專(zhuān)利名稱(chēng)：用作分離或過(guò)濾的磁裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專(zhuān)利屬一種分離(或過(guò)濾)裝置。
磁分離始于美國(guó)，1936年佛蘭茲(Frantz)發(fā)明了“磁分離的方法與手段”(美國(guó)專(zhuān)利2056425)，接著(1937年)發(fā)明“磁分離器”(美國(guó)專(zhuān)利2074085)，這種技術(shù)廣泛應(yīng)用于采礦業(yè)，也應(yīng)用于金屬雜質(zhì)分選，工業(yè)廢料的處理等領(lǐng)域。直到科姆(Kolm)1971年提出高梯度磁分離(美國(guó)專(zhuān)利3，567，026或1971Conf.onMagnetismandMagneticsMaterials，Am.Inst.ofPhysics，ConferenceProceedingNo.5)才打破了自磁分離發(fā)明以來(lái)的狹窄應(yīng)用范圍，使磁分離在環(huán)境保護(hù)，礦物精制、稀有金屬開(kāi)采與回收和生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域的應(yīng)用獲得了飛速進(jìn)展，本世紀(jì)七十年代曾在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)研究熱潮。自那以后磁分離技術(shù)一直沒(méi)有獲得突破性進(jìn)展。但許多人對(duì)磁分離技術(shù)作了大量的新探索。帕克(Parker)(IEEETrans.onMagnetics，Vol.MAG-19，No.5，Sept.1983)研究了一個(gè)通以直流電流的導(dǎo)線周?chē)纬傻拇艌?chǎng)梯度對(duì)粒子的作用力以及用這種原理作成的過(guò)濾裝置，同時(shí)，古德拉克(Goodluck)在“交流場(chǎng)中的磁分離”(IEEETrans.onMagneticsVol.MAG-23，No.3May1987p1909)一文中說(shuō)明了交變磁場(chǎng)在濾線周?chē)纬傻母咛荻却艌?chǎng)也能產(chǎn)生對(duì)粒子的單方向的吸引力。但沒(méi)有考慮到濾線構(gòu)成回路時(shí)，交變磁場(chǎng)在濾線中感應(yīng)的電流對(duì)磁分離效果的影響。
本發(fā)明采用了一個(gè)巧妙的結(jié)構(gòu)，利用交變磁場(chǎng)的感應(yīng)原理，同時(shí)利用了磁性細(xì)線在背景磁場(chǎng)作用下所產(chǎn)生的高梯度磁場(chǎng)產(chǎn)生的力和細(xì)線在通電情況下所產(chǎn)生的梯度磁場(chǎng)產(chǎn)生的力。其基本原理是在一個(gè)交變磁場(chǎng)中置一個(gè)導(dǎo)電磁性線環(huán)，首先，作為一種導(dǎo)磁細(xì)線，其周?chē)鷷?huì)形成高梯度磁場(chǎng);其次，作為一種導(dǎo)電回路，會(huì)產(chǎn)生感生電勢(shì)而形成電流，從而形成電流梯度磁場(chǎng)。
特別該提及的是美國(guó)專(zhuān)利3，567，026，該專(zhuān)利敘述了這樣一個(gè)磁裝置，在一個(gè)線圈中通入直流電流，這個(gè)電流產(chǎn)生一個(gè)背景磁場(chǎng)，在這個(gè)磁場(chǎng)中放入一些防腐蝕的磁性濾線，在其周?chē)a(chǎn)生高梯度磁場(chǎng)，從而對(duì)磁性微粒產(chǎn)生較大磁力。該裝置還加有一個(gè)交流振動(dòng)線圈和一個(gè)交流退磁線圈，以便更容易反沖掉滯留物。
