CN115196728B - 一种螺旋加速磁切割水体磁力活化装置 - Google Patents
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Abstract
一种螺旋加速磁切割水体磁力活化装置，驱动装置通过支架架设于螺旋磁切割活化机构的侧面；螺旋磁切割活化机构中保护罩设置于底座上面，导磁体置于保护罩里面，保护罩内壁有输水管道；导线缠绕在导磁体外表面上；保护罩的两端分别与输水管道连通；远红外活化机构设置在螺旋磁切割活化机构上游的输水管道上；电气石陶粒矩阵设置在固定槽内部，固定槽的两侧面分别设置入口和出口。本发明电气石的远红外场和复变电磁场共同活化水体，破坏水体氢键平衡状态，降低水体表面张力，该变水体所受洛伦兹力的大小，以至于改变水体氢键平衡状态，改变水体表面张力。
Description
技术领域
本发明涉及一种降低水体表面张力的水体活化装置，具体的说是一种螺旋加速磁切割水体磁力活化装置。
背景技术
目前，煤层注水是解决矿井火灾、煤尘、瓦斯爆炸等灾害的重要手段，随着采矿深度的不断增加，煤层越来越呈现低渗透性的特征，从而限制了煤层注水的效果。注水过程中，水体的表面张力可以表征水体注入的性质，当水以氢键的形式结合大量水分子形成大分子团时，水体表面张力差，注水效果也差。当水以水分子或者小分子团的形式出现时，水体的表面张力小，这类水体注入到煤体孔裂隙内部的效果好。因此，需要对水体进行活化，破坏水体氢键平衡状态，使水体呈现小表面张力状态。
电气石的远红外、电流形成的磁场均可使水体的氢键平衡状态发生改变。但目前水体进入磁场时，单纯通过改变电流电压实现磁场强度变化，从而改变水合离子所受洛伦兹力的大小来改变氢键平衡状态。由洛伦兹力的计算公式F=Bqvsinθ(θ是v速度和B磁场强度的夹角)，发现改变水合离子在磁场中的速度也会改变洛伦兹力。但是，又因为水体在磁场中的时间长度与活化效果的时间也相关，因此，就需要设计一种不改变水体在磁场中的流过时间而增加水合离子在磁场中相对流动速度的水活化装置。
发明内容
本发明为克服背景技术中的问题，提供了一套电气石陶粒矩阵预处理配合螺旋切割水体增大水体在磁场内相对运动速度的水体活化装置。该装置通过螺旋磁场切割被电气石活化的水体，增大水合离子所受洛伦兹力，破坏水体氢键平衡状态，从而降低水体的表面张力，降低煤层注水阻力。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案：一种螺旋加速磁切割水体磁力活化装置，包括驱动机构、远红外活化机构、螺旋磁切割活化机构、输水机构；
驱动机构包括功率调节器、变频电机、动力传输齿轮；驱动装置通过支架架设于螺旋磁切割活化机构的侧面；
螺旋磁切割活化机构包括保护罩、导磁体、底座、导线、电信号调节器、电刷；保护罩设置于底座上面，导磁体置于保护罩里面，保护罩内壁有输水管道；导线缠绕在导磁体外表面上；保护罩的两端分别与输水管道连通；
远红外活化机构设置在螺旋磁切割活化机构上游的输水管道上，包括电气石陶粒矩阵和固定槽；电气石陶粒矩阵设置在固定槽内部，固定槽的两侧面分别设置入口和出口。
作为优选的技术方案：输水机构包括输水管道，输水管道的前段安装有水流速调节阀。
作为优选的技术方案：输水管道，其一端与水源连接，其中部盘旋于保护罩内壁上，其另一端与用水设备连接。
作为优选的技术方案：变频电机输出端和导磁体端部分别安装有一动力传输齿轮，驱动机构通过动力传输齿轮与导磁体连接，并传输动力；所述变频电机的接线电路与功率调节器相连，实现电机转速调节。
作为优选的技术方案：螺旋磁切割活化机构中，导线电流输入和输出位置与电刷相连，实现选择过程中电路的连通；导线在导磁体中缠绕方向一致，实现导线圈形成一致的磁场。
作为优选的技术方案：导线在导磁体两端缠绕，电流方向相同；配合导磁体在布置最少导线线圈的前提下，形成最强磁场分布。
