CN110498493A - 一种可挠性高效磁化水管道及基于其的磁化设备 - Google Patents
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Abstract
一种可挠性高效磁化水管道及基于其的磁化设备，包括设置在软管外侧的多个环形壳体，相邻两个壳体通过金属波纹管相连，每个壳体内设置有磁化环，磁化环套装在软管上，磁化环包括若干钕铁硼磁块，若干钕铁硼磁块组成一组海尔贝克阵列。本发明中的磁化设备能够实现20℃到25℃情况下表面张力的减小和蒸发速率的增加。其需求场强较小，有效减小了磁化器的体积，增强了使用的灵活性；几乎不受工作环境的电磁设备影响，效果稳定。
Description
技术领域
本发明涉及带磁设备领域，具体为一种可挠性高效磁化水管道及基于其的磁化设备。
背景技术
水流切割垂直磁场可以改变水的缔合结构，增强水体结构性，从而减小其表面张力、动力粘度等物理性质，进而实现促进农作物水分吸收、缩短喷雾液滴蒸发时间、改善混凝土性能等效果。
目前，水磁化器在国内市场仍处于成长阶段，但已应用于农业灌溉、喷雾除尘、混凝土制备等领域。但是由于水的磁化过程相关理论并不完善、磁化效果波动性较大，所以现有的磁化设备大部分都需要较大场强、较长磁化距离，且受制于诸多影响磁场分布的环境因素，如电磁设备干预等，从而普遍存在体积大、不灵活、不稳定、磁化效果差或者缺乏针对性的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种可挠性高效磁化水管道及基于其的磁化设备。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种可挠性高效磁化水管道，其特征在于，包括设置在软管外侧的多个环形壳体，相邻两个壳体通过金属波纹管相连，每个壳体内设置有磁化环，磁化环套装在软管上，磁化环包括若干钕铁硼磁块，若干钕铁硼磁块组成一组海尔贝克阵列。
本发明进一步的改进在于，钕铁硼磁块的剩磁向量方向沿轴向根据K.Halbach旋转定理分布。
本发明进一步的改进在于，每个钕铁硼磁块的横截面为等腰梯形，每个钕铁硼磁块首尾相连，形成环形；每个等腰梯形的高小于1cm。
本发明进一步的改进在于，环形的内接圆半径大于6mm。
本发明进一步的改进在于，磁化环的气隙中磁场均为0.17T-0.2T垂直向上的匀强恒定磁场。
本发明进一步的改进在于，每个磁化环沿软管轴向长度大于15mm；所有磁化环形成的有效磁场的总长大于100mm；磁化环的气隙的半径大于5mm。
本发明进一步的改进在于，在金属波纹管自由状态下，相邻两个磁化环之间的距离小于15mm。
本发明进一步的改进在于，软管一端设置有前级接入插口，另一端设置有后级接入插口。
本发明进一步的改进在于，金属波纹管包括相连在一起的个U型波纹管，相邻两段壳体之间最大弯折角度大于20°。
本发明进一步的改进在于，前级接入插口与后级接入插口结构相同，前级接入插口包括内径为8～10mm，外径为12～16mm，长为20mm的金属圆筒，金属圆筒的外表面为螺纹结构。
一种可挠性高效磁化水管道的磁化设备，包括水箱、水泵、可挠性高效磁化水管道以及压力喷嘴，其中，水箱出口通过水管与水泵入口相连，水泵出口与可挠性高效磁化水管道的入口相连，可挠性高效磁化水管道的出口与压力喷嘴相连。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：本发明采用Halbach(海尔贝克阵列)旋转式磁块分布，若干个磁块组成一个磁化环，使磁场更加稳定，几乎不存在漏磁现象，也极难为外界电磁场变化影响。由于Halbach分布具有磁块磁场叠加的特性，所以在形成相同大小磁场时本结构较传统结构更薄，占用体积更小。.在相邻Halbach结构磁化环之间加入金属波纹管连接结构，使本装置可以弯曲，从而可以应用于更加复杂的环境中，使用方法更加灵活。本发明针对性较强，主要实现了水表面张力的减小和蒸发速率的增加。在最佳工况下表面张力与未磁化相比减小了10.8％，蒸发速率增加了23.26％。
