутренней поверхностью магнитной системы и центральным стержнем.The objective of the present invention is to provide a device for treating a liquid, providing high efficiency impact on the medium being processed while reducing processing costs. This is achieved by the fact that in a liquid processing device comprising a chamber with input and output channels, extended cylindrical electrodes located coaxially with the chamber and annular permanent magnets creating an inhomogeneous magnetic field in the chamber, according to the invention, the chamber is made of a conductive ferromagnetic material and is electrically connected with a central solid rod of conductive ferromagnetic material and connected to the "minus" of the voltage source, so that the camera and the central rod form a negative electrode, and in the space between them there is a magnetic system consisting of ring magnets composed of separate trapezoidal magnets, so that the radial magnetization of the entire ring is ensured, and several such rings with alternating directions of magnetization are placed between two concentrically arranged non-magnetic pipes connected to "Plus" of the source of electrical voltage, and the processed fluid is passed simultaneously in the annular gaps between the inside the lower surface of the chamber and the outer surface of the magnetic system and between the inner surface of the magnetic system and the central shaft.

На фиг.1 представлена конструктивная схема устройства для одновременной обработки жидкости магнитным и электрическим полями.Figure 1 presents a structural diagram of a device for the simultaneous processing of liquids by magnetic and electric fields.

На фиг.2 показан поперечный разрез устройства.Figure 2 shows a cross section of the device.

Устройство для обработки жидкости содержит камеру 1 из проводящего ферромагнитного материала, например, с фланцами 2 для установки устройства в трубопроводе. В данном устройстве направление движения жидкости не имеет значения, поэтому каждая сторона его может быть как входной, так и выходной. На оси камеры 1 установлен стержень 3 закрепленный в ней шпильками 4, обеспечивающими и электрическое соединение стержня с камерой. В пространстве между внутренней поверхностью камеры 1 и стержнем 3 расположена магнитная система, состоящая из кольцевых магнитов 5 набранных из отдельных трапецевидных магнитов 6, направление намагниченности которых (указано стрелками) обеспечивает общую радиальную намагниченность кольца и меняется на противоположное при переходе от кольца к кольцу. Кольцевые магниты разделены немагнитными прокладками 7. В такой системе над серединой магнитного кольца по ширине наблюдается максимальное значение радиальной составляющей напряженности магнитного поля, а над серединой прокладки 7 - максимальное значение аксиальной составляющей. Возможно использование кольцевых сплошных магнитов с аксиальной намагниченностью, меняющейся на противоположное при переходе от кольца к кольцу. Тогда вместо немагнитных прокладок 7 устанавливаются прокладки из магнитомягкого материала. В этом варианте над серединой магнита будет наблюдаться максимальное значение аксиальной составляющей магнитного поля, а над серединой прокладки - максимальное значение радиальной составляющей. При обоих вариантах магниты и прокладки размещены в немагнитных электропроводящих трубах 8. Торцы труб 8 герметично закрыты крышками 9 из диэлектрического материала с помощью которых и шпилек 4 магнитная система крепится в камере. На внешней поверхности камеры 1 закреплен герметичный штуцер токоввода 10. Камера 1 со стержнем 3 подключена к «минусу» источника электрического напряжения (на схеме не показан), а токоввод 10 обеспечивает подачу напряжения на трубы магнитной системы через соединительное кольцо 11 и подключен к «плюсу» источника напряжения. Внутренняя поверхность камеры 1, внешняя и внутренняя цилиндрические поверхности магнитной системы и стержень 3 покрыты диэлектрическим материалом, например, тефлоном. Таким образом, образуются две полости обработки: одна между внутренней поверхностью камеры и внешней поверхностью магнитной системы, вторая - между внутренней поверхностью магнитной системы и центральным стержнем.A device for processing liquid contains a chamber 1 of a conductive ferromagnetic material, for example, with flanges 2 for installing the device in the pipeline. In this device, the direction of fluid motion does not matter, therefore, each side of it can be both input and output. A rod 3 is mounted on the axis of the chamber 1, fixed in it by studs 4, which also provide an electrical connection between the rod and the chamber. In the space between the inner surface of the chamber 1 and the rod 3 there is a magnetic system consisting of ring magnets 5 assembled from separate trapezoidal magnets 6, the direction of magnetization of which (indicated by arrows) provides the total radial magnetization of the ring and changes to the opposite when changing from ring to ring. Ring magnets are separated by non-magnetic gaskets 7. In such a system, the maximum value of the radial component of the magnetic field strength is observed over the middle of the magnetic ring in width, and the maximum value of the axial component above the middle of the gasket 7. It is possible to use solid ring magnets with axial magnetization, which changes to the opposite during the transition from ring to ring. Then, instead of non-magnetic gaskets 7, gaskets of soft magnetic material are installed. In this embodiment, the maximum value of the axial component of the magnetic field will be observed above the middle of the magnet, and the maximum value of the radial component above the middle of the gasket. In both cases, magnets and gaskets are placed in non-magnetic electrically conductive pipes 8. The ends of the pipes 8 are hermetically sealed with covers 9 of dielectric material and with the help of pins 4 the magnetic system is mounted in the chamber. On the outer surface of the chamber 1, a sealed fitting of the current lead 10 is fixed. The camera 1 with the rod 3 is connected to the “minus” of the voltage source (not shown in the diagram), and the current lead 10 supplies voltage to the pipes of the magnetic system through the connecting ring 11 and is connected to the “plus” »Voltage source. The inner surface of the chamber 1, the outer and inner cylindrical surfaces of the magnetic system and the rod 3 are coated with a dielectric material, for example, Teflon. Thus, two processing cavities are formed: one between the inner surface of the chamber and the outer surface of the magnetic system, and the second between the inner surface of the magnetic system and the central shaft.

Устройство работает следующим образом. Жидкость пропускается через обе полости обработки. Кольцевые магниты 5 создают в полостях обработки высокоградиентное магнитное поле. В областях с максимальным значением радиальной составляющей магнитного поля на противоположных магнитной системе участках ферромагнитной камеры 1 и центрального стержня 3 наводятся обратные по знаку магнитные полюса, что приводит к повышению напряженности магнитного поля в полостях обработки жидкости. При переходе от кольца к кольцу изменяется направление магнитного потока и знак полюса. Таким образом, в полости обработки создается высокоградиентное постоянное во времени магнитное поле высокой напряженности.The device operates as follows. Liquid is passed through both treatment cavities. Ring magnets 5 create a high gradient magnetic field in the processing cavities. In areas with the maximum value of the radial component of the magnetic field on opposite parts of the magnetic system, the sections of the ferromagnetic chamber 1 and the central rod 3 are reversed in sign magnetic poles, which leads to an increase in the magnetic field in the cavities of the liquid processing. When moving from ring to ring, the direction of the magnetic flux and the sign of the pole change. Thus, a highly gradient time-constant high-intensity magnetic field is created in the treatment cavity.

При подаче на электроды электрического напряжения («минус» на камере 1 и центральном стержне 3, а «плюс» на внешней и внутренней трубах 8), в полостях обработки создается и электрическое поле, которое может быть как постоянным, так и переменным, в зависимости от типа источника электрического напряжения и решаемой задачи. Тонкий слой диэлектрического материла на рабочих поверхностях электродов, усиливает действие электрического поля за счет снижения потерь энергии на создание электрического поля в зоне обработки жидкостей.When an electric voltage is applied to the electrodes (“minus” on the chamber 1 and the central rod 3, and “plus” on the external and internal pipes 8), an electric field is also created in the processing cavities, which can be either constant or variable, depending on the type of voltage source and the problem to be solved. A thin layer of dielectric material on the working surfaces of the electrodes, enhances the effect of the electric field by reducing energy loss to create an electric field in the liquid processing zone.

Известно, что магнитное поле, действуя на вещество, вызывает прецессию осей электронных орбит атомов и молекул вокруг направления этого поля. Эта прецессия происходит с частотой Лармора, зависящей от массы и заряда частицы и от величины магнитного поля. Смена направления поля приводит к изменению направления прецессии [1]. Таким образом, магнитное поле приводит к некоторому упорядочению молекул в веществе, а изменение его знака в пространстве или во времени вызывает разрушение имеющихся структур.It is known that a magnetic field acting on a substance causes a precession of the axes of the electronic orbits of atoms and molecules around the direction of this field. This precession occurs with the Larmor frequency, which depends on the mass and charge of the particle and on the magnitude of the magnetic field. A change in the direction of the field leads to a change in the direction of the precession [1]. Thus, a magnetic field leads to some ordering of molecules in a substance, and a change in its sign in space or in time causes the destruction of existing structures.

Согласно существующим теоретическим представлениям, жидкое или газообразное вещество состоит из отдельных кластеров различных размеров, которые, в соответствии с принципом минимума полной энергии, можно рассматривать как совокупность электрических и магнитных диполей со средним значением электрического и магнитного моментов в объеме кластера равным нулю. При действии переменных во времени и пространстве электрического и магнитного полей происходит разрыв объема того или иного кластера, приводящий к образованию мелкодисперсной структуры в обрабатываемой среде [2] и облегчающей, например, доступ кислорода воздуха к частицам топлива, что приводит к более полному сгоранию топлива и уменьшению вредных выбросов.According to existing theoretical concepts, a liquid or gaseous substance consists of separate clusters of various sizes, which, in accordance with the principle of minimum total energy, can be considered as a combination of electric and magnetic dipoles with an average value of electric and magnetic moments in the volume of the cluster equal to zero. Under the action of variables in the time and space of the electric and magnetic fields, the volume of a cluster ruptures, leading to the formation of a finely dispersed structure in the medium being treated [2] and facilitating, for example, access of air oxygen to fuel particles, which leads to more complete combustion of fuel and reduction of harmful emissions.

При одновременном действии магнитного и электрического полей на поток нефти такая мелкодисперсная среда является носителем большого количества зародышей кристаллизации растворенных в нефти асфальтенов, смол, парафинов и солей. В результате этого их кристаллизация происходит в основном в объеме жидкости и они выносятся потоком, а не осаждаются на внутренних поверхностях нефтедобывающего оборудования и трубопроводов.With the simultaneous action of magnetic and electric fields on the oil flow, such a finely dispersed medium is the carrier of a large number of crystallization nuclei of asphaltenes, resins, paraffins, and salts dissolved in oil. As a result of this, their crystallization occurs mainly in the volume of the liquid and they are carried out by the stream, and not deposited on the internal surfaces of oil-producing equipment and pipelines.

Технический эффект: заявляемое устройство по сравнению с прототипом и аналогами обеспечивает более эффективную обработку жидкости за счет синергетического магнитного и электрического воздействия на нее. При этом разработанная конструкция проста и требует минимальных затрат на изготовление и эксплуатацию.Technical effect: the claimed device in comparison with the prototype and analogues provides a more efficient processing of the liquid due to the synergistic magnetic and electrical effects on it. Moreover, the developed design is simple and requires minimal costs for manufacturing and operation.

ЛитератураLiterature

1. Калашников С.Г. Электричество. - М.: Наука, 1985 г. 576 с.1. Kalashnikov S.G. Electricity. - M .: Nauka, 1985.576 s.

2. Проскуряков В.А., Смирнов О.В. Очистка нефтепродуктов и нефтесодержащих вод электрообработкой. - Л.: Химия 1980 г., 110 с.2. Proskuryakov V. A., Smirnov O. V. Purification of petroleum products and oily water by electrical treatment. - L .: Chemistry 1980, 110 p.

Claims

1. A device for processing a liquid containing a chamber with input and output channels, a high voltage voltage source to which extended electrodes are connected, permanent magnets installed at equal intervals relative to each other with alternating polarity, characterized in that the negative electrode is a conductive ferromagnetic chamber and a ferromagnetic rod connected to it, located along the camera axis, and two conductive non-magnetic pipes forming the body of the magnetic system with a positive electrode and disposed concentrically in the space between the rod and the inner surface of the chamber, so that two fluid treatment cavity formed between the inner surface of the chamber housing and the outer surface of the magnetic system and between the inner surface of the housing of the magnetic system and the central rod.

2. The device according to claim 1, characterized in that the magnetic system consists of a series of rings drawn from individual trapezoidal magnets and facing the same poles to the center of the ring, so that the ring has a common radial magnetization, the rings are separated by non-magnetic gaskets and placed in a housing of non-magnetic pipes.

3. The device according to claim 1, characterized in that the magnetic system consists of continuous magnetic rings with axial magnetization, separated by gaskets of magnetically soft material and placed in a housing of non-magnetic pipes.