RU2026266C1

RU2026266C1 - Device for magnetic treatment of liquid

Info

Publication number: RU2026266C1
Authority: RU
Inventors: Станислав Михайлович Юровский; Алексей Васильевич ПАХОМОВ
Original assignee: Станислав Михайлович Юровский; Алексей Васильевич ПАХОМОВ
Priority date: 1992-06-22
Filing date: 1992-06-22
Publication date: 1995-01-09

Abstract

FIELD: heat power engineering. SUBSTANCE: the device has a three-phase stator installed in the housing, the stator uses a magnetizing winding inducing a rotating magnetic field, and a rotor with slots and teeth, as well as a hermetically sealed vessel for liquid placed between them with inlet and outlet branch-pipes; the rotor is concentrically installed in the vessel in a spaced relation; the liquid enclosed in the vessel, including liquid conductors in the rotor slots, forms a squirrel-cage winding. The vessel for liquid, or its part that is positioned in the zone of action of the rotating magnetic field, is made of strong liquid-resistant insulating material. EFFECT: facilitated procedure. 2 dwg

Description

Предполагаемое изобретение касается устройств для магнитной обработки жидкости и может быть использовано в различных отраслях промышленности при омагничивании водных систем, например, в теплоэнергетике для предотвращения накипеобразований, в промышленности строительных материалов при производстве растворов и бетонов с целью повышения их прочности, пластичности, морозостойкости, а также сельском хозяйстве и медицине. The alleged invention relates to devices for magnetic processing of liquids and can be used in various industries for the magnetization of water systems, for example, in the power industry to prevent scale formation, in the building materials industry in the production of mortars and concrete in order to increase their strength, ductility, frost resistance, and agriculture and medicine.

Известно устройство для магнитной обработки жидкости, содержащее магнитную систему в виде статора из набора листов электротехнической стали, в пазах которого уложена обмотка и ротора также из набора листов электротехнической стали с пазами, в которых уложена обмотка в виде полых диомагнитных трубок из токопроводящего материала, замкнутая на концах фланцами из токопроводящего материала, аналогичная короткозамкнутой обмотке ротора асинхронного электродвигателя типа беличья клетка. Трубки сообщаются с входной и выходной полостями для подачи и выхода обрабатываемой жидкости, которая протекает по трубкам и подвергается обработке магнитным полем, создаваемым обмоткой статора. В данном устройстве обмотка статора создает вращающееся магнитное поле, под действием которого вращается ротор с обмоткой-трубопроводом, поэтому омагничивание жидкости, текущей в трубопроводе, происходит с частотой, определяемой скольжением ротора (0,5-4 Гц). A device for magnetic fluid treatment containing a magnetic system in the form of a stator from a set of sheets of electrical steel, in the grooves of which the winding is laid and also from a set of sheets of electrical steel with grooves in which the winding is laid in the form of hollow diomagnetic tubes of conductive material, closed to ends with flanges of conductive material, similar to the short-circuited winding of the rotor of an asynchronous squirrel cage electric motor. The tubes communicate with the inlet and outlet cavities for supplying and exiting the fluid to be treated, which flows through the tubes and is subjected to a magnetic field generated by the stator winding. In this device, the stator winding creates a rotating magnetic field, under the action of which the rotor rotates with the winding-pipe, so the magnetization of the fluid flowing in the pipe occurs with a frequency determined by the slip of the rotor (0.5-4 Hz).

