PL165400B1

PL165400B1 - Apparatus for filtering and magnetohydrodynamically treating liquids, in particular water

Info

Publication number: PL165400B1
Application number: PL29030291A
Authority: PL
Inventors: Antoni Szkatula; Marek Kopec; Jan Wanat
Original assignee: Inst Fizyki Jadrowej Im Henryk
Priority date: 1991-05-16
Filing date: 1991-05-16
Publication date: 1994-12-30
Also published as: PL290302A1

Abstract

Urządzenie do filtrowania i magnetohydrodynamicznego uzdatniania cieczy, zwłaszcza wody, posiadające obudowę, złoże filtrujące i magnesy trwałe, znamienne tym, że obudowa (1), korzystnie o przekroju kołowym, posiada co najmniej jedną przegrodę (2), złoże filtrujące (3), korzystnie dwuskładnikowe, złożone z kształtek ferromagnetycznych i żelu krzemowego, a magnesy trwałe (4) o krzywiźnie odpowiadającej przekrojowi obudowy (1) są odizolowane od obiegu cieczy i znajdują się w ruchomych klapach (5) zainstalowanych zewnętrznie na obudowie (1).Filtering and magnetohydrodynamic device liquid treatment, especially water, having a housing, filter bed and permanent magnets characterized in that housing (1), preferably circular in section, has at least one partition (2), filter bed (3), preferably two-component, composed of ferromagnetic fittings and silica gel, and permanent magnets (4) o the curvature corresponding to the cross-section of the housing (1) are isolated from the liquid circuit and are in the movable flaps (5) installed externally on the housing (1).

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do filtrowania i magnetohydrodynamicznego uzdatniania cieczy, zwłaszcza wody w obiegach wodnych zwłaszcza, obiegach centralnego ogrzewania, obiegach kotłowych, obiegach gospodarczych, zwłaszcza do nawadniania roślin i do celów komunalnych.The subject of the invention is a device for filtering and magnetohydrodynamic treatment of liquids, in particular water in water circuits, in particular, central heating circuits, boiler circuits, household circuits, in particular for irrigation of plants and for municipal purposes.

Ciecze są oczyszczane głównie z cząstek ferromagnetycznych, w tym z produktów korozji i zawiesin oraz stabilizacji aktywnych polimerów kwasu krzemowego.Liquids are mainly cleaned of ferromagnetic particles, including corrosion products and suspensions, and the stabilization of active silicic acid polymers.

W ostatnich latach daje się zauważyć zainsteresowanie tą problematyką, zwłaszcza przoduje w tej dziedzinie Instytut Fizyki Jądrowej w Krakowie, który dokonał wielu interesujących badań naukowych i zgłoszeń patentowych.In recent years, there has been a noticeable interest in these issues, especially the Institute of Nuclear Physics in Krakow, which has carried out many interesting scientific research and patent applications, is the leader in this field.

Znane są z polskich oraz zagranicznych opisów patentowych, sposoby a także urządzenia oparte o te sposoby, pozwalające na oczyszczanie roztworów wodnych w polu magnetycznym. Można tu wymienić przykładowo polski patent 47 507 odnoszący się do traktowania cieczy tworzącej osady, powodującej korozję powierzchniową i międzykrystaliczną, polem magnetycznym wytworzonym przez bieguny dwóch przyległych magnesów trwałych i co najmniej jedno ciało dodatkowe z materiału paramagnetycznego, znajdującego się między wymienionymi magnesami trwałymi.There are methods and devices based on these methods known from Polish and foreign patents, allowing for the purification of aqueous solutions in a magnetic field. Mention may be made here, for example, of the Polish patent 47 507 relating to the treatment of a sediment-forming liquid causing surface and intercrystalline corrosion with a magnetic field generated by the poles of two adjacent permanent magnets and at least one additional body made of a paramagnetic material between said permanent magnets.

Znany z polskiego opisu patentowego 56 679 sposób usuwania z wody i ścieków wodnych zawiesin zawierających żelazo i jego związki o własnościach magnetycznych polegająch na tym, że wodę albo ścieki przeprowadza się w sposób ciągły przez pole magnetyczne w celu namagnesowania poszczególnych cząstek zawiesin, powodując ich łączenie w aglomeraty łatwo opadalne, oddzielane następnie do wody albo ścieków w znanych osadnikach.A method known from the Polish patent specification 56 679 for removing from water and sewage aqueous suspensions containing iron and its compounds with magnetic properties, consisting in passing water or sewage continuously through a magnetic field in order to magnetize individual suspension particles, causing them to combine into easily settling agglomerates, then separated into water or sewage in known settling tanks.

