PL181733B1 - Urządzenie do magnetycznej obróbki cieczy i gazów - Google Patents

Abstract

1. Urządzenie do magnetycznej obróbki cieczy i gazów zawierające magnes, stykający się bezpośrednio z obrabianącieczą lub gazem 1 oddziaływujący na ciecz lub gaz tylko jednym biegunem, południowym lub północnym, znamienne tym, że posiada magnes (2) umieszczony w korpusie (1, 20) urządzenia w taki sposób, iż płaszczyzna bieguna południowego (S) magnesu (2) jest równocześnie płaszczyzną ściany (5, 22) komory przepływowej (4, 21), która jest miejscem obróbki polem magnetycznym cieczy lub gazu, przy czym największa wysokość (h) komory przepływowej (4, 21), ustalana jako odległość między biegunem a przeciwległą ścianą (6, 23) komory przepływowej (4,21), charakteryzuje się zależnością h < 0,485-7%/π, gdzie symbole oznaczają: h - największa wysokość komory przepływowej (4,21), V - objętość magnesu (2), π - stała o wartości 3,1416.

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do magnetycznej obróbki cieczy i gazów. Urządzenia takie znalazły bardzo szerokie praktyczne zastosowanie zarówno przy procesach uzdatniania wody, jak i procesach spalania paliw płynnych i gazowych w układach paliwowych samochodów czy w piecach domowych i przemysłowych.

W znanym z opisu patentowego Europejskiego Urzędu Patentowego nr 0427241 urządzeniu do magnetycznej obróbki cieczy przepływającej przez takie urządzenie, w kształcie rury, ciecz płynąca w środku tej rury, poddawana jest obróbce polem magnetycznym kolejno w równym stopniu biegunem północnym, jak i południowym. Uzyskano przez to ustawienie, wokół środkowej przepływowej rury, wykonanej z tworzywa sztucznego, we wnętrzu tego rurowego urządzenia, kilku par pierścieniowych stałych magnesów rozdzielono odległościowymi pierścieniami. Takie umieszczenie magnesów odizolowało je również od bezpośredniego styku z przepływającą cieczą.

Urządzenie do magnetycznego uzdatniania wody, znane z opisu patentowego USA nr 4422933, wykorzystuje tzw. technologię jednobiegunową, bowiem przepływająca przez to urządzenie woda poddawana jest oddziaływaniu tylko jednego bieguna magnetycznego. W urządzeniu tym stały magnes, ze środkowym otworem dla skręcającej w całość śruby, odizolowano od przepływającej przez nie wody poprzez umieszczenie go w odpowiednio ukształtowanym cylindrze, zamkniętym od strony stykającej się z wodą rozłącznie, dzięki środkowej śrubie, nabiegunnikiem wykonanym z nierdzewnej stali, zaś od drugiej strony zamknięty regulacyjną nasadką. Regulacyjna nasadka, przesuwana, łącznie jednocześnie z magnesem i nabiegunnikiem, w kierunku do dołu lub do góry dzięki gwintowemu osadzeniu w korpusie urządzenia, umożliwia ręczną regulację tempa przepływu wody aż do całkowitego zamknięcia przepływu, a tym samym regulowanie zasięgu i natężenia pola magnetycznego wytwarzanego przez stały magnes oddziaływujący na przepływającą wodę. W odmianie wykonania tego wynalazku, pokazanym na fig. 3 i 4 opisu nr 4422933, nabiegunnik magnesu, od strony stykającej się z wodą, tak ukształtowano, że w części zewnętrznego pierścienia ma kształt poziomej płaskiej powierzchni, której odpowiada płaska powierzchnia stałego gniazda urządzenia. Takie ukształtowanie powoduje, że wytwarzane przez magnes pole magnetyczne jest bardziej intensywne, bardziej skupione, przechodzi bowiem pionowo pomiędzy ruchomą płaską powierzchnią nabiegunnika a płaską powierzchnią stałego gniazda urządzenia do magnetycznego uzdatniania wody.

Filtr do cieczy z jej napływem w górnej części obudowy, znany z opisu patentowego USA nr 4783266, zawiera element magnetyczny, w postaci stałego magnesu lub elektromagnesu czy innego materiału wykazującego własności magnetyczne, ułożony nieco powyżej dna obudowy filtra, co umożliwia całkowite opływanie przez ciecz tego elementu magnetycznego.