本發(fā)明的目的是提供一個(gè)對(duì)順磁粒子或鐵磁粒子或?qū)щ娏Ｗ哟盼搅Υ蟮?，能得到比現(xiàn)有磁分離器更高品位分離物的磁分離裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一個(gè)具備磁化、過(guò)濾功能的電加熱裝置。
本專(zhuān)利的作用原理論述如下背景磁場(chǎng)為了分析的清楚簡(jiǎn)便，作出高梯度感應(yīng)磁分離器的等效電路圖，如圖三。圖中標(biāo)明了同名端和各量的參考方向。
設(shè)線圈中的電流i＝ImSinωt (1)其復(fù)數(shù)形式
(2)(1)式中ω為電源頻率。
設(shè)線圈的匝數(shù)為W，線圈的總勵(lì)磁安匝為Wi，假定鐵磁物質(zhì)的磁導(dǎo)率為無(wú)窮大，則磁軛及磁極上的磁壓降為零，磁路中空氣隙的磁阻為(忽略濾線的導(dǎo)磁作用)Rma＝ (L)/(μ·S) (3)式中μ.-真空中的磁導(dǎo)率。
L-空氣隙的長(zhǎng)度。
S-空氣隙的橫截面積。
所以，線圈產(chǎn)生的總磁通φ= (Wi)/(Rma) = (μ·s)/(L) wi (4)可求出背景磁場(chǎng)B＝ (φ)/(S) ＝ (μ.)/(L) WImSinωt (5)復(fù)數(shù)形式
(6)背景磁場(chǎng)強(qiáng)度H= (WIm)/(L) Sinωt(7)
(8)
背景磁場(chǎng)對(duì)粒子的磁力此時(shí)可求出背景磁場(chǎng)及其在濾線周?chē)纬傻拇艌?chǎng)梯度對(duì)磁性粒子所產(chǎn)生的力Fmb.由粒子在磁場(chǎng)中的受力公式
式中Xp-粒子的磁化率.
Vp-粒子的體積。
因?yàn)閷⒈徊东@的粒子距濾線較近，可認(rèn)為濾線的曲率半徑很大，并近似為一無(wú)限長(zhǎng)的直線，據(jù)(9)式，可得出磁力公式為(坐標(biāo)(γ，θ)及坐標(biāo)原點(diǎn)如圖四所示)Fmrb=- (XPVpMa2)/(r3) (Ma2/2μ·r2+HCOS2θ) (10)Fmθb=- (XPVpMa2)/(r3) HSin2θ)(11)式中M＝ (μ-μ.)/(μ+μ.) 2μ·H (12)μ-濾線的磁導(dǎo)率。
a-濾線的半徑。
濾線回路中的電流濾床由很多個(gè)濾線回路組成，它們之間都通過(guò)互感相互影響，為了計(jì)及這個(gè)因素，而又能方便地列出數(shù)學(xué)表達(dá)式，僅考慮兩個(gè)濾線回路的相互影響(圖七)。
背景磁場(chǎng)在濾線回路f1中的感應(yīng)電勢(shì)eb1eb1=- (dψb1)/(dt) =-BmS1ωCOSωt(13)式中S1為濾線回路f1向與磁場(chǎng)方向垂直的面的投影面積。
由(5)式可知Bm＝ (μ.)/(L) WIm，得eb1=- (μ·S1)/(L) =WImωCOSωt(14)寫(xiě)成復(fù)數(shù)形式
因此濾線回路f1和線圈之間的互感Mc1=2μ ·S1WL(16)]]>所以,
(17)同理，在濾線回路f2中(如圖二)的感應(yīng)電勢(shì)Eb2為
(18)式中Mc 2=2μ ·S2WL(19)]]>Mc2為濾線回路f2和線圈的互感。
S2為濾線回路f2向磁場(chǎng)垂直面的投影的面積。
設(shè)濾線回路f1和f2之間的互感為M，則濾線回路f2在f1中的互感電勢(shì)
濾線回路f1在f2中的互感電勢(shì)
(21)濾線回路的自感分別為L(zhǎng)1、L2，兩個(gè)濾環(huán)中的自感電勢(shì)分別為
兩個(gè)濾線回路中的電勢(shì)平衡方程寫(xiě)出如下濾線回路
濾線回路
代入電勢(shì)表達(dá)式(17)、(18)、(20)、(21)、(22)、(23)，式(24)、(25)變?yōu)?
