CN103755044B - Halbach磁性阻垢除垢器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于磁性水处理的技术领域，具体涉及一种Halbach磁性阻垢除垢器，解决了现有Halbach永磁阵列水处理器加工和磁化工艺复杂，安装困难的问题。其包括若干永磁体、进水法兰和出水法兰以及进、出水快速接头，各永磁体采用内置式结构安装在进水法兰和出水法兰上，并沿永磁体的磁化方向按Halbach阵列依次旋转90°进行矩形布置，布置于进水法兰和出水法兰中间的永磁体形成窄矩形的过水通道。本发明克服了永磁体磁化方向难以准确定位，排列安装困难的难题，在永磁体结构布置上更合理紧凑，充分提高了永磁体的利用率，而且安装简单方便、实用可靠，具有良好的阻垢效果。
Description
技术领域
本发明属于磁性水处理的技术领域，具体涉及一种Halbach磁性阻垢除垢器。
背景技术
随着环保要求越来越高，水资源日趋紧张，节约用水对工业生产已非常重要。目前有的生产单位从节约用水考虑，冷却水系统基本不排污，使循环水很多参数严重超标，导致系统短期结垢，不得不停产处理，造成停产损失，大大缩短了设备的使用寿命。安装高性能磁性水处理阻垢除垢器既能确保工业生产设备长期高负荷稳定运行，又能节约水资源，降低生产成本。可见科学有效的磁性水处理阻垢除垢器对工业生产经济效益的提高具有很重要的现实意义。
对于磁性阻垢技术，要想起到较好的阻垢效果，需具备以下几个条件：①较高的磁场强度；②水流速度足够大；③水流的速度方向与磁力线垂直；④水流在磁场中停留的时间越长越好。后两个条件取决于阻垢器设计的几何条件，第①条是比较难于解决的。
要想提高其过水通道的磁场强度，达到阻垢除垢的目的，只能采取两种办法。一种是采用磁感应强度较高的永磁材料，另一种就是在永磁体的结构和排列方式上想办法。近十多年来，由于Halbach永磁阵列优异的磁场特性使得它在很多领域得到了广泛应用，诸如永磁电机、核磁共振和磁悬浮等领域。而所谓Halbach永磁阵列其实是一种新型的永磁体排列方式，它可以将不同磁化方向的永磁体按照一定的顺序排列，最终使得阵列一边的磁场强度增加而另一边的磁场强度减弱，具有优异的单边磁场效应，如果做成封闭环形阵列，就可以在环形的中心形成高强度的匀强磁场，而环形阵列的外部磁场很小。
中国专利CN202358950U公开了“一种Halbach永磁阵列水处理器”，该专利中的永磁水处理装置由3～9组环形永磁阵列组成，每组环形永磁阵列中的永磁铁按Halbach阵列排布而成，但是其永磁铁采用非矩形结构，磁化方向与磁体边缘不平行，加工和磁化工艺复杂，安装困难。
发明内容
本发明为了解决现有Halbach永磁阵列水处理器加工和磁化工艺复杂，安装困难的问题，提供了一种Halbach磁性阻垢除垢器。
本发明采用如下的技术方案实现：
一种Halbach磁性阻垢除垢器，包括若干永磁体、面对面设置并连接的进水法兰和出水法兰以及进、出水法兰外端连接的进、出水快速接头，其特征在于各永磁体采用内置式结构安装在进水法兰和出水法兰上，并沿永磁体的磁化方向按Halbach阵列依次旋转90°进行矩形布置，布置于进水法兰和出水法兰中间的永磁体形成窄矩形的过水通道，进、出水法兰以及进出水快速接头采用非导磁材料制成，永磁体呈方形结构。
各永磁体为方形结构，包括八块，永磁体Ⅰ、永磁体Ⅱ、永磁体Ⅲ、永磁体Ⅳ、永磁体Ⅴ以及永磁体Ⅵ安装在出水法兰上，永磁体Ⅶ和永磁体Ⅷ安装在进水法兰上，上侧两个角的永磁体Ⅰ和永磁体Ⅳ通过螺钉固定在出水法兰的上板，永磁体Ⅴ设置于永磁体Ⅰ和永磁体Ⅳ之间且通过螺钉固定在出水法兰上，下侧两个角的永磁体Ⅱ和永磁体Ⅲ分别通过螺钉固定在出水法兰的下板，永磁体Ⅵ设置于永磁体Ⅱ和永磁体Ⅲ之间且通过螺钉固定在出水法兰上；
左侧居中的永磁体Ⅶ通过螺钉固定在进水法兰的左板上，右侧居中的永磁体Ⅷ通过螺钉固定在进水法兰的右板上；
中间的永磁体Ⅴ、永磁体Ⅵ、永磁体Ⅶ以及永磁体Ⅷ组成窄矩形缝隙，形成过水通道。
进水法兰和出水法兰十字交叉面对面安装，进水法兰和出水法兰外围通过罩筒连接，罩筒也采用非导磁材料制成。
各永磁体采用高性能钕铁硼材料。
本发明将Halbach永磁阵列应用到磁性水处理阻垢器中，通过将钕铁硼永磁体内置在除垢器中并按Halbach阵列进行矩形排列，得到高强度的匀强磁场，通过设计窄的过流缝隙，提高水的流速，将阻垢器安装在循环回路中，延长水流经过磁场的时间，从而使流过的水被有效的磁化，最终达到阻垢除垢的效果。
本发明主要技术特征及其效果：
1.本发明将永磁体采用内置的Halbach阵列进行布置，并将永磁体在过水通道四周沿永磁体的磁化方向依次旋转90°进行矩形排列，形成矩形的过水端面，过水端面的长宽比很大，宽度很窄，这样可以充分增加过水流速和磁场强度，通过充分发挥单边磁场的效应，能够有效地增加阻垢除垢器内部过水通道的磁场强度，达到良好的阻垢除垢效果。
2.本发明进出水接头采用快速接头的形式连接，也可根据现场供水系统的管路连接形式进行配套，方便实用。
3.本发明进水法兰和出水法兰采用十字交叉的方式配合，为永磁体按Halbach阵列进行矩形排列提供了合理紧凑的安装空间，并且安装简单、方便。
4.本发明永磁体采用高性能的钕铁硼材料，呈方形结构，具有体积小、磁能积高、性能均衡稳定的特点，最终形成的高强度匀强磁场可以达到2特斯拉以上。
总之，本发明采用了Halbach永磁阵列优异的磁场特性，克服了永磁体磁化方向难以准确定位，排列安装困难的难题，在永磁体结构布置上更合理紧凑，充分提高了永磁体的利用率，而且安装简单方便、实用可靠，具有良好的阻垢效果。再加上该装置在对水进行磁化时不需要额外增加过多的能耗，是一种极少消耗能源的节能产品。安装高性能磁性水处理阻垢除垢器既能确保工业生产设备长期高负荷稳定运行，又能节约水资源，降低生产成本与其它物理水处理的方法如电子静电类水处理仪相比较，也更经济实用。
附图说明
图1为本发明的主剖视图
图2为本发明的侧剖视图
图中：1-永磁体Ⅰ，2-永磁体Ⅱ，3-永磁体Ⅲ，4-永磁体Ⅳ，5-永磁体Ⅴ，6-永磁体Ⅵ，7-永磁体Ⅶ，8-永磁体Ⅷ，9-进水法兰，10-出水法兰，11-进、出水快速接头，12-螺钉Ⅰ，13-螺钉Ⅱ，14-螺钉Ⅲ，15-罩筒。
具体实施方式
结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
1.Halbach磁性阻垢除垢器主要由进、出水快速接头11，进水法兰9、出水法兰10、罩筒15和永磁体1～8等组成，进、出水快速接头11分别与进水法兰9和出水法兰10连接，其中进出水快速接头可以根据供水系统管路连接形式的需要进行调整。
2.Halbach磁性阻垢除垢器共有8块，永磁体Ⅰ、永磁体Ⅱ、永磁体Ⅲ、永磁体Ⅳ、永磁体Ⅴ、永磁体Ⅵ、永磁体Ⅶ和永磁体Ⅷ，每块永磁体呈方形结构，采用内置式结构安装在进水法兰和出水法兰上。其中永磁体在过水通道四周沿永磁体的磁化方向按Halbach阵列依次旋转90°进行矩形布置，中间四块（永磁体Ⅴ、永磁体Ⅵ、永磁体Ⅶ和永磁体Ⅷ）组成窄矩形缝隙，用以增加过水流速，利用阵列单边磁场的效应，能够有效地增加永磁体过水侧磁场强度，达到良好的阻垢效果；其中永磁体Ⅰ、永磁体Ⅱ、永磁体Ⅲ、永磁体Ⅳ、永磁体Ⅴ、永磁体Ⅵ安装在出水法兰10上，永磁体Ⅶ和永磁体Ⅷ安装在进水法兰9上，安装好后，出水法兰10和进水法兰9十字交叉面对面安装。