Wysoką skuteczność uzdatniania wody, przy stosunkowo małych gabarytach, uzyskano w urządzeniu do magnetycznego uzdatniania wody, znany z wzoru użytkowego według polskiego prawa ochronnego Ru 46414, w którym w osi symetrii ustawiono dwa pierścieniowe stałe magnesy, biegunami jedno lub różno imiennymi względem siebie, tworząc odstęp między swoimi płaskimi powierzchniami. Odstęp ten wynosi korzystnie do czterech grubości pierścienia magnesu. Środkowy dwustopniowy korek, osadzony większą średnicą w otworze jednego z magnesów, wymusza przepływ wody przez szczelinę między obudową urządzenia a tym magnesem, a następnie woda przepływa odstępem między obu magnesami by ostatecznie do odpływu z urządzenia dostać się pierścieniową szczeliną utworzoną pomiędzy mniejszą średnicą korka a środkowym otworem drugiego magnesu. Wszystkie elementy urządzenia, poza magnesami, wykonane są z tworzywa sztucznego.

Urządzenie do magnetycznej obróbki cieczy i gazów, według wynalazku, zawierające magnes, stykający się bezpośrednio z obrabianą cieczą lub gazem i oddziaływujący na ciecz

181 733 lub gaz tylko jednym biegunem, południowym lub północnym charakteryzuje się tym, że posiada magnes umieszczony w korpusie urządzenia w taki sposób, iż płaszczyzna bieguna południowego magnesu jest równocześnie płaszczyzną ściany komory przepływowej, która jest miejscem obróbki polem magnetycznym cieczy lub gazu, przy czym największa wysokość komory przepływowej, ustalana jako odległość między biegunem a przeciwległą ścianą komory przepływowej, charakteryzuje się zależnością

A <0,485 ·7^/π, gdzie symbole oznaczają:

h - największa wysokość komory przepływowej,

V - objętość magnesu, π - stała o wartości 3,1416.

Korzystne jest, gdy magnes urządzenia składa się z kilku magnesów ustawionych obok siebie, tak, iż tworzą w jednej płaszczyźnie jednoimienny biegun, biegun południowy, zaś we wzorze na największą wysokość komory przepływowej symbol V oznacza sumę objętości magnesów.

Korzystne jest też w urządzeniu, gdzie napływ i odpływ obrabianego medium odbywa się w kierunku prostopadłym do powierzchni bieguna magnesu, stosunek pola powierzchni kanału odpływowego do pola powierzchni magnesu wyraża się zależnością

1,2 >f!F> 0,04, gdzie symbole oznaczają:

f - pole powierzchni kanału odpływowego,

F - pole powierzchni płaszczyzny bieguna magnesu tworzącego ścianę komory przepływowej.

Urządzenie do magnetycznej obróbki cieczy i gazów w odmianie według wynalazku zawierające magnesy, tworzące między sobą komorę i stykające się bezpośrednio z obrabianą cieczą lub gazem a oddziaływujące na ciecz lub gaz tylko jednym biegunem, południowym lub północnym, charakteryzuje się tym, że posiada dwa magnesy umieszczone w korpusie urządzenia tworząc między sobą komorę przepływową, która jest miejscem obróbki jednoimiennym biegunem, biegunem południowym, pola magnetycznego cieczy lub gazu, przy czym największa wysokość komory przepływowej, ustalana jako odległość między jednoimiennymi biegunami leżącymi naprzeciw siebie magnesów, charakteryzuje się zależnością

H < 0,485 · 7^/π + 0,485 · 7^₂/π, gdzie symbole oznaczają:

H - największa wysokość komory przepływowej,

Vj - objętość magnesu leżącego po jednej stronie komory przepływowej,

V₂ - objętość magnesu leżącego po drugiej stronie komory przepływowej, π - stała o wartości 3,1416.