定義濾線回路f1的自阻抗Z1＝R1+jωL1(28)濾線回路f2的自阻抗Z2＝R2+jωL2(29)由(26)～(29)式得
線圈對(duì)濾線回路的轉(zhuǎn)移電流比為Y1＝－ (jωMciZ2+ω2Mc1M)/(Z1Z2+ω2M2) (32)Y2＝－ (jωMc2Z1+ω2Mc2M)/(Z1Z2+ω2M2) (33)轉(zhuǎn)移電流比Y1的幅值決定了濾線回路f1中的電流對(duì)線圈中電流的增益，其幅角(用θc表示)，表示了濾線回路f1的電流與線圈電流的相位差，也就是它們相應(yīng)磁場(chǎng)的相角差。θc角是濾環(huán)電流產(chǎn)生的梯度磁場(chǎng)和背景磁場(chǎng)產(chǎn)生的梯度磁場(chǎng)疊加關(guān)系的關(guān)鍵。當(dāng)R1＜＜ωL1，R2＜＜ωL2時(shí)，θc接近于-π，它們將同時(shí)達(dá)到最大，但相位相反。當(dāng)R1＞＞ωL1，R2＞＞ωL2時(shí)，θc接近于- (π)/2 。它們?cè)谝粋€(gè)達(dá)到最大時(shí)，正好另一個(gè)達(dá)到最小。這兩個(gè)結(jié)論可令式(32)中的M為零(即忽略濾線回路之間的相互影響，因?yàn)檫@種影響是很小的)，同時(shí)令R1(或R2)都為零或趨于無(wú)窮大得到。所以濾線回路電阻和電抗的大小及比例關(guān)系對(duì)高梯度感應(yīng)磁分離裝置有重大影響。
濾線回路中的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)粒子的作用力根據(jù)安培環(huán)路定律∮Hi1dl＝i (34)在濾線回路曲率半徑較大的情況下，可近似認(rèn)為在濾線周?chē)鸀V線回路電流所形成的磁場(chǎng)是均勻的，考慮一個(gè)環(huán)繞濾線的圓形回路，(34)式積分得Hi1= (r1)/(2πr) (35)濾線周?chē)拇艌?chǎng)的梯度為
代式(35)(36)(37)入磁力公式(9)變?yōu)?
=-μ·xpvp( (i1)/(2π) )21/(r3) (38)FMθil＝0 (39)式(34)-(39)中的下標(biāo)il表示濾線回路f1的電流所引起的量。
由式(30)和(32)，電流il產(chǎn)生的磁力Fmril=-μ·xpvp( (｜Y1｜ImSin(ωt+θc))/(2π) )21/(r3) (40)代(8)式入(40)式得Fmril=-μ·xpvp( (｜Y1｜LHmSin(ωt+θc))/(2πw) )21/(r3) (41)作用在粒子上的總磁力假設(shè)粒子的磁化率是一常數(shù)，即不隨場(chǎng)量而變化，因此可用疊加原理?？偞帕楸尘按艌?chǎng)對(duì)粒子的磁力與濾線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)粒子的磁力之和，公式如下Fmr＝Fmrb+Fmril(42)Fmθ＝Fmθb+Fmθil(43)將式(38)(39)和式(10)(11)代入(42)(43)得Fmr=- (xpvpMa2)/(r3) ( (Ma2)/(2μ·r2) +HCOS2θ)-μ·xpvp( (｜Y1｜ImSin(ωt+θc))/(2π) )21/(r3) (44)Fmθ=- (xpvpMa2)/(r3) HSin2θ(45)
由此(44)可看出，濾線吸引粒子的磁力是兩項(xiàng)之和，從而增強(qiáng)了磁分離的效果。為下述方便，上述原理稱(chēng)為高梯度感應(yīng)磁分離原理。
