Аппараты магнитной обработки воды

Изменение физико-химических свойств воды после магнитной обработки вызвало большой практический интерес к ее использованию, а неоднозначность теоретических основ процесса омагничивания обусловило, появление различных вариантов конструкций аппаратов. В настоящее время известно более 100 типов устройств для магнитной обработки веществ, однако, большинство из них имеют ряд существенных недостатков, что и ограничивает их широкое применение в сельском хозяйстве.

Аппараты для магнитной обработки воды подразделяются на 2 основные группы [137]: а) аппараты с постоянными магнитами; б) аппараты с электромагнитами (на постоянном и переменном токе).

Независимо от типа, для всех аппаратов характерно одно общее свойство - обрабатываемая жидкость должна находиться в движении.

В зависимости от конструкции аппарата направление силовых линий по отношению движущейся воды может быть различно. Исходя из этого, аппараты подразделяют на униполярные, в которых направление силовых линий, пересекающих поток воды во всем аппарате, сохраняется постоянным, биполярным в которых направление меняется дважды, и полиполяр-ные, в которых направление изменяется многократно.

Конструкции аппаратов для магнитной обработки воды различны и зависят, от назначения, производительности, способа получения магнитного поля, количества активных зон и своеобразия технических решений.

На рисунке 1.15 представлена классификация аппаратов магнитной обработки воды.

Классификация аппаратов магнитной обработки воды

Рисунок 1.15 - Классификация аппаратов магнитной обработки воды

Аппараты магнитной обработки воды с постоянными магнитами

Аппараты с постоянными магнитами имеют определенные преимущества и недостатки. К преимуществам относятся сравнительная простота конструкции, отсутствие источника питания, элементов коммутации и защиты, электропроводки, возможность использования в агрессивных и взрывоопасных условиях работы. Основным недостатком данных разработок является отсутствие оперативного регулирования напряженности магнитного поля.

Ширина петли гистерезиса, и коэрцитивная сила постоянных магнитов зависят от их состава. Для аппаратов магнитной обработки применяют магниты из различных магнитожестких сплавов - ферритобаревые (марки ЗБА), ЮНДК-24 и др. Себестоимость этих материалов и их технические характеристики серьезно сказываются на массогабаритных показателях и производительности аппаратов.

В настоящее время известно более ста конструкций аппаратов для магнитной обработки водных сред, разработанных в нашей стране.

На рисунке 2.1 представлена схема аппарата магнитной обработки жидкости (автор изобретения Г.Г. Клещевников) [50].

Кольцевой трубопровод 1 прямоугольного сечения снаружи подсоединен по касательной, к входному патрубку 2 с вентилем 3 регулирования скорости жидкости и к емкости 4 выходного патрубка 5 слива обработанной жидкости. Внутри кольцевого трубопровода 1 размещено рабочее колесо, состоящее из цилиндрической втулки 6 с жестко закрепленными на ней (или выполненное как единое целое) лопатками 7. Рабочая часть кольцевого трубопровода 1 охватывается магнитами 8. Кольцевой трубопровод и рабочее колесо изготовляются из диамагнитного материала.

Аппарат работает следующим образом.

При открытии вентиля 3, регулирующего скорость движения, жидкость по трубопроводу 1 падает на лопатки 7, приводит во вращение рабочее колесо, выбрасывается в свободное пространство емкости 4 и через патрубок 5 выходит из аппарата. Вместе с рабочим колесом с такой же скоростью будет перемещаться фиксированными объемами и жидкостью, которая при перемещении через магнитное поле, создаваемое магнитами 8, подвергается магнитной обработке. Выбором величин объемов, ограничиваемых поверхностями рабочего колеса и кольцевого трубопровода 1, скорость движения жидкости внутри каждого объема и разность скоростей, определяемую различием величин наружного и внутреннего диаметров трубопровода 1, можно сделать сколь угодно малой в сравнении со скоростью самого объема жидкости.

Аппарат магнитной обработки жидкости Г.Г. Клещевникова

Рисунок 2.1 - Аппарат магнитной обработки жидкости Г.Г. Клещевникова:

  • 1 - кольцевой трубопровод; 2 - входной патрубок; 3 - вентиль; 4 - емкость;
  • 5 - выходной патрубок; 6 - втулка; 7 - лопатка; 8 - магнит

АМОЖ В.М. Бухолдина, В.Г. Зерницкого, В.И. Классена,

В.А. Мациевсккого, Н.Е. Пичугина, Ю.Т. Попова, Г.Ф. Тагина и Г. И. Яковченко [14]

На рисунке 2.2 изображено рассматриваемое устройство, вертикальный разрез; на рисунке 2.3 - разрез А-А.