Korzystne jest, gdy magnes po każdej stronie komory przepływowej składa się z kilku magnesów ustawionych obok siebie, tak, iż tworzą w jednej płaszczyźnie jednoimienny biegun, biegun południowy, zaś we wzorze na największą wysokość komory przepływowej symbole oznaczają: V_; - sumę objętości magnesów leżących po jednej stronie komory przepływowej, V₂ - sumę objętości magnesów leżących po drugiej stronie komory przepływowej.

Konstrukcja tego urządzenia do magnetycznej obróbki cieczy i gazów charakteryzuje się, w stosunku do znanych urządzeń, nie tylko prostą budową jak i niskim kosztem wykonania, ale też bardziej skuteczniejszym działaniem w zakresie uzdatniania paliwa czy wody. Pozwala na optymalny dobór podstawowych parametrów takiego urządzenia, przede wszystkim wysokości komory przepływowej w zależności od zastosowanego magnesu. Dzięki tym zaletom urządzenie to znajduje szerokie zastosowanie przy obróbce paliw płynnych i gazowych w instalacjach grzewczych olejowych i gazowych, jak też i w układach zasilania paliwem silników spalinowych. Wyższe parametry uzdatniania magnetycznego paliwa, uzyskane

181 733 dzięki temu urządzeniu, podnoszą sprawność spalania i zmniejszają zużycie tego paliwa, powodując jednocześnie wzrost mocy silnika i zmniejszenie emisji gazów toksycznych w spalinach. Urządzenie to znajduje też zastosowanie do usuwania kamienia kotłowego i zapobiegania tworzenia się jego w wodnych instalacjach grzewczych. Wykorzystywane jest też do uzdatniania wody pitnej w gospodarstwach domowych oraz instalacjach przemysłowych.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest uwidoczniony na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia przekrój osiowy urządzenia według wynalazku z jednym magnesem w kształcie walca o małej wysokości, gdzie napływ i odpływ obrabianego medium odbywa się w kierunku prostopadłym do powierzchni bieguna magnesu, fig. 2 - urządzenie z fig. 1 w przekroju poprzecznym wzdłuż linii A-A przez komorę przepływową, fig. 3 - przekrój osiowy urządzenia z jednym magnesem, gdzie przepływ obrabianego medium odbywa się wzdłuż magnesu a komora przepływowa odsunięta jest od wspólnej osi króćców dopływowego i odpływowego, fig. 4 - przekrój osiowy urządzenia z dwoma stykającymi się magnesami z komorą przepływową leżącą w osi króćców dopływowego i odpływowego, zaś fig. 5 - przekrój osiowy urządzenia według odmiany wynalazku z dwoma magnesami umieszczonymi naprzeciw siebie i utworzoną między nimi komorą przepływową leżącą w osi króćca dopływowego i odpływowego, a fig. 6 - przekrój osiowy urządzenia w tej odmianie z dwoma magnesami po każdej stronie komory przepływowej.

W korpusie 1, urządzenia do magnetycznej obróbki cieczy lub gazów, przedstawionego na fig. 1, umieszczony jest magnes 2, którego oś magnetyczna 3 jest tak skierowana, aby tylko jeden biegun, biegun południowy S oddziaływał na przepływające w komorze przepływowej 4 ciecz lub gaz. Płaszczyzna bieguna południowego S magnesu 2 jest równocześnie ścianą 5 komory przepływowej 4, w której odbywa się proces magnesowania przepływającego medium. W komorze przepływowej 4 namagnesowywana ciecz lub gaz styka się bezpośrednio z powierzchnią bieguna południowego S magnesu 2. Największa wysokość h komory przepływowej 4, ustalona jako odległość między płaszczyzną bieguna południowego S magnesu 2 a przeciwległą ścianą 6 komory przepływowej 4, charakteryzuje się podaną w zastrzeżeniu zależnością odnoszącą się do objętości magnesu 2. Magnes 2 w korpusie 1 utrzymywany jest przy pomocy wklejonej pokrywy 7. Obrabiane medium wpływa do urządzenia króćcem dopływowym 8 a odpływa króćcem odpływowym 9, umieszczonych w korpusie 1. Do komory przepływowej 4 z króćca dopływowego 8 medium dostaje się przez szczelinę 10 a z komory przepływowej 4 do króćca dopływowego 9 kanałem odpływowym 11. W tym wykonaniu napływ i odpływ obrabianego medium odbywa się prostopadle do powierzchni bieguna południowego S magnesu 2. Wobec czego zachowana jest podana w zastrzeżeniu zależność odnosząca się do stosunku pola powierzchni f kanału odpływowego 11 do pola powierzchni F płaszczyzny bieguna południowego S magnesu 2, tworzącego ścianę 6 komory przepływowej 4.