作为优选的技术方案：输水机构中的输水管道螺旋嵌入到保护罩内壁上，水体传输方向与磁导体旋转方向相反。
作为优选的技术方案：远红外活化机构中，电气石陶粒以矩阵形式布置在固定槽中；电气石的远红外场和复变电磁场共同活化水体。
作为优选的技术方案：螺旋磁切割活化机构中，还配设有绝缘轴承，绝缘轴承配合电刷实现了旋转过程中电流的连通。
作为优选的技术方案：绝缘轴承中间转子为绝缘转子，防止电路短路。
采用上述技术方案的本发明与现有技术相比，电气石的远红外场和复变电磁场共同活化水体，破坏水体氢键平衡状态，降低水体表面张力。螺旋旋转磁场可实现不改变水体在磁场的活化时间的基础上，改变水体在磁场中相对运动的速度。从而该变水体所受洛伦兹力的大小，以至于改变水体氢键平衡状态，改变水体表面张力。导线在磁导体两端缠绕，电流方向相同。配合磁导体在布置最少导线线圈的前提下，形成最强磁场分布。绝缘轴承配合电刷实现了旋转过程中电流的连通。绝缘轴承中间转子为绝缘转子，防止电路短路。
附图说明
图1 为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明中远红外活化机构的结构示意图。
图3为本发明中螺旋磁切割活化机构的示意图。
图4为本发明中螺旋磁切割活化机构电线连接结构示意图。
图5为本发明中底座截面结构示意图。
图6为本发明中导磁体端面结构示意图。
图7为本发明中螺旋磁切割活化机构的磁场方向示意图。
图中：变频电机1、电机侧齿轮2、磁导体侧齿轮3、保护罩4、水流速调节阀5、左侧支撑片6、导磁体7、输水管道8、右侧支撑片9、固定槽10、电气石陶粒矩阵11、功率调节器12、底座13、电信号调节器14、导线15、绝缘转子16、绝缘轴承17、电刷18。
具体实施方式
下面结合附图及实施例详述本发明。
参见附图1-6，本发明所公开的是一种水体活化装置，通过螺旋磁场切割被电气石活化的水体，增大水合离子所受洛伦兹力，破坏水体氢键平衡状态，从而降低水体的表面张力，降低煤层注水阻力。
这种螺旋加速磁切割水体磁力活化装置，包括变频电机1、电机侧齿轮2、导磁体侧齿轮3、保护罩4、水流速调节阀5、左侧支撑片6、导磁体7、输水管道8、右侧支撑片9、固定槽10、电气石陶粒矩阵11、功率调节器12、底座13、电信号调节器14、导线15、绝缘转子16、绝缘轴承17、电刷18。
这种活化装置具体包括驱动机构、远红外活化机构、螺旋磁切割活化机构、输水机构。
驱动机构包括功率调节器12、变频电机1、动力传输齿轮；驱动装置通过支架架设于螺旋磁切割活化机构的侧面。本实施例中，变频电机1的输出端和导磁体7的输入端分别安装有一动力传输齿轮，即电机侧齿轮2和导磁体侧齿轮3，驱动机构通过相互啮合传动的电机侧齿轮2和导磁体侧齿轮3与导磁体连接，并传输动力；变频电机1的接线电路与功率调节器12相连，从而调节电机转速，实现调控螺旋磁切割的速度。
螺旋磁切割活化机构包括保护罩4、导磁体7、底座13、导线15、电信号调节器14、电刷18。保护罩4为中空圆筒结构，其左右两侧分别为左侧支撑片6和右侧支撑片9，保护罩设置于底座13上面，底座截面为梯形结构，其上表面中央为内凹的弧形槽，保护罩嵌于弧形槽内。导磁体7置于保护罩4里面，保护罩4内壁有输水管道；导线15缠绕在导磁体7的外表面上；保护罩4的两端分别与输水管道连通。
输水机构包括输水管道8，输水管道8的前段（来水方向，图1中箭头方向）安装有水流速调节阀5。输水管道，其一端与水源连接，其中部盘旋于保护罩内壁上，其另一端与用水设备连接。
