CN101555842A - 一种流体磁化分离及流体磁化器检测试验的装置 - Google Patents

Abstract

一种流体磁化分离及流体磁化器检测试验的装置，属于综合了流体磁化处理技术、流体旋流分离技术和流体磁化器检测试验技术的领域，主要由泵、磁化器、旋流分离塔、管、管接件及阀组成，作为磁化分离流体的装置：采用多次循环磁化结合旋流分离的技术，即使输出流量变化很大或输出流量很小的系统，仍保证流体流经磁化通道的流速和被磁化磁场切割的次数均是最佳值，流体被充分磁化处理，且磁化处理过的流体再经旋流离心分离，将密度最低的和密度最高的流体组份分离后输出；也是检测、试验流体磁化器的装置：快速、经济、准确地检测评价各种磁路结构的磁化器，并确定其用于特定流体时的最优结构参数。结构简单，性能优良，用途广泛，前景远大。

Description

一种流体磁化分离及流体磁化器检测试验的装置

技术领域

一种流体磁化分离及流体磁化器检测试验的装置，属于综合了流体磁化处理技术、流体旋流分离技术和流体磁化器检测试验技术的领域。

背景技术

流体磁化处理技术在日常生活和工农业生产多个领域都有局部成功应用的实例，是最简单实用的保健、节能、减排、环保的技术。用于流体磁化处理的装置的名称有很多，本申请简单地统称为流体磁化器。流体磁化器的磁化磁场的磁路结构有多种形式，理论和实践证明，动磁场的磁化效果优于静磁场，一个好的流体磁化器的磁化磁场的磁路结构必须满足以下基本条件：磁化磁场必须布满磁化通道横截面，才能保证流经通道的流体全被磁化处理；流体流动方向必须垂直于磁化通道磁力线方向，才能保证被有效磁化。影响磁化处理效果的因素还有磁化器磁路结构的主要参数：磁化磁场的磁化通道的磁感强度及梯度、流体流经磁化通道时的流速及被磁化磁场切割的次数。对于一种磁路结构的磁化器和特定的待磁化处理的流体而言，以上参数都有一组相应的最佳匹配值。对于流体流量固定、或者变化不大的流体系统，一般可选用合适的磁路结构和合适磁感强度的磁体，以保证磁化通道内磁化磁场的磁感强度及其梯度值为最佳，根据流体系统的输出流量选择合适的磁化通道面积，以保证流体流经磁化通道时的流速为最佳值，但被磁化磁场切割的最佳次数必将受限于磁化通道的长度和系统的体积、重量、成本等诸多因数而无法满足；而对于输出流量变化较大的流体系统，例如车用内燃机的燃油系统，流体流经磁化通道时的流速随输出流量变化而改变，无法保证其为最佳值；对于输出流量很小的流体系统，例如中小型内燃机的燃油系统，如要满足流体流经磁化通道的速度为最佳值，则磁化通道间隙、面积必须很小，易堵塞、不安全，结构难以实现。因此，现有的流体磁化器多数效果不佳。

此外，现有流体磁化器一般都简单地串联于流体管路中，流经磁化器的流体全部输出，这其中就包含有磁化处理不充分，甚至未被磁化的流体，所以总体磁化效果不好；而某些流体中密度最大的部分易造成系统圬垢，加大流动阻力，甚至阻断流通。这些都严重影响了流体磁化处理技术的推广。

理论和实践都已证明影响流体磁化器磁化效果的主要因素为：磁化磁场磁路的结构形式，及磁化磁场的主要结构参数：磁化磁场的磁化通道的磁感强度及其梯度、流体流过磁化通道的速度、流体被磁化磁场垂直切割的次数，各种流体都存在有相应的最佳结构形式及其结构参数。但鉴定、评价各种磁路结构的磁化器，选定某种磁路结构的磁化器对应于特定流体的最佳结构参数的研究，难度大、投入大、耗时长、见效慢，很少有人问津，而更多的是停留于简单的、阶段性应用试验和局部的经验总结而已。这就让许多磁路结构极其不合理的磁化器能够泛滥于市场，打着节能、减排、环保的晃子，实质在浪费资源、污染环境。而这正是制约流体磁化技术未能得到广泛推广应用的最根本的原因。为了流体磁化技术能够实用化、广泛推广应用，迫切需要有能用于快速、经济、准确地检测评价各种磁路结构的磁化器、并通过试验确定该磁路结构的磁化器用于特定流体时的最优结构参数的技术和设备。