W korpusie 20, w innym wykonaniu urządzenia do magnetycznej obróbki cieczy lub gazów przedstawionym na fig. 3, umieszczony jest magnes 2, który oddziaływuje na przepływające w komorze przepływowej 21 medium tylko jednym biegunem, biegunem południowym S. Płaszczyzna bieguna południowego S magnesu 2 jest równocześnie ścianą 22 komory przepływowej 21, w której namagnesowywane ciecz lub gaz styka się bezpośrednio z powierzchnią bieguna południowego S magnesu 2. Największa wysokość h komory przepływowej 21, ustalona jako odległość między płaszczyzną bieguna południowego S magnesu 2 a przeciwległą ścianą 23 komory przepływowej 21, charakteryzuje się podaną w zastrzeżeniu zależnością odnoszącą się do objętości magnesu 2. Magnes 2 w korpusie 20 utrzymywany jest przy pomocy pokrywy 24. Komora przepływowa 21 odsunięta jest od wspólnej osi króćca dopływowego 25 i króćca odpływowego 26.

W jeszcze innym wykonaniu urządzenie do magnetycznej obróbki cieczy lub gazów, przedstawione na fig. 4, zawiera dwa magnesy 31 i komorę przepływową 33, leżącą na wspólnej osi razem z osią króćca dopływowego 37 i króćca odpływowego 38. W odpowiednio ukształtowanym korpusie 30 tego urządzenia znajdują się zetknięte ze sobą dwa magnesy 31 tak ustawione swoimi osiami magnetycznymi 32, aby biegun południowy S każdego magnesu 31 tworzyły jedną płaszczyznę. Takie ustawienie obu magnesów 31 powoduje, że prze

181 733 pływające w komorze przepływowej 33 medium obrabiane jest jedynie biegunem południowym S. Płaszczyzna utworzona przez biegun południowy S obu magnesów 31 jest równocześnie górną ścianą 34 komory przepływowej 33, w której namagnesowywane ciecz lub gaz styka się bezpośrednio z powierzchnią każdego bieguna południowego S magnesu 31. Największa wysokość h komory przepływowej 33, ustalona jako odległość między płaszczyzną utworzoną przez biegun południowy S obu magnesów 31, czyli górną ścianą 34, a przeciwległą ścianą 35 komory przepływowej 33, charakteryzuje się podaną w zastrzeżeniu patentowym zależnością odnoszącą się do sumy objętości magnesów 31. Magnesy 31 w korpusie 30 utrzymywane są przy pomocy pokrywy 36. Obrabiana ciecz lub gaz do tego urządzenia wpływa króćcem dopływowym 37, a wypływa króćcem odpływowym 38.

W korpusie 40, w przykładzie wykonania odmiany urządzenia do magnetycznej obróbki cieczy lub gazów, przedstawionym na fig. 5, umieszczono, usytuowane naprzeciw siebie, dwa magnesy 41 i 42, tworzące między sobą komorę przepływową 43. Ustawienie tych magnesów 41 i 42 jest takie, że na obu ścianach utworzonej komory przepływowej 43 znajduje się biegun południowy S magnesu 41, a po drugiej stronie biegun południowy S magnesu 42. W komorze przepływowej 43 namagnesowywana ciecz lub gaz styka się bezpośrednio z powierzchnią bieguna południowego S magnesu 41 i magnesu 42. Największa wysokość H komory przepływowej 43, ustalana jako odległość między magnesami 41 i 42, charakteryzuje sie podaną w zastrzeżeniu patentowym zależnością uzależnioną od objętości poszczególnych magnesów 41 i 42. Komora przepływowa 43 leży w osi króćca dopływowego 44 i króćca odpływowego 45 dla obrabianego medium w przedmiotowym urządzeniu. Magnesy 41 i 42 umieszcza się w korpusie 40, poprzez ich wklejenie, przez otwór zamykany pokrywą 46.

