內裝式流體磁化芯的製作方法

2023-06-08 02:04:31 1

專利名稱：內裝式流體磁化芯的製作方法
技術領域：
本發明涉及流體的磁處理裝置。
流體的磁處理已廣泛用於工農業各領域，國內外品種已達幾十種之多，有電磁式和永磁式、內磁式和外磁式之分，但結構都不夠理想。長期以來人們普遍存在磁程越長效果越好的偏見，如中國專利CN86105340、CN86202462、CN86204993、CN86206525、CN86101249(法國)便是例子，蘇聯、美國、法國及國內的某些產品竟長達數米，這樣不但浪費材料、成本高、安裝使用不便，效果也不好。國產的QC、FL、FL(P)、CHQ、CFL、NFL等型是目前應用較多的產品。以××磁性材料廠和××新材料應用設計研究所的CFL、CHQ、和NFL為代表，其結構性能相近，都是在鋼質內外管的套層內裝入磁瓦用環氧樹脂和水泥封固。由於漏磁太大和磁短路，磁體利用率低成本高，不易提高場強和磁感梯度，並且壽命短不可再充磁修復。有的產品僅使用10～40天便退磁30～50%，以至報廢。


圖1-10是本發明的內裝式流體磁化芯的實施例;圖11～14是與本發明最相近的現有技術圖例。圖15～17是本發明的防蠟降粘器與現有產品的效果對比圖，其中圖1是單極式通用型磁化芯裝於管內示意圖2是多極式通用磁化芯安裝3整流錐為空心的簡易型圖4a大中型磁化芯裝於輸油(水)管道內示意圖4b另外兩種磁體組件示意5a，環形磁體組件紡錘狀磁化芯圖5b，另幾種磁體組件示意6，裝於石油井配產(水)器內的彈頭形磁化芯圖7，由磁體組件與圖1、2、4、5相同的流線形磁化芯構成的射流磁處理裝置圖8，與圖7相同的一端支撐的磁化芯構成的射流槍圖9，與圖8基本相同的喇叭形磁化芯構成的散射噴頭圖10，磁體組件與圖1、2、4、5相同的簡易柱形磁化芯安裝示意。
圖11，SU1159-896-A圖12，CN86201710主體局部圖13，民主德國DD-222-278-A圖14，刊於《磁能應用技術通訊》1986年11月的1986年美國專利。
圖15，是本發明與兩種典型產品在同條件下作的石油磁化前後粘溫曲線。
圖16，是本發明對X3-7井油樣作的粘溫曲線圖17，是CFL-Z型防蠟器對X3-7井油樣作的粘溫曲線為解決存在的問題人們作了大量努力，如在蘇聯專利SU1159-896-A中公開了一種流體磁處理裝置(圖11)。它的目的是節省磁性材料。構成是在鋼質管(27)內壁和芯體(24)表面對應鑲嵌若干排永磁柱(26、25)，並用渦輪或其它方法使芯體旋轉。不足之處是只有少量流體經過磁隙，處理不徹底，且阻力大，需複雜的動力裝置，易腐蝕不易充磁。
在CN86201710中公開了「一種強磁化水龍頭」(圖12)，它的目的是使水龍頭具有磁化功能，構成是在加大直徑的尾部管(7)形腔內裝有鍶鐵氧體或稀土永磁材料製成的圓柱形磁鐵(29)，每兩個磁體間夾一個導磁片(30)，且裝在塑料套支架(31)內，用閥尾(28)固定，磁鐵與閥體間隙為3-4mm，場強為250-300mT，「磁力線與水流方向垂直」。不足之處是磁體兩端為平面，流體阻力大，磁體端面無包封層易腐蝕，且磁體組兩端無鐵磁件，不利於進一步降低磁阻，提高工作場強，還需特製的閥體和閥尾，不能裝於任意管內使用，通用性差。
