一種磁懸浮水力離心裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種磁懸浮水力離心裝置，包括罐體、內筒E和支撐架，所述罐體由下部倒圓錐體D和上部的圓筒罐體C構成，倒圓錐體D底部設置有一個小型閥門出口V，倒圓錐體外部固定有罐錐永磁鐵環A；所述磁懸浮水力離心裝置下方設置有支撐架，支撐架上固定有架錐永磁鐵環A’，架錐永磁鐵環A’的磁極方向與罐錐永磁鐵環A正好相反，該罐錐永磁鐵環A與架錐永磁鐵環A’構成永磁鐵環組。克服了傳統永久磁鐵無法實現有效控制的弊端，在實現離心分離目標的同時，充分發揮了永久磁鐵結構簡單，性能穩定的優勢，有效克服了傳統控制單元的高昂制造和運行費用，簡化了控制系統，大幅降低了運行維護成本、能耗等費用。
【專利說明】-種磁懸淳水力罔心裝置
【技術領域】：
[0001] 本發明屬于機械領域，涉及一種磁懸浮水力離心裝置，尤其是一種分離液體中所 含有的不同密度物質的磁懸浮水力離心裝置。
【背景技術】：
[0002] 中國專利CN201320893256.0公開了一種用于海水全資源化的磁懸浮水力離心 罐，泵口出水的殘余壓力作為直接動力，在不增加動力消耗的前提下，通過將灌入海水的勢 能轉化為罐體旋轉的動能，驅動磁懸浮水力離心罐繞中心軸旋轉，從而使海水中比重不同 的物質分離，包括通過磁懸浮水力離心罐分離重水和淡水、通過磁懸浮水力離心罐分離出 海水中的鈾及其它物質，本發明的磁懸浮水力離心罐不僅用于分離海水中的各種密度不同 的物質，而且可以分離其它液體中所含有的不同密度物質，磁懸浮水力離心罐分離法與傳 統的化學工藝相比屬于純物理方法，經濟高效，其優勢不言而喻。
[0003] 1、離心技術原理及應用
[0004] 離心技術是利用離心力，使得需要分離的不同物料得到加速分離，以分離液體與 固體顆粒或液體與液體的混合物中各組分的物理分離技術。離心技術主要用于將懸浮液中 的固體顆粒與液體分開，或將乳濁液中兩種密度不同，又互不相溶的液體分開（例如從牛 奶中分離出奶油）；它也可用于排除濕固體中的液體，例如用洗衣機甩干濕衣服；特殊的超 速管式分離機還可分離不同密度的氣體混合物；利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中 沉降速度不同的特點，有的沉降離心技術還可對固體顆粒按密度或粒度進行分級。
[0005] 當含有細小顆粒的懸浮液靜置不動時，由于重力場的作用使得懸浮的顆粒逐漸下 沉。粒子越重，下沉越快，反之密度比液體小的粒子就會上浮。微粒在重力場下移動的速度 與微粒的大小、形態和密度有關，并且又與重力場的強度及液體的粘度有關。象紅血球大小 的顆粒，直徑為數微米，就可以在通常重力作用下觀察到它們的沉降過程。
[0006] 此外，物質在介質中沉降時還伴隨有擴散現象。擴散是無條件的絕對的。擴散與 物質的質量成反比，顆粒越小擴散越嚴重。而沉降是相對的，有條件的，要受到外力才能運 動。沉降與物體質量及密度成正比，顆粒越大、密度越大沉降越快。對小于幾微米的微粒 如病毒或蛋白質等，它們在溶液中成膠體或半膠體狀態，僅僅利用重力是不可能觀察到沉 降過程的。因為顆粒越小沉降越慢，而擴散現象則越嚴重。所以需要利用離心技術產生強 大的離心力，才能迫使這些微粒克服擴散產生沉降運動。
[0007] 離心就是利用離心設備轉子高速旋轉產生的強大的離心力，加快液體中顆粒的沉 降速度，把樣品中不同沉降系數和浮力密度的物質分離開。
