柔性導電線圈、相關模塊、電磁誘導處理裝置及相關方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于對流體進行電磁誘導處理的柔性導電線圈，所述線圈的每一匝都處于同一個二維平面內(nèi)，所述二維平面包括第一方向和垂直于該第一方向的第二方向，而所述線圈能夠在垂直于所述二維平面的第三方向上卷曲。本發(fā)明還提供相關的線圈組合、金屬線結構、線圈組件以及電磁誘導處理裝置。本發(fā)明還提供一種對流體進行電磁誘導處理的方法。本發(fā)明通過將線圈設計成特別形狀，使其能夠非常容易地安裝在流體管道上，并且使其所產(chǎn)生的磁場對流過管道的流體所產(chǎn)生的電磁誘導效果成倍增加，基本上可以使對流體的電磁誘導處理效果達到最大化。
【專利說明】柔性導電線圈、相關模塊、電磁誘導處理裝置及相關方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明大致涉及一種柔性的導電線圈，具體來說，涉及一種用于對流體進行電磁誘導的柔性導電線圈。
[0002]本發(fā)明還涉及相關的線圈組合、金屬線結構、線圈組件以及電磁誘導處理裝置。本發(fā)明還提供一種對流體進行電磁誘導處理的方法。
【背景技術】
[0003]目前普遍使用的燃油發(fā)動機(例如:汽油發(fā)動機、柴油發(fā)動機)中總是會遇到燃料燃燒不充分和尾氣排放的問題。而這是造成能源消耗和環(huán)境污染的困擾世界的難題。
[0004]現(xiàn)有的廣泛使用的解決這些問題的技術方案中，要么對發(fā)動機進行改良，通過優(yōu)化改進發(fā)動機的機構設計和電子燃料噴射系統(tǒng)來調(diào)節(jié)有機燃料與空氣(氧氣O2)的混合比率，以此試圖改善燃料的燃燒率；要么通過使用貴金屬(鉬金類)型的催化劑和各種過濾技術來降低發(fā)動機廢氣排放中的有害物質(zhì)排放。
[0005]但是這些技術幾乎都遇到瓶頸，而且目前的降排技術會提高成本并導致發(fā)動機動力輸出的損耗，其結果是導致了間接性的能源浪費。其原因在于無法從根本上解決因為燃料本身性質(zhì)和發(fā)動機內(nèi)在因素造成的“燃料不完全燃燒現(xiàn)象”。
[0006]造成這種“燃料不完全燃燒現(xiàn)象”的原因是自然界中各種物質(zhì)自帶的界面電位導致。由于地球磁場的影響，在地球上的各種物質(zhì)都會帶有電位，電位的正與負，則是由于物質(zhì)本身的性質(zhì)所決定的。同時物質(zhì)所處于的外界環(huán)境也會促進或減弱物質(zhì)所帶電位的強度。具體來說:
[0007]A.有機燃料(汽油，柴油，重油，航空煤油，乙醇，工業(yè)酒精，液化石油氣，液化天然氣等)本身由于受地球磁場的影響以及在保存過程中被氧化和振動摩擦所產(chǎn)生的靜電影響，燃料的外部界面傾向于帶正(+ )電位。有機燃料是非常容易帶電的，例如運送液體燃料的油罐車輛必須裝備高性能的靜電釋放裝置來釋放出罐內(nèi)液體燃料在運輸過程中由于晃動摩擦所產(chǎn)生的大量靜電荷。如果不能夠及時地把積存的靜電荷釋放到地面，電荷放電將會引起“靜電火災”而導致油罐爆炸；
[0008]B.同時，有機燃料為混合物，燃料內(nèi)部的各種的分子間存在的界面電位強度缺乏統(tǒng)一性，導致其成分中的分子團大小不一。目前的燃料電子噴射技術不能夠有效地粉碎燃料分子團，這就導致了被噴射到發(fā)動機氣缸內(nèi)的燃料顆粒的大小和成分存在著較大的差
巳
升；
[0009]C.有機燃料在保管過程中，也會吸收空氣中的水分，由于界面電位的影響，一部分的水分子會與燃料分子相互吸引，當油氣混和氣體進行爆燃時，這些水分阻礙燃料分子與氧氣分子的結合，同時也會吸收熱量，造成不完全燃燒；
[0010]D.空氣分子由于各種原因(紫外線，空氣污染，電子磁場等)的影響，空氣分子的外部也傾向于帶正(+ )的界面電位。而且空氣中也會存在較多的水蒸汽分子(空氣濕度)，因此被吸入發(fā)動機內(nèi)的空氣顆粒時帶正(+ )電位的?？諝庵械乃羝肿右踩菀紫蛉紵覂?nèi)壁移動或附著在非極性的燃料分子團上，影響爆發(fā)性燃燒效率；
[0011]E.發(fā)動機由于是接地即與電瓶負極連接的，并且燃料噴射油路內(nèi)面和氣缸(燃燒室)的內(nèi)面基本上由金屬構成，所以金屬的界面電位是負(_)電位。
[0012]由于上述燃料、空氣、發(fā)動機內(nèi)部的界面電位之間的相互作用的原因，當燃料在發(fā)動機內(nèi)部燃燒室會產(chǎn)生兩種類型的“不完全燃燒”:
[0013](I)由于燃料微細顆粒本身帶有正電位( + )，其中的一部分顆粒會被吸附在燃燒室內(nèi)壁(_)而形成類似于結露狀態(tài)的燃料膜層。這種燃料膜層由于受到發(fā)動機內(nèi)壁的吸熱影響而不能夠形成動力輸出所需的“爆發(fā)性燃燒”，而是形成相對溫和的燃燒。由于發(fā)動機內(nèi)的爆燃反應是在極短的時間內(nèi)完成的，因此這種相對溫和的燃燒來不及完全燃燒反應，而形成相對性的“不完全燃燒”；
[0014](2)由于被噴射到發(fā)動機內(nèi)部的燃料顆粒的分子團是不均勻的，大的分子團需要更長的時間來完成爆燃反應。分子團越大，形成“不完全燃燒”的幾率越高。