在DD-222-278-A中公開了一種單極式流體磁化器(圖13)，目的是提高磁隙徑向場強，構成是在鋼管(7)內鑲入鐵磁質極環(33)，用兩個其它金屬或非金屬環(32)填充死角形成喉管，在喉管內支撐有兩個長徑比大於1的磁柱(29)和一個鐵磁極柱(30)，不足之處是軸向場強低、端部為平面阻力大、無包封易腐蝕、喉管不易加工。
在中國石化總公司磁能應用技術開發協作組(設在瀋陽東北燃燒設備總廠內)主辦的《磁能應用技術通訊》(內部資料)1986、11第一期公布了1986年美國一「流體磁化裝置」，目的是提供一種流阻較小，場強較高的長磁程多極式處理裝置(圖14)，構成是在鋼管(36)內壁加工出四個凸極肩作外殼，內裝長徑比遠大於1的三個永磁柱(35)，每兩個磁柱間夾一直徑遠大於磁柱的鋼中間磁極柱(30)，兩端各有一錐狀鋼質磁極體(34)磁隙處有非鐵磁質支撐件(37)，不足之處是磁柱長徑比匹配不當，磁力線分布角小、幾乎沒有軸向場強、磁隙磁感梯度極小、磁隙場強較低，磁化芯(34、35、30)表面不連續、管內壁不光滑，流體阻力太大，磁化芯細長、磁柱截面小、安裝不便、易斷，無包封易腐蝕。
綜合以上分析可知現有技術存在磁體用量大、場強低、磁感梯度小，不能或不易充磁，需不能通用的特殊外殼、成本高、效果差，流體阻力大，易腐蝕的不足。
本發明的目的旨在避免現有技術中不足之處而提供一種磁處理效果好、節約材料、成本低、壽命長、磁程較短、場強高、磁感梯度大、磁隙流速高、阻力小，安裝使用方便，通用性強的內裝式多用途流體磁化芯。
本發明的目的可以通過以下措施來達到該磁化芯主要由磁體組件、端體和支撐件組成，其特徵是1)、為增大軸向場強採用矯頑力HC＞130kA/M的永磁材料(例如永磁鐵氧體或稀土永磁)製成的整體或拼成的柱狀(圖1、2-3)、盤狀(圖4-3、9)、環狀(圖5-9、10、14)或這幾種形狀磁體的組合的永磁體單元，其長徑比為1∶(2～100)，再與板狀(圖1、2、4-4)或環狀(圖4、5-10、11)的磁極體構成磁體組件。磁極體的材料優選鐵磁質(鋼鐵、磁性材料)，也可用非鐵磁質(鋁、銅、非金屬等)。
2)、在磁體組件的一端或兩端連接有改變流向的整流體(圖1、2、3、4、6、7、8、9-2)、(圖5-12、13)、(圖9-23)，其材料可以是鋼鐵、銅、鋁等金屬或陶瓷、塑料、木材及複合材料等固體材料，優選鐵磁質。
3)、在磁體組件表面或該磁化芯整體表面用鋼、銅、鋁等金屬複合包封防腐(優選非鐵磁質)，也可在其表面電鍍或塗塗料(5)，並使其整體外形呈近似的彈頭(圖6)、紡錘(圖1、2、3、4、5)流線體(圖7、8)、喇叭(圖9)或圓柱(圖10)狀，以適應不同應用場合的需要。
本發明的目的還可以通過以下措施來達到1、為了便於充磁修復延長壽命、拆卸時不致損壞磁體，也為了進一步增大磁感梯度，磁體組件中的鐵磁質磁極體(圖1、2-4)、(圖4-4、10、11)、(圖5-10、11)由兩個或多個板形或環形體拼疊而成。
2、磁體組件還可以全部用同種材料的整體環形(或拼成)件組成;或由永磁扇形件(圖5-9、10)構成不完整的環。缺口部份用非鐵磁質(或軟磁質)扇形件填成整環，此整環再與其它環同種材料互相錯開排列構成;還可由充磁方向不同或相同的磁環(圖5-9、10、14)與鋼環(圖5-11)構成環形磁體組件，並裝(鑲)在端部有整流體的連接體(圖5-12、13)環槽內。此連接體可以是整體的，也可以是分體的用螺紋連接，連接體上的槽可以是一個，也可以是多個，其材料可以是鋼、鑄鐵、鋁等金屬，也可以是陶瓷、塑料等非金屬。