如图1所示，可以看出内置永磁体的分布情况，所有永磁体在过水通道四周沿永磁体的磁化方向按Halbach阵列依次旋转90°进行矩形排列。其中上侧两个角的永磁体Ⅰ和永磁体Ⅳ通过螺钉固定在出水法兰10的上板，下侧两个角的2块永磁体Ⅱ和永磁体Ⅲ分别通过螺钉固定在出水法兰10的下板。左侧居中的永磁体Ⅶ通过螺钉固定在进水法兰9的左板上，右侧居中的永磁体Ⅷ通过螺钉固定在进水法兰9的右板上。
图2可以看出中间位置永磁体的布置情况，其中上下2块永磁体，永磁体Ⅴ5和永磁体Ⅳ6固定在出水法兰10上，永磁体Ⅴ5设置于永磁体Ⅰ1和永磁体Ⅳ4之间且通过螺钉固定在出水法兰10上，永磁体Ⅵ6设置于永磁体Ⅱ2和永磁体Ⅲ3之间且通过螺钉固定在出水法兰10上。总之通过对永磁体进行Halbach阵列布置，可以最大程度地将8块永磁体产生的磁场能集中在内部过水通道位置，有效地发挥阻垢除垢的效果。
本发明与现有技术相比，①安装方便；②矩形端面的水流流道可以有效减少漏磁，增加水流流速。在结构上更紧凑合理，也能提高永磁体的利用率，同时气隙磁感应强度的波形得到很大改观，磁体加工、磁化、安装更方便，也能更好地发挥单边磁场的效应，最大程度地发挥所布置永磁体的磁场强度，提高了永磁体的利用率，显著增加了阻垢器内部过水通道的磁场强度，达到了良好的阻垢除垢效果。
Claims (3)
1.一种Halbach磁性阻垢除垢器，包括若干永磁体、面对面设置并连接的进水法兰和出水法兰以及进、出水法兰外端连接的进、出水快速接头，其特征在于各永磁体采用内置式结构安装在进水法兰和出水法兰上，并沿永磁体的磁化方向按Halbach阵列依次旋转90°进行矩形布置，布置于进水法兰和出水法兰中间的永磁体形成窄矩形的过水通道，进、出水法兰以及进出水快速接头采用非导磁材料制成，各永磁体为方形结构，包括八块，永磁体Ⅰ（1）、永磁体Ⅱ（2）、永磁体Ⅲ（3）、永磁体Ⅳ（4）、永磁体Ⅴ（5）以及永磁体Ⅵ（6）安装在出水法兰（10）上，永磁体Ⅶ（7）和永磁体Ⅷ（8）安装在进水法兰（9）上，上侧两个角的永磁体Ⅰ（1）和永磁体Ⅳ（4）通过螺钉固定在出水法兰（10）的上板，永磁体Ⅴ（5）设置于永磁体Ⅰ（1）和永磁体Ⅳ（4）之间且通过螺钉固定在出水法兰（10）上，下侧两个角的永磁体Ⅱ（2）和永磁体Ⅲ（3）分别通过螺钉固定在出水法兰（10）的下板，永磁体Ⅵ（6）设置于永磁体Ⅱ（2）和永磁体Ⅲ（3）之间且通过螺钉固定在出水法兰（10）上；
左侧居中的永磁体Ⅶ（7）通过螺钉固定在进水法兰（9）的左板上，右侧居中的永磁体Ⅷ（8）通过螺钉固定在进水法兰（9）的右板上；
中间的永磁体Ⅴ（5）、永磁体Ⅵ（6）、永磁体Ⅶ（7）以及永磁体Ⅷ（8）组成窄矩形缝隙，形成过水通道。
2.根据权利要求1所述的Halbach磁性阻垢除垢器，其特征在于进水法兰（9）和出水法兰（10）十字交叉面对面安装，进水法兰（9）和出水法兰（10）外围通过罩筒（15）连接，罩筒也采用非导磁材料制成。
3.根据权利要求2所述的Halbach磁性阻垢除垢器，其特征在于各永磁体采用钕铁硼材料。
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