Znany z polskiego opisu patentowego 62737 sposób odmineralizowania wody na drodze procesów fizykochemicznych polega na tym, że wodę przepuszcza się przez elektrolizer kaskadowy, gdzie następuje koagulacja zanieczyszczeń, a następnie wodę z zawiesiną skoagulowanych soli mineralnych i koloidów przepuszcza się przez rdzeń rurowy cewki indukcyjnej w kierunku zgodnym z kierunkiem sił pola magnetycznego do komory rozdzielczej, w której dla ostatniego oddzielenia zanieczyszczeń kieruje się ją w dolną część komory w obszar działania pola magnetycznego wirującego, skąd zanieczyszczenia odprowadza się z częścią wody na zewnątrz. Innym wylotem odprowadza się z komory rozdzielczej wodę oczyszczoną, a cały proces prowadzi się systemem ciągłym.The method of water demineralisation by physicochemical processes, known from the Polish patent specification 62737, consists in passing water through a cascade electrolyser, where impurities coagulate, and then water with a suspension of coagulated mineral salts and colloids is passed through the tubular core of the induction coil in the direction corresponding to with the direction of the magnetic field forces to the distribution chamber, in which for the last separation of impurities it is directed to the lower part of the chamber into the area of the rotating magnetic field, from where the impurities are carried away with a part of the water to the outside. Purified water is discharged from the distribution chamber through another outlet, and the entire process is carried out in a continuous system.

165 400165 400

Znany jest także z polskiego opisu patentowego 133 778 sposób uzdatniania wody surowej w instalacji ciepłej wody gospodarczej polegający na tym, że strumień wody surowej poddaje się działaniu pola przyspieszeń w sposób wahadłowy, składający się z kolejno po sobie następujących opóźnień i przyspieszeń. W procesie przyspieszeń i opóźnień strumienia wody następuje wydzielanie się z wody tlenu oraz wolnego dwutlenku węgla, a także wytrącanie soli innych pierwiastków. Wytrącaniu się tlenu z wody towarzyszy zjawisko uzdatniania związków żelaza rozpuszczonych w wodzie.Also known from the Polish patent specification 133 778 is a method of treating raw water in a domestic hot water system, whereby the raw water stream is subjected to the acceleration field in a swinging manner, consisting of successive delays and accelerations. In the process of acceleration and delays of the water stream, oxygen and free carbon dioxide are released from the water, and salts of other elements are precipitated. The precipitation of oxygen from water is accompanied by the treatment of iron compounds dissolved in water.

Znany jest ponadto z polskiego opisu patentowego 138 828 sposób uzdatniania wody w instalacji wewnętrznej centralnego ogrzewania polegający na tym, że cząsteczki wody pobranej z instalacji wodociągowej poddaje się zderzeniom niesprężystym z cząsteczkami ciała stałego w złożu fluidalnym, w którym czynnikiem roboczym jest woda, a ciałem stałym jest mieszanina piasku kwarcowego oraz żwiru marmurowego. Proces zderzeń w obecności pola magnetycznego inicjuje wytrącanie soli. Ziarna piasku działają jako zarodniki krystalizacji soli decydujących o twardości wody. Sole te pokrywają ziarna piasku i przyjmują kształt granulek.There is also known from Polish patent description 138 828 a method of water treatment in an internal central heating installation, which consists in inelastic collisions with particles of a solid body in a fluidized bed, in which the working medium is water, and the solid body is there is a mixture of quartz sand and marble gravel. The collision process in the presence of a magnetic field initiates salt precipitation. The grains of sand act as spores for the crystallization of salts that determine water hardness. These salts coat the sand grains and take the shape of granules.