3、為了充磁拆卸磁體組件(圖1、2-3、4)、(圖4-3、4、9)、(圖5-9、10、11、14)時不致損壞很脆的永磁體，在磁體組件或每個永磁體(圖4-3、9、10)端面可以粘貼護磁端片(圖1、3、4-4、6)(圖4、5-11)、其中(4、11)兼作磁極體，其材料可以是鋼鐵、鋁等金屬，也可以是塑料等非金屬，但優選低幾隻蠑芨幀 4、整流體(2)(圖5-12、13)或護磁端片(圖3、10-6)與支撐件(1)可以用鋼、鑄鐵或鐵氧體鑄(壓)成、或組裝為一體，也可以用鐵板衝壓製成。整流體(2、12、13)可以是空心也可以是實心。
5、該磁化芯可以僅一端有整流體(圖6-2)而呈彈頭形(帶或不帶支撐件)(圖6-2、3、4、5、6)，另一端用常規方法與配產(水)器(15、16、17)等其他設備特製的油(水)嘴(圖6-16)連接並起支撐作用。
6、彈頭形的磁化芯另一端還可以與喇叭口形的整流體(圖9-23)連接而成為喇叭形磁化芯，喇叭口形整流體還可帶旋流葉片並與磁化芯用軸承聯接使其旋轉。
現結合實施例附圖作進一步詳述圖1是單極式通用型磁化芯構成的流體磁處理裝置，它由兩個直徑相同的短圓柱(整體或拼成)形永磁體(3)、兩個(或一個)10＃鋼或鈷鋼園片(4)、兩個鐵護磁端片(6)、兩個帶支撐葉片(1)的低碳鋼整流錐(2)及無磁包封塗鍍層(5)組成，各件用膠粘劑粘接，且用常規方法定位於鋼管(7)內。永磁體的長徑比Lm∶D可以是如下比例(1)永磁鐵氧體1∶2、1∶4、1∶6、1∶10、1∶20、1∶30等;(2)稀土永磁(NdFeB或SmCo5、2∶17等)1∶2、1∶5、1∶12、1∶181∶28、1∶40、1∶55、1∶80、1∶100等。磁極體(4)的厚度由常規計算確定，外表可用鋼材及有機樹脂複合包封或用玻璃鋼，也可僅塗塗料，其磁感強度峰值Bg達350-1800mT。支撐件(可在兩端、一端或中間，也可與包封材料連為整體)的輪廓直徑與標準管材內徑相應形成系列，且在出廠時將一部分產品直徑留的稍大，安裝時再加工至合適，以適應非標準管(孔)道(泵、閥門、濾清器等的進出口)或不同流量的需要，故本發明幾乎可以裝於任意管道內使用，提高了通用性、節省了材料。維修充磁時，除去包封層即可從整流錐與鐵護磁端片間分開，換上新的磁體組件即可恢復使用。換下的舊磁體組件可從兩磁極片(4)間將各磁體單元〔(4、3、4)或(6、3、4)〕無損壞地分開充磁翻新，無護磁端片時也可帶著整流錐一起充磁，延長了壽命。
圖2是本發明的多極式通用型磁化芯實施例，與圖1不同的是增加了若干個磁組單元(3、4)。以上兩例均可用於工農業各領域。如用於石油井泵下或管道防蠟降粘、磁水增注、防垢、燃油節油、化工、建築等。
圖3是本發明的簡易型實施例，磁體組件與前相同，不同的是整流錐用鐵板製成空心的、或用塑料、陶瓷等材料，護磁端片用鐵板衝成帶支撐凸耳的圓片，成本低，可裝於供水管道或接箍內使用。