[0015]在 申請人:的專利CN101988448B (其通過引用結合于此)中公開了一種利用電磁誘導對流體進行處理的方法。通過這種處理后可以有效地控制燃料流體分子的界面電位的極性:可以按需要消去流體分子的電位極性，即電位中和；或使流體分子帶負電(_)的界面電位或帶正電(+ )的界面電位。
[0016]通過這種處理可實現(xiàn)以下幾種效果:
[0017](I)阻止燃料顆?；蛩肿宇w粒附著在發(fā)動機燃燒室的內(nèi)面:由于發(fā)動機燃燒室內(nèi)部的界面電位為負(_)，這自然會對帶有負電位的燃料顆粒與水蒸汽顆粒進行排斥，這樣會阻止燃料顆?；蛩羝w粒附著在燃燒室的內(nèi)壁面，燃料顆粒會完全懸浮在燃燒室內(nèi)與空氣形成混合氣體；
[0018](2)粉碎燃料內(nèi)部的大型分子團效果:燃料內(nèi)的分子團由于燃料分子間的同性(-)界面電位而相互排斥，從而有效地粉碎燃料分子團并防止燃料分子再次結成分子團。均勻的燃料顆粒有利于更加充分的爆發(fā)燃燒。燃料的完全燃燒率的提高還可以有效的減少有毒性的一氧化碳(CO)和碳化氫(HC)的生成。
[0019](3)阻止有害性氧化物的生成:由于燃料中的雜質(zhì)(主要為硫，水分等)的界面電位也被轉(zhuǎn)變成負(_)性，促使硫分子與燃料分子形成排斥性分離，防止燃料中的硫分子與燃料分子爭奪氧分子，阻止二氧化硫(S02)的生成。防止空氣污染。使燃料中所含的水分子也帶上負性(_)的界面電位，來達到燃料微粒與水分子的分離，阻止水分子參與燃燒反應。
[0020]經(jīng)過處理的混合氣體(燃料/空氣)被壓縮后，被點火時，在同樣的環(huán)境條件下其爆燃反應更加劇烈，爆燃的溫度會更高，爆燃所產(chǎn)生的爆發(fā)力更大，可以實現(xiàn)發(fā)動機在較低轉(zhuǎn)數(shù)下的動力輸出的增加，從而實現(xiàn)節(jié)能，減少二氧化碳排放，減少有害物質(zhì)排放的效果。
[0021]在現(xiàn)代工業(yè)應用中，電磁線圈都是以螺旋管方式纏繞的電磁線圈為主，其構造參見圖1，具有三維空間上的結構。當線圈導體內(nèi)有電流流動的時候，該線圈就可以產(chǎn)生相應的直流或交流電磁場，參見圖2。
[0022]使用這種電磁線圈對流體進行電磁處理時，都是將線圈螺旋管套在流體的管路上。當需要對導電性流體(例如水、液體金屬等)，微導體(例如液體有機燃料、濕潤空氣等)或近絕緣性流體(干燥空氣等)實施特定的電磁處理，通過利用電磁誘導效應使流體內(nèi)部產(chǎn)生電流或電勢的時候，使用這種螺旋管式的電磁線圈的磁場對于流體所產(chǎn)生的電磁誘導效率非常低。這是因為，根據(jù)電磁感應的基礎常識(弗萊明右手定律)，通過電磁感應產(chǎn)生的導體內(nèi)電流(或電勢)與導體的運動方向和磁力線的夾角有著密切的關系，當導體在磁場中作切割磁力線運動時，在導體中會產(chǎn)生感應電勢，感應電勢的大小與導體在磁場中的有效長度及導體在磁場中作垂直于磁場方向運動的速度成正比。當流體的運動方向與磁力線的方向處于垂直(夾角90° )的狀態(tài)下，電磁場對于流體的電磁誘導效率是最高的。相反，當流體的流動方向與磁力線平行(夾角0° )的時候，電磁場對于流體的電磁誘導效率最低。而使用這種螺旋管式的電磁線圈時，在線圈內(nèi)部磁力線密度最大的地方，流體的流動方向與磁力線的夾角為0°，因此其電磁誘導效率是非常低的(參見圖3，其中以粗箭頭表示流體流動的方向)。
[0023]在一些利用電磁感應技術的領域，為了獲得最大的電磁感應效果，人們將螺旋管式的電磁線圈與流體管道垂直配置，使螺旋管內(nèi)部磁力線密度最大的磁場輸出部分與流體的流向垂直。例如電磁流量計就是利用這個原理。
[0024]但是，電磁流量計需要一個與管道垂直的螺旋管線圈來產(chǎn)生電磁場，會占用較大的空間和高度(參見圖4，其中螺旋管線圈I垂直于整個流體管道設置)。并且，如果采用類似于電磁流量計的方式來設置對流體進行電磁處理的螺旋管線圈，流體流過的位置并不處于線圈內(nèi)部磁力線密度最大的地方，因此這種配置也是低效的。再有，由于需要更強的磁場，會導致垂直設置的螺旋管線圈體積龐大占用更多的空間，這會導致施工成本成倍的增力口，而電磁線圈的固定也不穩(wěn)定。
[0025]因此，需要一種更高效的、應用更方便的對流體進行電磁誘導的技術。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0026]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種柔性導電線圈用于利用電磁誘導對流體進行處理，其能夠方便的安裝在流體通過的管道上，并且能夠高效地對流經(jīng)管道的流體產(chǎn)生電磁誘導效果。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個主要方面，提供一種用于對流體進行電磁誘導處理的柔性導電線圈，該線圈的每一匝都處于同一個二維平面內(nèi)，該二維平面包括第一方向和垂直于該第一方向的第二方向，而該線圈能夠在垂直于該二維平面的第三方向上卷曲。
[0028]優(yōu)選地，該線圈在該二維平面內(nèi)至少具有第一對稱軸，該線圈在該第一對稱軸兩側(cè)具有第一端部和與第一端部相對的第二端部，該線圈能夠在第三方向上卷曲，使得第一端部和第二端部互相靠近，其中，卷曲后的線圈的立體形狀的軸向與該第一對稱軸平行。
[0029]優(yōu)選地，該線圈卷曲成該第一端部和該第二端部彼此接觸。
[0030]優(yōu)選地，該線圈在該二維平面內(nèi)具有圓形、橢圓形或者類8字形的形狀。
[0031]優(yōu)選地，該線圈在該二維平面內(nèi)在該第一方向上具有第一彎曲部分，而在該第二方向上具有直線部分或者第二彎曲部分。
[0032]優(yōu)選地，該線圈在該二維平面內(nèi)在該第一方向上具有向外凸出第一彎曲部分，而在該第二方向上具有向內(nèi)彎曲的第二彎曲部分，使得該線圈具有兩個曲率中心。
[0033]優(yōu)選地，該線圈在二維平面內(nèi)具有至少兩個彎曲段，其中每個彎曲段都具有小于180度的圓心角。
[0034]優(yōu)選地，該至少兩個彎曲段是互相對稱的。[0035]優(yōu)選地，該線圈的長度是流體流過的管道的截面周長或1/2截面周長。
[0036]優(yōu)選地，該線圈的寬度是流體流過的管道的截面直徑。
[0037]優(yōu)選地，該線圈的最小寬度是最大寬度的1/4至1/2。
[0038]優(yōu)選地，該線圈在第一方向上跨過的最短距離是最長距離的1/4至1/2。
[0039]優(yōu)選地，該兩個彎曲段是沿該第一方向或者該第二方向相對的。
[0040]優(yōu)選地，該第一對稱軸沿該線圈的縱向延伸。
[0041]優(yōu)選地，該線圈還具有接頭用于與外部器件進行電連接，而該接頭位于該線圈縱向的中部。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的另一個主要方面，提供一種線圈組合，其包括多個并聯(lián)或者串聯(lián)在一起的任一種上述線圈。
[0043]優(yōu)選地,該多個線圈都處于包括第一方向和垂直于該第一方向的第二方向的該二維平面內(nèi)。
[0044]優(yōu)選地，該多個線圈在該二維平面內(nèi)沿該第一方向并排設置。
[0045]優(yōu)選地，該多個線圈能夠同時沿該第二方向在垂直于該二維平面的該第三方向上卷曲。
[0046]優(yōu)選地，該多個線圈該二維平面內(nèi)成套疊式的設置。
[0047]優(yōu)選地，該多個線圈能夠同時在垂直于該二維平面的該第三方向上卷曲。
[0048]優(yōu)選地，該多個線圈在垂直于該二維平面的該第三方向上成層疊式的設置。
[0049]優(yōu)選地，該多個線圈能夠同時在垂直于該二維平面的該第三方向上卷曲。
[0050]優(yōu)選地，該多個線圈以以下設置方式中的至少兩種進行混合設置:在包括該第一方向和垂直于該第一方向的該第二方向的該二維平面內(nèi)并排設置、在該二維平面內(nèi)成套疊式的設置、以及在垂直于該二維平面的該第三方向上成層疊式的設置。
[0051 ] 優(yōu)選地，該多個線圈能夠同時在垂直于該二維平面的該第三方向上卷曲。
[0052]根據(jù)本發(fā)明的又一個主要方面，提供一種金屬線結構，該金屬線結構能夠形成任一種上述線圈的一部分，該金屬線結構在該二維平面內(nèi)在該第一方向上具有第一彎曲部分，而在該第二方向上包括直線部分或者第二彎曲部分，并且能夠在垂直于該二維平面的第三方向上卷曲。
[0053]優(yōu)選地，該金屬線結構具有沿該第二方向延伸的對稱軸。
[0054]優(yōu)選地，，該金屬線結構能夠沿該第二方向在垂直于該二維平面的第三方向上上卷曲。
[0055]優(yōu)選地，該金屬線結構沿該第二方向具有第一端部和遠離第一端部的第二端部，該金屬線結構能夠卷曲成沿該第二方向使得該第一端部和該第二端部互相靠近。
[0056]根據(jù)本發(fā)明的一個主要方面，提供一種線圈組件，該線圈組件包括至少一個線圈模塊，而該線圈模塊包括任一種上述線圈、或任一種上述線圈組合、或者任一種上述金屬線結構。
[0057]優(yōu)選地，該線圈組件還包括覆蓋在該線圈模塊的外側(cè)和/或內(nèi)側(cè)上的海綿保護層，其中，該線圈模塊的外側(cè)是指線圈模塊離流體管道較遠的一側(cè)，而線圈模塊的內(nèi)側(cè)是指線圈模塊離流體管道較近的一側(cè)。
[0058]優(yōu)選地，該線圈組件還包括在該線圈模塊的外側(cè)覆蓋在該海綿保護層上或直接覆蓋在該線圈模塊上的電磁屏蔽層。
[0059]根據(jù)本發(fā)明的一個主要方面，還提供一種電磁誘導處理裝置，該電磁誘導處理裝置包括任一種上述線圈組件以及通過導線和該線圈組件相連接的電流發(fā)生器。
[0060]優(yōu)選地，該電流發(fā)生器是直流電流發(fā)生器或者交流電流發(fā)生器。
[0061]優(yōu)選地，該電流發(fā)生器是具有固定頻率或可變化頻率或混合頻率的交流電流發(fā)生器。
[0062]根據(jù)本發(fā)明的一個主要方面，還提供一種對流體進行電磁誘導處理的方法，該方法包括:
[0063]提供用于安裝在流體管道上的任一種上述線圈組件；
[0064]提供與該線圈組件成電連接的電流發(fā)生器；
[0065]將該線圈組件卷繞在流體管道上，使之貼合流體管道的截面形狀；
[0066]使該電流發(fā)生器產(chǎn)生電流，從而使該線圈組件產(chǎn)生磁場，對流體管道中的流體產(chǎn)生電磁誘導作用；
[0067]其中，所述線圈組件在所述流體管道上卷繞成，當所述線圈組件產(chǎn)生磁場時，磁場的磁力線基本上垂直于所述流體管道的軸向(流體流動的方向)。
[0068]優(yōu)選地，使該電流發(fā)生器產(chǎn)生電流包括使該電流發(fā)生器產(chǎn)生直流電或者交流電。
[0069]優(yōu)選地，使該電流發(fā)生器產(chǎn)生電流包括使該電流發(fā)生器產(chǎn)生具有固定頻率或可變化頻率或混合頻率的交流電。
[0070]優(yōu)選地，將該線圈組件卷繞在流體管道上包括使該線圈組件原本在該二維平面內(nèi)處于相對位置的兩側(cè)卷曲成相互靠近。
[0071]優(yōu)選地，將該線圈組件卷繞在流體管道上包括使該線圈組件原本在該二維平面內(nèi)處于相對位置的兩側(cè)卷曲成相互接觸。
[0072]根據(jù)本發(fā)明的一個主要方面，提供一種用于對流體進行電磁誘導處理的柔性導電線圈，該線圈卷曲成貼合流體管道的截面形狀，并且該線圈能夠展開成使得其所有線匝都處在同一個二維平面內(nèi)，該二維平面包括第一方向和垂直于該第一方向的第二方向，而該線圈的展開是在垂直于該二維平面的第三方向上的展開。
[0073]優(yōu)選地，在展開在該二維平面內(nèi)后，該線圈至少具有第一對稱軸，該線圈在該第一對稱軸兩側(cè)具有第一端部和與第一端部相對的第二端部，該線圈卷曲的時候在該第三方向上卷曲，使得該第一端部和該第二端部互相靠近，其中，流體管道的軸向與該第一對稱軸平行。
[0074]優(yōu)選地，該線圈卷曲的時候卷曲成該第一端部和該第二端部彼此接觸。
[0075]優(yōu)選地，在展開在該二維平面內(nèi)后，該線圈在該二維平面內(nèi)具有圓形、橢圓形或者類8字形的形狀。
[0076]優(yōu)選地，在展開在該二維平面內(nèi)后，該線圈在該二維平面內(nèi)在該第一方向上具有第一彎曲部分，而在該第二方向上具有直線部分或者第二彎曲部分。
[0077]優(yōu)選地，在展開在該二維平面內(nèi)后，該線圈在該二維平面內(nèi)在該第一方向上具有向外凸出第一彎曲部分，而在該第二方向上具有向內(nèi)彎曲的第二彎曲部分，使得該線圈在該二維平面內(nèi)具有兩個曲率中心。
[0078]優(yōu)選地，在展開在該二維平面內(nèi)后，該線圈在該二維平面內(nèi)至少具有兩個彎曲段，其中每個彎曲段都具有小于180度的圓心角。
[0079]優(yōu)選地，在展開在該二維平面內(nèi)后，該兩個彎曲段是沿該第一方向或者該第二方向相對的。
[0080]優(yōu)選地，在展開在該二維平面內(nèi)后，該線圈的長度是流體流過的管道的截面周長或1/2截面周長。
[0081]優(yōu)選地，在展開在該二維平面內(nèi)后，該線圈的寬度是流體流過的管道的截面直徑。
[0082]優(yōu)選地，在展開在該二維平面內(nèi)后，該線圈的最小寬度是最大寬度的1/4至1/2。
[0083]優(yōu)選地，在展開在該二維平面內(nèi)后，該線圈在第一方向上跨過的最短距離是最長距離的1/4至1/2。
[0084]優(yōu)選地，在展開在該二維平面內(nèi)后，該第一對稱軸沿該線圈的縱向延伸。
[0085]優(yōu)選地，該線圈還具有接頭用于與外部器件進行電連接，而在該線圈展開在該二維平面內(nèi)時，該接頭位于該線圈縱向的中部。
[0086]根據(jù)本發(fā)明的另一個主要方面，提供一種線圈組合，其包括多個并聯(lián)或者串聯(lián)在一起的上述任一種線圈，該線圈組合能夠在垂直于該二維平面的第三方向上的展開，使得至少一部分該多個線圈展開在該二維平面內(nèi)。
[0087]優(yōu)選地，該線圈組合在垂直于該二維平面的第三方向上的展開后，該多個線圈都處于該二維平面內(nèi)。
[0088]優(yōu)選地，該線圈組合在垂直于該二維平面的第三方向上的展開后，該多個線圈在該二維平面內(nèi)沿該第一方向并排設置。
[0089]優(yōu)選地，該線圈組合在垂直于該二維平面的第三方向上的展開后，該多個線圈能夠同時沿該第二方向在垂直于該二維平面的該第三方向上卷曲。
[0090]優(yōu)選地，該線圈組合在垂直于該二維平面的第三方向上的展開后，該多個線圈該二維平面內(nèi)成套疊式的設置。
[0091]優(yōu)選地，該線圈組合在垂直于該二維平面的第三方向上的展開后，該多個線圈能夠同時在垂直于該二維平面的該第三方向上卷曲。
[0092]優(yōu)選地，該線圈組合在垂直于該二維平面的第三方向上的展開后，該多個線圈在垂直于該二維平面的該第三方向上成層疊式的設置。
[0093]優(yōu)選地，該線圈組合在垂直于該二維平面的第三方向上的展開后，該多個線圈能夠同時在垂直于該二維平面的該第三方向上卷曲。
[0094]優(yōu)選地，該線圈組合在垂直于該二維平面的第三方向上的展開后，該多個線圈以以下設置方式中的至少兩種進行混合設置:在包括該第一方向和垂直于該第一方向的該第二方向的該二維平面內(nèi)并排設置、在該二維平面內(nèi)成套疊式的設置、以及在垂直于該二維平面的該第三方向上成層疊式的設置。
[0095]優(yōu)選地，該線圈組合在垂直于該二維平面的第三方向上的展開后，該多個線圈能夠同時在垂直于該二維平面的該第三方向上卷曲。
[0096]根據(jù)本發(fā)明的由一個主要方面，提供一種金屬線結構，該金屬線結構能夠形成上述任一種線圈的一部分，該金屬線結構能夠展開在該二維平面內(nèi)，在展開在該二維平面內(nèi)后，該金屬線結構在該二維平面內(nèi)在該第一方向上具有第一彎曲部分，而在該第二方向上包括直線部分或者第二彎曲部分，并且能夠在垂直于該二維平面的第三方向上卷曲。[0097]優(yōu)選地，在展開在該二維平面內(nèi)后，該金屬線結構具有沿該第二方向延伸的對稱軸。
[0098]優(yōu)選地，在展開在該二維平面內(nèi)后，該金屬線結構能夠沿該第二方向在垂直于該二維平面的第三方向上上卷曲。
[0099]優(yōu)選地，在展開在該二維平面內(nèi)后，該金屬線結構沿該第二方向具有第一端部和遠離第一端部的第二端部，該金屬線結構能夠卷曲成沿該第二方向使得該第一端部和該第二端部互相靠近。
[0100]根據(jù)本發(fā)明的一個主要方面，提供一種線圈組件，該線圈組件包括至少一個線圈模塊，而該線圈模塊包括上述任一種線圈、或上述任一種線圈組合、或者上述任一種金屬線結構。
[0101]優(yōu)選地，該線圈組件還包括覆蓋在該線圈模塊的外側(cè)和/或內(nèi)側(cè)上的海綿保護層，其中，該線圈模塊的外側(cè)是指線圈模塊離流體管道較遠的一側(cè)，而線圈模塊的內(nèi)側(cè)是指線圈模塊離流體管道較近的一側(cè)。
[0102]優(yōu)選地，該線圈組件還包括在該線圈模塊的外側(cè)覆蓋在該海綿保護層上或直接覆蓋在該線圈模塊上的電磁屏蔽層。
[0103]根據(jù)本發(fā)明的一個主要方面，還提供一種電磁誘導處理裝置，該電磁誘導處理裝置包括上述任一種線圈組件以及通過導線和該線圈組件相連接的電流發(fā)生器。
[0104]優(yōu)選地，該電流發(fā)生器是直流電流發(fā)生器或者交流電流發(fā)生器。
[0105]優(yōu)選地，該電流發(fā)生器是具有固定頻率或可變化頻率或混合頻率的交流電流發(fā)生器。
[0106]本發(fā)明通過將線圈設計成特別形狀，使其能夠非常容易地安裝在流體管道上，并且使其所產(chǎn)生的磁場對流過管道的流體所產(chǎn)生的電磁誘導效果成倍增加，而且使流體的流動方向與管道內(nèi)的磁力線基本成垂直交匯，基本上可以使對流體的電磁誘導處理效果達到最大化。
[0107]利用本發(fā)明，可以獲得以下顯著優(yōu)點。
[0108]1、電磁誘導效率高:管道內(nèi)的磁力線密度高，磁力線方向與管道的橫截面基本平行，與流體的流向基本成垂直相交，磁場對流體的電磁誘導來產(chǎn)生電流或電勢的效率最高，電磁誘導效率是傳統(tǒng)纏繞式線圈的數(shù)倍至數(shù)十倍。
[0109]2、節(jié)省能源、降低能耗:可以使用傳統(tǒng)線圈十分之一的電流便可以獲得與傳統(tǒng)線圈同等或更高的流體電磁誘導效果，節(jié)省能源；在使用狀態(tài)下，自身的電磁誘導率和電阻遠低于傳統(tǒng)的螺旋管式的線圈，線圈本身的能耗極低，幾乎不會產(chǎn)生熱量。
[0110]3、構造簡單，應用范圍廣:可利用的材質(zhì)種類繁多，而且可以制作的非常輕薄，具有可卷曲性，可以根據(jù)需要自由的改變對流體管道或容器的立體包圍形狀和覆蓋面積，適應各種流體管道。
[0111]5、安裝方便，擴展方便:與傳統(tǒng)的螺線管相比，完全沒有在安裝流體管道前將螺線管先行套在流體管道上或者在流體管道已經(jīng)安裝后在將螺線管慢慢纏繞在流體管道上的麻煩；并且，在空間有限的狀態(tài)下，甚至可以通過串聯(lián)或并聯(lián)疊加線圈的層數(shù)來增加線圈的密度，增強電磁場強度?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0112]以下將結合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。需要注意的是，這樣的說明是為了幫助更好地理解本發(fā)明，是示例性的說明，而非對本發(fā)明起限制作用。
[0113]圖1是傳統(tǒng)螺旋管線圈的結構示意圖；
[0114]圖2是傳統(tǒng)螺旋管線圈所產(chǎn)生的磁場的示意圖；
[0115]圖3是傳統(tǒng)螺旋管線圈所產(chǎn)生的磁場對流經(jīng)管道的流體產(chǎn)生作用的示意圖；
[0116]圖4是以垂直方式安裝螺旋管線圈的流量計的示意圖；
[0117]圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施形式的線圈；
[0118]圖6示意性地顯示了線圈通以電流后所產(chǎn)生的磁場情況；
[0119]圖7示意性地顯示了線圈貼合流體管道而卷曲的形狀；
[0120]圖8a_8c顯示了線圈的一些變型；
[0121]圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施形式的線圈擴展形式；
[0122]圖10也顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施形式的線圈擴展形式；
[0123]圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施形式的線圈的另一種形式；
[0124]圖12顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施形式的線圈組件的截面視圖；
[0125]圖13以截面示意圖的形式顯示了將線圈組件卷繞在流體管道上的情況；
[0126]圖14顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施形式的用于流體處理的電磁誘導處理裝置的示意圖；
【具體實施方式】
[0127]需要明白，以下關于本發(fā)明實施形式的描述僅僅是示例性的，而非限制性的。例如，在本文中，術語“一個”、“兩個”等只表示特定實施形式中部件的數(shù)量，而并不意圖對其對象施加任何限制，如數(shù)量限制。又如，術語“第一”、“第二”等只用作標號，而并不意圖對其對象施加任何限制，如順序或等級等限制。再如，術語“XYZ坐標系統(tǒng)”只是為了方便說明而添加的坐標系統(tǒng)，而并不意圖對其對象施加任何限制，如方向或空間位置限制。而當引述術語例如“X方向”時，如果沒有特指是X正向(X+)或X負向(X-)，應當理解為泛泛地包括兩者；對于“Y方向”或“Z方向”也是如此。
[0128]圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施形式的線圈，其中顯示了線圈10以及XYZ坐標系統(tǒng)。線圈10包括若干圈線匝，這些線匝都處在同一個平面上，即XY平面上。或者說，線圈10在X、Y方向上具有顯著尺寸，而在Z方向上不具備顯著尺寸，使得線圈10可以被看作只在XY平面內(nèi)延伸。在XY平面內(nèi)，線圈10包括四個部分。從Y軸離開原點O較遠的位置開始，沿逆時針方向，依次為第一部分11、第二部分12、第三部分13和第四部分14。
[0129]如圖5所示，線圈10沿Y軸的跨度大于其沿X軸的跨度。如果把沿Y軸的方向定義為縱向，而把沿X軸的方向定義為橫向，那么沿Y軸的跨度即是長度，而沿X軸的跨度則為寬度。在這個實施形式中線圈10的縱橫比大于I。需要明白，在不同的實施形式中，線圈10的縱橫比是可以不同的，并且必要時，其沿Y軸的跨度可以小于或者等于其沿X軸的跨度。
[0130]在圖5中，第一部分11和第三部分13主要沿X方向延伸，可以把它們看作線圈10沿Y軸分布的兩個相對側(cè)的部分。而第二部分12與第四部分14主要沿Y方向延伸，它們可以看作是線圈10沿X軸分布的兩個相對側(cè)的部分。在這個實施形式中，第一部分11和第三部分13各自帶有向外凸起的彎曲部分，而第二部分12與第四部分14承接第一部分11和第三部分13的弧度，各自帶有向內(nèi)凹的彎曲部分。也即，第一部分11和第三部分13從它們沿Y方向分布的端點向中間延伸時，其在X方向的跨度越來越大，而第二部分12與第四部分14承接第一部分11和第三部分13的弧度繼續(xù)向中間延伸時，其在X方向的跨度越來越小。這樣，線圈10在內(nèi)部形成兩個曲率中心。在通電時，這種形狀使得線圈的磁力線更加集中，從而增強了電磁誘導效果。在一些優(yōu)選的實施形式中，線圈10的在X方向的最小跨度是最大跨度的1/4至1/2。
[0131]需要明白的是，在其他實施形式中，這些部分的凸起或凹進的形式是可以改變的，例如，第二部分12與第四部分14可以是直的，或者也帶有向外的凸起。
[0132]如圖5所示，就整體而言，該實施形式中的線圈10呈類“8”字形。這是因為第一部分11和第三部分13各自帶有向外凸起的彎曲部分，而第二部分12與第四部分14各自帶有向內(nèi)凹的彎曲部分。那么，在其他的實施形式中，線圈10顯然可以具有其他形狀，比如圓形、橢圓形、類“O”字形等等。
[0133]再次參照圖5，線圈10具有兩個端子15，16。線圈10從其最外圍起于端子15，而終于處于最內(nèi)圍的端子16。端子15，16都可以通過導線和外部裝置連接，從而將線圈10接入電路以產(chǎn)生電流。在這個實施形式中，端子15，16都處于第四部分14上，并且沿Y軸方向位于第四部分14的中央。需要了解，在其他實施形式中，端子15，16各自都可以設置在其他位置。例如，可以將端子15設置在第四部分14上并且沿Y軸方向位于第四部分14的中間，而將端子16設置在第二部分12上并且沿Y軸方向位于第二部分12的中間；或者，將端子15，16分別設置在第一部分11和第三部分13上，并且沿X軸方向分別位于第一部分11和第三部分13的中間；又或者，端子15設置在第四部分14上，而端子16設置在第一部分11上。另外，端子15，16也并不一定設置在中間位置，而是也可以設置在偏離中間的位置。
[0134]圖6示意性地顯示了圖5中線圈10通以電流后所產(chǎn)生的磁場情況。如圖所示，電流從端子15起以逆時針方向流過線圈10。這時，線圈10產(chǎn)生磁場。根據(jù)安培定則，所產(chǎn)生的磁場的磁力線在線圈10的內(nèi)部是從紙內(nèi)指向紙外的，即指向Z軸的正無窮方向，而在線圈10的外部則是從紙外指向紙內(nèi)的，即指向Z軸的負無窮方向。
[0135]線圈10是柔性的，其可以在Z軸的方向上卷起而成為在X、Y、Z三個方向上都具有顯著尺寸的立體形狀。線圈10優(yōu)選的由導電的金屬組成，不過，它也可以包括其他材料，例如導電的碳素材料。
[0136]再次參照圖5，線圈10在Y軸方向上具有對稱軸SAY。若將線圈10沿對稱軸SAY折疊，其兩側(cè)是基本上可以重合的。在這個實施形式中，線圈10在X軸方向上也具有對稱軸SAX。需要明白，在其他實施形式中，線圈10可以只具有一根對稱軸或者不具有對稱軸。
[0137]在將線圈10安裝到流體流過的管道上時，可以將線圈10卷起以貼合管道的外形。相信幾乎全部的流體管道的橫截面都是基本上圓形的，那么對于線圈10來說，也就是將其卷曲成基本上貼合圓筒的形狀。
[0138]圖7示意性地顯示了線圈10貼合管道而卷曲的形狀。同時參照圖5和圖7，將線圈10優(yōu)選地沿著其對稱軸SAY卷曲，使得線圈10原本沿Y軸方向分布的兩個端部之間的距離越來越近。當線圈10沿Y軸方向的長度正好匹配流體管道的橫截面的外圓周時，這兩個端部會因為卷曲而至正好接觸。當然，在有些實施形式中，這兩個端部也可以部分重疊。在優(yōu)選的實施形式中，線圈的長度是流體流過的管道的截面周長或1/2截面周長，線圈的寬度是流體流過的管道的截面直徑。
[0139]在優(yōu)選的實施形式中，卷曲后的線圈10的立體形狀的軸向(即管道內(nèi)流體可流動的方向)與對稱軸SAX是平行的，而線圈10的對稱軸SAY始終處在垂直于X軸的與YZ平面平行的一個平面內(nèi)，這樣可以保證線圈10通電后所產(chǎn)生的磁場在流體管道內(nèi)成疊加效應，從而提高電磁處理效果。當然，在一些實施形式中，也可以使線圈10的對稱軸SAY在卷曲后錯位，即不處于一個平面內(nèi)而是形成3D空間的螺旋形狀；在這種情況下，只要能夠保證線圈10通電后所產(chǎn)生的磁場在流體管道內(nèi)形成疊加效應，也是可行的。
[0140]如圖所示，線圈10卷曲在流體管道上并通電(電流方向參見箭頭)后所產(chǎn)生的磁場的方向(點狀線表示)與流體流動的方向垂直，根據(jù)弗萊明右手定則，此時磁場對流體的作用力最強，所產(chǎn)生的電磁處理效果也最強。
[0141]圖8a_8c顯示了線圈10的一些變型。根據(jù)需要，例如根據(jù)流體管道的尺寸，可以將線圈10設計成各種尺寸。如前所述，線圈10的縱橫比是可以改變的，甚至可以小于I (即縱向和橫向的指稱互換)。而除此之外，線圈10的彎曲部分的曲率也是可以改變的。
[0142]圖9和圖10顯示了線圈10在實際應用中的一些擴展形式。其中圖9顯示的是位于同一個平面內(nèi)的三個串聯(lián)的線圈10組成的線圈擴展形式。而圖10顯示的是同一個平面內(nèi)的兩個并聯(lián)的線圈10組成的線圈擴展形式。需要明白，不管是串聯(lián)形式還是并聯(lián)形式，線圈擴展形式中包括的線圈10的數(shù)量可以是任意的。并且，在線圈擴展形式中，可以即含有串聯(lián)形式，也含有并聯(lián)形式。而且，從這些線圈10在XY平面的排列方式看，它們既可以沿X軸并排設置，也可以沿Y軸并排設置。使用這些線圈10的擴展形式的好處是可以很方便的加強線圈所產(chǎn)生的磁場，也就加強了電磁處理效果。
[0143]并且，盡管未示出，本領域技術人員應當明白，在線圈10的擴展形式中，還可以在空間結構上設計成若干個線圈10處于層疊狀態(tài)，或者處于互相套疊的狀態(tài)(即一個線圈的線匝處在另一個線圈的相鄰兩線匝的空隙中，反之亦然)，也可以設計成至少包括并排、層疊、套疊其中兩種形式的混合形式。當然，在這些層疊或者套疊形式或者混合形式中，線圈10在電路結構上來看也是處于串聯(lián)或者并聯(lián)或者即有串聯(lián)也有并聯(lián)的狀態(tài)的。
[0144]圖11顯示了線圈的另一種形式。如圖所示，圖11中的線圈10’包括第一部分11’、第二部分12’、第三部分13’和第四部分14’，還包括兩個端子15’，16’。其中，第一部分11’與第三部分13’主要沿X軸方向延伸，而第二部分12’與第四部分14’主要沿Y軸方向延伸。線圈10’在Y軸方向上具有對稱軸SAY，第二部分12’與第四部分14’基本上相對于該對稱軸SAY是對稱的。第一部分11’具有向外凸起的彎曲部分，第二部分12’與第四部分14’承接第一部分11’的弧度，各自帶有向內(nèi)凹的彎曲部分。第三部分13’具有兩個子部分13’-1以及13’-2，它們分別承接第二部分12’與第四部分14’的弧度，并且關于對稱軸SAY是基本上對稱的。
[0145]圖11中的線圈10’與其他示意圖(例如圖Sc)中的線圈10相比，只保留了沿縱向的右半部分。左半部分被舍去，而右半部分的各線匝通過短導線連接起來。實際上，這是線圈的一種“縮減”形式。應當明白，使用這樣的“縮減”形式的線圈，一樣可以對流體進行電磁處理；而如果將兩個這種“縮減”形式的線圈拼成一個“完整”的線圈一起使用，也可以起到和使用一個“完整”的線圈幾乎一樣的效果。還應當明白，在其他實施形式中，這種“縮減”形式的線圈可以是在一個“完整”線圈的任一位置切割出的任意一部分。
[0146]應當明白，不論采取線圈10的哪一種變型，還是它的哪一種“擴展形式”或“縮減形式”，都可以參照如圖7所示的對線圈10進行卷曲的方法對這些變型、“擴展形式”或“縮減形式”進行卷曲——只要能實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
[0147]圖12顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施形式的線圈組件200的截面視圖。線圈組件200的核心部件是位于其中間的線圈模塊100。該線圈模塊100可以是前文中提到的線圈10或者它的“擴展”形式或“縮減”形式，即普通的線圈或者普通線圈的串聯(lián)和/或并聯(lián)的擴展，或者普通線圈的“一部分”。在線圈模塊100的兩側(cè)或者其中一側(cè)可以覆蓋上保護層103。保護層103最好是海綿材料的，可以起到保護線圈模塊100防止受損以及隔熱的作用。如果把線圈模塊100在安裝時靠近流體管道的一側(cè)定義為內(nèi)側(cè)101，把它離流體管道較遠的一側(cè)定義為外側(cè)102，那么在外側(cè)102的海綿保護層103之外，優(yōu)選地還要附加一層電磁屏蔽層104，用以加強對管道中流體的電磁誘導效果。電磁屏蔽層104可以是鋁合金材料的，也可以是其他材料的。
[0148]在這個實施形式中，線圈組件200包括了線圈模塊100、位于線圈模塊100內(nèi)側(cè)101和外側(cè)102處的海綿保護層103，以及位于外側(cè)102的海綿保護層103的外側(cè)的電磁屏蔽層104。應當理解，在線圈組件200中還可以加入其他層，用以實現(xiàn)特定的目的。
[0149]圖13以截面示意圖的形式顯示了將線圈組件200卷繞在流體管道105上的情況。如圖所示，從流體管道105的外側(cè)向外，依次為線圈模塊100內(nèi)側(cè)的海綿保護層103、線圈模塊100、線圈模塊100外側(cè)的海綿保護層103以及電磁屏蔽層104。
[0150]圖14顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施形式的用于流體處理的電磁誘導處理裝置的示意圖。線圈組件200的兩個電極通過導線分別連接在一個電流發(fā)生器300輸出端的正極和負極上。電流發(fā)生器300對線圈組件200施加電流，則線圈組件200產(chǎn)生磁場。當線圈組件200安裝在流體所流過的管道上時，線圈組件200所產(chǎn)生磁場對流體產(chǎn)生電磁誘導作用。這時，線圈組件200在管道內(nèi)產(chǎn)生的磁力線與管道內(nèi)流體的流動方向成垂直相交，使得對流體的電磁誘導處理效果基本上達到最大化。
[0151]在這里，所施加的電流可以是直流電流，也可以是交流電流。如果是交流電流，其頻率可以是固定不變的，也可以是變化的，也可以是頻率固定或頻率變化的幾種交流電流的混合。在優(yōu)選的實施形式中，施加頻率范圍在4-25k的交流電流。
[0152]以上通過具體實施形式對本發(fā)明作了說明，需要理解，以上描述是說明性而不是限制性的。例如，上述內(nèi)容中的特征可相互結合使用，只要不超出本發(fā)明的范圍。另外，在沒有背離本發(fā)明的精神的情況下，可對實施形式進行修改以便適應具體情況。雖然本文所述的特定元件和過程定義了各個實施形式，但是它們決不是限制性的，而只是示范作用。通過閱讀以上描述，許多其它實施例對于本領域的技術人員將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的范圍應當參照權利要求連同這類權利要求涵蓋的完整等效范圍共同確定。
【權利要求】
1.一種用于對流體進行電磁誘導處理的柔性導電線圈，所述線圈的每一匝都處于同一個二維平面內(nèi)，所述二維平面包括第一方向和垂直于該第一方向的第二方向，而所述線圈能夠在垂直于所述二維平面的第三方向上卷曲。
2.根據(jù)權利要求1所述的線圈，其特征在于，所述線圈在所述二維平面內(nèi)至少具有第一對稱軸，所述線圈在該第一對稱軸的兩側(cè)具有第一端部和與第一端部相對的第二端部，所述線圈能夠在第三方向上卷曲，使得第一端部和第二端部互相靠近，其中，卷曲后的具有立體形狀的線圈的軸線與該第一對稱軸平行。
3.根據(jù)權利要求2所述的線圈，其特征在于，所述線圈卷曲成所述第一端部和所述第二端部彼此接觸。
4.根據(jù)權利要求1所述的線圈，其特征在于，所述線圈在所述第一方向上跨過的最短距離是最長距離的1/4至1/2。
5.根據(jù)權利要求1所述的線圈，其特征在于，所述線圈在所述二維平面內(nèi)在所述第一方向上具有第一彎曲部分，而在所述第二方向上具有直線部分或者第二彎曲部分。
6.根據(jù)權利要求5所述的線圈，其特征在于，所述線圈在所述二維平面內(nèi)在所述第一方向上具有向外凸出第一彎曲部分，而在所述第二方向上具有向內(nèi)彎曲的第二彎曲部分，使得所述線圈具有兩個曲率中心。
7.根據(jù)權利要求1所述的線圈，其特征在于，所述線圈在所述二維平面內(nèi)至少具有兩個彎曲段，其中每個彎曲段都具有小于180度的圓心角。
8.根據(jù)權利要求7所述的線圈，其特征在于，所述兩個彎曲段是沿所述第一方向或者所述第二方向相對的。
9.根據(jù)權利要求2所述的線圈，其特征在于，所述第一對稱軸沿所述線圈的橫向延伸。
10.根據(jù)權利要求1所述的線圈，其特征在于，所述線圈還具有接頭用于與外部器件進行電連接，而所述接頭位于所述線圈縱向的中部。
【文檔編號】H01F5/00GK103779031SQ201310745395
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權日:2013年12月30日
【發(fā)明者】長谷川學 申請人:鎮(zhèn)江科越節(jié)能技術有限公司