Znany jest z patentu europejskiego 0 241090 (Int. CL⁴ CO2F 1/48) sposób magnetohydrodynamicznego uzdatniania wody i z polskiego opisu patentowego 151 288 sposób pod tym samym tytułem, których istotą jest przepuszczanie wody zawierającej krzemionkę jonową lub kwas krzemowy, magnetyt oraz rozpuszczone sole, ze zmienną prędkością i gradientem przez obszary o określonym natężeniu pola magnetycznego wynoszącym od 0,4X 105 do 1,6X K)5A/m oraz gradiencie pola magnetycznego wynoszącym 0,5 X 10⁷ do 2,2 X 10⁷ A/m w wyniku czego powstają w wodzie polimery kwasu krzemowego.A method of magnetohydrodynamic water treatment is known from the European patent 0 241090 (Int. CL ⁴ CO2F 1/48) and the Polish patent specification 151 288 under the same title, the essence of which is to pass water containing ionic silica or silicic acid, magnetite and dissolved salts, with variable speed and a gradient through areas with a defined magnetic field strength of 0.4X 105 to 1.6X K) 5A / m and a magnetic field gradient of 0.5 X 10 ⁷ to 2.2 X 10 ⁷ A / m resulting in polymers of silicic acid are formed in water.

Znane są również z opisów patentowych i wzorów ochronnych rozwiązania urządzeń oparte o metodę oddziaływania pola magnetycznego na roztwory wodne pozwalające na ich oczyszczanie z różnych zawiesin, produktów korozji i innych. Przykładowo znany jest polski patent 132479, według którego urządzenie o korpusie rurowym posiada płytę nośną z zamocowanym stosem magnesów, zamkniętą denkiem stałym.Also known from patent descriptions and protection designs are device solutions based on the method of magnetic field interaction with aqueous solutions allowing for their purification from various suspensions, corrosion products and others. For example, the Polish patent 132479 is known, according to which the device with a tubular body has a support plate with a stack of magnets attached, closed with a fixed bottom.

Ze wzoru ochronnego 44115 znane jest urządzenie o korpusie rurowym, w którym na trzpieniu umieszczone są magnesy przemiennie z nabiegunnikami. Zewnętrzna pobocznica pierścieniowych nabiegunników jest wklęsła, a ich średnica zewnętrzna jest większa od zewnętrznej średnicy pierścieniowych magnesów, zaś wysokość nabiegunników jest większa od wysokości magnesów.The protective pattern 44115 discloses a device with a tubular body in which magnets alternating with pole pieces are arranged on the mandrel. The outer side of the ring pole pieces is concave and their outside diameter is greater than the outside diameter of the ring magnets, and the height of the pole pieces is greater than the height of the magnets.

W innych opisach patentowych i wzorach ochronnych dotyczących sposobów i/lub urządzeń oddziaływujących polem magnetycznym na środowisko wodne, zwłaszcza mających zastosowanie w obiegach otwartych albo instalacjach wykorzystywanych w energetyce i ciepłownictwie, istotą rozwiązań jest oddziaływanie sił pola magnetycznego w kierunku prostopadłym do przepływu cieczy z odpowiednią przenikliwością skorelowaną z szybkością przepływu, regulowaną często przewężeniami średnic przewodów oraz gradientami ciśnień wewnętrznych. Odpowiednie zmiany parametrów uzyskuje się również przez zmiany kształtu poszczególnych elementów stosu magnetycznego. Przykładami takich wynalazków są udzielone patenty, przykładowo 146 864, 148 343, 156979, 160438 oraz praw ochronnych 39740 aparat do magnetohydrodynamicznej obróbki wody.In other patents and protection designs relating to methods and / or devices affecting the water environment with a magnetic field, especially those applicable in open circuits or in installations used in energy and heat engineering, the essence of solutions is the interaction of magnetic field forces in the direction perpendicular to the liquid flow with appropriate penetration correlated with the flow rate, often regulated by the narrowing of the pipe diameters and internal pressure gradients. Appropriate parameter changes are also obtained by changing the shape of individual elements of the magnetic stack. Examples of such inventions are granted patents, for example 146 864, 148 343, 156979, 160438 and protection rights 39740 apparatus for magnetohydrodynamic water treatment.

Ze względu na zastosowanie, interesujący jest opis patentowy nr 164 154, który wykorzystując oddziaływanie pola magnetycznego powoduje znaczną intensyfikację roztworu organizmów żywych zwłaszcza roślin.Due to its application, patent specification No. 164 154 is interesting, as it uses the influence of the magnetic field to significantly intensify the solution of living organisms, especially plants.