圖4a是大中型磁化芯裝於輸油(水)管道內的實施例，與圖2不同的是永磁體由同一種或兩種以上材料拼合為圓盤狀，磁瓦拼成的圓環(9)緊包在柱形磁體(3)的外緣上，使整體(3、9)軸切面為矩形或「I」形，也可中厚邊薄，盤形磁體的兩個凹面與凸形磁極體(4)牢固粘合，成為一個磁組單元。直徑過大時再將此單元分為若干扇形柱小單元，與其它單元交錯拼粘為整體磁體組件。例如磁化芯直徑320mm，裝於16英寸輸油管道中用於防蠟降粘或防垢。其中間柱形磁體用Y25或Y35鍶鐵氧體，直徑D＝300mm，長度Lm＝12mm，外包NdFeB磁瓦。分為4個扇形，分別與8片1/4圓扇形磁極板(4)用環氧樹脂粘成4個扇形柱，再拼成整圓柱，最後用4個相同的圓柱單元(3、9、4)拼縫交錯粘接成三極式磁體組件(或多極)。柱形磁體也可用Lm＝3～10mm，D＝300mm的NdFeB拼成。Bg峰值可達1500-2100mT。
圖4b是另外兩種類似磁體組件局部示意圖。
圖5a是環形磁體組件紡錘狀磁化芯，圖5b是另外幾種磁體組件排列局部示意圖。各環形件可以是整體的或拼成的。磁環長徑比可為1∶2、1∶5、1∶10、1∶20、1∶30等。充磁時去掉包封層旋下連接錐帽(12)即可取下磁體組件(9、10、11、14)，然後將組件解體充磁。
圖6是彈頭形磁化芯裝於石油井配產(水)器(15、17)內的示意圖。磁體組件與圖1、2相同，不同的是前端整流錐無支撐葉片，後端與特製的徑向油(水)嘴(16)連接，省掉了支撐件。
圖7是磁體組件與圖1、2、4、5所示的任一種相同的流線形磁化芯構成的射流磁處理裝置。支撐葉片(1)分別支撐在射流管(18)和擴散管(20)內，由螺栓(8)定位，(19)是射流管支架，磁體組件位於流速高的喉管處。用於汙水、廢氣處理、化工等。
圖8是本發明的磁化芯構成的磁化射流增氧槍，可用於魚塘增氧，基本結構與圖(7)相同，不同的是尾錐沒有支撐葉片，僅由前端的支撐葉片支撐。(21)是喉管式噴嘴，(22)是護套。
圖9是與圖8基本相同的喇叭形磁化芯構成的散射噴頭。主要用於水的射流磁化增氧、奶粉、洗衣粉、製糖、製鹽、化工、噴漆等噴霧乾燥結晶工藝，也可用於環保廢氣吸收、汙水淨化、海水淡化等。不同的是磁化芯尾部為喇叭形的散流錐(23)，可以是靜止的也可按常規方法裝上軸承，由流體衝擊帶葉片的散流錐(23)使其旋轉。這樣可使流體物料分散成更小的霧滴、提高生產效率和質量。
圖10是本發明的圓柱形磁化芯裝於流速較低、直徑較小的管道內的示意圖。磁體組件可以是圖1、2、4、6中的任一種，不同的是整流體變形為支撐凸耳(1)的鐵護磁端片，簡化了結構。用管內點焊突起或車出變徑臺肩定位。可裝於制冷機蒸發管或毛細管前，提高製冷效率。
本發明相比現有技術具有如下優點1、效果好(1)對原油降粘率最高為55%，最低8.5%凝固點降低3℃左右，是現有產品的1.9～11.25倍(30～60℃區間)。〔詳見後附同條件下所做粘溫對比曲線(圖15、16、17)〕圖15說明本發明與現有磁化器用於石油防蠟降粘效果對比曲線
圖16說明本發明防蠟器磁化前後粘溫對比曲線實驗日期1987年4月11日取樣井×3-7原油磁化溫度80℃防蠟器溫度79℃磁化流量74.3T/日(1)磁化前曲線(2)磁化後曲線圖17說明CFL-Z型防蠟器磁化前後粘溫曲線實驗日期1987年4月10日取樣井×3-7原油磁化溫度81℃防蠟器溫度79.4℃磁化油流量46T/日(1)磁化前曲線(2)磁化後曲線本發明的幾支防蠟器於1987年6月1-2日和8月4日下井進行現場試驗，至今一切正常，載荷未發現增加趨勢(原清蠟熱洗周期20天左右)，已延長熱洗周期近十倍。
(2)水的蒸發速度提高4-12%;(3)水的增氧量提高30%以上。
2、用途廣、通用性強幾乎可用一切有處理意義的流體。不必特製外殼、可根據需要裝於任意管(孔)道內使用、且裝卸方便。
3、省材料(1)節約磁性材料60-95%;(2)節約鋼材60-90%。
4、壽命長可多次重複充磁翻新，壽命可達現用產品的5-10倍，以至更長。
5、場強高、磁感梯度大磁感強度達350-2100mT;磁感梯度可達12-200T/m。
6、磁隙流速高、摩阻能量損失＜3%。
權利要求
1.一種用於流體磁處理的由圓柱永磁體(圖14-35)、中間磁極體( 4-30)、端部磁極體(圖14-34)組成的且由非鐵磁質支撐件(圖14-37)支撐在管內的流體磁化芯。其特徵是(1)該磁化芯的中部有由矯頑力Hc＞130KA/m的永磁材料製成的柱狀(圖1、2-3)、盤狀(圖4-3、9)、環狀(圖5-9、10、14)或其組合的長徑比為1∶(2～100)的永磁體和板(圖1、2、4-4)或環狀(圖4、5-10、11)的磁極體構成的磁體組件；(2)在磁體組件端部連接有整流體(圖1、2、3、4、6、7、8、9-2)、(圖9-23)、(圖5-12、13)；(3)該磁化芯是有包封及塗鍍層(5)的彈頭(圖6)、紡錘(圖1、2、3、4、5)、流線體(圖7、8)、喇叭(圖9)或圓柱形(圖10)。
2.根據權利要求1的內裝式流體磁化芯，其特徵在於所述磁體組件中的磁極體至少由兩個鐵磁質板(圖1、2-4)或環(圖4-10、11)、(圖5-10、11)拼疊成。
3.根據權利要求1的內裝式流體磁化芯，其特徵在於環形的磁體組件(圖5-9、10、11、14)裝在端部有整流體的連接體(圖5-12、13)環槽內。
4.根據權利要求1的內裝式流體磁化芯，其特徵在於所說的磁體組件或永磁體端部有護磁端片(圖1、3、4-4、6)、(圖4、5-11)。
5.根據權利要求1或3的內裝式流體磁化芯，其特徵在於鐵磁質整流體(2)、(圖5-12、13)或護磁端片(圖3、10-6)與鐵磁質支撐件(1)連接。
6.根據權利要求1、2、3、4或5的內裝式流體磁化芯，其特徵在於僅一端有整流體(圖6-2)的彈頭形磁化芯(圖6-2、3、4、5、6)另一端與其它設備的水(油)嘴(圖6-16)連接支撐。
7.根據權利要求1的內裝式喇叭形流體磁化芯，其特徵還在於所述喇叭口形整流體(圖9-23)帶有葉片且可旋轉。
全文摘要
本發明是流體的磁處理裝置，旨在提供一種場強高效果好、成本低、壽命長、使用方便的裝置。主要由長徑比為1∶(2～100)的柱、盤、環、扇、瓦狀磁體和板或環狀的磁極體構成的磁體組件與端部整流體及包封層組成，場強達0.35～2.1T。廣泛用於石油、化工、交通、建築、環保、農牧水產、食品及醫療保健等領域。原油降粘率最高為55％，凝固點降低3℃，使油井清蠟熱洗周期延長十倍以上，效率比現有裝置高90～1125％，壽命長5～10倍，且結構簡單易加工，省材料50～90％。
文檔編號E21B37/00GK1034035SQ8810019
公開日1989年7月19日 申請日期1988年1月5日 優先權日1988年1月5日
發明者張志華 申請人:張志華