W innym wykonaniu odmiany urządzenie do magnetycznej obróbki cieczy lub gazów, przedstawione na fig. 6, zawiera łącznie cztery magnesy, dwa magnesy 51 na jednej ścianie i dwa magnesy 52 na drugiej ścianie komory przepływowej 53. Komora przepływowa 53 leży na wspólnej osi razem z osią króćca dopływowego 54 i króćca odpływowego 55. W odpowiednio ukształtowanym korpusie 50 tego urządzenia znajdują się zetknięte ze sobą dwa magnesy 51, tak ustawione swoimi osiami magnetycznymi 56, aby biegun południowy S każdego magnesu 51 tworzył jedną wspólną płaszczyznę, która jest jednocześnie gómą ścianą komory przepływowej 53. Natomiast naprzeciw magnesów 51 umieszczono w korpusie 50 zetknięte ze sobą dwa magnesy 52, tak ustawione swoimi osiami magnetycznymi 57, aby biegun południowy S każdego magnesu 52 tworzył jedną wspólną płaszczyznę, która jest jednocześnie dolną ścianą komory przepływowej 53. Takie ustawienie obu magnesów 51 i obu magnesów 52 powoduje, że na przepływające w komorze przepływowej 53 ciecz lub gaz oddziaływuje jedynie biegun południowy S poszczególnych magnesów 51 i 52. Największa wysokość H komory przepływowej 53, ustalana jako odległość między magnesami 51 i 52, charakteryzuje się podaną w zastrzeżeniu patentowym zależnością uzależnioną od sumy objętości magnesów 51 leżących po jednej stronie i sumy objętości magnesów 52 leżących po drugiej stronie komory przepływowej 53. Magnesy 51 i 52 umieszcza się w korpusie 50 przez otwór zamykany pokrywą 58.

Urządzenie do magnetycznej obróbki paliwa samochodowego, zwane też magnetyzerem, wykonano zgodnie z przykładem wykonania przedstawionym na fig. 1. Korpus z tworzywa sztucznego wykonano prasowaniem wtryskowym na wtryskarce lub też z mosiądzu drogą obróbki wiórowej. Zastosowano magnes neodymowy firmy Amag o kształcie walca obrotowego o średnicy φ 10 mm i grubości 6 mm namagnesowanego tak, że jego oś magnetyczna pokrywa się z osią walca. Magnes ten posiada na powierzchni indukcję magnetyczną o wartości 3800 Gaussów, zaś w odległości 1 mm od powierzchni’ 3000 Gaussów. Średnica wewnętrzna króćca dopływowego jak i odpływowego wynosi 6 mm. Magnes został wklejony do korpusu, tak, że jego biegun południowy S jest równocześnie ścianą komory przepływowej magnetyzera. Największa wysokość komory przepływowej, ustalana jako odległość między biegunem S magnesu a przeciwległą ścianą komory, wynosi 1 mm. Wysokość ta spełnia ustalone wyżej zależności, gdyż objętość magnesu wynosi: V = 471,24 mmi⁵, a wartość:

0,4857Ρ7π = 0,485 · ^471,24 / 3,1416 = 5,94mm.

Przyjęta h = 1 mm jest mniejsza od 5,94 mm.

181 733

Urządzenie to jest urządzeniem, gdzie napływ i odpływ obrabianego medium odbywa się prostopadle do powierzchni magnesu, niezbędne jest więc zachowanie ustalonej zależności w zakresie stosunlai powierzchni, powierzchni kanału odpływowego do powierzchni magnesu. W urządzeniu tym wykonano okrągły kanał odpływowy o średnicy 4 mm. Stosunek pola powierzchni kanału odpływowego do pola powierzchni płaszczyzny bieguna magnesu wynosi więc - = (4/10)² = 0,16. Spełniona jest więc powyższa zależność.