Устройство для магнитной обработки жидкости состоит из корпуса 1, выполненного из диамагнитного материала, с крышкой 2, входным 3 и выходным 4 патрубками. Внутри корпуса установлены магнитные шайбы 5, насаженные на изготовленную из диамагнитного материала ступенчатую ось 6. Магнитные шайбы имеют по две пары разноименных полюсов. Зазор между дисковыми магнитными шайбами может быть обеспечен также установкой на гладкую ось втулки. К одной из шайб прижат укрепленный на оси внутренний магнитопровод 7, а на наружных торцах шайб установлены внешние дисковые магнитопроводы 8. Внутренний магнитопровод может быть выполнен в виде трехгранной призмы с закругленными краями двух граней. Такая конструкция магнитопровода обеспечивает плавное сужение потока обрабатываемой жидкости для получения необходимой оптимальной скорости потока и увеличение напряженности магнитного поля на участке максимальной скорости жидкости.

Аппарат магнитной обработки жидкости В.М. Бухолдина, В.Г. Зерницкого, В.И. Классена, В.А. Мациевского, Н.Е. Пичугина, Ю.Т. Попова, Г.Ф. Тагина и Г.И. Яковченко

Рисунок 2.2 - Аппарат магнитной обработки жидкости В.М. Бухолдина, В.Г. Зерницкого, В.И. Классена, В.А. Мациевского, Н.Е. Пичугина, Ю.Т. Попова, Г.Ф. Тагина и Г.И. Яковченко: 1 - корпус; 2 - крышка; 3 - входной патрубок;

  • 4 - выходной патрубок; 5 - магнитная шайба; 6 - ступенчатая ось;
  • 7 - внутренний магнитопровод; 8 - внешний магнитопровод

Устройство работает следующим образом.

Жидкость, предназначенная для магнитной обработки, поступает через патрубок 3 в зазор между магнитными шайбами 5 и по каналу, образованному наружными стенками шайб 5, внутренней стенкой корпуса 1 и осью 6, движется по криволинейной траектории к патрубку 4 для выхода жидкости. Благодаря тому, что каждая шайба имеет по две пары разноименных полюсов, магнитные силовые линии пересекают обрабатываемую жидкость то в одном, то в другом направлении, как в трех полюсном аппарате для магнитной обработки. В районе магнитопровода 7 благодаря сужению канала скорость движения жидкости увеличивается. В этом же месте, благодаря уменьшению зазора, жидкость пересекает магнитное поле более высокой напряженности. Градиент напряженности магнитного поля в устройстве увеличен, так как изменения направления силовых линий осуществляются по длине, не превышающей 1 -2 мм.

Конструкция предлагаемого устройства позволяет повысить эффективность магнитной обработки за счет чередования полярности и движения обрабатываемой жидкости по криволинейной траектории.

Разрез АМОЖ В.М. Бухолдина, В.Г. Зерницкого, В.И. Классена, В.А. Мациевского, Н.Е. Пичугина, Ю.Т. Попова, Г.Ф. Тагина и Г.И. Яковченко

Рисунок 2.3 - Разрез АМОЖ В.М. Бухолдина, В.Г. Зерницкого, В.И. Классена, В.А. Мациевского, Н.Е. Пичугина, Ю.Т. Попова, Г.Ф. Тагина и Г.И. Яковченко

АМОВ И.А. Шугипанова, Н.П. Яковлева и П.Д. Еремеева (Волжский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации) [19]

На рисунке 2.4 показан аппарат для магнитной обработки воды, на рисунке 2.5 - разрез А-А.

Аппарат состоит из магнитного статора 1, немагнитного ротора 2 и впрессованного в них одинакового на статоре и роторе числа стержневых постоянных магнитов 3. Магниты на статоре и роторе располагаются так, чтобы каждому магниту ротора соответствовал магнит статора, причем противолежащие магниты располагаются разноименными полюсами один к другому и выступают над образующими на величину 0,3-0,4 величины зазора между образующими ротора и статора.

Максимальная величина напряженности магнитного поля и давление имеют место при минимальном зазоре между полюсами ротора и статора, однако, производительность аппарата от этого уменьшится, а затраты ме-22

ханической энергии на вращение ротора возрастут. Поэтому, для обеспечения пульсирующих градиентов давления в рабочем зазоре полюса ротора и статора выполнены выступающими, а для уменьшения механического сопротивления обрабатываемой жидкости полюса выступают над поверхностями ротора и статора на высоту 0,3-0,4 величины между образующей ротора и статора, так как, если эта величина окажется равной 0,5 зазор между полюсами ротора и статора обратится в нуль, а если менее 0,3 то эффективность обработки уменьшится вследствие уменьшения в рабочем зазоре градиентов давления и напряженности.