发明内容

发明目的：提供一个好的流体磁化分离装置：能保证流体流经磁化磁场的磁化通道的流速及流体被磁化磁场垂直切割的次数均能稳定保持在磁化处理该流体的最佳参数值范围内，能将磁化处理过的流体中的密度最低的流体和密度最高的流体组份分离后输出，且能适用于多种流体系统，包括流量变化很大的和输出流量很小的流体系统；

同时提供一个检测、试验磁化器的好装置：能快速、经济、准确地检测评价各种磁路结构的磁化器，并确定该磁路结构的磁化器用于磁化处理特定流体时的最佳结构参数。

技术方案：主要由泵、磁化器、旋流分离塔、管、管接件和阀组成的一种流体磁化分离及流体磁化器检测试验的装置，接入流体系统管路，泵吸入口输入，旋流分离塔顶出口和塔底出口输出，泵以一定的流量泵出的流体以一定的流速流经磁化器的磁化通道，流体流经磁化器的磁化通道的速度不随系统输出流量的改变而变化；流过磁化器的流体经旋流分离塔中部与塔身圆周相切的入口流入旋流分离塔，形成高速旋转的旋流，部分密度最低的流体向上从塔顶出口输出，输出的流量受限或可调；部分密度最高的流体向下从塔底出口输出，输出的流量受限或可调；大部分流体为中密度的流体，从塔中下部出口被泵吸出，与流体系统补充输入的流体汇合，泵出，流经磁化器，再次进入旋流分离塔，如此循环。

流体磁化器一般是简单地串联接入流体系统管路，而本装置通过单独设置的泵和旋流分离塔，构成了两个串联迴路和一个并联迴路：

串联迴路：输入——泵——磁化器——分离塔入口——分离塔顶出口——输出，输出部分低密度流体，输出流量受限或可调；

串联迴路：输入——泵——磁化器——分离塔入口——分离塔底出口——输出，输出部分高密度流体，输出流量受限或可调；

并联迴路：输入——泵——磁化器——分离塔入口——分离塔中下部出口+流体系统补充输入——泵，循环磁化处理中密度流体，流体多次流过磁化通道，被磁化磁场垂直切割的次数达到最佳值，流体被充分磁化处理。

本装置作为流体磁化分离装置时选用定量泵或变量泵。常规流体系统泵的额定工作流量只是稍大于流体系统最大输出流量，系统漏损的系数一般取值1.1～1.3，也即常规流体系统泵的额定工作流量为流体系统最大输出流量1.1～1.3倍。而本装置泵的额定工作流量应远大于流体系统最大输出流量，以形成并联迴路，实现多次循环磁化。泵的额定工作流量一方面取决于特定流体流经磁化通道时的最佳流速，也即取决于磁化通道面积和泵排量的系列参数；另一方面也应综合考虑流体系统最大输出流量、待处理流体被磁化磁场切割的最佳次数等因素。确定了泵的额定工作流量，就确定了流体流经磁化通道时的流速，确定了流体被循环磁化处理的最低循环次数的理论平均值，确定了被磁化流体往复循环磁化处理过程中切割磁场的最低次数的理论平均值。因为随着输出流量的降低，流体被循环磁化的次数会增加，且密度最低的流体可能只循环一次就就从塔顶出口输出了，中密度的被循环很多次，而密度最高的流体也可能第一次循环就从塔底出口排出了。为保证旋流分离塔内产生高速旋转的旋流，流体进入旋流分离塔的速度必须很高，相应泵的流量必须大些；此外，为保证系统输出流体的质量，每循环输出的流体占该循环流量的比例应尽可能低些，例如：每循环输出流量占每循环流量5％与50％比较，前者从塔顶出口输出流体的平均密度肯定低于后者，从塔底出口输出流体的平均密度肯定高于后者，所以，泵的工作流量应远大于装置的输出流量，定量泵的额定工作流量应是流体系统最大输出流量的至少1.5倍以上。泵的种类可以多种，以电动泵为方便，移动式内燃机则宜选用与车辆电系电压相同的电动泵。

应用于小型的流体品种单一或性能差距不大的流体系统的流体磁化分离装置宜采用定量泵，输出口后流量不受限的开口系统应在输出口后装流量限制或调节的泵或阀。限制输出最大流量能保证流体循环磁化的最低次数，保证输出流体的组份；调节改变输出流量能调整改变流体循环磁化的次数和输出流体的组份。

