RU2098604C1

RU2098604C1 - Apparatus for magnetically treating liquid media

Info

Publication number: RU2098604C1
Application number: RU95121325A
Authority: RU
Inventors: В.И. Лесин; И.Р. Василенко
Original assignee: Научно-производственная фирма "Технологические системы"
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1995-12-26
Publication date: 1997-12-10

Abstract

FIELD: magnetic treatment of liquids. SUBSTANCE: invention aims at magnetically activating liquid media, chiefly in petroleum industry, to prevent deposits on equipment. Apparatus has sealed casing of nonmagnetic material and axially disposed constant magnets and pole terminals of magnetically soft material. On end surfaces of pole terminals, there are annular protrusions with inner diameter equal to those of annular magnets which are magnetized in radial direction. Alike poles of constant magnets abut, with their annular end regions, common pole terminals. Inner diameter of casing is equal to outer diameters of annular magnets and pole terminals. Height and thickness of annular protrusion (l₁ and l₂, m) meet following relationships: l₁= (0,8÷1,2)H₁, l₂= (0,1÷0,2)L, H₁= (2÷4)L, where H₁ is thickness of pole terminals, m, and L height of pole terminals and constant magnets, m, thickness of annular constant magnets being 2-4 times less than that of pole terminals. EFFECT: alleviated deposit problem. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к магнитной активации жидких сред, в частности водных систем и может быть использовано в нефтяной промышленности для предотвращения отложений на внутренних поверхностях насосно-компрессорного оборудования, используемого как при обработке продукции скважин, так и при подготовке воды для нагнетательных скважин. The invention relates to the magnetic activation of liquid media, in particular water systems, and can be used in the oil industry to prevent deposits on the internal surfaces of tubing equipment used both in processing well products and in preparing water for injection wells.

Из предшествующего уровня техники известно устройство для магнитной обработки жидких сред [1] содержащие диамагнитный кожух, внутри которого на соединительном стержне размещены катушки электромагнитов в чередовании с диамагнитными втулками и источник питания, подключенный к катушкам электромагнитов. Стержень закреплен в опоре, установленной в зазоре между трубами, выполненными из магнитомягкого материала. A prior art device is known for magnetic processing of liquid media [1] containing a diamagnetic casing, inside of which on the connecting rod are placed coils of electromagnets in alternation with diamagnetic bushings and a power source connected to the coils of electromagnets. The rod is fixed in a support installed in the gap between pipes made of soft magnetic material.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность обработки жидких сред магнитным полем, поскольку использование автономного источника питания не позволяет достичь в рабочем зазоре напряженности магнитного поля, достаточной для эффективной магнитной обработки жидких сред. Кроме того, известное устройство имеет большой вес и габариты, что ограничивает область его использования. The disadvantage of this device is the low efficiency of processing liquid media with a magnetic field, since the use of an autonomous power source does not allow reaching a magnetic field strength sufficient for effective magnetic processing of liquid media in the working gap. In addition, the known device has a large weight and dimensions, which limits the scope of its use.

Известно также устройство для магнитной обработки жидких сред [2] взятое в качестве прототипа и содержащее ферромагнитный корпус и расположенные вдоль его оси поочередно кольцевые постоянные магниты и ферромагнитные полюсные наконечники, причем полюсные наконечники выполнены в виде колец, а каждый второй полюсный наконечник выполнен с выступами, сопряженными с внутренней поверхностью корпуса. Постоянные магниты намагничены в осевом направлении и примыкают к общим наконечникам одноименными полюсами. It is also known a device for magnetic processing of liquid media [2] taken as a prototype and containing a ferromagnetic casing and alternating annular permanent magnets and ferromagnetic pole pieces located along its axis, the pole pieces being made in the form of rings, and each second pole piece made with protrusions, mated to the inner surface of the housing. Permanent magnets are magnetized in the axial direction and adjoin the common tips with the same poles.

Недостатком известного устройства является то, что оно имеет ограниченную область использования, а именно внешний диаметр корпуса должен быть обязательно равен внутреннему диаметру насосно-компрессорных труб. Кроме того, все элементы известного устройства находятся в жидкой среде, а следовательно подвергаются с ее стороны химико-физическому воздействию, приводящему к снижению ресурса работы устройства. A disadvantage of the known device is that it has a limited area of use, namely, the outer diameter of the housing must be equal to the inner diameter of the tubing. In addition, all elements of the known device are in a liquid medium, and therefore are subjected to chemical-physical effects on its part, leading to a decrease in the life of the device.

В основу изобретения поставлена задача разработать устройство для магнитной обработки жидких сред, конструктивное выполнение которого обеспечивало бы повышение его ресурса за счет защиты элементов устройства от воздействия внешней среды при одновременном расширении области использования и обеспечении высокой эффективности обработки жидких сред. The basis of the invention is the task of developing a device for magnetic processing of liquid media, the constructive implementation of which would provide an increase in its resource by protecting the elements of the device from environmental influences while expanding the field of use and ensuring high efficiency of processing liquid media.

Поставленная задача решена тем, что в устройстве для магнитной обработки жидких сред, содержащем цилиндрический корпус и расположенные вдоль его оси поочередно кольцевые постоянные магниты и кольцевые полюсные наконечники, выполненные из магнитомягкого материала и примыкающие к одноименным полюсам смежных магнитов, согласно изобретению на торцевых поверхностях полюсных наконечников выполнены кольцевые выступы с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру кольцевых магнитов, которые намагничены в радиальном направлении, корпус выполнен герметичным из немагнитного материала с внутренним диаметром, равным внешним диаметрам кольцевых магнитов и полюсных наконечников. Целесообразно, чтобы высота и толщина кольцевых выступов удовлетворяла следующим соотношениям:
l₁ (0,8-1,2)H₁
l₂ (0,1-0,2)L
H₁ ( 2-4)L
где:
l₁ высота кольцевых выступов [м]
l₂ толщина кольцевых выступов [м]
H₁ толщина полюсных наконечников [м]
L высота полюсных наконечников и постоянных магнитов, а толщина кольцевых постоянных магнитов была в 2-4 раза меньше толщины полюсных наконечников.The problem is solved in that in a device for magnetic processing of liquid media containing a cylindrical body and alternating annular permanent magnets and annular pole pieces located along its axis made of soft magnetic material and adjacent to the same poles of adjacent magnets, according to the invention, on the end surfaces of the pole pieces annular protrusions are made with an inner diameter equal to the inner diameter of the ring magnets, which are magnetized in the radial direction, cor yc made of nonmagnetic material sealed with an inner diameter equal to the external diameter of the annular magnets and pole pieces. It is advisable that the height and thickness of the annular protrusions satisfy the following relationships:
l ₁ (0.8-1.2) H ₁
l ₂ (0.1-0.2) L
H ₁ (2-4) L
Where:
l ₁ height of the annular protrusions [m]
l ₂ thickness of the annular protrusions [m]
H ₁ pole thickness [m]
L the height of the pole pieces and permanent magnets, and the thickness of the ring permanent magnets was 2-4 times less than the thickness of the pole pieces.

Такое выполнение устройства для магнитной обработки жидких сред обеспечивает существенное повышение ресурса его работы за счет выполнения корпуса герметичным, с одновременным расширением области использования, поскольку при его использовании не требуется выполнения жесткого условия на равенство внешнего диаметра корпуса и внутреннего диаметра насосно-компрессорных труб. Предложенное же направление намагничивания постоянных магнитов и конструктивное выполнение полюсных наконечников обеспечивает величину напряженности магнитного поля (0,6-1,0 кЭ), достаточную для эффективной магнитной обработки жидких сред в зазоре между внешней поверхностью корпуса и внутренней поверхностью трубы, равный 1 2 высоты постоянных магнитов. This embodiment of the device for magnetic processing of liquid media provides a significant increase in the resource of its work by making the housing airtight, while expanding the scope of use, since when using it, it is not necessary to fulfill a strict condition on the equality of the external diameter of the housing and the inner diameter of the tubing. The proposed direction of magnetization of permanent magnets and the design of the pole pieces provides a magnetic field strength (0.6-1.0 kOe) sufficient for the effective magnetic treatment of liquid media in the gap between the outer surface of the housing and the inner surface of the pipe, equal to 1 2 constant height magnets.

На чертеже изображено устройство для магнитной обработки жидких сред (продольный разрез). The drawing shows a device for magnetic processing of liquid media (longitudinal section).

Устройство для магнитной обработки жидких сред содержит цилиндрический герметичный корпус 1, внутри которого размещены в чередующейся последовательности кольцевые постоянные магниты 2 и кольцевые полюсный наконечники S. Постоянные магниты 2 выполнены из редкоземельных керамических материалов и намагничены одинаково в радиальном направлении (см. чертеж), а полюсные наконечники 3 выполнены из магнитомягкого материала и снабжены кольцевыми выступами 4, которые примыкают к торцевым кольцевым участкам одноименных полюсов рядом расположенных с ними постоянных магнитов 2. Внутренний диаметр выступов равен внутреннему диаметру постоянных магнитов и полюсных наконечников. The device for magnetic processing of liquid media contains a cylindrical sealed housing 1, inside of which are arranged in alternating sequence ring permanent magnets 2 and ring pole tips S. Permanent magnets 2 are made of rare-earth ceramic materials and are magnetized equally in the radial direction (see drawing), and pole the tips 3 are made of soft magnetic material and are equipped with annular protrusions 4, which are adjacent to the end annular sections of the same poles s with them the permanent magnets 2. The inner diameter of the projections is equal to the inner diameter of the permanent magnets and pole pieces.

Корпус 1 выполнен из немагнитного материала, при этом внутренний диаметр корпуса 1 равен внешнему диаметру постоянных магнитов 2 и полюсных наконечников 3. В предпочтительном варианте корпус 1 снабжен центрирующими элементами 5, обеспечивающими соосную установку его в трубе 6, а также средствами (на чертеже не показаны) крепления его к тросу и т.п. Высота - l₁ и толщина l₂ кольцевых выступов 4 удовлетворяет следующим соотношениям l₁=(0,8-1,2)H₁, l₂=(0,1-0,2)L, где H₁ толщина полюсных наконечников, L высота полюсных наконечников и постоянных магнитов. Причем H₁ и L связаны соотношением H₁= (2-4)L. Толщина H₂ кольцевых постоянных магнитов в 2-4 раза меньше H₁. Штриховыми линиями со стрелками условно показаны направления магнитных силовых линий.The housing 1 is made of non-magnetic material, while the inner diameter of the housing 1 is equal to the outer diameter of the permanent magnets 2 and the pole pieces 3. In a preferred embodiment, the housing 1 is equipped with centering elements 5, ensuring its coaxial installation in the pipe 6, as well as means (not shown in the drawing ) attaching it to a cable, etc. The height is l ₁ and the thickness l _{2 of the} annular protrusions 4 satisfies the following relations l ₁ = (0.8-1.2) H ₁ , l ₂ = (0.1-0.2) L, where H _{1 is the} thickness of the pole pieces, L The height of the pole pieces and permanent magnets. Moreover, H ₁ and L are related by the relation H ₁ = (2-4) L. The thickness H _{2 of the} ring permanent magnets is 2-4 times less than H ₁ . Dashed lines with arrows indicate the directions of magnetic lines of force.

Устройство для магнитной обработки жидких сред работает следующим образом. При протекании закачиваемой жидкой среды через кольцевой зазор между внутренней поверхностью трубы 6 и внешней поверхностью корпуса 1, последняя подвергается воздействию знакопеременного магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами 2. При этом жидкая среда приобретает свойство, которое приводит к торможению процесса отложения осадка на поверхности оборудования по пути движения потока. A device for magnetic processing of liquid media works as follows. When the injected liquid flows through the annular gap between the inner surface of the pipe 6 and the outer surface of the housing 1, the latter is exposed to the alternating magnetic field created by the permanent magnets 2. In this case, the liquid medium acquires a property that leads to inhibition of the deposition process on the equipment surface along the way flow movements.

Благодаря тому, что постоянные магниты 2 намагничены в радиальном направлении, а полюсные наконечники снабжены кольцевыми выступами 4, высота l₁ которых в 2-3 раза превышает высоту постоянных магнитов 2, магнитносиловые линии замыкаются через материал трубы 6 (как показано на чертеже), если кольцевой зазор между внутренней поверхностью трубы 6 и внешней поверхностью корпуса 1 не превышает 2L. Таким образом, при указанных выше геометрических соотношениях и направлению намагниченности постоянных магнитов соотношение магнитных сопротивлений зазоров таково, что обрабатываемый поток подвергается воздействию знакопеременного магнитного поля, силовые линии которого преимущественно ортогональны направлению потока жидкой среды. Благодаря вышесказанному эффект магнитной обработки максимален.Due to the fact that the permanent magnets 2 are magnetized in the radial direction, and the pole pieces are equipped with annular protrusions 4, the height l _{1 of} which is 2-3 times higher than the height of the permanent magnets 2, the magnetic-force lines are closed through the material of the pipe 6 (as shown in the drawing), if the annular gap between the inner surface of the pipe 6 and the outer surface of the housing 1 does not exceed 2L. Thus, with the above geometric relationships and the direction of magnetization of permanent magnets, the ratio of the magnetic resistances of the gaps is such that the treated stream is exposed to an alternating magnetic field, the lines of force of which are mainly orthogonal to the direction of flow of the liquid medium. Thanks to the above, the effect of magnetic processing is maximum.

Claims

1. A device for magnetic processing of liquid media, comprising a cylindrical body and alternating annular permanent magnets and annular pole pieces arranged along its axis, made of soft magnetic material and adjacent to the same poles of adjacent magnets, characterized in that annular protrusions are made on the end surfaces of the pole pieces with an inner diameter equal to the inner diameter of the ring magnets, which are magnetized in the radial direction, the housing is sealed from non-magnet Nogo material with an inner diameter equal to the outer diameter of the annular magnets and pole pieces.

2. The device according to claim 1, characterized in that the height and thickness of the annular protrusions satisfies the following ratios
l ₁ (0.8 1.2) H ₁ ,
l ₂ (0.1 0.2) L,
H ₁ (2 4) L,
where l _{1 the} height of the annular protrusions, m;
l _{2 the} thickness of the annular protrusions, m;
H _{1 the} thickness of the pole pieces, m;
L the height of the pole pieces and permanent magnets, m.

3. The device according to claim 2, characterized in that the thickness of the ring permanent magnets is 2 4 times less than the thickness of the pole pieces.