專(zhuān)利名稱(chēng)：流體和氣體的磁性調(diào)節(jié)及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體和氣體的磁性調(diào)節(jié)及其設(shè)備。
背景技術(shù)：
對(duì)于那些以流體物料為基礎(chǔ)的裝置或系統(tǒng)，磁性調(diào)節(jié)技術(shù)一直被用來(lái)影響其性能。為了促使燃料更充分地燃燒而將這些技術(shù)應(yīng)用于通過(guò)車(chē)輛燃料管線(xiàn)的烴燃料流，以及為了減少管道壁上的鈣結(jié)垢而將其應(yīng)用于家庭用水和工業(yè)水管道內(nèi)的水流，這是兩個(gè)典型的例子。眾所周知，對(duì)于這些應(yīng)用的認(rèn)識(shí)可追溯至法拉第(Faraday)、范德瓦耳斯(vanderWaals)和狄拉克(Divac)等早期科學(xué)家的研究工作。
如果未受外界因素如溫度變化或引入磁場(chǎng)的影響，分子結(jié)構(gòu)內(nèi)的電子與它們相應(yīng)的原子之間將呈現(xiàn)一種基于鍵合特性的平衡狀態(tài)，例如相鄰價(jià)電子之間的狀態(tài)，這已成為一種共識(shí)。但是，一旦施加了外界影響，分子結(jié)構(gòu)則會(huì)作出反應(yīng)而呈現(xiàn)一種阻力最小的新結(jié)構(gòu)。
在施加了磁場(chǎng)的情況下，電子因感應(yīng)磁矩的作用而顯示出對(duì)應(yīng)于磁場(chǎng)極性的重新排列。這就是通常所說(shuō)的“自旋翻轉(zhuǎn)”。而且，在某些特殊的液體和氣體中，自旋翻轉(zhuǎn)會(huì)影響分子內(nèi)部原子的重新排列。例如，在基于石油的燃料典型的烴分子長(zhǎng)鏈中，原子的這種重排導(dǎo)致了相互交疊的分子鏈分離或“展開(kāi)”，與氧更為密切地的接觸，從而造成了大大促進(jìn)氧化的有利條件。然而，氧化的程度既取決于液體的攪動(dòng)狀況，又取決于所展開(kāi)的烴分子鏈在燃燒前與游離氧起反應(yīng)所具有的接觸時(shí)間。先前陷在被稱(chēng)為“假化合物”的烴分子鏈褶皺內(nèi)的雜質(zhì)也變得更為暴露。烴分子鏈的展開(kāi)現(xiàn)象可由流體粘度的下降而得到證實(shí)。烴燃料的上述磁性調(diào)節(jié)效應(yīng)結(jié)合起來(lái)就使這些燃料達(dá)到了更加充分的燃燒。
磁性材料內(nèi)原子的所有電子均發(fā)生自旋翻轉(zhuǎn)的狀態(tài)被定義為“飽和狀態(tài)”。在公認(rèn)的經(jīng)典科學(xué)家的研究中已經(jīng)解釋過(guò)，所有材料均具有一定程度的磁性。因此，可以合理地認(rèn)為，“飽和狀態(tài)”這一術(shù)語(yǔ)并非專(zhuān)屬于那些被歸類(lèi)為能顯示磁性的材料。無(wú)論如何，飽和狀態(tài)是一種理想的狀態(tài)，即使曾被達(dá)到過(guò)那也是十分罕見(jiàn)的，哪怕是在那些磁性最強(qiáng)的材料上。由于這一事實(shí)，對(duì)材料施加其強(qiáng)度遞增的磁場(chǎng)只有在達(dá)到某一“收效遞減點(diǎn)”之前才會(huì)產(chǎn)生顯著的效果。當(dāng)然，這一收效遞減點(diǎn)將隨材料而異，但可以認(rèn)為，一旦達(dá)到后，任何進(jìn)一步施加更強(qiáng)的磁場(chǎng)從統(tǒng)計(jì)上來(lái)說(shuō)都是毫無(wú)意義的，而且在經(jīng)濟(jì)上也被認(rèn)為是不合理的。
在接受所有的材料均是磁性的、并將發(fā)生自旋翻轉(zhuǎn)且在某種程度上接近飽和狀態(tài)等論點(diǎn)的同時(shí)，對(duì)于另一論點(diǎn)則可能會(huì)有爭(zhēng)論，即許多顯示弱磁性的材料不大可能在任何顯著的程度上接近飽和狀態(tài)。然而，對(duì)某些流動(dòng)的液體和氣體而言，研究顯示，這些物料易通過(guò)發(fā)生亞原子自旋翻轉(zhuǎn)而對(duì)所存在的磁場(chǎng)作出反應(yīng)，從而在某一可察覺(jué)的程度上接近飽和狀態(tài)。如上所述，測(cè)量流動(dòng)材料的粘度變化即可證實(shí)這種現(xiàn)象。
既然如在烴燃料的例子中所述的，由于施加外界磁場(chǎng)而對(duì)物料產(chǎn)生的自旋翻轉(zhuǎn)效應(yīng)是頗為有益的，那么目標(biāo)將是達(dá)到上述物料的飽和狀態(tài)。但是，如上所述，對(duì)于某一特定物料施加強(qiáng)度遞增的磁場(chǎng)，其增益效應(yīng)將達(dá)到一個(gè)可測(cè)出的收效遞減點(diǎn)。如果進(jìn)一步施加更強(qiáng)的磁場(chǎng)并無(wú)實(shí)際意義，那么磁性調(diào)節(jié)的一個(gè)重要因素將是承認(rèn)超過(guò)這一收效遞減點(diǎn)對(duì)于應(yīng)用的有效性并不會(huì)產(chǎn)生重大的差別或變化。
直觀(guān)地說(shuō)，磁場(chǎng)是合適地磁化的材料即磁體的產(chǎn)物。研究表示，當(dāng)物料以垂直于磁場(chǎng)的方向流經(jīng)由兩塊不同磁體的相反磁極所組成的磁場(chǎng)時(shí)，物料磁性調(diào)節(jié)的有效性是最理想的。也就是說(shuō)，單向磁場(chǎng)的磁力線(xiàn)垂直于上述物料的流動(dòng)方向。
磁體的強(qiáng)度(以高斯來(lái)衡量)有所不同。某些被稱(chēng)為“各向異性”類(lèi)的磁體具有特定的方向性，且具有磁場(chǎng)密度天生較高的特性，故是優(yōu)選的。這一特性減少了磁場(chǎng)所占據(jù)的整體體積，故增加了磁場(chǎng)中任一特定點(diǎn)的磁通量密度?；蛘撸部刹捎玫容S(isometric)的磁體，例如那些以鐵酸鹽磁體、鋁鎳鈷永磁合金及某些粘結(jié)型(即B10N級(jí))釹鐵硼磁體等形式存在的磁體，它們可以被磁化而提供足夠高的磁通量密度，故而也是相當(dāng)有效的。
流過(guò)磁場(chǎng)的受控的物料流需要具備可容納流動(dòng)液體或氣體的管道或封閉容器。該管道及其所容納的物料以及磁體和管道之間的任何間距占據(jù)了兩塊磁體之間一定的空間。這一空間被稱(chēng)之為“氣隙”。磁場(chǎng)強(qiáng)度及因此對(duì)某一特定物料的功效是與氣隙的長(zhǎng)度或相對(duì)磁體的各表面之間的距離成正比的。