高梯度感應(yīng)磁分離原理的物理意義如圖五所示，一磁性粒子處于交變背景磁場(chǎng)之中，根據(jù)法拉第的解釋?zhuān)Ｗ拥谋砻鎻埩Φ扔?1/2 HB?，F(xiàn)考查A′、B′點(diǎn)，其A′點(diǎn)表面張力為 1/2 HA′BA′，B′點(diǎn)表面張力為 1/2 HB′BB′，很顯然，當(dāng)磁場(chǎng)方向發(fā)生改變時(shí)，A′、B′兩點(diǎn)H和B同時(shí)改變，因此A′、B′兩點(diǎn)的表面張力的方向是不會(huì)改變的，所以粒子所受力將取決于粒子所受表面張力的合力，這個(gè)合力將與磁場(chǎng)梯度方向有關(guān)，對(duì)順磁、鐵磁物質(zhì)粒子所受磁力與磁場(chǎng)強(qiáng)度的模的梯度方向相反，對(duì)反磁粒子與梯度方向一致。同理可解釋濾線電流梯度磁場(chǎng)對(duì)粒子所產(chǎn)生的磁力。
從公式(44)和(45)也可看出，粒子將受到單方向的磁力，因?yàn)榱εc電流、磁場(chǎng)分別成平方關(guān)系。
θc角的選擇考慮濾線周?chē)沾判粤Ｗ拥膬蓚€(gè)場(chǎng)-背景磁場(chǎng)(如圖五)和濾線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。背景磁場(chǎng)在濾線周?chē)鷮?duì)順、反磁粒子有不同的排斥或吸引區(qū)。如圖五，對(duì)順磁或鐵磁粒子A、C區(qū)為吸引區(qū)，B、D區(qū)為排斥區(qū)。對(duì)反磁粒子正好相反，A、C區(qū)為排斥區(qū)，B、D區(qū)為吸引區(qū)。濾線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)順磁或鐵磁粒子總是吸引，對(duì)反磁粒子總是排斥。
一般分離順磁(或鐵磁)粒子混合物時(shí)，宜盡量使當(dāng)一個(gè)磁場(chǎng)達(dá)到最大時(shí)，另一個(gè)磁場(chǎng)接近于零(即θc＝- (π)/2 )。當(dāng)分離反磁物質(zhì)和順磁(或鐵磁)粒子混合物時(shí)，宜采用兩個(gè)磁場(chǎng)幅值的絕對(duì)值同時(shí)達(dá)最大(即θc＝-π)。這是因?yàn)椋?dāng)分離順磁粒子或鐵磁粒子混合物時(shí)，要求對(duì)磁性粒子吸引最好恒定，當(dāng)背景磁場(chǎng)減小時(shí)，濾線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)應(yīng)增大。當(dāng)分離反磁粒子和順磁(或鐵磁)粒子時(shí)，為使反磁粒子不被吸附在濾線上，應(yīng)盡量使背景磁場(chǎng)所產(chǎn)生的吸引力(區(qū)域B或D)和濾線電流產(chǎn)生磁場(chǎng)所產(chǎn)生的排斥力同時(shí)出現(xiàn)。因此，本發(fā)明特別適用于分離順磁粒子和反磁粒子的混合物，是其它原理的磁分離方法所不能比擬的。
濾線回路由上面基本原理的分析，濾線回路的電抗和電阻的匹配關(guān)系及大小對(duì)分離的效果致關(guān)主要。一般選擇導(dǎo)電及導(dǎo)磁性能都較好的材料來(lái)作濾線回路。也可采用復(fù)合結(jié)構(gòu)，例在導(dǎo)磁鋼毛上鍍銅的方法，以及在銅線上包導(dǎo)磁材料的方法來(lái)調(diào)節(jié)其電阻和電抗的匹配關(guān)系。前一種方法的電抗較后一種方法為小。在頻率較高時(shí)，后一種方法集膚效應(yīng)更明顯。濾線回路的最外層可涂絕緣潻。很多個(gè)濾線回路構(gòu)成濾床。