Аппарат для магнитной обработки воды И.А. Шугипанова, Н.П. Яковлева и П.Д. Еремеева

Рисунок 2.4 - Аппарат для магнитной обработки воды И.А. Шугипанова, Н.П. Яковлева и П.Д. Еремеева

Аппарат работает следующим образом.

При вращении ротора 2 относительно статора 1, напряженность магнитного поля в зоне обработки воды непрерывно изменяется, вследствие изменения расстояния между магнитными полюсами, достигая максимума в момент противостояния полюсов.

Таким образом, высокие градиенты магнитного поля в жидкости здесь получают за счет механического движения магнитов один относительно другого, а не за счет движения жидкости относительно полюсов. Кроме того, в момент максимума магнитного поля зазоры между магнитами достигают минимума в зоне обработки, где в соответствии, с законами гидродинамики возникает резкий перепад давления в обрабатываемой воде, что значительно увеличивает эффективность магнитной обработки.

А • А

Разрез АМОВ И.А. Шугипанова, Н.П. Яковлева и П.Д. Еремеева

Рисунок 2.5 - Разрез АМОВ И.А. Шугипанова, Н.П. Яковлева и П.Д. Еремеева: 1 - статор; 2 - ротор; 3 - постоянный магнит

Аппарат для магнитной обработки водных систем В.Г. Зерницкого, В.М. Бухолдина, О.Б. Киселева, Н.Е. Пичугина, А.Г. Долматова, Н.П. Морозова, В.И. Мудрова и Р.М. Абдрахимова [38]

На рисунке 2.6 а) изображен предлагаемый аппарат, продольный разрез; б) то же, при смещении центральных магнитодержателей; в) то же, вид сверху.

Аппарат состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. Внутри корпуса 1 на верхней и нижней стенках установлены неподвижные магнитные системы, состоящие из постоянных ферритобариевых магнитов 4 и фасонных магнитопроводов 5. В середине корпуса перпендикулярно его осевой линии установлены с возможностью вращения вокруг оси полый вал 6 и внутри его вал 7, на которых закреплены изготовленные из диамагнитных материалов магнито держатели 8, на поверхности которых, обращенной к осям каналов, закреплены (например, с помощью клея) центральные постоянные ферритобариевые магниты 9 и клиновидные магнито проводы 10. Полый вал 6 и вал 7 через сальниковые уплотнения 11 выходят из корпуса 1. На концах полого вала 6 и вала 7 закреплены рычаги 12, на которых с возможностью перемещения установлены регулировочные грузы 13, положение которых фиксируется болтами 14. На наружных сторонах боковых стенок корпуса 1 закреплены планки 15 с отверстиями, в которые устанавливаются болты 16 для установки минимальной высоты каналов, по которым движется обрабатываемая водная система.

в)

Рисунок 2.6 - Аппарат для магнитной обработки водных систем В.Г. Зерницкого и др.: 1 - корпус; 2 - входной патрубок; 3 - выходной патрубок; 4 - постоянный ферритобариевый магнит; 5 - фасонный магнитопровод; 6 - полый вал; 7 - вал;

8 - магнитодержатель; 9 - центральный ферритобариевый магнит; 10 - клиновидный магнитопровод; 11 - сальниковое уплотнение; 12 - рычаг; 13 - регулировочный груз; 14 - болт; 15 - планка с отверсиями; 16 - болт

Магниты 4 и 9 ориентированы к осям каналов одинаковыми полюсами и смещены относительно друг друга так, что их торцовые стенки находятся в одной плоскости, перпендикулярной оси корпуса. Центральные постоянные магниты 9 ориентированы к оси аппарата одноименными полюсами.

Аппарат работает следующим образом. Обрабатываемая водная система через входной патрубок 2 поступает в корпус 1 и движется по суживающимся по высоте каналам, образованным неподвижными магнитными системами и диамагнитными магнитодержателями с постоянными магнитами 9, пересекая магнитные поля, образованные постоянными магнитами 4 и 9 и магнитопроводами 5 и 10. При движении в каналах скорость водной системы и напряженность магнитного поля увеличиваются, достигая максимума на участках с минимальной высотой. В самом узком месте каналов направление магнитного поля резко меняется на противоположное, в результате чего магнитная обработка осуществляется при высоком градиенте напряженности магнитного поля. Далее скорость движения водной системы уменьшается.