管道可以用任何材料制成，只要其物理性質(zhì)不妨礙磁場(chǎng)進(jìn)入物料的通路中。最理想的是，管道的材料成分和外形尺寸將最低限度地阻礙磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)。遺憾的是，管道的材料成分和尺寸總是傾向于在某種程度上降低外加磁場(chǎng)的整體效率。而且，由于不同的化合物具有不同的原子組成和分子復(fù)雜性，在磁通量密度恒定的磁場(chǎng)內(nèi)的不同化合物流趨向飽和的程度也將明顯地不同。甚至某一特定物料內(nèi)的微小因素(例如自來(lái)水中鈣離子的非均勻存在)也將使磁場(chǎng)飽和物料的能力不一致。為了有效的調(diào)節(jié)而確定所必需的磁通量密度，特定物料的這種對(duì)磁場(chǎng)自旋翻轉(zhuǎn)效應(yīng)不同程度的“阻力”以及管道材料不透磁性的水平均是關(guān)鍵的因素。汽車(chē)的燃料管路是實(shí)施本發(fā)明時(shí)經(jīng)常應(yīng)用的一種管道。
通常，先前的大多數(shù)文獻(xiàn)都涉及采用磁通量密度處處均勻的磁場(chǎng)來(lái)進(jìn)行磁性調(diào)節(jié)。然而，并沒(méi)有確切的證據(jù)來(lái)證明磁通量密度均勻的磁場(chǎng)是最有效的。換言之，磁通量密度不均勻的磁場(chǎng)的功效與磁通量密度均勻的磁場(chǎng)相比毫不遜色。而且，從流經(jīng)磁場(chǎng)的物料所產(chǎn)生的某些有利屬性(例如氧化)看來(lái)，這似乎是一種合理的啟示分子所經(jīng)歷的不均勻磁通量密度將產(chǎn)生使上述分子向磁場(chǎng)較弱一側(cè)移動(dòng)的效應(yīng)，從而擾亂了該物料的層流狀態(tài)。這種擾亂或紊亂將構(gòu)成一種條件，使有利的反應(yīng)(如氧化反應(yīng))更傾向于發(fā)生。因此建議，在氣隙內(nèi)施加磁通量密度不均勻的磁場(chǎng)實(shí)際上能在磁性調(diào)節(jié)的應(yīng)用中產(chǎn)生更大的整體效益。
各向同性磁體的磁性在所有方向上都是相同的。通常，經(jīng)穩(wěn)定化處理的各向異性磁體與各向同性磁體相比能磁化到更強(qiáng)的水平并可望在使用過(guò)程中在應(yīng)力條件下(例如靠近熱的車(chē)輛引擎的條件下)更有效地起作用。磁體在使用過(guò)程中預(yù)期會(huì)遇到暴露于消磁影響的情況，這將導(dǎo)致磁體性能的變化和(或)磁通量的不可逆變化，這種“使用過(guò)程中”消磁影響因素的典型例子是溫度變化(即標(biāo)準(zhǔn)的引擎操作溫度和/或氣候)，或暴露于其它外界磁場(chǎng)(即點(diǎn)火線(xiàn)圈或發(fā)電機(jī)所感應(yīng)的磁場(chǎng))。釹鋼硼磁體的溫度系數(shù)范圍通常為-0.09至-0.12％/℃，且對(duì)較低的可逆性溫度系數(shù)比較敏感。這些傾向在上述磁性材料的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格中分別作為“居里(Curie)溫度”及“工作溫度”和/或“使用溫度”等額定值而加以具體化。
尤其是，在直接溫度和/或環(huán)境溫度將超過(guò)70℃的應(yīng)用場(chǎng)合下，優(yōu)選的將是熱穩(wěn)定磁性材料，例如N28UH、N30H、N32SH、N35SH、N35UH、N38H和N42H。這些材料是專(zhuān)門(mén)用于烴燃料、熱/冷水以及其它對(duì)溫度敏感的應(yīng)用場(chǎng)合。采用穩(wěn)定化處理是為了在本發(fā)明的實(shí)際使用或操作過(guò)程中減少高斯強(qiáng)度變化(又稱(chēng)為可逆性溫度系數(shù))和/或防止不可逆的損失。
除了本應(yīng)用場(chǎng)合下磁場(chǎng)的強(qiáng)度和不均勻性之外，磁場(chǎng)的密度也是應(yīng)關(guān)注的因素。如果兩塊極性相反的磁體未被妥善地對(duì)準(zhǔn)，該兩塊磁體之間抽象的磁力線(xiàn)就不會(huì)呈現(xiàn)最佳的位置和密度。而且，在沒(méi)有隔離屏蔽的情況下，由于磁通量分布在較大的空間中，氣隙內(nèi)焦點(diǎn)處的磁通量密度將較弱。在這兩種情況下，較弱的磁通量密度均會(huì)降低磁性調(diào)節(jié)的有效性。因此，高級(jí)隔離屏蔽裝置和優(yōu)化的平行校準(zhǔn)也是這些應(yīng)用場(chǎng)合下的重要的因素。
最后，既然磁性調(diào)節(jié)的有效結(jié)果取決于液體或氣體非均質(zhì)的組成情況，既然這些物料的非均勻質(zhì)程度在真實(shí)世界的環(huán)境里并非是一成不變的，可以推斷，各種各樣的物料以及暴露于各種各樣環(huán)境條件的某一特定物料將會(huì)要求不同的程度的調(diào)節(jié)水平。而且，自旋翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生的效益并不限于基于石油的燃料。另一個(gè)常見(jiàn)的例子是，通過(guò)施加磁場(chǎng)而以電磁方式防止鈣離子積聚在管道內(nèi)壁上，從而防止管內(nèi)的鈣結(jié)垢。但是，從經(jīng)濟(jì)可行性的角度而言，對(duì)于所有可能條件分別規(guī)定必需達(dá)到的處理水平在經(jīng)濟(jì)可行性上是不合理的。而且，規(guī)定一個(gè)最高的處理水平，或平均的處理水平，并不能充分地滿(mǎn)足在功效和經(jīng)濟(jì)性等方面的各種考慮因素。所以，如果考慮一種具有某一確定范圍的強(qiáng)度變化的應(yīng)用，以充分滿(mǎn)足大多數(shù)的應(yīng)用，則是一種兼顧有效性和經(jīng)濟(jì)性的重要辦法。
美國(guó)專(zhuān)利5,558,765[Twardzik]敘述了一種磁性調(diào)節(jié)設(shè)備，其只限于且專(zhuān)用于處理基于烴的燃料，甚至可更具體地說(shuō)，只限用于基于液體烴的燃料。它強(qiáng)調(diào)了用兩塊磁體的各為北極和南極的互相面對(duì)的表面來(lái)建立一個(gè)單向磁場(chǎng)的重要性。但是，Twardzik非常明確地闡明，他的發(fā)明之目的是產(chǎn)生一個(gè)“均勻的磁場(chǎng)”。他明顯地未提及利用在空隙內(nèi)配成對(duì)的不均勻磁通量密度。而且，他沒(méi)有討論為了優(yōu)化地校準(zhǔn)磁場(chǎng)而在磁體之間及沿著管壁設(shè)置隔離屏蔽裝置或平行校準(zhǔn)隔板。