进一步的，本发明磁化气隙的半径大于5mm，半径为8mm，最佳工况下流量可达70kg/h，可适应大多数设备对磁化水流量的需求。
使用时，将待通入磁化水的水管与本磁化管道前级接入插口连接，后置设备与本磁化管道后级接入插口连接，根据使用环境弯折可挠性高效磁化水管道，固定该管道及后置设备。将待磁化用水通入可挠性磁化水管道，使水流经垂直恒定磁场，得到磁化水，进而输入后置设备完成相关作业工业。本发明可有效降低水的表面张力和动力粘度、磁化水流量大、效果稳定、体积小、使用灵活性高、加工工艺简单可行。本发明中的磁化设备能够实现20℃到25℃情况下表面张力的减小和蒸发速率的增加。其需求场强较小，有效减小了磁化器的体积，增强了使用的灵活性；几乎不受工作环境的电磁设备影响，效果稳定。
附图说明
图1是本发明的磁化喷雾系统的磁化设备的结构示意图。
图2是本发明的金属波纹管自由状态的主要部分的沿轴一分为二的剖视图。
图3是本发明的金属波纹管弯折状态的主要部分的沿轴剖视图。
图4是本发明的金属波纹管自由状态的主要部分的沿径剖视图。
图5为本发明的可挠性高效磁化水管道的结构示意图。
图6为本发明的磁化环的结构示意图。
图中：1为水箱；2为水泵；3为流量计；4为压力表；5为补水阀；6为可挠性高效磁化水管道；7为压力喷嘴，8为软管，9为壳体，10为磁化环，11为金属波纹管，12为前级接入插口，13为后级接入插口。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
如图5所示，本发明的可挠性高效磁化水管道6包括设置在软管8外侧的多个环形壳体9，相邻两个壳体通过金属波纹管11相连，每个壳体9内设置有一个磁化环10，磁化环2包括8个剩磁0.7T的钕铁硼磁块，8个钕铁硼磁块按照一定排布方式组成一组Halbach(海尔贝克阵列)结构磁化单元，钕铁硼磁块的剩磁向量方向沿轴向根据K.Halbach旋转定理分布，8个钕铁硼磁块的具体排布如图6所示：上主磁极块和下主磁极块剩磁向量方向向上、左上辅助磁极块和右下辅助磁极块剩磁向量方向向左、右上辅助磁极块和左下辅助磁极块剩磁向量方向向右、左主磁极块和右主磁极块剩磁向量方向向下。依据该排布方式，每个磁化环气隙中磁场均为0.2T垂直向上的匀强恒定磁场。
每个磁化环2为环状结构，套设置在软管8外壁上。磁化环2沿软管8轴向长度大于15mm。优选为30mm，所有磁化环2形成的有效磁场的总长大于100mm；磁化环2的气隙的半径大于5mm。
在金属波纹管11自由状态下，相邻两个磁化环2之间的距离小于15mm。
参见图4，每个钕铁硼磁块的横截面为等腰梯形，等腰梯形的高小于1cm。每个钕铁硼磁块首尾相连，形成环形，环形的内接圆半径大于6mm，优选为8mm。
优选的，本发明中具体采用的等腰梯形的上底长为6.63mm，下底长为9.11mm，高3mm。
软管8的外壁横截面为正八边形，内壁横截面为圆形。
本发明中壳体9为10个，每个壳体内设置有一个磁化环2，磁化环2共计10个，且在磁化环2的内侧形成均匀的径向垂直恒强磁场；软管8一端设置有前级接入插口12，另一端设置有后级接入插口13。
参见图2和图3，金属波纹管11包括相连在一起的3个U型波纹管，在相连两个壳体9之间沿轴向分布有以波峰、腹部、波谷、腹部及波峰的顺序相连，使每相邻两段壳体之间最大弯折角度大于20°，优选为23°。
所述前级接入插口12与后级接入插口13结构相同，前级接入插口12包括内径为8～10mm，外径为12～16mm，长为20mm的金属圆筒，金属圆筒的外表面为螺纹结构。
软管8为塑料软管，内径为8～10mm，外壁与磁块无缝连接，可以实现较大幅度弯折的功能。
参见图2，软管8为不弯折状态，即自由状态下的结构示意图。参见图3，软管9为弯折状态下的示意图，磁化环2为形如空心八棱柱状结构，每一侧面对应一块梯形钕铁硼磁体，且剩磁向量取向规律变化，在中心气隙可形成多倍于永磁体自身剩磁强度的磁场。水流通过前级接入插口12与后级接入插口13进入管道，在水流切割恒定磁场磁感线后，实现流体表面张力和动力粘度的减小；由于Halbach结构漏磁极少，所以稳定了可挠性高效磁化水管道。