При попадании в каналы крупных (негабаритных) частиц магнитодержателя 8 с постоянными магнитами 9 и клиновидными магнитопроводами смещаются к оси аппарата, в результате чего сечение каналов увеличивается (рисунок 2.6 б), крупные частицы проходят через каналы и выходят из аппарата, а магнитодержатели возвращаются в рабочее положение (рисунок 2.6 а).

Смещая регулировочные грузы 13 на рычагах 12, можно регулировать величину силы необходимой для смещения магнитодержателей 8, т.е. напор обрабатываемой водной системы, при котором начинается смещение магнитодержателей 8.

С помощью болтов 16 без разборки аппарата в нем можно изменять высоту каналов и устанавливать, таким образом, необходимую оптимальную скорость потока.

Устройство магнитной обработки газообразных и жидких сред В.А. Радионова [41] изображено на рисунке 2.7 а), продольный разрез; б) то же, поперечный разрез.

Устройство магнитной обработки газообразных и жидких сред состоит из плоских постоянных магнитов 1 с магнитопроводом 2, выполненным в виде двух насадок 3 и 4, имеющих U-образную форму и в состыкованном состоянии представляет собой эллипс с удлиненной большой осью (рисунок 2.7 б). Стык 5 располагается строго по центру постоянных магнитов, т.е. в месте наименьшей напряженности магнитного потока. Магнитная система, включающая постоянные магниты и насадки, охватывается обечайками 6 и 7, выполненными из магнитного материала и жестко состыкованными между собой, например, при помощи заваль-цовки. Таким образом, обечайки являются дополнительным магнитопроводом, а также образуют общий корпус устройства. Это способствует снижению массогабаритных характеристик с обеспечением максимальной индукции в рабочем зазоре 8 устройства.

Для обеспечения максимальной индукции в зазоре, необходима минимальная толщина магнитопровода по всему контуру 4 мм при магнитной индукции на поверхности магнитов 0,14 Тл. В предлагаемом устройстве насадки 4 и 5 выполняются из материала толщиной 2,5 мм, а обечайки 7 и 8-толщиной 0,8 мм. При этом магнитная индукция в зазоре сохраняется без изменения, а масса устройства снижается на 40 %.

На поверхности обечаек 6 и 7 выполнены две параллельные гофры 9, между которыми установлены постоянные магниты. В противоположном направлении магниты зафиксированы вкладышами 10 с выступом 11, который и фиксирует рабочий зазор между постоянными магнитами.

Устройство магнитной обработки газообразных и жидких сред В.А. Радионова и др

Рисунок 2.7 - Устройство магнитной обработки газообразных и жидких сред В.А. Радионова и др.: 1 - постоянные магниты; 2 - манитопровод; 3,4 - насадки;

  • 5 - стык; 6,7 - обечайки; 8 - рабочий зазор; 9 - гофра; 10 - вкладыш;
  • 11 - выступ; 12 - входной патрубок

Устройство работает следующим образом.

Жидкая или газообразная среда, предназначенная для магнитной обработки, через входной патрубок 12 попадает в зазор между постоянными магнитами 1, ориентированными относительно друг друга разноименными полюсами. Движущаяся между постоянными магнитами среда омагни-чивается и поступает к потребителю. В районе постоянных магнитов сечение для прохождения имеет форму четырехугольника в отличие от круглого сечения в проводящем трубопроводе и входном патрубке. В связи с изменением формы сечения изменяется и форма потока, и его скорость при пересечении магнитных силовых линий максимальной напряженности.

Устройства магнитной обработки воды МПВ MWS предназначены для обработки воды в потоке постоянным магнитным полем для предот вращения образования и ликвидации уже отложившейся накипи на стенках трубопроводов и теплообменных элементов.

Устройства магнитной обработки воды МПВ MWS применяются:

  • -для снижения эффекта накипеобразования в трубопроводах горячего и холодного водоснабжения общехозяйственного, технического и бытового назначения, нагревательных элементах котельного оборудования, теплообменниках, парогенераторах, охлаждающем оборудовании и т.п.;
  • -для предотвращения очаговой коррозии в трубопроводах горячего и холодного водоснабжения общехозяйственного, технического и бытового назначения;
  • -для увеличения фильтроцикла систем химической водоподготовки;
  • -при использовании воды из подземных источников и систем централизованного и нецентрализованного водоснабжения.