建議使用磁性陶瓷材料，例如陶瓷8號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)的釹鋼硼磁體。該專(zhuān)利的表1和表2列出了上述磁性材料的一般特性；但是，沒(méi)有特別提及使用高磁通量密度各向異性的磁體、熱穩(wěn)定化的或其它磁性材料及其各自的特性。此外，磁通量密度收效遞減點(diǎn)的概念依賴(lài)于特定的物料。他卻建議采用比先前的專(zhuān)利設(shè)計(jì)磁性更強(qiáng)的磁體。
Twardzik的專(zhuān)利籠統(tǒng)地建議，該裝置應(yīng)被設(shè)置在燃料箱和氧/燃料混合器之間的燃料輸送管線(xiàn)周?chē)?。作為該發(fā)明目的之一而特地陳述的是，“將用于液體燃料強(qiáng)磁性處理的裝置安置在緊靠燃料噴射器或汽化系統(tǒng)的位置”。沒(méi)有提及遞增調(diào)節(jié)的概念或液體流的攪動(dòng)在促進(jìn)氧化或其它分子反應(yīng)方面的效益。另外，也沒(méi)有提及或明顯的考慮到磁性溫度系數(shù)、穩(wěn)定化或高級(jí)隔離屏蔽技術(shù)，甚至也沒(méi)有提及沿磁體外表面專(zhuān)門(mén)影響磁體的電磁通量密度的標(biāo)準(zhǔn)型保磁銜鐵。
在Twardzik的專(zhuān)利中指出，使用一種專(zhuān)門(mén)設(shè)置在永磁體裝置和管道之間的非磁性材料的板34。據(jù)說(shuō)明，所述板是特意地為了“使磁體定位并最大程度地減少對(duì)磁體的電磁通量密度的影響”。沒(méi)有提及將這塊板作為沿著磁體外表面(與管道相對(duì)的磁體面)的保磁銜鐵和(或)任何高級(jí)隔離屏蔽技術(shù)的應(yīng)用。
本發(fā)明與Twardzik專(zhuān)利的特別不同之處在于采用了A)高磁通量密度磁體，優(yōu)選的是能體現(xiàn)收效遞減點(diǎn)概念的熱穩(wěn)定各向異性的磁體；B)在氣隙內(nèi)配成對(duì)的不均勻磁通量密度，以有意地?cái)_亂層流狀態(tài)；C)高級(jí)隔離屏蔽裝置和平行校準(zhǔn)隔板，以將磁場(chǎng)集中于氣隙內(nèi)；D)理想的遞增調(diào)節(jié)，以獲得更好的性能效果；E)液體和氣體的調(diào)節(jié)；以及F)模塊化設(shè)計(jì)，以經(jīng)濟(jì)地滿(mǎn)足廣泛的各應(yīng)用范圍對(duì)性能的要求。非常重要的是應(yīng)注意到，Twardzik未參考、提及、使用或甚至考慮遞增調(diào)節(jié)或模塊化設(shè)計(jì)。而且，由于本發(fā)明所展示的更高級(jí)和更一致的效果，有可能將本發(fā)明裝置安裝在范圍更廣的場(chǎng)合(例如，用于烴基的燃料；盡管燃料過(guò)濾器和燃燒源之間可以是一個(gè)合適的位置，但通常是設(shè)置在燃料管路上距燃燒點(diǎn)約8英尺(2.4米)距離之內(nèi)(或最遠(yuǎn)8英寸)的任何位置)。而且，本發(fā)明并不限于烴基燃料；相反，它可用于所有通過(guò)管道或其它封閉容器的液體和氣體，并利用要處理的物料在其即將使用之前(更主要地是指時(shí)間而非距離)的原有慣量。
美國(guó)專(zhuān)利5,059,742[Sakuma]再次敘述了一種只限于且專(zhuān)用于烴基燃料的處理方法。雖然未提供任何圖解，但其中的敘述明確地表達(dá)了單個(gè)或多個(gè)磁體的使用，而且，其預(yù)定南極的磁通量密度大于同一磁體北極的磁通量密度。
這一方法專(zhuān)門(mén)敘述了具有非常弱和不均勻磁通量密度(5-18高斯)的各個(gè)磁體的應(yīng)用。該不均勻磁通量密度專(zhuān)指的是同一磁體北極和南極不同的高斯強(qiáng)度。此外，該專(zhuān)利特地將儲(chǔ)存燃料的預(yù)處理作為其應(yīng)用目標(biāo)。接著敘述了可通過(guò)儲(chǔ)罐內(nèi)部燃料的攪拌或循環(huán)而達(dá)到暴露于和/或接觸磁場(chǎng)的目的。這種暴露方式則意味著，燃料是圍繞著磁體移動(dòng)且未必是穿過(guò)兩塊磁體之間的氣隙而移動(dòng)。
本發(fā)明與Sakuma專(zhuān)利的特別不同之處在于采用了A)高磁通量密度磁體，優(yōu)選的是能體現(xiàn)收效遞減點(diǎn)概念的熱穩(wěn)定各向異性的磁體；B)在氣隙內(nèi)配成對(duì)的不均勻磁通量密度的兩個(gè)磁體，以有意地?cái)_亂層流狀態(tài)；C)高級(jí)隔離屏蔽裝置和平行校準(zhǔn)隔板，以將磁場(chǎng)集中于氣隙內(nèi)；D)理想的遞增調(diào)節(jié)，以獲得更好的性能效果；E)液體和氣體的調(diào)節(jié)；以及F)模塊化設(shè)計(jì)，以經(jīng)濟(jì)地滿(mǎn)足廣泛的各應(yīng)用范圍對(duì)性能的要求。Sakuma也未參考、提及、使用或甚至考慮遞增調(diào)節(jié)或模塊化設(shè)計(jì)。此外，沒(méi)有提及或明顯地考慮到磁性溫度系數(shù)、穩(wěn)定化或高級(jí)隔離屏蔽技術(shù)。但是，他對(duì)于在燃料箱內(nèi)使用這種設(shè)計(jì)的暗示引起了對(duì)于在磁性調(diào)節(jié)過(guò)程和燃料的意圖使用之間的間隔時(shí)間的關(guān)注。雖然本發(fā)明裝置可安裝在范圍廣泛的場(chǎng)合，依然規(guī)定要將它安裝在物料確實(shí)是即將要隨后迅速使用的地方。而且，本發(fā)明并不限于基于烴的燃料；相反，它可用于任何流經(jīng)管道的液體和氣體，并利用所處理的物料在其即將使用之前(更主要地是指時(shí)間而非距離)的原有慣量。
美國(guó)專(zhuān)利4,711,271[Weisenbarger]進(jìn)行了一種有限的嘗試，通過(guò)使用“金屬磁通量路徑來(lái)增加磁通量密度”，從而提高磁性設(shè)備的效率。該專(zhuān)利規(guī)定使用兩個(gè)基本相同的安裝在管道外的磁體。磁體被極化以構(gòu)成定向(N-S)磁場(chǎng)，該磁體被安裝在一個(gè)非金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)，且被提供外部金屬磁通量路徑的同一夾具保持在位。該專(zhuān)利持有者在此提出，采用以金屬材料制造的外部夾具會(huì)“提供一個(gè)連續(xù)和不間斷的金屬磁通量路徑”。該專(zhuān)利聲稱(chēng)，重新確定外部磁通量路徑的方向是為了增加磁通量密度，從而使得磁體裝置能夠在物料的處理過(guò)程中獲得更高的效率；但是，這樣的磁通量流動(dòng)路徑削弱了流動(dòng)的物料進(jìn)入磁場(chǎng)領(lǐng)域的平穩(wěn)過(guò)渡，從而犧牲了遞增調(diào)節(jié)初始的有益作用。
本發(fā)明與眾不同之處在于是由其它重要和獨(dú)特的創(chuàng)新結(jié)合而成的。與Weisenbarger專(zhuān)利的特別不同之處在于，本發(fā)明采用了A)高磁通量密度磁體，優(yōu)選的是能體現(xiàn)收效遞減點(diǎn)概念的熱穩(wěn)定各向異性的磁體；B)在氣隙內(nèi)配成對(duì)的不均勻磁通量密度，以有意地?cái)_亂層流狀態(tài)；C)高級(jí)隔離屏蔽裝置和平行校準(zhǔn)隔板，以使磁場(chǎng)集中于氣隙內(nèi)而不減少初步遞增調(diào)節(jié)的初始、有益的周邊效應(yīng)；D)理想的遞增調(diào)節(jié)，以在液體和氣體的調(diào)節(jié)中獲得更好的性能效果；E)通用于液體和氣體的調(diào)節(jié)；以及F)模塊化設(shè)計(jì)，以經(jīng)濟(jì)地滿(mǎn)足廣泛的各應(yīng)用范圍對(duì)性能的要求。Weisenbarger的專(zhuān)利未參考、提及、使用或甚至考慮到遞增調(diào)節(jié)或模塊化設(shè)計(jì)。此外，也沒(méi)有提及或明顯地考慮到磁性溫度系數(shù)、穩(wěn)定化或高級(jí)隔離屏蔽技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于應(yīng)用和使用模塊化結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)。由于裝置在現(xiàn)實(shí)世界中應(yīng)用時(shí)將會(huì)遇到許多變化因素，模塊化設(shè)計(jì)可以使該磁性技術(shù)在以下諸方面兼顧用戶(hù)的要求對(duì)于范圍廣泛的物料所希望達(dá)到的效率、管道的可變物理特性、預(yù)計(jì)的接觸時(shí)間、可利用的空間、溫度范圍、環(huán)境特性以及成本等等。
本發(fā)明另一顯著的優(yōu)點(diǎn)是采用平行的校準(zhǔn)隔板。如上所述，磁體基本平行定位和對(duì)準(zhǔn)在氣隙內(nèi)提供了更大的定向的磁通量密度。正是這些平行校準(zhǔn)隔板保證了該重要定位步驟的初始和持續(xù)的整體性。如果沒(méi)有該隔板，磁體就可能安裝得不平行，和/或由于外部因素(例如振動(dòng)等)而可能改變其位置。在任一種情況下，有效性可能與磁體不整齊的程度成正比地降低。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是在氣隙內(nèi)可獲得最高程度的磁通量密度，且其方向與被處理的物料的流動(dòng)方向垂直。這樣，在溫度超過(guò)70℃的應(yīng)用場(chǎng)合下，優(yōu)選是使用熱穩(wěn)定磁性材料。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生不均勻的磁通量密度，引起被處理的物料在分子、原子和亞原子水平上的湍流狀態(tài)。各模塊內(nèi)磁體之間磁通量密度的差別在處理物料的氣隙內(nèi)造成了本發(fā)明磁通量密度不均勻的磁場(chǎng)。在任何一種情況下，有效性均可能會(huì)與排列不齊的程度成正比地降低。
本發(fā)明的特別的優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用不均勻程度越來(lái)越高的磁性技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)多級(jí)和不斷遞增的自旋翻轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的另一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)是采用高級(jí)隔離屏蔽裝置，以加強(qiáng)和封閉本發(fā)明的特定的磁場(chǎng)。所述屏蔽裝置的作用首先是通過(guò)減少抽象的磁力線(xiàn)占據(jù)每塊磁體上面和/或旁邊空間的傾向，將磁場(chǎng)的有效區(qū)域集中在物料的流動(dòng)路徑上。其次，該裝置可保護(hù)本發(fā)明的磁場(chǎng)免受外部因素的影響，同時(shí)也保護(hù)上述外部因素免受本發(fā)明磁場(chǎng)的影響。
從以下的說(shuō)明來(lái)看，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)將是很明顯的。
從本發(fā)明的某些方面看來(lái)，本發(fā)明涉及一種用于對(duì)流經(jīng)管道的流體和氣體物料進(jìn)行磁性調(diào)節(jié)的裝置，所述裝置包括一至八組由兩個(gè)模件配成對(duì)的模塊，該模塊被牢固地安裝在所述流體或氣體管道的外表面，每組模塊的一個(gè)模件與該模塊的另一模件是基本平行的，在每組模塊的每個(gè)模件內(nèi)有與上述管道直接接觸的磁體，其中，每組模塊的一個(gè)模件內(nèi)的一個(gè)磁體的磁通量密度比與其平行的另一配對(duì)模件內(nèi)磁體的磁通量密度更高；各磁體的極性和排列方式將產(chǎn)生垂直于上述管道內(nèi)物料流動(dòng)方向的單向磁場(chǎng)，其中，所述模塊中的一塊磁體面向所述管道的那一面的極性與其對(duì)面磁體的極性正相反。
磁體可以具有高磁通量密度且是熱穩(wěn)定各向異性。這些高磁通量磁體的磁性強(qiáng)度的具體水平并非是關(guān)鍵的。例如，該模塊的一個(gè)模件中的磁體可具有約2,200高斯或以下至約10,200高斯或以上的磁通量密度，其對(duì)面的磁體可具有從約3,850高斯或以下至約11,000高斯或以上的磁通量密度，只要該強(qiáng)度具有一定的差別即可，例如至少相差約800高斯。
一組或兩組、最多可達(dá)八組平行的成對(duì)模塊沿管道表面呈一直線(xiàn)安裝，且按照磁通量密度范圍以強(qiáng)度遞增的次序沿上述管道安裝，以促進(jìn)分子鏈均勻地展開(kāi)。然而，作為另一種方式，該模塊也可以隨機(jī)的方式或以任何角度有規(guī)律地交替位置的方式沿上述管道安裝。當(dāng)該管道是車(chē)用燃料管線(xiàn)時(shí)，第一組模塊對(duì)離車(chē)輛燃燒源的距離最高可達(dá)約8英尺(2.4米)。
