УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ГАЗООБРАЗНОЙ СМЕСИ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ
DEVICE FOR PROCESSING GAS MIXTURE IN A MAGNETIC FIELD

Область применения
Изобретение относится к устройствам для обработки веществ, в частности газообразных смесей, в магнитном поле и может быть использовано в различных областях техники, сельского хозяйства, медицины и ветеринарии для повышения эффективности технологических процессов, повышения урожайности, ускорения нормализации нарушенных функций организма и повышения его адаптационных возможностей.
Известный уровень техники
Известно позитивное влияние магнитного поля малой интенсивности на биологическую активность жидких и газообразных смесей, однако их биологическая активность существенно уменьшается с течением времени, даже при краткосрочном периоде между магнитной обработкой жидкой и/или газообразной смеси, например, при приготовлении кислородного коктейля в ингаляционном кабинете медицинского учреждения и непосредственным употреблением обработанной газообразной смеси, в частности омагниченного воздуха, человеком. Известно, что эффект омагничивания воздуха приводит к кратковременному повышению в нем концентрации кислорода (см заявку JP2013055997, М. кл. А61М 16/10, опубл. 28.03.2013), который наблюдается в течение нескольких минут, поэтому целесообразным является омагничивание воздуха непосредственно перед его вдыханием.
Также известно, что воздух, омагниченный в магнитном поле, созданном с помощью постоянных магнитов, обладает устойчивым терапевтическим эффектом, который улучшает обмен веществ в организме человека, благоприятствует стабилизации артериального давления и нормализации сна, улучшает кровообращение в назальной области, а также повышает устойчивость к аллергии и укрепляет иммунитет человека.
Известно устройство для обработки веществ в магнитном поле, включающее трубопровод для перемещения обрабатываемого вещества и пару индукторов, установленных в параллельных плоскостях по обе стороны трубопровода, при этом каждый индуктор содержит группу постоянных магнитов, расположенных последовательно в одной плоскости и примыкающих друг к другу разноименными полюсами (см. патент на полезную модель RU №19100, М. кл. F02M 27/04, C10G 32/02, опубл. 10.08.2001). Устройство предназначено для обработки и активации веществ, в частности пищевых продуктов, в магнитном поле и содержит корпус из ферромагнитного материала и размещенный в нем трубопровод из немагнитного материала, выполненный в виде змеевика, содержащего одно колено. В рабочей зоне трубопровода обрабатываемое вещество подвергается воздействию магнитного поля, индуцируемого парой вышеуказанных индукторов, при этом индукторы, размещенные в параллельных плоскостях по обе стороны трубопровода, смещены друг относительно друга вдоль рабочей зоны трубопровода на величину, равную половине длины одного постоянного магнита. Указанное смещение приводит к снижению напряженности магнитного поля, индуцируемого индукторами и воздействующего на обрабатываемое вещество в рабочей зоне трубопровода, и уменьшению эффективности работы известного устройства.
Также недостатком известного устройства является низкая эффективность магнитной обработки вещества, перемещаемого по трубопроводу, выполненному в виде змеевика, в связи с однонаправленным воздействием магнитного поля на обрабатываемое вещество. Линии магнитного поля, которые индуцируют размещенные в параллельных плоскостях индукторы, пересекают рабочую зону трубопровода в одном направлении (сверху вниз и/или снизу вверх) и располагаются перпендикулярно движению потока обрабатываемого вещества, что не позволяет создать магнитное поле необходимой конфигурации и напряженности в потоке обрабатываемого вещества и недостаточно для эффективной обработки вещества, перемещаемого по трубопроводу.
Известно устройство для обработки газообразной смеси в магнитном поле, включающее трубопровод для перемещения обрабатываемой смеси, и пару индукторов, оппозитно установленных в рабочей зоне трубопровода по обе стороны от него, при этом каждый индуктор выполнен в виде, по меньшей мере, одного постоянного магнита и/или группы постоянных магнитов, расположенных последовательно в одной плоскости с зазором и примыкающих друг к другу разноименными полюсами (см. патент на изобретение RU №2117434, М. кл. A23L 1/025, A23L 2/38, C02F 1/48, опубл. 20.08.1998). Устройство содержит корпус и трубопровод, выполненный в виде змеевика, содержащего не менее двух колен. В рабочей зоне трубопровода, в которой обрабатываемая газообразная смесь подвергается воздействию магнитного поля, установлены индукторы, которые расположены оппозитно в параллельных плоскостях по обе стороны относительно трубопровода. Каждый индуктор содержит группу постоянных магнитов, состоящую из, по меньшей мере, двух постоянных магнитов, расположенных последовательно в одной плоскости.
Недостатком известного устройства является однонаправленное воздействие магнитного поля на обрабатываемую смесь, которая перемещается по трубопроводу. Линии магнитного поля, которые индуцируют размещенные в параллельных плоскостях индукторы, пересекают рабочую зону трубопровода, выполненного в виде змеевика, в одном и том же направлении (сверху вниз и/или снизу вверх) и располагаются перпендикулярно движению потока обрабатываемой газообразной смеси, что не позволяет создать магнитное поле оптимальной конфигурации и необходимой напряженности в потоке обрабатываемой смеси и недостаточно для эффективной обработки газообразной смеси, перемещаемой по трубопроводу. Таким образом, одна пара размещенных в параллельных плоскостях плоских индукторов, которая создает магнитное поле однонаправленной ориентации, не позволяет создать магнитное поле нужной конфигурации в рабочей зоне трубопровода, выполненного в виде змеевика.
Задача изобретения
Задачей заявляемого изобретения является создание устройства для обработки газообразной смеси в магнитном поле, которое устраняет недостатки прототипа и повышает эффективность магнитной обработки газообразной смеси, путем обеспечения разнонаправленного воздействия магнитного поля на газообразную смесь, которая перемещается по трубопроводу, за счет установки дополнительных пар индукторов и создания магнитного поля необходимой напряженности и оптимальной конфигурации в рабочей зоне трубопровода и в потоке обрабатываемой газообразной смеси.
Сущность изобретения
Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве для обработки газообразной смеси в магнитном поле, включающем трубопровод для перемещения обрабатываемой смеси и первую пару индукторов, оппозитно установленных в рабочей зоне трубопровода по обе стороны от него, при этом каждый индуктор выполнен в виде одного постоянного магнита и/или группы постоянных магнитов, расположенных последовательно в одной плоскости и примыкающих друг к другу разноименными полюсами, согласно изобретению, оно снабжено, по меньшей мере, одной дополнительной второй парой индукторов, оппозитно установленных по обе стороны рабочей зоны трубопровода, размещенной под углом α относительно вышеупомянутой первой пары индукторов, при этом угол α выбран в диапазоне от 15° до 165°, преимущественно от 30° до 150°, а длина рабочей зоны трубопровода, в которой газообразная смесь подвергается воздействию магнитного поля, выбрана в соответствии со следующей математической зависимостью:
где:
Н - расстояние между индукторами в каждой паре индукторов, мм;
L - длина рабочей зоны трубопровода, в которой газообразная смесь подвергается воздействию магнитного поля, мм.
Установка дополнительной второй пары индукторов по обе стороны рабочей зоны трубопровода и ее размещение под углом α относительно вышеупомянутой первой пары индукторов, позволяет создать в рабочей зоне трубопровода магнитное поле разнонаправленной ориентации и оптимальной конфигурации, что позволяет повысить эффективность омагничивания газообразной смеси в заявляемом устройстве. При этом, если угол α выбран в диапазоне от 15° до 165°, то это позволяет установить от одной до одиннадцати дополнительных пар индукторов, по окружности с шагом 15°, вокруг рабочей зоны трубопровода, а когда угол α преимущественно выбран в диапазоне от 30° до 150°, то это позволяет установить от одной до пяти дополнительных пар индукторов, по окружности с шагом 30°, вокруг рабочей зоны трубопровода.
Зависимость (1) определяет длину рабочей зоны трубопровода, в которой газообразная смесь подвергается воздействию магнитного поля. Указанная длина рабочей зоны трубопровода определена выбором оптимальных геометрических параметров заявляемого устройства, а именно, расстояния (Н) между индукторами в каждой паре индукторов и длиной (L) рабочей зоны трубопровода.
В частном варианте выполнения заявляемого устройства, расстояние, зазор между постоянными магнитами, входящими в группу постоянных магнитов, расположенных последовательно в одной плоскости и примыкающих друг к другу, выбрано в соответствии со следующей зависимостью:
где:
t - расстояние, зазор, между расположенными в одной плоскости постоянными магнитами, которые входят в одну группу постоянных магнитов, мм.
Зависимость (2) определяет зазор (t) между постоянными магнитами, входящими в одну группу постоянных магнитов, образующую каждый индуктор. Указанное расстояние (t) выбрано в соответствии с оптимальными геометрическими размерами заявляемого устройства, а именно, от величины расстояния (Н) между индукторами.
В ином частном варианте выполнения заявляемого устройства, трубопровод снабжен корпусом, охватывающим его на всем протяжении рабочей зоны и выполненным из немагнитного материала.
Наличие корпуса позволяет установить индукторы, как первой, так и дополнительной(-ых) пары(-ах) индукторов, в рабочей зоне трубопровода таким образом, чтобы обеспечить необходимую ориентацию постоянных магнитов входящих в состав каждого индуктора, и, соответственно, магнитного поля, которое они индуцируют.
В отдельном варианте выполнения устройства для обработки газообразной смеси в магнитном поле, корпус выполнен из диэлектрического материала, такого как керамика, или стекло, или пищевая пластмасса.
В ином частном варианте заявляемого устройства, корпус трубопровода снабжен карманами для размещения в них постоянных магнитов, каждый из которых имеет прямоугольную форму и выполнен в виде параллелепипеда. Наличие карманов в корпусе трубопровода позволяет исключить прямой контакт поверхности постоянных магнитов, входящих в состав каждого индуктора, с обрабатываемой газообразной смесью, которая перемещается по трубопроводу, что предохраняет постоянные магниты от коррозии и других повреждений
В ином частном варианте заявляемого устройства, корпус трубопровода снабжен карманами, открытыми со стороны пользователя, для размещения в них постоянных магнитов, каждый из которых выполнен с двумя параллельными основаниями, являющимися его магнитными полюсами N и S, и имеет форму, такую как цилиндр, или призма, или куб, что позволяет расширить арсенал комплектующих элементов при изготовлении устройства.
В ином частном варианте заявляемого устройства, по меньшей мере, один постоянный магнит выполнен из неодимового сплава, что обеспечивает создание магнитного поля повышенной напряженности.
В ином частном выполнении заявляемого устройства, трубопровод снабжен присоединительным фланцем для присоединения заявляемого устройства к другому оборудованию, такому как аппарат искусственной вентиляции легких.
Технический результат, обеспечиваемый заявляемым изобретением, состоит в повышении эффективности омагничивания газообразной смеси, за счет создания в рабочей зоне трубопровода магнитного поля разнонаправленной ориентации и оптимальной конфигурации.
Фигуры
Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на Фиг. 1 изображен общий вид устройства для обработки газообразной смеси в магнитном поле; на Фиг. 2 - сечение А-А Фиг. 1; на Фиг. 3 - сечение В-В Фиг. 1; на Фиг. 4 - сечение С-С Фиг. 2; на Фиг. 5 - изометрическое изображение заявляемого устройства с тремя карманами для каждого индуктора, набранного из трех постоянных магнитов; на Фиг. 6 - вид спереди Фиг. 1; на Фиг. 7 - изображение заявляемого устройства с индукторами, каждый из которых выполнен в виде одного постоянного магнита; на Фиг. 8 - изометрическое изображение заявляемого устройства с пятью карманами для каждого индуктора, который состоит из пяти постоянных магнитов; на Фиг. 9 - общий вид устройства с пятью карманами для каждого индуктора; на Фиг. 10 - сечение D-D Фиг. 9; на Фиг. 11 - изометрическое изображение заявляемого устройства без фланца с пятью карманами для каждого индуктора; на Фиг. 12 - изометрическое изображение заявляемого устройства с десятью карманами для каждого индуктора, который состоит из десяти постоянных магнитов; на Фиг. 13 - изометрическое изображение заявляемого устройства без фланца с десятью карманами для каждого индуктора; на Фиг. 14 изображена схема размещения трех пар индукторов, согласно отдельному варианту выполнения устройства; на Фиг. 15 - схема размещения четырех пар индукторов, согласно иному варианту выполнения заявляемого устройства.
Пример реализации изобретения
Устройство для обработки газообразной смеси в магнитном поле содержит трубопровод 1 для перемещения обрабатываемой смеси и первую пару индукторов 2, оппозитно установленных в рабочей зоне трубопровода 1 по обе стороны от него.
1
2
2
Каждый индуктор 2 выполнен в виде одного постоянного магнита 2 или группы магнитов, состоящей из, по меньшей мере, двух постоянных магнитов 2, для создания магнитного поля, воздействующего непосредственно на газообразную смесь в рабочей зоне 3 трубопровода 1. Индукторы 2 расположены оппозитно в рабочей зоне 3 в параллельных плоскостях с обеих сторон относительно трубопровода 1. Каждый индуктор 2, включающий группу магнитов, состоит из, по меньшей мере, двух постоянных магнитов 2, расположенных последовательно в одной плоскости и обращенных друг к другу разноименными и/или одноименными полюсами.
1
2
2
Заявляемое устройство также содержит, по меньшей мере, одну дополнительную вторую пару индукторов 4, оппозитно установленных по обе стороны рабочей зоны 3 трубопровода 1. Каждый индуктор 4, выполненный в виде одного постоянного магнита 4 или группы магнитов, 4, создает магнитное поле, воздействующее непосредственно на газообразную смесь в рабочей зоне 3 трубопровода 1. Каждый индуктор 4, состоящий из группы магнитов, включает, по меньшей мере, два постоянных магнита 4, расположенных последовательно в одной плоскости и обращенных друг к другу разноименными и/или одноименными полюсами.
Дополнительная вторая пара индукторов 4 размещена под углом α относительно вышеупомянутой первой пары индукторов 2, при этом угол α выбран в диапазоне от 15° до 165°, преимущественно от 30° до 150°, а расстояние (Н) между индукторами 2 в первой паре индукторов и индукторами 4 в дополнительной второй паре индукторов выбрано в соответствии со следующей математической зависимостью:
где:
Н - расстояние между индукторами в каждой паре индукторов, мм;
L - длина рабочей зоны 3 трубопровода 1, в которой газообразная смесь подвергается воздействию магнитного поля, мм.
Установка дополнительной пары индукторов 4 по обе стороны рабочей зоны 3 трубопровода 1 и ее размещение под углом α относительно первой пары индукторов 2, позволяет создать в рабочей зоне 3 трубопровода 1 магнитное поле разнонаправленной ориентации и оптимальной конфигурации, что позволяет повысить эффективность омагничивания газообразной смеси в заявляемом устройстве. При этом, когда угол α выбран в диапазоне от 15° до 165°, то это позволяет установить от одной до одиннадцати дополнительных пар индукторов 4 вокруг рабочей зоны 3 трубопровода 1 по окружности с шагом 7,5°, а когда угол α преимущественно выбран в диапазоне от 30° до 150°, то это позволяет установить от одной до пяти дополнительных пар индукторов 4, с шагом 15° вокруг рабочей зоны 3 трубопровода 1.
Трубопровод 1 снабжен корпусом 5, охватывающим его на всем протяжении рабочей зоны 3 и выполненным из немагнитного материала, в качестве которого может быть использована керамика, или стекло, или пищевая пластмасса, а также иные диэлектрические материалы.
1
2
1
2
2
2
Наличие жесткого корпуса 5 позволяет установить индукторы 2, образующие первую пару индукторов, так и индукторы 4 дополнительной пары индукторов, в рабочей зоне 3 трубопровода 1 таким образом, чтобы обеспечить необходимую ориентацию постоянных магнитов 2 или группы постоянных магнитов 2 и постоянных магнитов 4 или группы постоянных магнитов 4. Количество входящих в группу постоянных магнитов 2 и входящих в группу постоянных магнитов 4 в составе каждого индуктора 2 и индуктора 4, соответственно, может быть выбрано в зависимости от конкретных условий использования заявляемого устройства.
1
1
Так, на Фиг. 7 показано устройство, каждый индуктор 2 и индуктор 4, которого содержит по одному постоянному магниту 2 и одному постоянному магниту 4, соответственно.
2
2
На Фиг. 1 показано устройство, каждый индуктор 2 и индуктор 4 которого содержит группу в количестве трех постоянных магнитов 2 и группу в количестве трех постоянных магнитов 4, соответственно.
2
2
На Фиг. 8 - Фиг. 11 показано устройство, содержащее индуктор 2 и индуктор 4, каждый из которых состоит из пяти постоянных магнитов 2 и пяти постоянных магнитов 4, соответственно.
2
2
На Фиг. 12 и Фиг. 13 показано устройство, содержащее индуктор 2 и индуктор 4, каждый из которых состоит из десяти постоянных магнитов 2 и десяти постоянных магнитов 4, соответственно.
1
2
1
2
1
2
1
2
Корпус 5 трубопровода 1 снабжен карманами 6 для размещения в них постоянных магнитов 2 или 2 и постоянных магнитов 4 или 4, входящих в состав каждого индуктора 2 и индуктора 4, соответственно. Каждый из постоянных магнитов 2, 2 и постоянных магнитов 4, 4, имеет прямоугольную форму и выполнен в виде параллелепипеда (см. Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 7) с двумя параллельными основаниями, которые являются его магнитными полюсами N и S.
1
2
1
2
1
2
1
2
Наличие карманов 6 в корпусе 5 трубопровода 1 позволяет исключить прямой контакт поверхности постоянных магнитов 2, 2, 4, 4 с обрабатываемой газообразной смесью, которая перемещается по трубопроводу 1, что предохраняет указанные постоянные магниты 2, 2, 4, 4 от коррозии и других повреждений
1
2
1
2
Указанные карманы 6 открыты со стороны пользователя для размещения в них постоянных магнитов 2, 2, 4, 4, как выполненных в виде параллелепипеда, так и таких, которые имеют вид цилиндра, или призмы, или куба (на чертежах не показаны).
2
2
В отдельном варианте заявляемого устройства расстояние, зазор (t) между постоянными магнитами 2, входящими в группы магнитов, которые образуют каждый из индукторов 2 (или между постоянными магнитами 4, входящими в группу магнитов, образующих каждый из индукторов 4), расположенными последовательно в одной плоскости и таких, которые примыкают друг к другу, выбрано в соответствии со следующей зависимостью:
где:
2
2
t - расстояние, зазор, между постоянными магнитами 2 или постоянными магнитами 4, входящими в одну группу магнитов, образующих каждый индуктор 2 или каждый индуктор 4, соответственно, мм.
2
2
Вышеуказанная зависимость (2) определяет расстояние (t) между постоянными магнитами 2 или постоянными магнитами 4, входящими в одну группу постоянных магнитов и образующими каждый индуктор 2 или каждый индуктор 4, соответственно.
1
2
1
2
В другом варианте выполнения заявляемого устройства, по меньшей мере, один постоянный магнит, из числа постоянных магнитов 2, 2, 4, 4, выполнен из неодимового сплава, что обеспечивает создание магнитного поля повышенной напряженности, которое индуцирует как пара индукторов 2, так и дополнительная пара индукторов 4.