Wykonane urządzenie do magnetycznej obróbki paliwa zastosowano w układzie paliwowym, między pompą a gaźnikiem silnika, w samochodzie FIAT 126p. Przed zamontowaniem tego urządzenia wyregulowano zawory, zapłon i gaźnik. Zmierzono też zawartość tlenku węgla w spalinach na biegu jałowym, wynosiła ona 1,8%. Po przejechaniu 1900 km z zamontowanym urządzeniem do magnetycznej obróbki paliwa ponownie zmierzono zawartość CO w spalinach, która wyniosła 0,8%. Z wyregulowanym gaźnikiem zawartość CO spadła do 0,3%. Stwierdzono też, że średnie zużycie paliwa spadło o około 15%. Zauważalnie wzrosła dynamika, moc i elastyczność silnika.

181 733

Rg. 3

181 733

w 4

181 733

Μ

^g· 5

181 733

58 51

Fig. 6

181 733

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do magnetycznej obróbki cieczy i gazów zawierające magnes, stykający się bezpośrednio z obrabianą cieczą lub gazem i oddziaływujący na ciecz lub gaz tylko jednym biegunem, południowym lub północnym, znamienne tym, że posiada magnes (2) umieszczony w korpusie (1, 20) urządzenia w taki sposób, iż płaszczyzna bieguna południowego (S) magnesu (2) jest równocześnie płaszczyzną ściany (5, 22) komory przepływowej (4, 21), która jest miejscem obróbki polem magnetycznym cieczy lub gazu, przy czym największa wysokość (h) komory przepływowej (4, 21), ustalana jako odległość między biegunem a przeciwległą ścianą (6,23) komory przepływowej (4,21), charakteryzuje się zależnością

   Λ <0,485/π, gdzie symbole oznaczają:

   h - największa wysokość komory przepływowej (4, 21),

   V - objętość magnesu (2), π - stała o wartości 3,1416.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że magnes składa się z kilku magnesów (31, 32) ustawionych obok siebie, tak, iż tworzą w jednej płaszczyźnie jednoimienny biegun, biegun południowy (S), zaś we wzorze na największą wysokość (h) komory przepływowej (33) symbol V oznacza sumę objętości magnesów (31,32).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że stosunek pola powierzchni (f) kanału odpływowego (11), w urządzeniu, gdzie napływ i odpływ obrabianego medium odbywa się w kierunku prostopadłym do powierzchni bieguna magnesu (2), do pola powierzchni (F) magnesu (2) wyraża się zależnością

   1,2 >f/F> 0,04, gdzie symbole oznaczają:

   f - pole powierzchni kanału odpływowego (11),

   F - pole powierzchni płaszczyzny bieguna magnesu (2) tworzącego ścianę (5) komory przepływowej (4).
4. 4. Urządzenie do magnetycznej obróbki cieczy i gazów zawierające magnesy, tworzące między sobą komorę i stykające się bezpośrednio z obrabianą cieczą lub gazem a oddziaływujące na ciecz lub gaz tylko jednym biegunem, południowym lub północnym, znamienne tym, że posiada dwa magnesy (41, 42) umieszczone w korpusie (40) urządzenia, tworząc między sobą komorę przepływową (43), która jest miejscem obróbki jednoimiennym biegunem, biegunem południowym (S), pola magnetycznego cieczy lub gazu, przy czym największa wysokość (H) komory przepływowej (43), ustalana jako odległość między jednoimiennymi biegunami leżącymi naprzeciw siebie magnesów (41,42), charakteryzuje się zależnością

   H < 0,485 · 7^/π + 0,485 · ^/π, gdzie symbole oznaczają:

   H - największa wysokość komory przepływowej (43),

   V_l - objętość magnesu (41) leżącego po jednej stronie komory przepływowej (43), V₂ - objętość magnesu (42) leżącego po drugiej stronie komory przepływowej (43), π - stała o wartości 3,1416.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że magnes po każdej stronie komory przepływowej (53) składa się z kilku magnesów (51 lub 52) ustawionych obok siebie, tak, iż tworzą w jednej płaszczyźnie jednoimienny biegun, biegun południowy (S), zaś we wzorze na największą wysokość (H) komory przepływowej (53) symbole oznaczają: V, - sumę objętości

   181 733 magnesów (51) leżących po jednej stronie komory przepływowej (53), V₂ - sumę objętości magnesów (52) leżących po drugiej stronie komory przepływowej (53).

   * * *