頻率ω
電源頻率ω是一個(gè)很重要的量，它對(duì)濾線回路的電阻和電抗的匹配關(guān)系有重要影響，并且感應(yīng)電流的大小與頻率密切相關(guān)，頻率越高感應(yīng)效果越強(qiáng)。
濾線發(fā)熱濾線發(fā)熱是高梯度感應(yīng)磁分離的一個(gè)顯著特點(diǎn)，可利用該特點(diǎn)對(duì)被處理液進(jìn)行加熱。一個(gè)濾線回路單位時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量為Q＝R1I21＝R1｜Y1｜2I2(46)濾線回路之間的放電如果濾線回路之間不是由良導(dǎo)體連接起來(lái)的，而是靠接觸連接，這種連接處在接觸不良時(shí)就可能有放電現(xiàn)象產(chǎn)生。這是因?yàn)楦咛荻雀袘?yīng)磁分離是一復(fù)雜的電磁過(guò)程，相鄰濾線回路之間在接觸點(diǎn)處就可能形成壓差，從而產(chǎn)生放電現(xiàn)象。如果需殺死被處理液中的病菌，就應(yīng)加以利用，否則應(yīng)竭力避免，此時(shí)只要將濾線表面涂漆即可。
如前所述本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一個(gè)對(duì)順磁粒子或鐵磁粒子或?qū)щ娏Ｗ哟盼搅Υ蟮?，能得到比現(xiàn)有磁分離器更高品位分離物的磁分離裝置。此時(shí)，本發(fā)明-用作分離或過(guò)濾的磁裝置，有下述兩種結(jié)構(gòu)即圓筒式結(jié)構(gòu)和C型結(jié)構(gòu)圓筒式結(jié)構(gòu)它由磁軛(1)、磁極(2)、濾線回路(3)、線圈(4)、過(guò)濾腔(5)所組成，線圈(4)繞在過(guò)濾腔(5)上，濾線回路(3)位于過(guò)濾腔(5)中，磁軛(1)包圍著線圈(4)，濾線回路(3)的兩邊用磁極(2)擋住。
C型結(jié)構(gòu)它由磁軛(1)、磁極(2)、濾線回路(3)、線圈(4)、過(guò)濾腔(5)組成，線圈(4)繞在磁軛(1)上，在兩個(gè)磁極(2)之間放置過(guò)濾腔，其濾線回路置于過(guò)濾腔中。
線圈(4)提供一個(gè)背景磁場(chǎng)和濾線回路所需電流。濾線就是用來(lái)過(guò)濾的一根線或棒，所謂濾線回路是指由濾線所構(gòu)成的封閉路徑，它主要起發(fā)熱和捕獲粒子的作用，過(guò)濾腔(5)構(gòu)成被處理物的通道。為了提高背景磁場(chǎng)，最好加由磁極和磁軛構(gòu)成的磁路，磁路由鐵磁疊片組成，其疊片方向應(yīng)與磁場(chǎng)方向一致，C型結(jié)構(gòu)疊片較為容易。圓筒式疊片有直接卷著的卷筒式和沿周向疊壓的輻射型疊片，如圖六所示疊片為輻射型疊片，并經(jīng)常采用直線或漸開(kāi)線向外延伸。
圓筒式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是緊湊，漏磁小，適于工業(yè)應(yīng)用。
C型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是捕獲效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，疊片容易，便于觀察，但漏磁較大，適于試驗(yàn)室及工業(yè)應(yīng)用。
應(yīng)用高梯度感應(yīng)磁分離的磁分離裝置具有明顯的優(yōu)點(diǎn)(1)在相同背景磁場(chǎng)下，粒子受磁場(chǎng)作用的吸引力比傳統(tǒng)高梯度磁分離大。
(2)由于背景磁場(chǎng)在濾環(huán)周?chē)鷮?duì)反磁粒子有吸引區(qū)，傳統(tǒng)的高梯度磁分離對(duì)提高品位不利，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)因其對(duì)反磁粒子始終排斥，對(duì)提高品位有利。
(3)由背景磁場(chǎng)和感應(yīng)電流的作用力使濾線回路振動(dòng)，使濾線回路的非磁力捕獲(例如機(jī)械捕獲等)減少，可明顯提高品位。
(4)該裝置直接接在交流電源上，不需整流電源及整流變壓器，使成本低，可靠性提高，從而可能使系統(tǒng)效率所提高。
高梯度感應(yīng)磁分離具有如下缺點(diǎn)(1)由于振動(dòng)，有噪聲產(chǎn)生。
(2)由于使用交流電源帶來(lái)鐵心損耗及導(dǎo)體的集膚效應(yīng)，裝置發(fā)熱增多。
(3)疊片工藝較復(fù)雜。
同時(shí)高梯度感應(yīng)磁分離具有如下特點(diǎn)(1)濾線的發(fā)熱。
(2)不連接的濾線回路之間的相互放電。
這兩個(gè)特點(diǎn)在某些應(yīng)用場(chǎng)合應(yīng)加以利用，有些場(chǎng)合應(yīng)竭力避免或盡量降低它的作用。
如前所述本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具備磁化、過(guò)濾功能的電熱水器。此時(shí)，本發(fā)明-用作分離或過(guò)濾的磁裝置，由磁路(1)、導(dǎo)磁擋板(2)、濾線(3)、線圈(4)、過(guò)濾腔(5)、絕緣墊(6)、端蓋接頭(7)、密封墊圈(8)、外殼(9)等所組成。如附圖
八所示，線圈(4)繞于過(guò)濾腔(5)之上，為了更好地絕緣，可在線圈(4)與過(guò)濾腔(5)之間加一層絕緣墊片(6)。濾線(3)置于過(guò)濾腔(5)之中，兩端用導(dǎo)磁擋板(2)擋住。磁路(1)包圍在線圈(4)外面由過(guò)濾腔(5)支撐，同時(shí)在過(guò)濾腔(5)上方加一端蓋(7)，其上攻有螺蚊以便于連接。外殼(9)加于磁路(1)之外以過(guò)濾腔(5)作支撐，外殼也可以兼作磁路。在端蓋接頭(7)和過(guò)濾腔(5)之間加上密封墊圈(8)以防止過(guò)濾腔(5)內(nèi)熱水漏出。
由于線圈的發(fā)熱可能使熱效率降低，為了降低成本，提高效率，線圈最好采用水冷，并將出水通入過(guò)濾腔進(jìn)行加熱，冷卻方式有水內(nèi)冷和外加冷卻管兩種方式。為了防止對(duì)外散熱，外殼內(nèi)表面最好裝層保溫材料。
本發(fā)明所提濾線是過(guò)濾和加熱水的關(guān)鍵部件，當(dāng)用作電熱水器時(shí)，本發(fā)明的濾線應(yīng)作廣義理解，在水質(zhì)比較干凈而不需要磁化的場(chǎng)合濾線可以是任意形狀的金屬體，只要能產(chǎn)生大量的熱即可，此時(shí)應(yīng)盡量利用渦流。
現(xiàn)有文獻(xiàn)還公開(kāi)報(bào)道有各式熱水器。如中國(guó)專(zhuān)利8520Ⅱ32所公開(kāi)的熱水器，是利用埋于水中的電極以水為發(fā)熱體進(jìn)行加熱。此熱水器使用時(shí)，水中的電極會(huì)因電解而腐蝕，壽命短，且在一些水質(zhì)不好的地方使用，還可能產(chǎn)生一些有害物質(zhì)影響人體健康。如接地不良，水將帶電而帶來(lái)安全問(wèn)題，且功能單一，僅能將水加熱。以及很多現(xiàn)有的市場(chǎng)上銷(xiāo)售的電熱水器，如埋于水中的電熱絲加熱的電熱水器，由于電熱絲易于損壞，絕緣不便處理，有壽命短，安全性能低，功能單一等缺點(diǎn)。儲(chǔ)熱式熱水器，使用不方便，不能很快得到熱水，冷熱調(diào)節(jié)也不便，且熱水供應(yīng)量有限。
利用高梯度感應(yīng)磁分離原理制成的電熱水器，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了原來(lái)需要電加熱器、過(guò)濾器、磁水器三個(gè)裝置才能實(shí)現(xiàn)的功能，在操作運(yùn)行及成本處理效果上，均優(yōu)于現(xiàn)有的這三個(gè)裝置。因本發(fā)明吸附粒子的能力比一般磁過(guò)濾器強(qiáng)，并將吸附著的細(xì)菌在濾線的高溫下殺死。實(shí)驗(yàn)證明，它幾乎能清除水中的所有大腸桿菌、桿菌等病菌，并過(guò)濾掉水中的大部分有害物質(zhì)，使不合格的自來(lái)水達(dá)到國(guó)家飯用水標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明用作電熱水器，水電完全隔離，杜絕了水帶電危及人身安全的問(wèn)題，它拋棄了易氧化燒斷的電熱絲，使壽命大為增長(zhǎng)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明圖一、圖二為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，(分離磁裝置)，其中(1)為磁軛，(2)為磁極，(3)為濾線回路，(4)為線圈，(5)為過(guò)濾腔。
圖三為本發(fā)明應(yīng)用的原理-高梯度感應(yīng)磁分離原理等效電路圖。
圖四為本發(fā)明濾線捕獲粒子時(shí)的塵標(biāo)圖，其中(3)為濾線，(11)為磁性粒子。
圖五為本發(fā)明濾線周?chē)拇艌?chǎng)分布圖，其中(3)為濾線，(11)為磁性粒子，(12)為磁力線。
圖六為本發(fā)明圓筒式結(jié)構(gòu)磁路疊片方式示意圖。
圖七為本發(fā)明線圈、濾線相互感應(yīng)電流的原理示意圖，其中(4)為線圈，(3)為濾線回路，(12)為磁力線。
圖八為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(電加熱磁裝置)，其中(1)為磁路，(2)為導(dǎo)磁擋板，(3)為濾線，(4)為線圈，(5)為過(guò)濾腔，(6)為絕緣墊，(7)為端蓋接頭，(8)為密封墊圈，(9)為外殼，(10)為水冷線圈。
權(quán)利要求
1.一種用來(lái)分離(或過(guò)濾)微粒的磁分離(或過(guò)濾)裝置，并由線圈(4)、濾線(3)、過(guò)濾腔(5)所組成，本發(fā)明的特征是濾線構(gòu)成回路，在線圈中通入交流電流，使濾線回路產(chǎn)生感應(yīng)電流，此時(shí)線圈電流將產(chǎn)生一個(gè)背景磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)在磁性濾線周?chē)纬筛咛荻却艌?chǎng)，同時(shí)濾線電流在濾線周?chē)鷮⑿纬梢环N梯度磁場(chǎng)，這兩個(gè)磁場(chǎng)都會(huì)對(duì)微粒產(chǎn)生力，公式表述為Fmr=- (XPVPMa2)/(r3) (Ma2/2μ·r2+HCOS2θ)-μ·xpvp( (｜Y1｜Imsin(ωt+θc))/(2π) )21/(r3)Fmθ=- (XpVpMa2)/(r3) HSin2θ