Koniecznością jest podkreślenie, że metoda magnetohydrodynamicznego uzdatniania cieczy nie zastępuje stacji uzdatniania wody spożywczej - komunalnej, ani też nie rozwiązuje problemu odsalania wody, ponadto przywołane rozwiązania nie podają sposobu i nie pozwalają na wypłukanie zanieczyszczeń osiadłych wewnątrz urządzeń.It is necessary to emphasize that the method of magnetohydrodynamic liquid treatment does not replace a drinking water treatment station - municipal water, nor does it solve the problem of water desalination, moreover, the solutions mentioned do not provide a method and do not allow to rinse out the contaminants deposited inside the devices.

Celem przedmiotowego wynalazku jest zapewnienie optymalnego wykorzystania metody filtracji magnetohydrodynamicznego uzdatniania cieczy, zwłaszcza wody, głównie z cząsteczek ferromagnetycznych, w tym produktów korozji i zawiesin oraz stabilizacji polimerów kwasu krzemowego. Efektem stosowania urządzenia będzie koagulacja cząsteczek i zawiesin, ich zatrzymywanie w złożu filtracyjnym, obniżenie procesów korozyjnych w obiegach oraz zabezpieczenie przed powstawaniem twardych osadów w chronionych urządzeniach.The object of the present invention is to ensure the optimal use of the magnetohydrodynamic filtration method for the treatment of liquids, especially water, mainly of ferromagnetic particles, including corrosion products and suspensions, and the stabilization of silicic acid polymers. The effect of using the device will be the coagulation of particles and suspensions, their retention in the filter bed, reduction of corrosion processes in the circuits and protection against the formation of hard deposits in the protected devices.

165 400165 400

Istotą wynalazku jest urządzenie posiadające obudowę, korzystnie o przekroju kołowym, w której ustawiona jest co najmniej jedna przegroda dla wywołania turbulentnych zawirowań cieczy, wywołania zmian kierunku jej przepływu i wydłużenia drogi i czasu przebywania cieczy w polu magnetycznym. Urządzenie zawiera złoże filtrujące korzystnie dwuskładnikowe znajdujące się w obudowie składającej się z kształtek ferromagnetycznych albo wiór i żelu krzemowego dla wychwytywania wytrąceń w cieczy oraz zapoczątkowania procesów polimeryzacyjnych, gdyż na złoże filtrujące i przepływającą ciecz działa pole magnetyczne z magnesów trwałych o krzywiźnie odpowiadającej przekrojowi obudowy, ułożonych w ruchomych klapach zainstalowanych zewnętrznie na obudowie i odizolowanych od obiegu cieczy. Zwraca tu uwagę brak kontaktów magnesów trwałych z przepływającą cieczą. Na wejściu przewodu doprowadzającego ciecz do urządzenia, jest zainstalowany dozownik 6 ze szkłem wodnym, dawkujący w razie potrzeby szkło wodne do uzdatniania cieczy dla podwyższenia stężenia krzemianów. Ma to na celu spowodowanie powstawania polimerów kwasu krzemowego w cieczy w celu ochrony wewnętrznych powierzchni rurociągów, wymienników ciepła i innych urządzeń przed korozją i odkładanie twardych osadów, skoagulowania zawiesiny, zwłaszcza produktów korozji i zatrzymaniu ich w złożu filtrującym 3. Dla okresowego przepłukiwania złoża filtrującego 3 z nagromadzonych osadów, zastosowano równoległe obejście przewodowe wodne 7 wyposażone w trójdzielne zawory 8. Rozwiązanie to pozwala na uzyskanie celu, bez konieczności odłączania całego urządzenia od rurociągu. Podczas procesu przepłukiwania, dla wyeliminowania działania pola magnetycznego rozchyla się ruchome klapy 5 z magnesami trwałymi 4. Dla wzmocnienia efektu działania magnesów trwałych 4 w osi symetrii obudowy 1 jest umiejscowiony rdzeń magnetyczny 9.The essence of the invention is a device having a housing, preferably of circular cross-section, in which at least one partition is arranged to cause turbulent swirls of the liquid, cause changes in the direction of its flow, and extend the path and time of the liquid's stay in the magnetic field. The device includes a filtering bed, preferably two-component, contained in a housing consisting of ferromagnetic shapes or silicon chip and gel to capture precipitations in the liquid and initiate polymerization processes, because the filtering bed and the flowing liquid are affected by a magnetic field of permanent magnets with a curvature corresponding to the cross-section of the housing, arranged in movable dampers installed externally on the casing and isolated from the liquid circuit. What draws attention here is the lack of contacts between the permanent magnets and the flowing liquid. At the inlet of the liquid supply line to the device, a water glass dispenser 6 is installed, dispensing if necessary water glass for liquid treatment to increase the concentration of silicates. This is to cause the formation of silicic acid polymers in the liquid to protect the internal surfaces of pipelines, heat exchangers and other equipment against corrosion and build up of hard deposits, to coagulate the suspension, especially corrosion products, and to trap them in the filter bed 3. For periodic flushing of the filter bed 3 from accumulated sediments, a parallel water bypass 7 equipped with three-way valves 8 was used. This solution allows achieving the goal without disconnecting the entire device from the pipeline. During the washing process, the movable flaps 5 with permanent magnets 4 are opened to eliminate the action of the magnetic field. In order to enhance the effect of the permanent magnets 4, the magnetic core 9 is located in the symmetry axis of the housing 1.