[0008] 由于各種離心機轉子的半徑或者離心管至旋轉軸中心的距離不同，所受離心力也 不同，因此文獻中常用"相對離心力"或數字"數字*g"表示離心力。相對離心力（RCF)是指 在離心力場的作用下，顆粒所受離心力相當于地球重力的倍數，單位是重力加速度（9. 8m/ S2)。
[0009] 通常用相對離心力（RCF)將粒子沉淀下來。而相對離心力的大小取決于試樣所處 的位置至軸心的水平距離即旋轉半徑r和轉速n，其計算公式為：
[0010] RCF = I. 118Xl(T5Xn2r(g)
[0011] 這里，η,代表轉速（r/min), r，代表旋轉半徑（cm)
[0012] 混合液中粒子分離、沉淀所需時間（Ts)的計算公式為：
[0013] Ts= 27. 4 (IogRmax-IogRmin) L/n2r2 (Dp-Dq)
[0014] 這里，
[0015] Rniax，離心試液的底至軸心的水平距離（cm)
[0016] Rniin，離心試液的面至軸心的水平距離（cm)
[0017] r，粒子半徑（cm)
[0018] Dp，粒子密度（g/cm3)
[0019] Dq，混合液密度（g/cm3)
[0020] L，混合液粘度（po)
[0021] 以上兩個公式就能確定各種差速離心的離心力和離心時間。
[0022] 傳統離心技術大量應用于化工、石油、食品、制藥、選礦、煤炭、水處理和船舶等部 門。其主要分為過濾式離心機和沉降式離心機兩大類。
[0023] 過濾式離心機的主要原理是通過高速運轉的離心轉鼓產生的離心力（配合適當 的濾材），將固液混合液中的液相加速甩出轉鼓，而將固相留在轉鼓內，達到分離固體和液 體的效果，或者俗稱脫水的效果。
[0024] 沉降式離心機的主要原理是通過轉子高速旋轉產生的強大的離心力，加快混合液 中不同比重成分（固相或液相）的沉降速度，把樣品中不同沉降系數和浮力密度的物質分 離開。
[0025] 選擇離心機須根據懸浮液（或乳濁液）中固體顆粒的大小和濃度、固體與液體 (或兩種液體）的密度差、液體粘度、濾渣（或沉渣）的特性進行設備選型。
[0026] 2、磁懸浮技術的原理及應用
[0027] 磁浮技術原理并不深奧，它是運用磁鐵"同性相斥，異性相吸"的性質，使磁鐵具有 抗拒地心引力的能力，即"磁性懸浮"。
[0028] 由于磁鐵有同性相斥和異性相吸兩種形式，故磁懸浮技術的應用也有兩種相應的 形式：一種是利用磁鐵同性相斥原理而設計的電磁運行系統，它利用超導體電磁鐵形成的 磁場與線圈形成的磁場之間所產生的相斥力，使物體懸浮的；另一種則是利用磁鐵異性相 吸原理而設計的系統，它利用吸引力與物體的重力平衡，從而使物體進行懸浮。
[0029] (1)磁懸浮的種類
[0030] 根據實現懸浮的物質，一般可以分為：常導懸浮、超導懸浮和永磁體懸浮三種。所 謂常導、超導和永磁體懸浮，分別是指形成懸浮力需要利用常溫導體制造的電磁鐵、超導材 料制造的電磁鐵和永磁鐵產生的磁場。表1-1表不兩個物體之間的受力關系和懸浮方式。
[0031] 表1-1磁懸浮按照相互作用的物體間的關系分類
[0032]
【權利要求】
1. 一種磁懸浮水力離心罐，其特征在于：所述磁懸浮水力離心罐由下部倒圓錐體和上 部的圓筒狀罐體構成，倒圓錐體底部設置有一個小型閥門出口，倒圓錐體外部焊有2?3個 或更多旋轉永磁鐵圈，永磁鐵圈的磁極方向為由內而外為N - S或S - N ;所述磁懸浮水力 離心罐外部設置有支撐架，支撐架上與倒圓錐體對應處焊接有2?3個或更多直徑比旋轉 永磁鐵圈大的固定永磁鐵圈，固定永磁鐵圈的磁極方向與旋轉永磁鐵圈的磁極方向相反， 磁懸浮水力離心罐在支撐架上懸浮。