2.按照權(quán)利要求1所述的磁分離(或過(guò)濾)裝置，其特征是采用線圈外部有鐵磁路的圓筒式結(jié)構(gòu)(如圖一)，其線圈繞在過(guò)濾腔上，濾線位于過(guò)濾腔中。
3.按照權(quán)利要求1所述的磁分離(或過(guò)濾)裝置，其特征是采用線圈繞在一根鐵磁路上的C型結(jié)構(gòu)(如圖二)，其過(guò)濾腔位于兩個(gè)磁極之間，濾線位于過(guò)濾腔之中。
4.按照權(quán)利要求1所述的磁分離(或過(guò)濾)裝置，其特征是濾線既高導(dǎo)電又高導(dǎo)磁，實(shí)現(xiàn)方法A、濾線采用高導(dǎo)磁高導(dǎo)電物質(zhì)的方法;B、濾線采用在鐵磁線外鍍銅、銀方法;C、濾線采用在銅線外包(或鍍)鐵磁材料的方法。
5.按照權(quán)利要求2所述的圓筒式磁分離裝置，其特征是鐵磁磁路部分的疊片采用輻射型疊片。
6.一種電熱水器，其特征是由線圈(4)、濾線(3)、過(guò)濾腔(5)所組成。
7.按照權(quán)利要求6所述的電熱水器，其特征是濾線構(gòu)成回路，在線圈中通入交流電流，使濾線產(chǎn)生感應(yīng)電流，此時(shí)線圈電流將產(chǎn)生一個(gè)背景磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)在磁性濾線周?chē)纬筛咛荻龋瑫r(shí)感應(yīng)的電流在濾線周?chē)鷮⑿纬梢环N梯度磁場(chǎng)并使濾線發(fā)熱而使水加熱，背景磁場(chǎng)和感應(yīng)電流在磁性濾線周?chē)纬傻奶荻却艌?chǎng)都會(huì)對(duì)微粒產(chǎn)生力，從而將水中的懸浮粒子吸附在濾線上，并對(duì)水產(chǎn)生磁化作用。
8.按照權(quán)利要求6或權(quán)利要求7所述的電熱水器，其特征是在線圈外面加一鐵磁磁路，鐵磁磁路的疊片采用輻射型結(jié)構(gòu)。
9.按照權(quán)利要求8所述的電熱水器，其特征是外殼內(nèi)面有一層保溫的絕熱材料。
10.按照權(quán)利要求9所述的電熱水器，其特征在于線圈采用水冷卻結(jié)構(gòu)，冷卻方式有用空心導(dǎo)線線圈內(nèi)冷和外加冷卻管兩種方式。并將冷卻后的水通入導(dǎo)管。
全文摘要
磁分離或過(guò)濾裝置，這種裝置應(yīng)用了交變磁場(chǎng)的電磁感應(yīng)原理，使濾線回路產(chǎn)生電流，同時(shí)利用了交流背景磁場(chǎng)在磁性濾線周?chē)纬傻母咛荻却艌?chǎng)所產(chǎn)生的磁力以及濾線回路中電流在它周?chē)纬傻奶荻却艌?chǎng)所產(chǎn)生的磁力，并使這兩個(gè)力相加，從而加強(qiáng)了磁分離的效果。由于對(duì)不同性質(zhì)的磁性粒子這兩個(gè)力在一定區(qū)域相互疊加或抵消以及振動(dòng)的原因，可得品位很高的分離物。同時(shí)該裝置的濾線具有發(fā)熱和放電這兩個(gè)特點(diǎn)，利用發(fā)熱這個(gè)特點(diǎn)可將它作成電熱水器。因該裝置不用直流電源，使可靠性提高，成本降低。
文檔編號(hào)C02F1/48GK1035252SQ88105889
公開(kāi)日1989年9月6日 申請(qǐng)日期1988年4月22日 優(yōu)先權(quán)日1988年4月22日
發(fā)明者譚言毅 申請(qǐng)人:譚言毅