Устройство может использоваться самостоятельно или как составная часть систем подготовки воды в жилых помещениях, постройках, детских и лечебно-профилактических учреждениях, для водоподготовки в пищевой промышленности и т.п. Устройства МПВ MWS могут быть включены в состав любых установок, подверженных накипеобразованию в процессе эксплуатации. В результате магнитной обработки воды вместо котельного камня образуется мелкокристаллический легко удаляемый шлам.

Метод магнитной обработки воды не требует подключения к электрической сети и применения каких-либо химических реактивов и поэтому является абсолютно экологически чистым.

Основным элементом устройства является многополюсный магнитный элемент цилиндрической формы. Магнитный элемент соосно установлен в корпусе, представляющем собой стандартную трубу из ферромагнитного материала, и составляет с нею единую магнитную систему. За счет имеющегося в данной системе магнитного поля достигается максимальная эффективность воздействия на воду. Вода, проходя через определенным образом выровненное магнитное поле, создаваемое в устройстве постоянными магнитами, претерпевает физические изменения. Примеси, находящиеся в воде, становятся центрами кристаллизации, то есть точками для осаждения молекул кальция (Ся), тем самым давая им возможность нарастать в потоке воды друг на друга, а не соединяться с окружающими и нагреваемыми поверхностями. Эти новообразования кристаллической структуры предотвращают выпадение накипи на внутренней поверхности труб, что является основной первопричиной лавинообразного известкового их обрастания. Микрокристаллы свободно циркулируют по трубопроводам, давая возможность свободным частицам кальция соединяться с ними, а не друг с другом. Они также способствуют тому, что существующий известковый налет становится рыхлым, разбивается на от дельные фрагменты и вымывается из системы вместе с водой в виде суспензии.

Магнитный преобразователь воды МПВ «Магниполь» - это устройство для магнитной обработки воды, уменьшающее оседание накипи на стенках труб и теплообменных элементов, а так же ликвидирующее уже отложившуюся накипь (рисунок 2.8).

Магнитный преобразователь воды, внешний вид

Рисунок 2.8 - Магнитный преобразователь воды, внешний вид

Устройства МПВ «Магниполь» применяются там, где есть проблемы с накипью: жилые квартиры, коттеджи, котельные, крупные промышленные предприятия, электростанции и пр. Устройство «Магниполь» - это преобразователь воды, предназначенный для магнитной обработки воды в потоке постоянным магнитным полем. МПВ «Магниполь» - представляет собой сложную магнитную систему, собранную с использованием высокоэнергетических постоянных магнитов. Направление силовых полей по-лиградиентно и сфокусировано перпендикулярно потоку воды, что выгодно отличает данный прибор от аналогичного оборудования.

Метод магнитной обработки воды известен давно, но только разработка магнитов нового поколения с высокими техническими характеристиками вызвала настоящий бум в развитых странах. Предприятия Европы отказываются от химических методов умягчения воды, делая выбор в пользу более дешевого и экологически чистого метода.

Бытовая серия:

МПВ Dy 15 - Dy25 - с резьбовыми разъемными соединениями;

МПВ Dy32 - Dy50 - с резьбовыми неразъемными соединениями.

Промышленная серия:

МПВ Dy 15 - Dy50 - с резьбовыми неразъемными соединениями;

МПВ Dy65 - Dy325 - с фланцевыми соединениями.

Магнитный преобразователь воды

Рисунок 2.9 - Магнитный преобразователь воды

Магнитный преобразователь воды, схема

Рисунок 2.10 - Магнитный преобразователь воды, схема

Технические данные магнитного преобразователя воды: тип соединения - резьбовой; материал уплотнения соединений - резина, паронит; материал корпуса - нержавеющая сталь; материал магнитной системы -железо-неодим-бор (Fe-Nd-B).

Условия по монтажу и эксплуатации: установка системы: горизонтальная или вертикальная; направление потока жидкой среды: реверсивное; температура эксплуатации: до + 95 °C; рабочее давление: до 10 атм (кг/см2)

Магнитный преобразователь воды с фланцевыми соединениями

Рисунок 2.11 - Магнитный преобразователь воды с фланцевыми соединениями

Магнитный преобразователь воды с фланцевыми соединениями, схема

Рисунок 2.12 - Магнитный преобразователь воды с фланцевыми соединениями, схема

Технические данные магнитного преобразователя воды с фланцевыми соединениями: тип соединения - фланцевый; материал уплотнения соединений - паронит; материал корпуса - конструкционная сталь; материал магнитной системы - железо-неодим-бор (Fe-Nd-B).

Условия по монтажу и эксплуатации; установка системы: горизонтальная или вертикальная; направление потока жидкой среды: реверсивное; температура эксплуатации: до + 95 °C; рабочее давление: до 10 атм (кг/см2)

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >