专利名称：内装式流体磁化芯的制作方法
技术领域：
本发明涉及流体的磁处理装置。
流体的磁处理已广泛用于工农业各领域，国内外品种已达几十种之多，有电磁式和永磁式、内磁式和外磁式之分，但结构都不够理想。长期以来人们普遍存在磁程越长效果越好的偏见，如中国专利CN86105340、CN86202462、CN86204993、CN86206525、CN86101249(法国)便是例子，苏联、美国、法国及国内的某些产品竟长达数米，这样不但浪费材料、成本高、安装使用不便，效果也不好。国产的QC、FL、FL(P)、CHQ、CFL、NFL等型是目前应用较多的产品。以××磁性材料厂和××新材料应用设计研究所的CFL、CHQ、和NFL为代表，其结构性能相近，都是在钢质内外管的套层内装入磁瓦用环氧树脂和水泥封固。由于漏磁太大和磁短路，磁体利用率低成本高，不易提高场强和磁感梯度，并且寿命短不可再充磁修复。有的产品仅使用10～40天便退磁30～50%，以至报废。
图1-10是本发明的内装式流体磁化芯的实施例;图11～14是与本发明最相近的现有技术图例。图15～17是本发明的防蜡降粘器与现有产品的效果对比图，其中图1是单极式通用型磁化芯装于管内示意图2是多极式通用磁化芯安装3整流锥为空心的简易型图4a大中型磁化芯装于输油(水)管道内示意图4b另外两种磁体组件示意5a，环形磁体组件纺锤状磁化芯图5b，另几种磁体组件示意6，装于石油井配产(水)器内的弹头形磁化芯图7，由磁体组件与图1、2、4、5相同的流线形磁化芯构成的射流磁处理装置图8，与图7相同的一端支撑的磁化芯构成的射流枪图9，与图8基本相同的喇叭形磁化芯构成的散射喷头图10，磁体组件与图1、2、4、5相同的简易柱形磁化芯安装示意。
图11，SU1159-896-A图12，CN86201710主体局部图13，民主德国DD-222-278-A图14，刊于《磁能应用技术通讯》1986年11月的1986年美国专利。
图15，是本发明与两种典型产品在同条件下作的石油磁化前后粘温曲线。
图16，是本发明对X3-7井油样作的粘温曲线图17，是CFL-Z型防蜡器对X3-7井油样作的粘温曲线为解决存在的问题人们作了大量努力，如在苏联专利SU1159-896-A中公开了一种流体磁处理装置(图11)。它的目的是节省磁性材料。构成是在钢质管(27)内壁和芯体(24)表面对应镶嵌若干排永磁柱(26、25)，并用涡轮或其它方法使芯体旋转。不足之处是只有少量流体经过磁隙，处理不彻底，且阻力大，需复杂的动力装置，易腐蚀不易充磁。
在CN86201710中公开了“一种强磁化水龙头”(图12)，它的目的是使水龙头具有磁化功能，构成是在加大直径的尾部管(7)形腔内装有锶铁氧体或稀土永磁材料制成的圆柱形磁铁(29)，每两个磁体间夹一个导磁片(30)，且装在塑料套支架(31)内，用阀尾(28)固定，磁铁与阀体间隙为3-4mm，场强为250-300mT，“磁力线与水流方向垂直”。不足之处是磁体两端为平面，流体阻力大，磁体端面无包封层易腐蚀，且磁体组两端无铁磁件，不利于进一步降低磁阻，提高工作场强，还需特制的阀体和阀尾，不能装于任意管内使用，通用性差。
在DD-222-278-A中公开了一种单极式流体磁化器(图13)，目的是提高磁隙径向场强，构成是在钢管(7)内镶入铁磁质极环(33)，用两个其它金属或非金属环(32)填充死角形成喉管，在喉管内支撑有两个长径比大于1的磁柱(29)和一个铁磁极柱(30)，不足之处是轴向场强低、端部为平面阻力大、无包封易腐蚀、喉管不易加工。
在中国石化总公司磁能应用技术开发协作组(设在沈阳东北燃烧设备总厂内)主办的《磁能应用技术通讯》(内部资料)1986、11第一期公布了1986年美国一“流体磁化装置”，目的是提供一种流阻较小，场强较高的长磁程多极式处理装置(图14)，构成是在钢管(36)内壁加工出四个凸极肩作外壳，内装长径比远大于1的三个永磁柱(35)，每两个磁柱间夹一直径远大于磁柱的钢中间磁极柱(30)，两端各有一锥状钢质磁极体(34)磁隙处有非铁磁质支撑件(37)，不足之处是磁柱长径比匹配不当，磁力线分布角小、几乎没有轴向场强、磁隙磁感梯度极小、磁隙场强较低，磁化芯(34、35、30)表面不连续、管内壁不光滑，流体阻力太大，磁化芯细长、磁柱截面小、安装不便、易断，无包封易腐蚀。
综合以上分析可知现有技术存在磁体用量大、场强低、磁感梯度小，不能或不易充磁，需不能通用的特殊外壳、成本高、效果差，流体阻力大，易腐蚀的不足。
本发明的目的旨在避免现有技术中不足之处而提供一种磁处理效果好、节约材料、成本低、寿命长、磁程较短、场强高、磁感梯度大、磁隙流速高、阻力小，安装使用方便，通用性强的内装式多用途流体磁化芯。
本发明的目的可以通过以下措施来达到该磁化芯主要由磁体组件、端体和支撑件组成，其特征是1)、为增大轴向场强采用矫顽力HC＞130kA/M的永磁材料(例如永磁铁氧体或稀土永磁)制成的整体或拼成的柱状(图1、2-3)、盘状(图4-3、9)、环状(图5-9、10、14)或这几种形状磁体的组合的永磁体单元，其长径比为1∶(2～100)，再与板状(图1、2、4-4)或环状(图4、5-10、11)的磁极体构成磁体组件。磁极体的材料优选铁磁质(钢铁、磁性材料)，也可用非铁磁质(铝、铜、非金属等)。
2)、在磁体组件的一端或两端连接有改变流向的整流体(图1、2、3、4、6、7、8、9-2)、(图5-12、13)、(图9-23)，其材料可以是钢铁、铜、铝等金属或陶瓷、塑料、木材及复合材料等固体材料，优选铁磁质。
3)、在磁体组件表面或该磁化芯整体表面用钢、铜、铝等金属复合包封防腐(优选非铁磁质)，也可在其表面电镀或涂涂料(5)，并使其整体外形呈近似的弹头(图6)、纺锤(图1、2、3、4、5)流线体(图7、8)、喇叭(图9)或圆柱(图10)状，以适应不同应用场合的需要。
本发明的目的还可以通过以下措施来达到1、为了便于充磁修复延长寿命、拆卸时不致损坏磁体，也为了进一步增大磁感梯度，磁体组件中的铁磁质磁极体(图1、2-4)、(图4-4、10、11)、(图5-10、11)由两个或多个板形或环形体拼叠而成。
2、磁体组件还可以全部用同种材料的整体环形(或拼成)件组成;或由永磁扇形件(图5-9、10)构成不完整的环。缺口部份用非铁磁质(或软磁质)扇形件填成整环，此整环再与其它环同种材料互相错开排列构成;还可由充磁方向不同或相同的磁环(图5-9、10、14)与钢环(图5-11)构成环形磁体组件，并装(镶)在端部有整流体的连接体(图5-12、13)环槽内。此连接体可以是整体的，也可以是分体的用螺纹连接，连接体上的槽可以是一个，也可以是多个，其材料可以是钢、铸铁、铝等金属，也可以是陶瓷、塑料等非金属。
3、为了充磁拆卸磁体组件(图1、2-3、4)、(图4-3、4、9)、(图5-9、10、11、14)时不致损坏很脆的永磁体，在磁体组件或每个永磁体(图4-3、9、10)端面可以粘贴护磁端片(图1、3、4-4、6)(图4、5-11)、其中(4、11)兼作磁极体，其材料可以是钢铁、铝等金属，也可以是塑料等非金属，但优选低几只蝾芨帧 4、整流体(2)(图5-12、13)或护磁端片(图3、10-6)与支撑件(1)可以用钢、铸铁或铁氧体铸(压)成、或组装为一体，也可以用铁板冲压制成。整流体(2、12、13)可以是空心也可以是实心。
5、该磁化芯可以仅一端有整流体(图6-2)而呈弹头形(带或不带支撑件)(图6-2、3、4、5、6)，另一端用常规方法与配产(水)器(15、16、17)等其他设备特制的油(水)嘴(图6-16)连接并起支撑作用。
6、弹头形的磁化芯另一端还可以与喇叭口形的整流体(图9-23)连接而成为喇叭形磁化芯，喇叭口形整流体还可带旋流叶片并与磁化芯用轴承联接使其旋转。
现结合实施例附图作进一步详述图1是单极式通用型磁化芯构成的流体磁处理装置，它由两个直径相同的短圆柱(整体或拼成)形永磁体(3)、两个(或一个)10＃钢或钴钢园片(4)、两个铁护磁端片(6)、两个带支撑叶片(1)的低碳钢整流锥(2)及无磁包封涂镀层(5)组成，各件用胶粘剂粘接，且用常规方法定位于钢管(7)内。永磁体的长径比Lm∶D可以是如下比例(1)永磁铁氧体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。磁极体(4)的厚度由常规计算确定，外表可用钢材及有机树脂复合包封或用玻璃钢，也可仅涂涂料，其磁感强度峰值Bg达350-1800mT。支撑件(可在两端、一端或中间，也可与包封材料连为整体)的轮廓直径与标准管材内径相应形成系列，且在出厂时将一部分产品直径留的稍大，安装时再加工至合适，以适应非标准管(孔)道(泵、阀门、滤清器等的进出口)或不同流量的需要，故本发明几乎可以装于任意管道内使用，提高了通用性、节省了材料。维修充磁时，除去包封层即可从整流锥与铁护磁端片间分开，换上新的磁体组件即可恢复使用。换下的旧磁体组件可从两磁极片(4)间将各磁体单元〔(4、3、4)或(6、3、4)〕无损坏地分开充磁翻新，无护磁端片时也可带着整流锥一起充磁，延长了寿命。
图2是本发明的多极式通用型磁化芯实施例，与图1不同的是增加了若干个磁组单元(3、4)。以上两例均可用于工农业各领域。如用于石油井泵下或管道防蜡降粘、磁水增注、防垢、燃油节油、化工、建筑等。
图3是本发明的简易型实施例，磁体组件与前相同，不同的是整流锥用铁板制成空心的、或用塑料、陶瓷等材料，护磁端片用铁板冲成带支撑凸耳的圆片，成本低，可装于供水管道或接箍内使用。
图4a是大中型磁化芯装于输油(水)管道内的实施例，与图2不同的是永磁体由同一种或两种以上材料拼合为圆盘状，磁瓦拼成的圆环(9)紧包在柱形磁体(3)的外缘上，使整体(3、9)轴切面为矩形或“I”形，也可中厚边薄，盘形磁体的两个凹面与凸形磁极体(4)牢固粘合，成为一个磁组单元。直径过大时再将此单元分为若干扇形柱小单元，与其它单元交错拼粘为整体磁体组件。例如磁化芯直径320mm，装于16英寸输油管道中用于防蜡降粘或防垢。其中间柱形磁体用Y25或Y35锶铁氧体，直径D＝300mm，长度Lm＝12mm，外包NdFeB磁瓦。分为4个扇形，分别与8片1/4圆扇形磁极板(4)用环氧树脂粘成4个扇形柱，再拼成整圆柱，最后用4个相同的圆柱单元(3、9、4)拼缝交错粘接成三极式磁体组件(或多极)。柱形磁体也可用Lm＝3～10mm，D＝300mm的NdFeB拼成。Bg峰值可达1500-2100mT。
图4b是另外两种类似磁体组件局部示意图。
图5a是环形磁体组件纺锤状磁化芯，图5b是另外几种磁体组件排列局部示意图。各环形件可以是整体的或拼成的。磁环长径比可为1∶2、1∶5、1∶10、1∶20、1∶30等。充磁时去掉包封层旋下连接锥帽(12)即可取下磁体组件(9、10、11、14)，然后将组件解体充磁。
图6是弹头形磁化芯装于石油井配产(水)器(15、17)内的示意图。磁体组件与图1、2相同，不同的是前端整流锥无支撑叶片，后端与特制的径向油(水)嘴(16)连接，省掉了支撑件。
图7是磁体组件与图1、2、4、5所示的任一种相同的流线形磁化芯构成的射流磁处理装置。支撑叶片(1)分别支撑在射流管(18)和扩散管(20)内，由螺栓(8)定位，(19)是射流管支架，磁体组件位于流速高的喉管处。用于污水、废气处理、化工等。
图8是本发明的磁化芯构成的磁化射流增氧枪，可用于鱼塘增氧，基本结构与图(7)相同，不同的是尾锥没有支撑叶片，仅由前端的支撑叶片支撑。(21)是喉管式喷嘴，(22)是护套。
图9是与图8基本相同的喇叭形磁化芯构成的散射喷头。主要用于水的射流磁化增氧、奶粉、洗衣粉、制糖、制盐、化工、喷漆等喷雾干燥结晶工艺，也可用于环保废气吸收、污水净化、海水淡化等。不同的是磁化芯尾部为喇叭形的散流锥(23)，可以是静止的也可按常规方法装上轴承，由流体冲击带叶片的散流锥(23)使其旋转。这样可使流体物料分散成更小的雾滴、提高生产效率和质量。
图10是本发明的圆柱形磁化芯装于流速较低、直径较小的管道内的示意图。磁体组件可以是图1、2、4、6中的任一种，不同的是整流体变形为支撑凸耳(1)的铁护磁端片，简化了结构。用管内点焊突起或车出变径台肩定位。可装于制冷机蒸发管或毛细管前，提高制冷效率。