1
2
1
2
2
14
Постоянные магниты 2, 2, 4, 4, используемые в заявляемом устройстве, выполнены из неодимового сплава и являются мощными постоянными магнитами, которые состоят из сплава редкоземельного элемента неодима, бора и железа, и имеют химический состав, который соответствует следующей химической формуле - NdFeB.
В отдельном варианте выполнения устройства для обработки газообразной смеси в магнитном поле, корпус выполнен из диэлектрического материала, такого как керамика, или стекло, или пищевая пластмасса.
В частном варианте выполнения заявляемого устройства, оно оснащено двумя парами дополнительных индукторов 4 и 4', установленными вдоль рабочей зоны 3 трубопровода 1 (см. Фиг. 14). При этом первая пара дополнительных индукторов 4 размещена под углом α равным 60° относительно первой пары индукторов 2, а вторая пара дополнительных индукторов 4' размещена под углом α' равным 120° относительно первой пары индукторов 2. Это позволяет создать в рабочей зоне 3 трубопровода 1 магнитное поле разнонаправленной ориентации с более равномерным градиентом напряженности в рабочей зоне 3 трубопровода 1 и повысить эффективность обработки газообразной смеси в заявляемом устройстве.
В другом варианте выполнения заявляемого устройства, оно оснащено тремя парами дополнительных индукторов 4, 4' и 4'', установленными вокруг рабочей зоны 3 трубопровода 1 (см. Фиг. 15). При этом первая пара дополнительных индукторов 4 размещена под углом α равным 45° относительно первой пары индукторов 2, вторая пара дополнительных индукторов 4' размещена под углом α' равным 90° относительно первой пары индукторов 2, а третья пара дополнительных индукторов 4'' размещена под углом α'', равным 135° относительно первой пары индукторов 2. Это позволяет получить в заявляемом устройстве магнитное поле с более равномерным градиентом напряженности в рабочей зоне 3 трубопровода 1 и повышает эффективность омагничивания обрабатываемой газообразной смеси.
В отдельном варианте выполнения заявляемого устройства, корпус 5 снабжен присоединительным фланцем 7 (см. Фиг. 1 - Фиг. 10, Фиг. 12), предназначенным для присоединения его к другим элементам оборудования, например, аппарату искусственной вентиляции легких.
Указанный фланец 7 также может быть присоединен к респиратору, надеваемому на лицо пользователя, что позволяет ионизировать поступающий потребителю воздух и повысить в нем концентрацию кислорода. Это особенно важно при осуществлении производственной деятельности в сильно запыленных помещениях, проведении профилактических и лечебных процедур с медицинской целью, а также повышении качества поступающего потребителю воздуха при длительном ношении респиратора при проведении карантинных мероприятий.
Устройство для обработки газообразной смеси в магнитном поле используют следующим образом.
Газообразную смесь, в частности воздух, который омагничивают, пропускают через трубопровод 1 в направлении от начала трубопровода 1, противолежащего расположению фланца 7, по направлению к фланцу 7. При этом воздух перемещается вдоль продольной оси трубопровода 1 перпендикулярно направлению силовых линий магнитного поля, индуцируемого первой парой индукторов 2 и дополнительной(-ными) парой(-ами) индукторов 4 (4', 4''). Проходя рабочую зону 3 трубопровода 1, в омагниченном воздухе происходят структурные преобразования, которые приводят к его ионизации и повышению концентрации кислорода.
Таким образом, заявленное устройство дает возможность осуществить обработку газообразной смеси за счет создания в рабочей зоне 3 трубопровода 1 магнитного поля разнонаправленной ориентации и оптимальной конфигурации, что позволяет повысить эффективность омагничивания газообразной смеси, в частности воздуха, в заявляемом устройстве.
Технический результат
Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности омагничивания газообразной смеси, за счет создания в рабочей зоне трубопровода магнитного поля разнонаправленной ориентации и оптимальной конфигурации, что позволяет повысить эффективность омагничивания газообразной смеси, в частности атмосферного воздуха, обрабатываемого с помощью заявляемого устройства.