МАГНИТНЫЙ АКТИВАТОР ЖИДКИХ СРЕД
MAGNETIC ACTIVATOR OF FLUIDS

Изобретение относится к методам магнитной активации жидких сред. Может быть использовано при эксплуатации транспортных средств, в теплотехнике и энергетике, в производстве бетонных, железобетонных и керамических изделий, в нефтяной, газодобывающей и пищевой промышленностях, в медицине, фармакологии, биологии, сельском хозяйстве и других областях народного хозяйства, где применяется магнитная активация жидких, газообразных и вязких подвижных сред.
Известны магниточастотные резонаторы «SuperFuelMax», запатентованные корпорацией «General Motor» на базе магнитожестких ферритов [Patent USA №4802931, №4496395, №7458412, General Motor]. Устройство состоит из пяти пар постоянных магнитов на основе запатентованных сплавов неодим-железо-бор, объединенных в два блока, которые жестко крепятся с двух сторон против друг друга на топливопроводе в непосредственной близости от карбюратора, инжектора или перед каждым насосом высокого давления автомобиля, таким образом, чтобы северные полюса магнитов одного блока находились против южных полюсов другого.
Недостатком этого устройства является то, что по сечению топливопровода напряженность магнитного поля будет существенно различаться. Если вблизи полюсов она будет равна 1400-1600 эрстед (по данным разработчиков), то в центре топливопровода (диаметром 20 мм) напряженность не будет превышать 150-300 эрстед, т.е. воздействие магнитного поля на разные слои топлива будет не одинаково. Длина пути, на протяжении которого топливо обрабатывается магнитным полем, составляет 50-70 мм. Не предусмотрена компенсация изменения скорости протекания топлива при работе двигателя на разных рабочих режимах. Представляется проблемной активация больших масс жидких сред с помощью подобного устройства, поскольку это потребует применения очень массивных магнитов неодим-железо-бор (цена которых весьма высока), и устанавливать их можно только на неферромагнитных трубах. Конструкция не предусматривает корректировку основных магнитотропных параметров.
Известен также аппарат Помазкина [Патент РФ №2096339, «Аппарат Помазкина для магнитной обработки жидкостей», Бюл. №32, 20.11.97], который содержит соленоидную катушку и установленные внутри нее корпус и концентратор магнитных силовых линий в виде ферромагнитных дисков с вырезами, расположенных внутри корпуса на различных расстояниях друг от друга, таким образом, чтобы обрабатываемая жидкость, двигалась зигзагообразно относительно продольной оси аппарата, многократно пересекая магнитные силовые линии.
Главным недостатком этого аппарата является то, что для создания магнитного поля необходимо иметь соленоидную катушку, а следовательно, необходимы внешний источник питания и средства контроля режимов работы соленоидной катушки аппарата.
Технический результат изобретения - упрощение конструкции аналога и условий его эксплуатации, т.е. предложить эффективный, автономный, не требующий внешних источников питания и контроля рабочих режимов, легко монтируемый на рабочих магистралях, приводящий к снижению эксплуатационных затрат, обеспечивающий экологическую чистоту аппарат.
Задача решается тем, что в магнитном активаторе жидких сред, содержащем неферромагнитный корпус, внутри которого расположен концентратор магнитных силовых линий, с вырезами, образующими рабочие промежутки аппарата, концентратор магнитных силовых линий выполнен в виде ферромагнитных пластин, по крайней мере из шести штук, однократно обработанных магнитным импульсом, создающих максимально эффективные рабочие магнитные поля в зоне обработки активируемой жидкости за счет собственной остаточной индукции пластин, а рабочие промежутки аппарата расположены в шахматном порядке относительно друг друга.
Наши исследования [Помазкин В.А. Неспецифические воздействия физических факторов на объекты биотехносферы: Оренбург, Монография ИПК ОГУ, 2001, стр.340] позволяют сделать вывод, что максимально эффективно влияют на активацию жидких сред не высокие напряженности магнитных полей, а поля напряженностью 80-120 эрстед. Кроме того, эффективность практически напрямую зависит от времени воздействия магнитного поля. Поэтому магнитные поля в зоне движущейся жидкости мы создавали за счет остаточной магнитной индукции ферромагнитных пластин магнитного концентратора, подвергнув их однократной импульсной магнитной обработке. Чтобы повысить магнитную жесткость пластин, выполненных из обычных конструкционных сталей, мы их подвергали термической закалке. Чтобы увеличить время воздействия магнитного поля, конструкцией нашего магнитного активатора жидких сред, содержащий неферромагнитный корпус, внутри которого расположен концентратор магнитных силовых линий, с вырезами, образующими рабочие промежутки аппарата, предусмотрено зигзагообразное движение обрабатываемой жидкости по отношению к его продольной оси, что позволяет удлинить путь активируемого вещества в магнитном поле в несколько раз. Чтобы заставить двигаться жидкость с разными скоростями при одноразовом прохождении ее в магнитном поле, расстояние между пластинами концентратора сделали неодинаковыми. Для увеличения эффективности воздействия магнитного поля поток обрабатываемой жидкости разбили на очень тонкие слои (вплоть до 0,5 мм).
Одной из важнейших особенностей нашего аппарата является возможность регулировки при конструировании и настройке всех основных магнитотропных параметров: напряженности, градиента напряженности, времени пребывания, скорости движения в магнитном поле и др. При этом появляется возможность локальной корректировки напряженности и градиента напряженности магнитного поля методом «локального размагничивания - импульсного намагничивания».
На чертеже представлена принципиальная схема магнитного активатора жидких сред.
Активатор содержит неферромагнитный корпус 1, внутри которого находится концентратор магнитных силовых линий, выполненный в виде ферромагнитных пластин 2, по крайней мере из шести штук, однократно обработанных магнитным импульсом, создающих максимально эффективные рабочие магнитные поля в зоне обработки активируемой жидкости за счет собственной остаточной индукции пластин, а рабочие промежутки аппарата расположены в шахматном порядке относительно друг друга и регулировочных неферромагнитных прокладок 3, задающих расстояние между пластинами концентратора, подводящего 4 и отводящего 5 патрубка.
Жидкость, подаваемая в аппарат через подводящий патрубок 4, проходит последовательно с разными скоростями, определяемыми регулировочными неферромагнитными прокладками 3, через рабочие промежутки между пластинами концентратора 2, являющегося в нашем аппарате после их однократного импульсного намагничивания источником магнитного поля, обрабатывается за один проход магнитными полями оптимальных напряженностей и через отводящий патрубок 5 поступает в рабочую магистраль.
Корпус магнитного активатора жидких сред, содержащий неферромагнитный корпус, внутри которого расположен концентратор магнитных силовых линий, с вырезами, образующими рабочие промежутки аппарата, выполнены из диэлектрика, поскольку токи Фуко, возникающие при импульсной магнитной обработке магнитного концентратора, могут исказить топологию остаточного магнитного поля, которое мы создаем между рабочими полюсами концентратора с помощью импульсной магнитной обработки. Концентратор магнитных силовых линий изготовлен из ферромагнитных пластин по размеру, равных внутреннему поперечному сечению корпуса. С одной стороны каждой из пластин сделаны рабочие промежутки с таким расчетом, чтобы их площадь была не меньше внутреннего сечения патрубков, подводящих обрабатываемую жидкость (чтобы не увеличивать гидродинамической нагрузки магистрали). Для изготовления пластин концентратора можно использовать обычные конструкционные стали (что значительно удешевляет аппарат), которые после механической обработки следует термически закалить (для увеличения их магнитной жесткости) или любые магнитожесткие ферромагнетики. Толщина пластин и продольный размер активатора выбирается из расчета, чтобы в концентраторе было не менее 6-10 пластин. Чтобы обеспечивать достаточно широкий диапазон магнитотропных параметров, необходимо пластины брать разной толщины, а чтобы варьировать скорость перемещения обрабатываемой жидкости относительно магнитного поля, рабочие промежутки между пластинами концентратора следует делать разной величины.
Лабораторная модель магнитного активатора жидких сред (в дальнейшем аппарата) была изготовлена авторами и апробирована в лаборатории МНТП «Градиент» совместно с работниками кафедр общей физики, транспортного факультета и кафедры ТЕСМИ Оренбургского государственного университета. Корпус прибора 1 представляет собой герметичную коробку из метилметокрилата размером 70×40×40 мм, верхняя крышка которой была съемной и герметизировалась через картонную прокладку. С торцов корпуса имелись впускной 4 и выпускной 5 патрубки из латунной трубки внешним диаметром 8 мм. Пластины концентратора 30×30 (2) изготовлены из стальной полосы толщиной 3, 5 и 8 мм. С одной из сторон каждой пластины 2 были вырезаны рабочие промежутки аппарата 2×26 мм. Концентратор собирался таким образом, чтобы в соседних пластинах вырезанные рабочие промежутки были на диаметрально противоположных сторонах, в шахматном порядке. Так мы добивались, чтобы жидкость двигалась внутри аппарата зигзагообразно по отношения к его продольной оси, а расстояние, на протяжении которого магнитное поле воздействовало на активируемую жидкость, удлинялось в зависимости числа пластин концентратора от 150 до 300 мм. Число пластин варьировали от 6 до 12. Расстояние между пластинами 2 (0,5, 1,0, 1,5 и 2,0 мм) устанавливали с помощью прокладок из метилметокрилата или медной фольги. После сборки аппарата проводили импульсную магнитную обработку концентратора по методике, изложенной в монографии Помазкина, формируя магнитное поле вдоль его продольной оси. Для этого помещали аппарат в магнитный индуктор, представляющий собой катушку из пяти витков медного провода ЛПРГС сечения 2,5 мм, таким образом, чтобы его продольная ось совпадала с вектором напряженности магнитного поля, генерируемого индуктором, и с помощью тиристора ТЛ-150 разряжали на него батарею конденсаторов электроемкостью 3500 микрофарад, рассчитанную на напряжение 400 вольт. Напряжение, подаваемое на батарею, регулировали автотрансформатором ЛАТР-2, преобразуя его в постоянное, однополупериодным выпрямителем на диоде Д-214. Поскольку пиковое импульсное значение тока в индукторе достаточно велико (до 5000 А), пластины концентратора намагничиваются практически до насыщения. После магнитной обработки изучали картину напряженности магнитного поля, определяемую остаточной индукцией пластин, с помощью одной из разновидностей методики Акулова-Битнера и определяли ее величину в характерных точках миллитесламетром Ф-4355. Длительность импульса 100 миллисекунд. Напряженность магнитного поля, в зависимости от зазора между пластинами, варьировалась от 80 до 150 эрстед. Для измерения степени активации пользовались модернизированным стандартным прибором ТЛФП695/67М. Прочность экспериментальных бетонных кубов, затворенных на воде, приготовленной на нашем магнитном активаторе жидких сред, возрастала на 12-15%, а керамических плиток до 28% по сравнению с аналогичными изделиями, затворенными на обычной воде. Оптимальным оказался аппарат, магнитный концентратор которого состоял из 6 пластин.
Из вышеизложенного видно, что заявляемый магнитный активатор жидких сред, содержащий неферромагнитный корпус, внутри которого расположен концентратор магнитных силовых линий, с вырезами, образующими рабочие промежутки аппарата, по сравнению с аналогом и прототипом обладает следующими преимуществами.
1. Значительно упрощена и удешевлена конструкция изделия, т.к. отпадает надобность в соленоидной катушке и уникальных магнитожестких ферромагнетиках.
2. Обеспечивает полную автономность работы магнитного активатора жидких сред, а следовательно, полную независимость от внешних силовых источников энергии.
3. Позволяет получать магнитные поля, максимально эффективные для магнитной активации жидких сред.
4. Активирующее магнитное поле для всей массы обрабатываемой жидкости практически одинаково.
5. Позволяет увеличить время воздействия и расстояние, на котором магнитное поле взаимодействует с активируемой жидкостью, в 10-15 раз.
6. В отличие от SuperFuelMax позволяет активировать большие объемы жидких сред.
7. В процессе эксплуатации требует минимального регламентного ухода.