2. 如權利要求1所述的磁懸浮水力離心罐，其特征在于：所述圓筒狀罐體上方焊接有n 個與圓筒狀罐體內表面成30?60°夾角的導向葉片。
3. 如權利要求1所述的磁懸浮水力離心罐，其特征在于：所述磁懸浮水力離心罐設置 在半地下式的混凝土圓池中。
4. 一種磁懸浮水力離心裝置，包括罐體、內筒E和支撐架，其特征在于：所述罐體由下 部倒圓錐體D和上部的圓筒罐體C構成，倒圓錐體D底部設置有一個小型閥門出口 V，倒圓 錐體外部固定有罐錐永磁鐵環A ;所述磁懸浮水力離心裝置下方設置有支撐架，支撐架上 固定有架錐永磁鐵環A'，架錐永磁鐵環A'的磁極方向與罐錐永磁鐵環A正好相反，該罐錐 永磁鐵環A與架錐永磁鐵環A'構成永磁鐵環組，作為重力承載支撐結構；所述內筒E處于 圓筒罐體C內部正中心位置。
5. 如權利要求4所述磁懸浮水力離心裝置，其特征在于：所述罐錐永磁鐵環A由1?3 個永磁鐵環構成，罐錐永磁鐵環A的磁極方向為由內向外為N - S或S - N ;所述架錐永磁 鐵環A'由1?3個永磁鐵環構成。
6. 如權利要求4所述磁懸浮水力離心裝置，其特征在于：所述圓筒罐體外部還固定有 罐筒永磁鐵環B，罐筒永磁鐵環B的磁極方向也為由內向外為N - S或S - N，支撐架上固 定有架筒永磁鐵環B'，架筒永磁鐵環B'的磁極方向與罐筒永磁鐵環B正好相反，該罐筒永 磁鐵環B與架筒永磁鐵環B'也構成永磁鐵環組，作為罐體位置平衡結構。
7. 如權利要求6所述磁懸浮水力離心裝置，其特征在于：所述罐筒永磁鐵環B由1?3 個永磁鐵環構成，罐筒永磁鐵環B的磁極方向為由內向外為N - S或S - N，所述架筒永磁 鐵環B'由1?3個永磁鐵環構成。
8. 如權利要求4或7所述磁懸浮水力離心裝置，其特征在于： 所述內筒E設置在圓筒罐體內上部，內筒E為上小下大的喇叭狀內圓筒，內筒E以2? 10對導向葉片G與圓筒罐體C內表面呈輻射狀連接，每對導向葉片G的材質、形狀和大小完 全相同，并相對于內筒E的對稱軸F保持完全嚴格對稱，而內筒E也與圓筒罐體C的對稱軸 完全重合；每對導向葉片G的部分或全部與對稱軸F呈0?30°的夾角以調整與噴水口的 角度；導向葉片之間形成4?20個腔體以強迫上部剛進入的流體隨裝置旋轉并達到葉片的 旋轉速度從而實現離心分離。
9. 如權利要求4或7所述磁懸浮水力離心裝置，其特征在于： 所述罐體上方配置有一對其位置相對于對稱軸F保持對稱的流體噴頭P和流體噴頭 P1，每個噴頭配置有兩個不同方向的噴口分別對準導向葉片的兩面，呈Y字形并各有閥門 控制，噴口壓力和流量均能自動調節；此對噴頭相對于罐體完全懸空相互獨立互不接觸； 噴頭與中軸的距離大小能夠同時沿半徑方向調節。
10. 如權利要求4或7所述磁懸浮水力離心裝置，其特征在于： 所述架錐永磁鐵環A1組和架筒永磁鐵環B1組以同心圓的方式固定在支撐架上，罐體 從上部沿中軸線設置在支撐架上，由于同級磁性體的排斥力作用，罐體上的罐錐永磁鐵環A 組和罐筒永磁鐵環B組分別與對應的架錐永磁鐵環A1組和架筒永磁鐵環B1組保持接近而 不接觸的狀態，內外永磁鐵環之間有一個2?20mm的縫隙。
【文檔編號】C02F1/48GK104478035SQ201410842596
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月30日 優先權日:2013年12月31日
【發明者】朱江, 謝勇 申請人:朱江