应用于大型的流体品种较多的流体系统的流体磁化分离装置宜采用变量泵，调整泵的流量以适应磁化处理时不同流体流经磁化通道的最佳参数的要求，对输出口后流量不受限的开口系统应在输出口后装流量限制或调节的泵或阀，限制输出最大流量能保证流体循环磁化的最低次数，保证输出流体的组份；调节输出流量能调整改变流体循环磁化的次数和输出流体的组份。

采用泵吸出旋流分离后的流体能主动控制调节输出流体的流量。而采用阀调节控制输出流体的流量，则必须在旋流分离塔中下部泵吸出口后管路内装节流阀，以保证旋流分离塔内流体为正压。

磁化器的磁化磁场采用电磁、永磁皆可，以管状内置式方便接入流体系统管路为好，磁化磁场必须布满磁化通道横截面，流体流动方向必须垂直于磁化通道磁力线方向。磁化通道的面积可综合泵的工作流量和待处理流体流经磁化通道的最佳流速确定。输出流量很小的流体系统，磁化器磁化通道面积适当大时仍能满足流体流经磁化通道的速度为最佳值，才可安全使用。管状永磁磁化器也可装入旋流分离塔塔身内，结构更紧凑，使用更安全。

旋流分离塔竖直位置，结构分三段，中段为旋流发生器，可为圆柱形，但内腔最好为曲率半径渐变的如蜗壳状的螺旋形曲面，流体经与圆周相切的入口流入，生成高速旋转的旋流；上段为上小下大的锥形筒，密度最低的流体进入旋流中间向上流动，从塔顶出口输出；下段为上大下小的锥形筒，密度最高的流体沿旋流外侧向下流动，从塔底出口排出；大部分为中密度的流体从下锥形筒中上部出口被泵吸出，旋流分离塔的泵吸出口可顺旋流方向开口于下锥形筒中部的圆周切向。为进一步提高输出流体的质量，也可采用多级旋流分离器串联工作的方案。

旋流分离器及管路、管接等零部件，以选用非铁磁性材料为佳。

为加强旋流强度，旋流分离塔中段旋流发生器上、下也可有隔板，上隔板中间开孔，密度最低的流体穿过孔向上流动，下隔板上端面中间也可有下大上小的倒锥形体，以加强旋转强度，并推动旋流的中间部分向上流动；下隔板在下锥形筒内腔靠近边缘处有几个沿圆周均布的通孔，通孔下各有一弧形导流板，导流板自下隔板与下锥形筒交接处开始贴近下隔板底面和下锥形筒侧面圆滑地向下、向内弯曲形成导流管，导流管开口处与下一导流板起点相邻或相接，通孔在弧形板的中部，泵吸出口开口于下锥形筒中心的上部，泵吸出流体时，形成流束高速流向前面的导流板，带动下端流体形成旋流。下隔板的几个通孔的总面积也可小于旋流生成段流体入口的面积，以保证旋流分离塔上端产生一定的正压，可替代流体系统输液泵从塔顶出口输出流体。

本装置作为流体磁化器的检测实验装置时选用变量泵，在旋流分离塔顶出口和塔底出口后装流量调节的泵或阀，待测磁化器替代为装置中的磁化器，分别调整变量泵的排量和系统输出流量，就能改变流体流经磁化器磁化通道的速度和被往复循环磁化的次数。保持输出流量不变，改变变量泵的工作流量，就能既改变流体流经磁化管的流速，也改变往复循环磁化的次数；变量泵的工作流量不变，改变输出流量，流体流经磁化管的流速不变，往复循环磁化的次数改变；同时调节输出流量和泵的流量，但其比值不变，往复循环磁化的次数不变，流体流经磁化通道的流速改变；同时调节输出流量和泵的流量，改变其比值，流体流经磁化通道的流速改变，流体被往复循环磁化的次数也改变。测量各种参数组合对应的输出流体的相关指标，对检测数据进行处理，很快就能完成对于各种磁路结构形式的磁化器的评价，以及该磁化器磁化处理特定流体的最佳结构参数，包括：磁化通道的磁感强度及其梯度、磁化通道的面积、流体流经磁化通道时的速度、流体被磁化磁场垂直切割的次数等。这对流体磁化技术实用化、广泛推广应用是非常有利的。

有益效果：

1即使变工况工作的输出流量变化很大的流体系统，流体流经磁化通道的速度不随输出流量的变化而改变，仍能保证流体流经磁化通道时的速度为磁化处理特定流体的最佳值，流体被磁化处理的效果最佳。

2即使输出流量很小的流体系统，仍能保证流体流经磁化通道时的速度为磁化处理特定流体的最佳值，流体被磁化处理的效果最佳。

3泵的额定工作流量远大于流体系统最大输出流量，流体多次循环流经磁化通道被磁化处理，在磁化通道长度有限的条件下，最大限度地增加了流体垂直切割磁化工作磁场的次数，达到磁化处理特定流体的最佳值，流体被磁化处理的效果最佳。

4磁化处理过的流体再经旋流离心分离，密度最低的流体和密度最高的流体组份分离输出；中密度的流体反复多次循环流经磁化通道磁化处理，使流体被充分磁化处理，最大限度地改善、提高了输出流体的质量。

5本装置可广泛用于多种流体系统，液体系统：包括油品的精炼处理、大型机械的润滑系统、高活性溶液的制备等，尤其适用于热能动力系统的燃油系统，例如内燃机，以及重油燃烧的锅炉、炉灶等；气体系统：空气的富氧活性化处理和富氮分离；气体和粉末状物质的混合系统：用于某些非铁磁性矿物的精炼。

6本装置能用于快速、经济地检测评价各种磁路结构的磁化器，确定该磁路结构的磁化器用于特定流体时的最优结构参数。有利于淘汰技术落后的流体磁化器的产品，提高流体磁化器的磁化效果，推动流体磁化技术实用化，广泛推广应用于为保健、节能、减排、环保各个技术领域。

具体实施方式

1应用于车用6135柴油机燃油系统。6135柴油机最大耗油量约为每分钟0.5升，选用每分钟排量为6升的电压24V的定量柴油泵，采用中国专利申请号为200610007224.0的“高强高效流体磁化管、磁化装置、磁化系统”的磁化管，磁化管外管采用通径为17毫米的标准直管接和管接头，20个幅向磁化的磁环，磁感强度为0.4T(是否最佳，仍需试验)，通道面积约50平方毫米，在75毫米长的磁化通道内形成磁力线方向交替变化41次(也即流体被磁化工作磁场垂直切割41次)、磁感强度变化梯度达1T的磁化磁场，采用塔顶和塔底都输出的常规技术的旋流分离塔，泵、磁化器、旋流分离塔已预用管路连接好，只需将泵的入口接燃油滤清器，旋流分离塔顶出口连接高压油泵，就可接入柴油机燃油系统，旋流分离塔底出口连接置于旋流分离塔下方的带阀门的封闭的小油箱，接入电路即可工作。柴油以每秒2米的速度流过磁化管(是否为最佳值，还需试验)，且不随柴油机功率、转速变化而改变，经磁化处理过的柴油沿圆周切向高速流入旋流分离塔，最低密度的柴油——柴油中的低碳组分——通过塔顶出口被柴油机高压油泵吸入，泵出，进入气缸燃烧作功；旋流分离塔中大部分为中密度的柴油，继续循环磁化处理；密度最大的部分沉积于塔底，进入塔身下的小油箱内，定期经阀门排出。6135柴油机最大耗油量约为每分钟0.5升，与泵的排量比值为12，也即输出的柴油平均被循环磁化12次，柴油被磁化工作磁场垂直切割41×12＝492次，无形中就等于磁化管的磁化通道的长度增长11倍，磁化通道长度75×12＝900毫米，而汽车多处于中速、中负荷工作时，耗油量比最大耗油量低得多，柴油被工作磁场垂直切割的次数多在千次以上，柴油被充分磁化处理了，且送入气缸的柴油最多为每循环被磁化处理过的柴油的十二分之一，必定是密度、粘度最低的，必将较大幅度地改善柴油机的燃烧过程，提高功率、降低油耗、降低排放和噪声；而排除柴油中密度最高、粘度最大的部分，就可有效降低或避免喷油嘴、气门、气缸、活塞、活塞环等零部件的污垢、积碳，降低摩擦阻力，降低燃油消耗，提高输出功率，减少磨损，延长使用寿命。尽管柴油机供油系统输出流量很小，但磁化器的磁化通道间隙、面积仍可适当大，保证磁化装置系统安全运行。