螺旋磁切割活化机构中，导线电流输入和输出位置与电刷相连，实现选择过程中电路的连通。导线在导磁体中缠绕方向一致，从而使导线圈形成一致的磁场。导线在导磁体两端缠绕，电流方向相同；配合导磁体在布置最少导线线圈的前提下，形成最强磁场分布。输水机构中的输水管道螺旋嵌入到保护罩内壁上，水体传输方向与磁导体旋转方向相反，在保证水体在磁场中磁化时间不变的前提下，改变水体在磁场中的相对移动速度。保护罩两侧面为支撑片，支撑片与磁导体端部通过特制的绝缘轴承定位，整体固定在底座上，导磁体外侧覆盖保护罩。螺旋旋转磁场可实现不改变水体在磁场的活化时间的基础上，改变水体在磁场中相对运动的速度。从而该变水体所受洛伦兹力的大小，以至于改变水体氢键平衡状态，改变水体表面张力。
远红外活化机构设置在螺旋磁切割活化机构上游的输水管道上，包括电气石陶粒矩阵11和固定槽10。电气石陶粒矩阵11设置在固定槽10内部，固定槽的两侧面分别设置入口和出口。电气石陶粒以矩阵形式布置在固定槽中；电气石的远红外场和复变电磁场共同活化水体。电气石的远红外场和复变电磁场共同活化水体，破坏水体氢键平衡状态，降低水体表面张力。
螺旋磁切割活化机构中，还配设有绝缘轴承，绝缘轴承配合电刷实现了旋转过程中电流的连通。绝缘轴承中间转子为绝缘转子，防止电路短路。下面对本发明的水体活化过程进行说明。
螺旋静态直流电磁场水体活化：
步骤一，将导线接入直流电源，调节电信号调节器14，改变电压从而改变旋转静态磁场的强度；
步骤二，调节水流速调节阀5，确定水体在磁场中活化时间；
步骤三，根据需要调节功率调节器12，改变变频电机1转速，实现水合离子所受洛伦兹力的改变。
螺旋动态直流电磁场水体活化：
步骤一，将导线接入交流电源，调节电信号调节器14，改变电压从而改变旋转动态磁场的强度，该磁场为交变磁场；
步骤二，调节水流速调节阀5，确定水体在磁场中活化时间；
步骤三，根据需要调节功率调节器12，改变变频电机1转速，实现水合离子所受洛伦兹力的改变。
Claims (5)
1.一种螺旋加速磁切割水体磁力活化装置，其特征在于：包括驱动机构、远红外活化机构、螺旋磁切割活化机构、输水机构；
驱动机构包括功率调节器、变频电机、动力传输齿轮；驱动装置通过支架架设于螺旋磁切割活化机构的侧面；
螺旋磁切割活化机构包括保护罩、导磁体、底座、导线、电信号调节器、电刷；保护罩设置于底座上面，导磁体置于保护罩里面，保护罩内壁有输水管道；导线缠绕在导磁体外表面上；保护罩的两端分别与输水管道连通；
螺旋磁切割活化机构中，导线电流输入和输出位置与电刷相连，实现选择过程中电路的连通；导线在导磁体中缠绕方向一致，实现导线圈形成一致的磁场；导线在导磁体两端缠绕，电流方向相同；配合导磁体在布置最少导线线圈的前提下，形成最强磁场分布；
输水机构包括输水管道，输水管道的前段安装有水流速调节阀；输水管道，其一端与水源连接，其中部盘旋于保护罩内壁上，其另一端与用水设备连接；输水机构中的输水管道螺旋嵌入到保护罩内壁上，水体传输方向与磁导体旋转方向相反；
在保证水体在磁场中磁化时间不变的前提下，改变水体在磁场中的相对移动速度；
远红外活化机构设置在螺旋磁切割活化机构上游的输水管道上，包括电气石陶粒矩阵和固定槽；电气石陶粒矩阵设置在固定槽内部，固定槽的两侧面分别设置入口和出口。
2.根据权利要求1所述的螺旋加速磁切割水体磁力活化装置，其特征在于：变频电机输出端和导磁体端部分别安装有一动力传输齿轮，驱动机构通过动力传输齿轮与导磁体连接，并传输动力；所述变频电机的接线电路与功率调节器相连，实现电机转速调节。
3.根据权利要求1所述的螺旋加速磁切割水体磁力活化装置，其特征在于：远红外活化机构中，电气石陶粒以矩阵形式布置在固定槽中；电气石的远红外场和复变电磁场共同活化水体。
4.根据权利要求1所述的螺旋加速磁切割水体磁力活化装置，其特征在于：螺旋磁切割活化机构中，还配设有绝缘轴承，绝缘轴承配合电刷实现了旋转过程中电流的连通。
5.根据权利要求4所述的螺旋加速磁切割水体磁力活化装置，其特征在于：绝缘轴承中间转子为绝缘转子，防止电路短路。
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