К основным недостаткам указанного устройства можно отнести то обстоятельство, что рабочий магнитный поток замыкается (проходит) в основном по стали статора и ротора и воздушному зазору между ними, слабо проникая внутрь диомагнитных трубок в текущую в них жидкость, так как их магнитное сопротивление велико по сравнению с остальными участками магнитной цепи устройства. Кроме того, индуцированный вращающимся полем ток протекает в основном по трубкам, а не по жидкости, так как электрическое сопротивление трубок-проводников обмотки ротора ничтожно мало по сравнению с сопротивлением жидкости (жидких проводников) в трубках. The main disadvantages of this device can be attributed to the fact that the working magnetic flux closes (passes) mainly through the steel of the stator and rotor and the air gap between them, weakly penetrating the diomagnetic tubes into the fluid flowing in them, since their magnetic resistance is large compared with the remaining sections of the magnetic circuit of the device. In addition, the current induced by the rotating field flows mainly through the tubes, and not through the liquid, since the electrical resistance of the tube-conductors of the rotor winding is negligible compared to the resistance of the liquid (liquid conductors) in the tubes.

Указанные недостатки снижают эффективность обработки жидкости таким устройством. These shortcomings reduce the efficiency of processing the liquid with such a device.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков прототипа и повышение эффективности магнитной обработки жидкости. Поставленная цель достигается благодаря тому, что емкость или та часть ее, которая расположена в зоне действия вращающегося или переменного, пульсирующего магнитного потока, создаваемого обмоткой статора, выполнена из прочного, стойкого к воздействию жидкости изоляционного материала (диэлектрика), например, стеклопластика, а наружная поверхность ротора, контактирующая с обрабатываемой жидкостью, включая пазы ротора, по которым также протекает обрабатываемая жидкость, покрыты слоем изоляции, например, из эпоксидной смолы или стойкого к воздействию жидкости изоляционного лака; крое того, на концах пакета ротора установлены металлические электропроводные пластины, например, из стали, алюминия, выполняющие функцию короткозамкнутых колец для жидких проводников обмотки ротора, повторяющие форму пластин шихтованного пакета стали ротора. Указанная совокупность признаков, находящихся во взаимосвязи друг с другом, а именно: выполнение емкости (или ее части), находящейся в зоне действия вращающегося или переменного пульсирующего магнитного поля, из диэлектрика и изоляция, контактирующих с обрабатываемой жидкостью металлических токопроводящих поверхностей (частей) в межполюсном пространстве магнитной системы устройства, а также установка по концам пакета ротора токопроводящих пластин-короткозамкнутых колец для жидких проводников обмотки ротора (образованной объемом обрабатываемой жидкости, заключенной в емкости, включая и жидкие проводники в пазах ротора), позволяет увеличить ток, протекающий непосредственно в жидкости, в межполюсно пространстве, где одновременно на обрабатываемую жидкость действует и интенсивное магнитное поле с высоким градиентом напряженности, что позволяет повысить эффективность ее обработки и исключить дополнительные потери энергии. The aim of the invention is to remedy these disadvantages of the prototype and increase the efficiency of magnetic processing of liquids. The goal is achieved due to the fact that the capacity or that part of it, which is located in the zone of action of a rotating or variable pulsating magnetic flux generated by the stator winding, is made of a durable, liquid-resistant insulating material (dielectric), for example, fiberglass, and the outer the surface of the rotor in contact with the treated fluid, including the grooves of the rotor along which the treated fluid also flows, is coated with an insulation layer, for example, of epoxy resin or resistant to the effects of insulating varnish; In addition, metal conductive plates, for example, steel, aluminum, are installed at the ends of the rotor package, which serve as short-circuited rings for the liquid conductors of the rotor winding, repeating the shape of the plates of the lined rotor steel package. The specified set of signs that are interconnected with each other, namely: the performance of the capacitance (or part thereof) located in the zone of action of a rotating or alternating pulsating magnetic field from a dielectric and insulation, metal conductive surfaces (parts) in contact with the liquid being processed in the interpolar the space of the device’s magnetic system, as well as installing at the ends of the rotor package conductive plates of short-circuited rings for the liquid conductors of the rotor winding (formed by the volume of the sample abutable liquid enclosed in a container, including liquid conductors in the grooves of the rotor), allows you to increase the current flowing directly in the liquid in the interpole space, where an intense magnetic field with a high tension gradient also acts on the liquid being processed, which allows to increase the efficiency of its processing and eliminate additional energy losses.

Кроме того, так как ротор установлен с возможностью вращения, это будет способствовать турбулизации потока жидкости непосредственно в межполюсном пространстве магнитной системы устройства за счет воздействия на жидкость зубцов вращающегося ротора, что также будет способствовать повышению эффективности ее обработки. In addition, since the rotor is mounted rotatably, this will contribute to the turbulization of the fluid flow directly in the interpolar space of the device’s magnetic system due to the action of the teeth of the rotating rotor on the liquid, which will also increase its processing efficiency.

Сущность изобретения поясняется далее примером конкретного выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых на фиг.1 изображен общий вид устройства (продольное сечение), на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг.1 (поперечное сечение). The invention is further illustrated by an example of a specific implementation with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows a general view of the device (longitudinal section), in Fig. 2 is a section along AA in FIG. 1 (cross section).

Устройство содержит корпус 1, в котором установлен статор 2. В данном конкретно случае статор 2 представляет собой трехфазный статор, аналогичный известному статору трехфазного электродвигателя, выполненный из набора листов электротехнической стали с обмоткой 3, уложенной в пазы 4 статора 2. The device comprises a housing 1, in which the stator 2 is installed. In this particular case, the stator 2 is a three-phase stator, similar to the well-known stator of a three-phase electric motor, made of a set of sheets of electrical steel with a winding 3, laid in the grooves 4 of the stator 2.

Внутри статора, вплотную к нему, размещена герметичная емкость 5 из прочного влагостойкого диэлектрика, например, из стеклопластика. Внутри емкости 5 концентрично установлен ротор 6 с продольными пазами 7 и зубцами 8 так, что между его наружной поверхностью и внутренней поверхностью емкости 5 имеется кольцевой зазор для прохода обрабатываемой жидкости 9, которая одновременно протекает и через пазы 7 ротора 6 (на фиг.1 направление потока жидкости показано стрелками). Inside the stator, close to it, a sealed container 5 is made of a durable moisture-resistant dielectric, for example, fiberglass. Inside the vessel 5, the rotor 6 is concentrically mounted with longitudinal grooves 7 and teeth 8 so that between its outer surface and the inner surface of the vessel 5 there is an annular gap for the passage of the processed fluid 9, which simultaneously flows through the grooves 7 of the rotor 6 (in Fig. 1, the direction fluid flow is indicated by arrows).

Наружная поверхность ротора 6, включая пазы 7, покрыта слоем изоляции 10, например, из эпоксидной смолы, изолирующей (электрически) жидкость 9 от пакета стали ротора 6. По концам пакета стали ротора 6 установлены электропроводные и не изолированные от электрического контакта с жидкостью 9 пластины 11, выполняющие функцию короткозамкнутых колец для жидких проводников обмотки ротора 6, образованной объемом жидкости 9, заключенной в емкости 5 (в кольцевом зазоре, включая жидкие проводники в пазах 7 ротора 6). Пластины 11 повторяют форму пластин набора пакета стали ротора (имеют пазы и зубцы). Ротор 6 имеет возможность вращаться, для чего в концах его вала 12 выполнены гнезда с запрессованными в них бронзографитовыми втулками 13, в которые входят стальные оси 14 крепления ротора 6 к корпусу 1 устройства, образующие антифрикционную пару (сталь - бронзографит) подшипников скольжения, в которых вращается ротор. The outer surface of the rotor 6, including the grooves 7, is covered with a layer of insulation 10, for example, of epoxy resin that insulates (electrically) the liquid 9 from the package of steel of the rotor 6. At the ends of the package of steel of the rotor 6 are electrically conductive and not insulated from electrical contact with the liquid 9 plates 11, performing the function of short-circuited rings for the liquid conductors of the rotor winding 6, formed by the volume of liquid 9, enclosed in a container 5 (in the annular gap, including liquid conductors in the grooves 7 of the rotor 6). The plates 11 repeat the shape of the plates of the set of the rotor steel package (have grooves and teeth). The rotor 6 has the ability to rotate, for which, at the ends of its shaft 12, there are nests with bronze-graphite bushings 13 pressed into them, which include steel axes 14 for fixing the rotor 6 to the device body 1, forming an antifriction pair (steel - bronze-graphite) of sliding bearings, in which rotor rotates.

Оси 14 соединены сваркой с ребрами 15, которые, в свою очередь, приварены к фланцам 16. Фланцы 16 оснащены подводящим 17 и отводящим 18 штуцерами. Резиновыми прокладками 19 производится герметизация емкости 5 при затяжке болтов 20 крепления фланцев 16 к корпусу 1 устройства. The axis 14 is connected by welding with the ribs 15, which, in turn, are welded to the flanges 16. The flanges 16 are equipped with a supply 17 and outlet 18 fittings. The rubber gaskets 19 are used to seal the container 5 when tightening the bolts 20 of the fastening of the flanges 16 to the housing 1 of the device.

Устройство работает следующим образом. При подключении обмотки 3 статора 2 к источнику трехфазного тока образуется вращающийся магнитный поток (магнитное поле), который замыкается, проходя по стали пакетов статора 2 (спинке и зубцам) и ротора 6 (зубцам и спинке), телу емкости 5, жидкости 9 (магнитные силовые линии показаны на фиг.2 пунктиром), производя магнитную обработку жидкости в межполюсном пространстве. The device operates as follows. When connecting the stator 2 winding 3 to a three-phase current source, a rotating magnetic flux (magnetic field) is formed, which closes, passing through the steel of the stator 2 packages (back and teeth) and rotor 6 (teeth and back), body 5, liquids 9 (magnetic power lines are shown in Fig. 2 by a dashed line), performing magnetic processing of the liquid in the interpolar space.

Это поле характеризуется высоким значением напряженности его в жидкости (в зазоре) - порядка 600 кА/м, что легко подтверждается расчетом и практическими данными (известно, что магнитная индукция в зазоре асинхронных двигателей достигает 8500 Гс) и большим градиентом напряженности, т.к. магнитная индукция увеличивается над (между) зубцами статора и ротора и уменьшается в пространстве над пазами 7 ротора 6. This field is characterized by a high value of its intensity in the liquid (in the gap) - of the order of 600 kA / m, which is easily confirmed by calculation and practical data (it is known that magnetic induction in the gap of asynchronous motors reaches 8500 G) and a large gradient of tension, because magnetic induction increases above (between) the teeth of the stator and rotor and decreases in space above the grooves 7 of the rotor 6.

Кроме того, вращающееся магнитное поле наводит в объеме обрабатываемой жидкости 9, в том числе и в жидкости, находящейся в продольных пазах ротора 6 (по сути в жидких проводниках своеобразной короткозамкнутой обмотке ротора), ЭДС, под действием которой в жидкости будут протекать токи, аналогичные тем, которые протекают в металлических проводниках обмотки ротора асинхронного электродвигателя, хотя и значительно меньшие по величине. Установленные по концам пакета стали ротора 6 электропроводные, не изолированные от электрического контакта с жидкими проводниками, пластины 11 выполняют функции короткозамкнутых колец жидкой обмотки ротора; наружная же поверхность ротора 6, включая пазы 7, покрыта слоем изоляции 10, что позволяет избежать шунтировки тока, текущего по жидким проводникам, металлической, токопроводящей поверхностью ротора. Это позволяет повысить величину тока непосредственно в жидкости в межполюсном пространстве, что положительно влияет на эффект ее обработки. А поскольку, как известно, взаимодействие магнитного поля с током приводит к образованию электродинамических сил, действующих на проводник (проводники) с током, то, следовательно, и на жидкость, включая и жидкие проводники в пазах ротора, будут действовать указанные электродинамические силы, образующие вращающий момент, под действием которого объем жидкости в межполюсном пространстве и ротор будут вращаться, что будет способствовать турбулизации потока жидкости в межполюсном пространстве и играть положительную роль при ее магнитной обработке, хотя скорость вращения ротора будет и невысокой из-за большого активного сопротивления жидких проводников короткозамкнутой обмотки ротора. In addition, a rotating magnetic field induces in the volume of the processed liquid 9, including the liquid located in the longitudinal grooves of the rotor 6 (in essence, in the liquid conductors a kind of short-circuited rotor winding), an EMF, under the action of which currents flow in the liquid, similar to those that flow in the metal conductors of the rotor winding of the induction motor, although much smaller in magnitude. Installed at the ends of the package of steel of the rotor 6 are electrically conductive, not isolated from electrical contact with liquid conductors, the plates 11 serve as short-circuited rings of the liquid winding of the rotor; the outer surface of the rotor 6, including the grooves 7, is covered with a layer of insulation 10, which avoids the shunting of the current flowing through the liquid conductors, metal, conductive surface of the rotor. This allows you to increase the amount of current directly in the liquid in the interpolar space, which positively affects the effect of its processing. And since, as you know, the interaction of a magnetic field with a current leads to the formation of electrodynamic forces acting on a conductor (s) with a current, therefore, the indicated electrodynamic forces will act on a liquid, including liquid conductors in the grooves of the rotor, forming a rotating the moment under which the fluid volume in the interpolar space and the rotor will rotate, which will contribute to the turbulization of the fluid flow in the interpolar space and play a positive role with its magnetic rotation abotke, although the rotor rotation speed is low and because large liquid resistance short-circuited rotor winding conductors.

Таким образом, в предлагаемом устройстве повышение эффективности магнитной обработки жидкости обеспечивается за счет одновременного воздействия на обрабатываемую жидкость высокоинтенсивного (напряженностью порядка 600 кА/м) вращающегося магнитного поля с большим градиентом напряженности и тока от наведенной этим полем ЭДС в объеме обрабатываемой жидкости в межполюсном пространстве магнитной системы устройства, а также турбулизации потока жидкости в межполюсном пространстве, обусловленной как за счет переменного зубчатого сечения, так и за счет действия на жидкие проводники электродинамических сил и вращения ротора. Кроме того, данное решение позволяет также предельно увеличить значение тока в жидкости за счет исключения шунтировки тока поверхностью стали ротора и наличием короткозамкнутых колец на концах ротора, а за счет выполнения емкости или той части ее, которая расположена в зоне действия вращающегося магнитного поля, из диэлектрика, кроме того, исключаются дополнительные энергозатраты, неизбежные при выполнении емкости из проводящего материала (металлов). Thus, in the proposed device, the increase in the efficiency of magnetic processing of the liquid is ensured by the simultaneous exposure of the processed liquid to a high-intensity (intensity of the order of 600 kA / m) rotating magnetic field with a large gradient of intensity and current from the EMF induced by this field in the volume of the processed liquid in the magnetic pole the system of the device, as well as the turbulization of the fluid flow in the interpolar space, due both to the variable gear section, and due to the action on the liquid conductors of electrodynamic forces and rotation of the rotor. In addition, this solution also makes it possible to maximize the value of the current in the liquid by eliminating current shunting by the surface of the rotor steel and the presence of short-circuited rings at the ends of the rotor, and by performing the capacitance or that part of it located in the zone of action of the rotating magnetic field from the dielectric In addition, additional energy costs that are unavoidable when a container is made of conductive material (metals) are eliminated.

Claims

DEVICE FOR MAGNETIC TREATMENT OF LIQUID, containing a stator with a magnetizing winding and a rotor with grooves and teeth, as well as a fluid container associated with inlet and outlet fittings, characterized in that the liquid container is made in the form of a cylinder, and the rotor is installed inside the container by its axis, while the walls of the tank are made of insulating material, and the surface of the rotor, including its grooves in contact with the fluid being treated, is covered with an insulation layer, the device being equipped with rotor packs installed at the ends conductive, non-insulated plates.