本发明相比现有技术具有如下优点1、效果好(1)对原油降粘率最高为55%，最低8.5%凝固点降低3℃左右，是现有产品的1.9～11.25倍(30～60℃区间)。〔详见后附同条件下所做粘温对比曲线(图15、16、17)〕图15说明本发明与现有磁化器用于石油防蜡降粘效果对比曲线
图16说明本发明防蜡器磁化前后粘温对比曲线实验日期1987年4月11日取样井×3-7原油磁化温度80℃防蜡器温度79℃磁化流量74.3T/日(1)磁化前曲线(2)磁化后曲线图17说明CFL-Z型防蜡器磁化前后粘温曲线实验日期1987年4月10日取样井×3-7原油磁化温度81℃防蜡器温度79.4℃磁化油流量46T/日(1)磁化前曲线(2)磁化后曲线本发明的几支防蜡器于1987年6月1-2日和8月4日下井进行现场试验，至今一切正常，载荷未发现增加趋势(原清蜡热洗周期20天左右)，已延长热洗周期近十倍。
(2)水的蒸发速度提高4-12%;(3)水的增氧量提高30%以上。
2、用途广、通用性强几乎可用一切有处理意义的流体。不必特制外壳、可根据需要装于任意管(孔)道内使用、且装卸方便。
3、省材料(1)节约磁性材料60-95%;(2)节约钢材60-90%。
4、寿命长可多次重复充磁翻新，寿命可达现用产品的5-10倍，以至更长。
5、场强高、磁感梯度大磁感强度达350-2100mT;磁感梯度可达12-200T/m。
6、磁隙流速高、摩阻能量损失＜3%。
权利要求
1.一种用于流体磁处理的由圆柱永磁体(图14-35)、中间磁极体( 4-30)、端部磁极体(图14-34)组成的且由非铁磁质支撑件(图14-37)支撑在管内的流体磁化芯。其特征是(1)该磁化芯的中部有由矫顽力Hc＞130KA/m的永磁材料制成的柱状(图1、2-3)、盘状(图4-3、9)、环状(图5-9、10、14)或其组合的长径比为1∶(2～100)的永磁体和板(图1、2、4-4)或环状(图4、5-10、11)的磁极体构成的磁体组件；(2)在磁体组件端部连接有整流体(图1、2、3、4、6、7、8、9-2)、(图9-23)、(图5-12、13)；(3)该磁化芯是有包封及涂镀层(5)的弹头(图6)、纺锤(图1、2、3、4、5)、流线体(图7、8)、喇叭(图9)或圆柱形(图10)。
2.根据权利要求1的内装式流体磁化芯，其特征在于所述磁体组件中的磁极体至少由两个铁磁质板(图1、2-4)或环(图4-10、11)、(图5-10、11)拼叠成。
3.根据权利要求1的内装式流体磁化芯，其特征在于环形的磁体组件(图5-9、10、11、14)装在端部有整流体的连接体(图5-12、13)环槽内。
4.根据权利要求1的内装式流体磁化芯，其特征在于所说的磁体组件或永磁体端部有护磁端片(图1、3、4-4、6)、(图4、5-11)。
5.根据权利要求1或3的内装式流体磁化芯，其特征在于铁磁质整流体(2)、(图5-12、13)或护磁端片(图3、10-6)与铁磁质支撑件(1)连接。
6.根据权利要求1、2、3、4或5的内装式流体磁化芯，其特征在于仅一端有整流体(图6-2)的弹头形磁化芯(图6-2、3、4、5、6)另一端与其它设备的水(油)嘴(图6-16)连接支撑。
7.根据权利要求1的内装式喇叭形流体磁化芯，其特征还在于所述喇叭口形整流体(图9-23)带有叶片且可旋转。
全文摘要
本发明是流体的磁处理装置，旨在提供一种场强高效果好、成本低、寿命长、使用方便的装置。主要由长径比为1∶(2～100)的柱、盘、环、扇、瓦状磁体和板或环状的磁极体构成的磁体组件与端部整流体及包封层组成，场强达0.35～2.1T。广泛用于石油、化工、交通、建筑、环保、农牧水产、食品及医疗保健等领域。原油降粘率最高为55％，凝固点降低3℃，使油井清蜡热洗周期延长十倍以上，效率比现有装置高90～1125％，寿命长5～10倍，且结构简单易加工，省材料50～90％。
文档编号E21B37/00GK1034035SQ8810019
公开日1989年7月19日 申请日期1988年1月5日 优先权日1988年1月5日
发明者张志华 申请人:张志华