模塊化設(shè)計(jì)使得本發(fā)明可用于更特殊的應(yīng)用，即用于特殊類(lèi)型的物料和管道或封閉容器，因?yàn)槟K化設(shè)計(jì)能夠更有效地將本發(fā)明用于范圍最廣泛的物料、管道和它們各自的應(yīng)用場(chǎng)合。
從本發(fā)明的另一些方面看來(lái)，本發(fā)明涉及一種用于流體或氣體物料的磁性調(diào)節(jié)的過(guò)程，其包括使流體或氣體物料流經(jīng)一管道，在該管道外表面牢固地安裝一至八組由兩個(gè)模件配對(duì)組成的模塊，其中，每組模塊的每個(gè)模件與該模塊的另一模件是基本平行的，在每組模塊的每個(gè)模件內(nèi)各有一磁體，每組模塊的每個(gè)模件內(nèi)的一個(gè)磁體的磁通量密度比與其平行的另一模件內(nèi)磁體的磁通量密度更高；磁體的排列使得各磁體面向管道的一面分別具有相反的極性，以便產(chǎn)生一個(gè)垂直于上述管道內(nèi)物料流動(dòng)方向的單向磁場(chǎng)，從而在所述模塊之間的氣隙中產(chǎn)生不均勻的磁通量密度，以破壞所述流體或氣體的層流狀態(tài)從而提高它們的性能效率。
可以將高級(jí)隔離屏蔽裝置用于每塊磁體的五(5)個(gè)外表面后面，從而通過(guò)減少抽象的磁力線(xiàn)占據(jù)每塊磁體上面和/或旁邊空間的傾向而將磁場(chǎng)的有效區(qū)域集中在物料的流動(dòng)路徑上。作為一個(gè)例子，通常金屬保磁銜鐵只裝配在磁體的一個(gè)表面(所有六個(gè)表面之一)。典型的高級(jí)隔離屏蔽裝置指的是使用一個(gè)成型的(2-5面)或尺寸形狀恰好相符的“保磁銜鐵”、或單塊“保磁銜鐵”的任何組合，以覆蓋正方形或長(zhǎng)方形磁體所有六個(gè)表面中至少兩個(gè)和/或不多于五個(gè)的表面。這樣，高級(jí)隔離屏蔽裝置可覆蓋給定磁體的2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)和/或最多達(dá)5個(gè)外表面。所述高級(jí)隔離屏蔽技術(shù)通過(guò)將本發(fā)明的專(zhuān)用磁場(chǎng)封閉起來(lái)的方式還進(jìn)一步起了有效地消除或減少與外界磁場(chǎng)接觸的作用。此外，還有一個(gè)兩全其美的優(yōu)越性，即本發(fā)明中被封閉的磁場(chǎng)最不大可能干擾其它的外部磁場(chǎng)/設(shè)備。所謂其它的外部磁場(chǎng)/設(shè)備可以是點(diǎn)火線(xiàn)圈、點(diǎn)電機(jī)、導(dǎo)航設(shè)備、計(jì)算機(jī)、收音機(jī)等等。
模塊組的嚴(yán)格平行校準(zhǔn)是通過(guò)在模塊組的模件之間使用隔板來(lái)校準(zhǔn)兩塊磁體而實(shí)現(xiàn)的，使得從每塊磁體發(fā)出的中心磁力線(xiàn)是最優(yōu)對(duì)準(zhǔn)的。
該裝置至少包括一模塊對(duì)磁體。每對(duì)磁體以基本平行的方式被安裝在有流體或氣體流過(guò)的管道或封閉容器的周?chē)?。模件組的每塊磁體在長(zhǎng)度方向和橫截面上均是方形或長(zhǎng)方形的。模塊沿著管道的長(zhǎng)度方向以遞增方式安裝，使得磁場(chǎng)與流動(dòng)的物料能有充分的接觸時(shí)間。模塊的磁體按照極性排列，以產(chǎn)生一個(gè)垂直于通過(guò)管道的物料流動(dòng)方向的單向磁場(chǎng)，其中，模塊內(nèi)的一塊磁體面向管道的那面在極性上是與另一塊磁體面向管道的那面是相反的，模塊組的一塊磁體具有比另一塊磁體更高的磁通量密度。而且，電磁場(chǎng)回路的感應(yīng)磁力線(xiàn)垂直于通過(guò)管道的物料流動(dòng)方向。
各模塊使用磁體，最好是熱穩(wěn)定各向異性磁體，以便為調(diào)節(jié)特定物料提供最理想的磁通量密度。模塊內(nèi)兩塊磁體之間在磁通量密度上的差別產(chǎn)生了可在物料內(nèi)造成湍流狀態(tài)的“不均勻”磁場(chǎng)。在本申請(qǐng)書(shū)內(nèi)提及時(shí)，這種將氣隙內(nèi)磁通量密度不均勻的磁場(chǎng)施加于流經(jīng)管道或其它封閉容器的流體或氣體的技術(shù)被稱(chēng)為“磁性定相”或“定相”。
高級(jí)隔離屏蔽裝置最好是用于每塊磁體的五(5)個(gè)外表面之后，以減少抽象的磁力線(xiàn)占據(jù)每塊磁體上面和/或旁邊空間的傾向，從而將磁場(chǎng)的有效區(qū)域集中在物料的流動(dòng)路徑上。于是，這些磁力線(xiàn)通過(guò)隔離屏蔽裝置或“保磁銜鐵”被轉(zhuǎn)向氣隙內(nèi)的焦點(diǎn)區(qū)域。平行排列的調(diào)節(jié)可以使用“隔板”(也就是隔板裝置)這種獨(dú)特的方式來(lái)完成，從而牢固地對(duì)齊兩塊磁體而使得從這兩塊磁體發(fā)出的中心磁力線(xiàn)均是最優(yōu)對(duì)準(zhǔn)的。這些隔板被安置在管道的任一側(cè)，位于模塊的兩塊磁體之間，并防止指向物料方向的磁體強(qiáng)度下降。作為一個(gè)例子，典型的隔板是基本上呈長(zhǎng)方形、其長(zhǎng)度與模塊相同的塑料板，為給定的任一模件組之間的任意空間提供均勻和平行的填充。雖然該間距是由管道的直徑和每個(gè)模件的尺寸而確定的，最理想的隔板裝置厚度是一個(gè)從約1/16”(0.16cm)至不超過(guò)每組模塊的每個(gè)模件內(nèi)的磁體寬度的尺寸。
優(yōu)選的隔離材料(保磁銜鐵)是扁平的軟鐵，因?yàn)檐涜F是在工業(yè)實(shí)踐中普遍用于隔離的一種材料。然而，也可以使用其它隔離材料(例如鋼)。保磁銜鐵的尺寸通常要與給定磁體表面的長(zhǎng)度和寬度一樣，厚度則通常是約1/16”-7/8”(0.16cm-2.24cm)。
模塊或是單獨(dú)地安裝，或是按照磁通量密度范圍以強(qiáng)度遞增的次序沿著管道以遞增方式安裝，以促進(jìn)分子鏈均勻地展開(kāi)。根據(jù)市場(chǎng)可購(gòu)得的適用磁體的使用情況，磁通量密度的總范圍通?？梢允且粔K磁體從約2,200高斯或以下至約13,800高斯或以上，另一塊磁體為約3,850高斯或以下至約11,000高斯或以上，通常至少相差約800高斯。隨著可以得到各種磁性材料，上述強(qiáng)度水平可以降低和提高。遞增調(diào)節(jié)的進(jìn)行首先是以一定水平的定向磁能來(lái)處理物料，以達(dá)到初始程度的磁矩。例如，當(dāng)一塊磁體是陶瓷材料另一塊磁體是同樣的或相似的材料時(shí)，在單個(gè)的、第一級(jí)模塊內(nèi)的磁通量密度范圍通?？梢允且粔K磁體為2,200高斯，而另一塊磁體為3,850高斯。