Uzdatniona tą metodą ciecz, zwłaszcza woda, pozbawiona jest bezpośredniego kontaktu z magnesami trwałymi 4 mającymi w składzie strukturalnym związki toksyczne, a zatem może być stosowana do intensyfikacji produkcji roślinnej i do celów komunalnych.The liquid treated with this method, especially water, is free from direct contact with permanent magnets 4 having toxic compounds in their structural composition, and therefore can be used to intensify plant production and for municipal purposes.

Istota wynalazku jest przedstawiona w przykładzie wykonania na rysunku, na którym widzimy obudowę 1, o przekroju kołowym, w której zainstalowano przegrody 2. Całość została wypełniona złożem filtrującym 3 złożonym z kształtek ferromagnetycznych i żelu krzemowego. Magnesy trwałe 4 zostały umieszczone w ruchomych klapach 5 na zewnątrz obudowy, mocowanych wahliwie na zawiasach i zamykanych. Na wejściu przewodu doprowadzającego ciecz do urządzenia znajduje się dozownik 6 dawkujący szkło wodne. Eksploatacja urządzenia wymaga okresowego przepłukiwania złoża filtrującego 3, w tym celu zastosowano równoległe obejście przewodowe wodne 7 wraz z trójdzielnymi zaworami 8. Całość podłączona jest do instalacji wodnej i odpływowej. Przed przystąpieniem do przepłukiwania rozchyla się ruchome klapy 5, w których znajdują się magnesy trwałe 4. Dla wzmocnienia efektu działania pola magnetycznego podczas pracy urządzenia, w osi symetrii obudowy 1 jest umiejscowiony rdzeń magnetyczny 9.The essence of the invention is presented in the embodiment in the drawing, in which we can see the casing 1 with a circular cross-section, in which the partitions 2 are installed. The whole is filled with a filtering bed 3 composed of ferromagnetic fittings and silicon gel. Permanent magnets 4 are placed in movable flaps 5 outside the housing, pivotally mounted on hinges and closed. At the inlet of the liquid supply line to the device there is a dispenser 6 dosing water glass. Operation of the device requires periodic flushing of the filter bed 3, for this purpose a parallel water bypass 7 with three-way valves 8 is used. The whole is connected to the water and drainage systems. Before commencing rinsing, the movable flaps 5 in which there are permanent magnets 4 are opened. In order to enhance the effect of the magnetic field during operation of the device, the magnetic core 9 is located in the symmetry axis of the housing 1.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 złPublishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies. Price: PLN 10,000

Claims

Patent claims

Device for filtering and magnetohydrodynamic treatment of liquids, in particular water, having a housing, a filter bed and permanent magnets, characterized in that the housing (1), preferably circular in cross-section, has at least one partition (2), a filter bed (3) , preferably two-component, composed of ferromagnetic shapes and silicon gel, and permanent magnets (4) with a curvature corresponding to the cross-section of the housing (1) are isolated from the liquid circuit and are located in movable flaps (5) installed externally on the housing (1).

2. The device according to claim A device as claimed in claim 1, characterized in that the magnetic core (9) is located in the symmetry axis of the housing (1).

3. The device according to claim The device of claim 1, characterized in that at the entrance of the liquid supply line to the device is a dispenser (6) for dispensing water glass.

4. The device according to claim 3. A method as claimed in claim 1, characterized in that it is equipped with a parallel water bypass (7) with three-way valves (8).