参见图1，一种基于上述可挠性高效磁化水管道的磁化设备，包括水箱1、水泵2、流量计3、压力表4、补水阀2、可挠性高效磁化水管道6以及压力喷嘴7；水箱1出口通过水管与水泵2入口相连，水泵2出口经流量计3与可挠性高效磁化水管道6的前级接入插口12相连，可挠性高效磁化水管道6的后级接入插口13与压力喷嘴7相连，水箱1上设置有补水阀5。根据使用环境弯折可挠性高效磁化水管道6。其中，流量计3与可挠性高效磁化水管道6的前级接入插口12之间的管道上设置有压力表4。与前级接入插口12和后级接入插口13相连的管道配备内径为10mm的螺母，压力喷嘴7的入口距可挠性高效磁化水管道6的后级接入插口13的距离小于50mm。
本发明的使用方法为：利用水泵2将水箱1中的待磁化用水通入可挠性磁化水管道6中，使水流经垂直恒定磁场，得到磁化水，进而输入压力喷嘴7中喷出，完成磁化作业，进而输入后置设备完成相关作业。
其中，水流速度应恒定为0.2m/s，流量为70kg/h。使用的待磁化用水为工业用除盐水。
本发明采用Halbach旋转式磁块分布，磁场更加稳定，几乎不存在漏磁现象，也极难为外界电磁场变化影响；由于磁块磁场叠加，所以在形成相同大小磁场时本结构较传统结构更薄，占用体积更小，气隙更大，最佳工况下流量可达70kg/h，可适应大多数设备对磁化水流量的需求。同时，在相邻Halbach结构磁化环之间加入金属波纹管连接结构，使本装置可以弯曲，从而可以应用于更加复杂的环境中，使用方法更加灵活。本发明效果明显，针对性较强，主要实现了水表面张力的减小和蒸发速率的增加，在最佳工况下表面张力与未磁化相比减小了10.8％，蒸发速率增加了23.26％。可在不同工况下稳定减小雾化粒径20％～50％。
Claims (9)
1.一种可挠性高效磁化水管道，其特征在于，包括设置在软管(8)外侧的多个环形壳体(9)，相邻两个壳体通过金属波纹管(11)相连，每个壳体(9)内设置有磁化环(10)，磁化环(10)套装在软管(8)上，磁化环(2)包括若干钕铁硼磁块，若干钕铁硼磁块组成一组海尔贝克阵列。
2.根据权利要求1所述的一种可挠性高效磁化水管道，其特征在于，钕铁硼磁块的剩磁向量方向沿轴向根据K.Halbach旋转定理分布。
3.根据权利要求1所述的一种可挠性高效磁化水管道，其特征在于，每个钕铁硼磁块的横截面为等腰梯形，每个钕铁硼磁块首尾相连，形成环形；每个等腰梯形的高小于1cm。
4.根据权利要求3所述的一种可挠性高效磁化水管道，其特征在于，环形的内接圆半径大于6mm。
5.根据权利要求1所述的一种可挠性高效磁化水管道，其特征在于，磁化环(2)的气隙中磁场均为0.17T-0.2T垂直向上的匀强恒定磁场。
6.根据权利要求1所述的一种可挠性高效磁化水管道，其特征在于，每个磁化环(2)沿软管(8)轴向长度大于15mm；所有磁化环(2)形成的有效磁场的总长大于100mm；磁化环(2)的气隙的半径大于5mm。
7.根据权利要求1所述的一种可挠性高效磁化水管道，其特征在于，在金属波纹管(11)自由状态下，相邻两个磁化环(2)之间的距离小于15mm。
8.根据权利要求1所述的一种可挠性高效磁化水管道，其特征在于，相邻两段壳体之间最大弯折角度大于20°。
9.一种基于权利要求1所述的可挠性高效磁化水管道的磁化设备，包括水箱(1)、水泵(2)、可挠性高效磁化水管道(6)以及压力喷嘴(7)，其中，水箱(1)出口通过水管与水泵(2)入口相连，水泵(2)出口与可挠性高效磁化水管道(6)的入口相连，可挠性高效磁化水管道(6)的出口与压力喷嘴(7)相连。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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