陶瓷和/或熱穩(wěn)定釹鐵硼磁體的結(jié)合使用代表了優(yōu)選的各向異性磁性材料。也可以使用其它的各向異性磁性材料(即釤鈷級(jí)材料等)。此外，隨著可以得到其它各向異性磁性材料，預(yù)期也可以使用該磁性材料。作為另一種選擇，也可以考慮使用同軸晶磁體，只要其具有足夠的磁通量密度。
第一級(jí)所起的作用是開(kāi)始在那些“阻力較低”的分子上產(chǎn)生磁矩。作為一種連鎖的過(guò)程，一旦受到影響和被“對(duì)齊”，這些被激勵(lì)的分子傾向于改變自己位置，同時(shí)為其它未受影響的分子提供更大的通路。然后，第二級(jí)和更高級(jí)水平的定向磁能就可以更有特定性和更有效地施加在阻力更強(qiáng)、但此時(shí)更容易受影響的那些分子上，以在物料內(nèi)達(dá)到程度高得多的整體磁性飽和狀態(tài)。作為一個(gè)例子，對(duì)于具有兩組模塊的裝置，在單個(gè)的第二級(jí)模塊內(nèi)部，其典型的磁通量密度范圍可以是由陶瓷材料組成的第一塊磁體為3,400高斯，由釹鐵硼材料組成的第二塊磁體為10,200高斯。
如果需要的話(huà)，可以遞增方式施加額外的、強(qiáng)度越來(lái)越高的磁能，直到被處理的物料達(dá)到最優(yōu)的飽和程度。
模塊化設(shè)計(jì)使得本發(fā)明可以更加專(zhuān)門(mén)地應(yīng)用于特殊類(lèi)型的物料和管道或封閉容器。模塊化設(shè)計(jì)使得本發(fā)明可以更加有效地用于范圍廣泛的物料、管道和它們各自的應(yīng)用。然而，模塊化設(shè)計(jì)并不限于模塊內(nèi)部強(qiáng)度遞增的增加方式和不均勻的磁通量密度。磁通量密度較高的磁體可以彼此相鄰地全部被排列在模塊的上模件內(nèi)，或全部被排列在模塊的下模件內(nèi)，而磁通量密度較低的磁體則全部被排列在模塊的相對(duì)的模件內(nèi)。也需要其它的結(jié)構(gòu)方式包括每組模塊內(nèi)較強(qiáng)磁體的交錯(cuò)排列以促進(jìn)攪動(dòng)或湍流。


本發(fā)明可以用多種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，下面參考附圖以示例的方式來(lái)描述特定的實(shí)施例以便說(shuō)明本發(fā)明。
圖1是雙模件結(jié)構(gòu)的透視圖，顯示了每一組模塊的上、下兩件。顯示了被安裝在管道上的本發(fā)明裝置，以及平行校準(zhǔn)隔板的有關(guān)用途。
圖1A是圖1的局部透視圖，顯示了一放大的典型模塊以顯示模件細(xì)節(jié)。同時(shí)也突出了氣隙部分。
圖1B顯示了圖1所示的采用平行校準(zhǔn)隔板的模塊同樣的局部透視圖。此處顯示了模塊被安裝在管道上，且突出了標(biāo)準(zhǔn)塑料系帶的使用，以便將模塊固定在管道上。
圖2和圖2A分別是顯示一典型模塊外觀(guān)的正面立視圖，和同一模塊剖面的正面立視圖。
圖2B是突出了典型的圍繞在磁體外表面就位的高級(jí)隔離屏蔽裝置的透視圖。
圖2C是十分詳細(xì)地突出了圍繞著磁體五個(gè)外表面的高級(jí)隔離屏蔽裝置的分解透視圖。
圖2D是突出了一典型的圍繞著磁體外表面就位的高級(jí)隔離屏蔽裝置的側(cè)視圖。
圖2E是突出了一典型的圍繞著磁體外表面就位的高級(jí)隔離屏蔽裝置的正面立視圖。
圖3和3A分別是顯示一典型模塊外觀(guān)的側(cè)面立視圖，和同一模塊剖面的側(cè)面立視圖。
圖4和4A各是顯示了一典型模塊的頂面的平面圖。雖然視覺(jué)上是相同的，上部(A)和下部的(B)兩個(gè)模件的頂部還是都被顯示出來(lái)。
圖5和5A各是顯示了一典型模塊的上部(a)和下部(b)模件的底面的平面圖。上部(A)和下部(B)模件的磁體成分之間的區(qū)別也被顯示出來(lái)。
圖6是顯示了一部分四模塊結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖6A是詳細(xì)地顯示了模件連接器與模件的連接的透視圖。
圖7是顯示了圖6所示的部分模塊使用結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)的分解的剖面?zhèn)纫晥D。圖中所示模塊沿著管道隔開(kāi)，為了更詳細(xì)地顯示模件連接器的使用情形。
圖8和8A分別是各個(gè)模件連接器的前、后和側(cè)面的立體透視圖。
圖9是顯示平行校準(zhǔn)隔板的尺寸的透視圖。
圖10是沿著管道(此處未顯示)安裝的整個(gè)系統(tǒng)的剖面?zhèn)纫晥D。
圖10A是顯示了整個(gè)系統(tǒng)的分解和剖面?zhèn)纫晥D，突出了模件連接器和平行校準(zhǔn)隔板的插圖。
圖11是一優(yōu)選實(shí)施方案的透視圖，突出了整個(gè)系統(tǒng)。本發(fā)明裝置沿著管道(此處未顯示)安裝。
圖12是根據(jù)目前的發(fā)展而描繪性能改善的圖表。
凡是應(yīng)用于某一插圖且在其它插圖中重復(fù)出現(xiàn)的編號(hào)，將對(duì)應(yīng)于所描繪的部件保持不變。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明至少包括一組由兩個(gè)模件組成的模塊(上模件A和下模件B，如圖1所示)。雖然整個(gè)系統(tǒng)可包括多達(dá)八組模塊，但若只有一組模塊也能有效地使用。模塊組被設(shè)置在其中有液體或氣體流動(dòng)的管道1或其它封閉容器周?chē)?。一模塊組的各模件(上模件A和下模件B)包括一由非磁性材料例如(但不限于)塑料構(gòu)成的外罩2。這種外罩通常是長(zhǎng)方形的，其頂表面和側(cè)表面具有圓形的邊緣。該外罩內(nèi)的磁體5和5a也具有相似的形狀(圖1A中顯示了磁體5)。模塊的磁體按照極性排列，以產(chǎn)生一垂直于管道內(nèi)物料流動(dòng)方向的單向磁場(chǎng)。具體地說(shuō)，模塊內(nèi)一塊磁體面向管道的一側(cè)在極性上與另一磁體面向管道的一側(cè)是相反的。而且，電磁回路的抽象磁力線(xiàn)是垂直于管道內(nèi)物料流動(dòng)的方向。
管道1安裝在凹進(jìn)各模件底部的半橢圓形校準(zhǔn)凹槽3內(nèi)。該凹槽是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的，既寬又淺，可容納各種各樣尺寸和形狀的管道。它還使磁體可更直接地朝向氣隙布置，如圖1A所示。各校準(zhǔn)凹槽3內(nèi)的矩形孔4使所容納的磁體的五個(gè)實(shí)際表面可直接暴露在模塊組之間的氣隙中。模件是完全平行地安裝的，并可用標(biāo)準(zhǔn)的塑料系帶6固定，這一點(diǎn)已專(zhuān)門(mén)顯示在圖1B或其它圖中。如圖所示，上下兩部分是平行安裝的。作為另一種選擇，平行的模件可以分別位于管道相反的兩側(cè)或在對(duì)角上互相平行。各模件側(cè)面的凹槽7通向條形孔8，設(shè)置該條形孔8以容納塑料系帶的固定裝配。對(duì)于直徑較小的管道，外罩的扁平表面通常允許齊平、平行的牢固裝配方式。但是，如果管道的尺寸或形狀不允許這種齊平、平行的牢固裝配方式，則可采用各種不同厚度的平行校準(zhǔn)隔板9，以占據(jù)該兩個(gè)模件兩側(cè)之間的空間。圖1B顯示了平行校準(zhǔn)隔板如何保證模塊組最佳布置的能力，因此，模件布置成在所有三個(gè)笛卡兒坐標(biāo)的平面上均是平行的。隔板9則嵌入各模件底表面上的狹窄插座21。
圖2和2A代表了一正面立視圖和一剖視圖，顯示了外罩2并突出了平行校準(zhǔn)隔板9的應(yīng)用，后者是用來(lái)維持在管道1周?chē)冀K平行的位置。每對(duì)模件最好是采用熱穩(wěn)定各向異性磁體，以便為具體的液體或氣體物料提供最佳的調(diào)節(jié)作用和磁通量密度。然而，即使是采用熱穩(wěn)定各向異性磁體，該調(diào)節(jié)水平也會(huì)受到該磁場(chǎng)能否有效地到達(dá)物料內(nèi)抵抗性分子團(tuán)的能力的限制。然而，此處的模塊組中一塊磁體5或5a總是比另一塊磁體具有較高的磁通量密度。在模塊內(nèi)兩塊磁體磁通量密度上的區(qū)別在氣隙內(nèi)專(zhuān)門(mén)產(chǎn)生了一種獨(dú)特的磁通量“不均勻”的磁場(chǎng)，從而導(dǎo)致了物料內(nèi)的湍流狀態(tài)。在本申請(qǐng)書(shū)內(nèi)提及時(shí)，這種在氣隙內(nèi)特地施加磁通量密度不均勻的磁場(chǎng)以影響流經(jīng)管道或其它封閉容器的液體或氣體的技術(shù)被稱(chēng)為“磁性定相”或“定相”。正是該磁性定相技術(shù)通過(guò)沿著空隙內(nèi)的中央磁力線(xiàn)增加定向的磁能強(qiáng)度而導(dǎo)致了物料內(nèi)的湍流狀態(tài)。隨著湍流狀態(tài)的加劇，作用在物料上的磁場(chǎng)功效也隨之增加。
在圖2A的剖視圖中，顯示了磁體5和5a的位置緊靠著管道1，且平行于管道1。兩側(cè)所顯示的平行校準(zhǔn)隔板9保證了模塊上、下模件的平行定位。每塊隔板上都有接頭，該接頭可嵌入外罩2上的插座21中(也顯示在圖1A中)。平行校準(zhǔn)槽3和直接暴露孔4也被顯示在圖中。另外，高級(jí)隔離屏蔽裝置10、10a和10b也被分別顯示出來(lái)。
圖2B是一透視圖，突出了一典型的圍繞磁體外表面就位的高級(jí)隔離屏蔽裝置。此處顯示了隔離屏蔽裝置10、10b和10c是用在相應(yīng)的每塊磁體外表面的后面，通過(guò)減少抽象的磁力線(xiàn)占據(jù)磁體上面和/或旁邊空間的傾向，將磁場(chǎng)的有效區(qū)域集中于物料的流動(dòng)路徑。于是，這些磁力線(xiàn)改變方向通過(guò)隔離屏蔽裝置、或“保磁銜鐵”被轉(zhuǎn)向氣隙內(nèi)的焦點(diǎn)區(qū)域?；旧希繅K磁體被一個(gè)至少具有兩屏蔽面(優(yōu)選具有五個(gè)屏蔽面)的隔離屏蔽裝置所屏蔽。唯有準(zhǔn)備暴露于液體或氣體的那一個(gè)磁體表面必須保持無(wú)屏蔽狀態(tài)并直接暴露于要調(diào)節(jié)的物料。
圖2C是一個(gè)分解透視圖，十分詳盡地突出了高級(jí)隔離屏蔽裝置10、10a、10b、10c和10d圍繞在磁體五個(gè)外表面的情形。出于明確表達(dá)的目的，磁體(5或5a)以灰色陰影顯示。
圖2D是一側(cè)面剖視立視圖，突出了典型的高級(jí)隔離屏蔽裝置10、10c和10d圍繞在各磁體外表面就位的情形。出于明確表達(dá)的目的，磁體(5或5a)以灰色陰影顯示。
圖2.E是一正面剖視立視圖，突出了典型的高級(jí)隔離屏蔽裝置10、10c和10d圍繞在各磁體外表面就位的情形。出于明確表達(dá)的目的，磁體(5或5a)以灰色陰影顯示。
圖3是一典型模塊的側(cè)面立視圖。在視覺(jué)上，典型模塊的側(cè)面均是相同的。每一面均顯示了圓形的上緣和用于塑料系帶的凹槽。
圖3A是一個(gè)側(cè)面剖視立視圖，顯示了內(nèi)部的模件與外罩及管道之間的關(guān)系，也顯示了具有相同長(zhǎng)度和寬度的隔離屏蔽裝置10、10c和10d的使用情況，以及相應(yīng)的磁體表面尺寸。
模塊組的每塊磁體5和5a，如該側(cè)面立視圖所示，在長(zhǎng)度方向和橫剖面上均是長(zhǎng)方形的，且被封閉在非磁性材料的外罩內(nèi)。如上所述，模塊的磁體是按照其極性排列的，以便產(chǎn)生垂直于管道內(nèi)物料流動(dòng)方向的單向磁場(chǎng)。磁體表面是專(zhuān)門(mén)通過(guò)直接暴露孔4而直接暴露于氣隙，該直接暴露孔是上述校準(zhǔn)凹槽3的一個(gè)組成部分。同樣，電磁回路抽象的磁力線(xiàn)是垂直于管道內(nèi)物料流動(dòng)的方向。接頭18(也在圖2A中顯示)呈現(xiàn)為平行校準(zhǔn)隔板9以及外罩底面上的匹配接頭插座21的部分。
圖4顯示一典型模塊的上模件“A”的頂面基本上是長(zhǎng)方形的。也顯示了側(cè)面和頂面的圓邊，以及條形孔8，用于使塑料系帶在每個(gè)模件上的兩處位置滑穿過(guò)該條形孔8。
在圖4A中顯示了一典型模塊的下模件“B”的頂面。該下模件“B”的頂面基本上是長(zhǎng)方形的且在視覺(jué)上與上模件“A”的頂面相似。
圖5顯示了上模件“A”的底面基本上是長(zhǎng)方形的。顯示了橢圓形的校準(zhǔn)凹槽3、直接暴露孔4、磁體5a和插座21。下模件“B”的底面顯示在圖5A中，其在視覺(jué)上與上模件“A”的對(duì)應(yīng)表面相似。如上所說(shuō)明的，在上模件和下模件中的磁體5和5a必須具有不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度。
模塊是根據(jù)磁通量密度沿著管道遞增安裝，以促進(jìn)分子鏈均勻地展開(kāi)。