2用于空气磁化分离。空气主要成份为约78％的氮气和21％的氧气，氧气是顺磁性，氮气是逆磁性，在高梯度强磁场作用下，氧气的某些性能产生变化，活性增强；氧气的密度为每升1.43克，而氮气的密度为每升1.25克，在高速旋转的旋流中，氮气进入旋流中心向上流动，氧气在旋流的外缘向下流动，所以本装置可以用于空气的富氧活性化处理和富氮分离。富氧空气从塔底出口输出，富氮空气从塔顶出口输出，塔顶出口和塔底出口都装流量调节泵或阀，保持塔顶出口和塔底出口输出流量比值为4比1，输出流量减小，就能适当提高富氧气体中氧的比例，或富氮气体中氮的比例。富氮空气可用作氮气或氮化物的制取；富氧活性化处理的空气可广泛用于助燃，例如内燃机、锅炉、高炉、炉灶；改善生物——人、动物、植物——呼吸、新陈代谢。若磁化磁场的强度、梯度足够强，旋流分离塔内压力、温度和旋流的强度合适，并加以适当的催化条件，高活性的氮和氧有可能合成为氮氧化物。

3某些非铁磁性矿物的精炼加工。空气与非铁磁性矿物的粉末、微细颗粒的混合流，高速流经磁化器的磁化通道，非铁磁性矿物质的粉末、微细颗粒经磁化处理后，某些性能发生改变，在空气中悬浮性更好，进入旋流分离器，从塔底出口输出的是富氧空气与非铁磁性物质的粉末、细颗粒的混合流，由于非铁磁性矿物的粉末、微细颗粒与富氧空气中的氧气接触面大、均匀，喷人高温冶炼炉冶炼，反应速度快且均匀，能保证产品质量好，节约能源、节省材料。

本装置结构简单，使用方便，成本低廉，但应用领域非常广泛，且保健、节能、减排、环保的效果明显，市场前景长远，其经济效益和社会效益非常。

Claims (6)

1主要由泵、磁化器、旋流分离塔、管、管接件和阀组成的一种流体磁化分离及流体磁化器检测试验的装置，接入流体系统管路，泵吸入口输入，旋流分离塔顶出口和塔底出口输出，泵以一定的流量泵出的流体以一定的流速流经磁化器的磁化通道，流体流经磁化器的磁化通道的速度不随装置输出流量的改变而变化；流过磁化器的流体经旋流分离塔中部与塔身圆周相切的入口流入旋流分离塔，形成高速旋转的旋流，部分密度最低的流体向上从塔顶出口输出，输出的流量受限或可调；部分密度最高的流体向下从塔底出口输出，输出的流量受限或可调；大部分流体为中密度的流体，从塔中下部出口被泵吸出，与流体系统补充输入的流体汇合，泵出，流经磁化器，再次进入旋流分离塔，如此循环。

2权利要求1所说的一种流体磁化分离及流体磁化器检测试验的装置，其特征在于：所说泵为定量泵，泵的额定工作流量为装置最大输出流量的1.5倍以上。

3权利要求1所说的一种流体磁化分离及流体磁化器检测试验的装置，其特征在于：所说泵为变量泵。

4权利要求1所说的一种流体磁化分离及流体磁化器检测试验的装置，其特征在于：所说旋流分离塔顶出口和塔底出口后也可装流量控制或调节的泵或阀，限制或调节输出流量。

5权利要求1所说的一种流体磁化分离及流体磁化器检测试验的装置，其特征在于：所说旋流分离塔包含流体沿圆周切向流入形成高速旋流的内腔为圆柱形或螺旋面的蜗壳型的旋流发生器，旋流发生器上接上小下大的顶端带有输出接口的上锥形筒，下接上大下小的底端和中下端分别带有输出接口的下锥形筒，旋流分离塔的泵吸出口可顺旋流方向开口于下锥形筒中部的圆周切向。

6权利要求5所说的一种流体磁化分离及流体磁化器检测试验的装置，其特征在于：所说旋流发生器上下端也可有隔板，上隔板中间有通孔与上锥形筒内腔相通，下隔板在下锥形筒内腔靠近边缘处有几个沿圆周均布的通孔，通孔下各有一弧形导流板，导流板自下隔板与下锥形筒交接处开始贴近下隔板底面和下锥形筒侧面圆滑地向下、向内弯曲形成导流管，导流管开口处与下一导流板起点相邻或相接，通孔在弧形板的中部，泵吸出口开口于下锥形筒中心的上部，泵吸出流体时，形成流束高速流向前面的导流板，带动下端流体形成旋流。