圖6顯示了四組模塊結(jié)構(gòu)。遞增調(diào)節(jié)首先包括以一定水平的定向磁能來(lái)處理物料以獲得初始程度的磁矩。從邏輯上說(shuō)來(lái)，這一初始水平的處理是在第一組模塊12的位置完成的，其定向磁能在阻力較弱的分子內(nèi)感應(yīng)了電子的自旋翻轉(zhuǎn)。作為一種連鎖的過(guò)程，受到影響和被對(duì)齊的分子傾向于改變自己位置，并為其它尚未受影響的分子提供更大的通路。第二組模塊13提供了按比例增高的定向磁能，增加了物料內(nèi)磁性飽和的程度。通過(guò)使用第三組模塊14和第四組模塊15，這一遞增過(guò)程得以繼續(xù)，從而在物料內(nèi)部達(dá)到了高得多的整體磁性飽和狀態(tài)。模塊通過(guò)模塊連接器16a和16b而相互連接。每個(gè)模塊連接器在前、后表面共有四個(gè)接頭18，如圖6A所示。這些接頭嵌入每組模塊前、后表面上所設(shè)置的匹配接頭插座17。
模塊化設(shè)計(jì)使得本發(fā)明可用于一種更特殊的應(yīng)用，即用于特殊類(lèi)型的物料和管道或封閉容器。圖7描繪了另一四組模塊結(jié)構(gòu)的分解剖視圖。這張分解圖顯示了模塊連接器16A和16B的有關(guān)用途。這些模塊連接器16A和16B使得模塊作為排列整齊的組位于管道周?chē)?，從而維持一種恒定的定向磁通量。本發(fā)明的設(shè)計(jì)可以恒定地進(jìn)行操作，而不論其相對(duì)于管道的角度位置如何，只要模塊組相對(duì)彼此保持對(duì)齊和平行且垂直于被處理的物料的流動(dòng)方向即可。
圖8和8A顯示了A型和B型模塊連接器的正視圖、后視圖和側(cè)視圖。總共有六個(gè)模塊連接器。這些連接器基本上有兩種類(lèi)型，其高度是可調(diào)節(jié)的，以適應(yīng)該八組模塊中相對(duì)的高度差別。所有的模塊連接器總共有八個(gè)接頭18。這些接頭基本上有兩種類(lèi)型，其高度是可調(diào)節(jié)的，以適應(yīng)模塊中的任何相對(duì)的高度差別。典型的模塊連接器在各個(gè)前面和后面有四個(gè)接頭。這些接頭的形狀是柱形的，其尺寸和位置使其可嵌入每個(gè)模件前面和后面的匹配接頭插座17。
圖9是平行校準(zhǔn)隔板的透視圖?？筛鶕?jù)高度變化以遞增的方式而使用每套兩塊互相匹配的隔板，以最佳地適應(yīng)典型模塊的模件(A/B)之間的空間。每塊隔板是長(zhǎng)方形的，且在每個(gè)頂面和底面上設(shè)有兩個(gè)接頭19。在該接頭之間是條形孔20，以容納塑料系帶。這些接頭嵌入每組模件A和B的底面上所設(shè)置的與其匹配的插座(圖1A、2A和3A中的21)。所顯示的各種尺寸是為了說(shuō)明問(wèn)題起見(jiàn)，并非是要限制它們?cè)诒景l(fā)明中的用途。
圖10是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的側(cè)面剖視立視圖，顯示了操作方式。通過(guò)在第1組模塊的氣隙內(nèi)初步施加定向和不均勻的磁通量密度，磁性調(diào)節(jié)作用開(kāi)始在被處理的物料內(nèi)阻力較弱的分子上產(chǎn)生磁矩。因此被對(duì)齊的分子改變了自己位置并為其它未受影響的分子造成了較大的通道。第2組模塊提供了更高水平的磁性定相，從而產(chǎn)生了更高程度的磁矩，并繼續(xù)促進(jìn)分子鏈的均勻展開(kāi)。該過(guò)程通過(guò)遞增地增加磁性定相的水平而繼續(xù)進(jìn)行下去，分別由第3組至第8組模塊加以完成。
圖10A是以遞增方式沿著管道(未被顯示)安裝的八組模塊的完整系統(tǒng)。模塊隔板使每組毗連模塊的上模件“A”和下模件“B”之間保持了一致的相對(duì)位置。
圖11是一透視圖，顯示了系統(tǒng)被合適地安置在管道1(未在圖11中顯示)的上面及下面。為了顯示管道是如何沿著每組模塊的校準(zhǔn)凹槽3而特定安裝的更詳細(xì)的細(xì)節(jié)，未顯示平行校準(zhǔn)隔板(9)。圖中顯示，直接入口4是緊靠管道外壁安裝的。
無(wú)論少至一組或多達(dá)八組的模塊一起使用，都可以獲得此處所述的效益。經(jīng)考慮，通過(guò)提供模塊化設(shè)計(jì)，此過(guò)程和裝置可最理想地適用于現(xiàn)實(shí)世界應(yīng)用中的許多變化情況。如上所介紹的，通過(guò)使用二至八組模塊可以達(dá)到最佳的飽和狀態(tài)。正如先前所述，對(duì)于某一種特定物料施加強(qiáng)度遞增的磁場(chǎng)的有益效果將達(dá)到一個(gè)可測(cè)出的收效遞減點(diǎn)。從統(tǒng)計(jì)和經(jīng)濟(jì)的角度看來(lái)，使用更多的模塊組是沒(méi)有意義的。盡管可以使用更多的模塊組，但超過(guò)八組模塊后即會(huì)達(dá)到收效遞減點(diǎn)，在有效性方面并不會(huì)產(chǎn)生顯著的區(qū)別或變化。
實(shí)驗(yàn)測(cè)試和結(jié)果比較討論在具有同樣引擎特性的多種車(chē)輛上進(jìn)行了初步測(cè)試。司機(jī)、車(chē)的重量/形狀和路途特征均是相對(duì)恒定的。測(cè)試的目的是針對(duì)盡可能多的車(chē)輛上的不同裝置，取得年平均的每加侖英里數(shù)(MPG)或每公升公里數(shù)(Km/L)。此處所述的裝置原型也按照同樣的原則進(jìn)行了測(cè)試。所測(cè)試的車(chē)輛代表了一系列不同的引擎，以及由三個(gè)不同制造商所提供的相似車(chē)型。共劃分了六個(gè)基本的引擎尺寸組，而且用各引擎組的相對(duì)里程數(shù)據(jù)來(lái)為各引擎尺寸組制訂平均距離基線(xiàn)。
最初的基線(xiàn)里程數(shù)據(jù)是根據(jù)對(duì)一系列的車(chē)輛進(jìn)行測(cè)試積累而成的，車(chē)輛按照引擎大小、車(chē)型、重量和旅程距離進(jìn)行編組。對(duì)于最初的基線(xiàn)測(cè)試，沒(méi)有使用磁性裝置。記錄了各車(chē)輛的平均MPG或Km/L(參見(jiàn)圖12)。
第二輪測(cè)試是通過(guò)將一個(gè)市場(chǎng)供應(yīng)的磁性設(shè)備安裝在同樣系列車(chē)輛的燃料管線(xiàn)上、距離車(chē)輛燃燒源不超過(guò)8英尺(2.4米)的位置，并記錄了距離(英哩或公里)、車(chē)輛和路程特征。積累數(shù)據(jù)以獲得同樣系列車(chē)輛的類(lèi)似的MPG或Km/L的平均值。
在此申請(qǐng)書(shū)中所敘述的本發(fā)明的原型，也按照同樣的原則進(jìn)行了測(cè)試。對(duì)采用市場(chǎng)上可供裝置的車(chē)輛與未配備該裝置的車(chē)輛進(jìn)行比較測(cè)試，取得以全年的MPG或Km/L，然后用來(lái)與本發(fā)明原型的結(jié)果進(jìn)行比較。圖12中的表格詳細(xì)列出了未配備該裝置的車(chē)輛、配備了市場(chǎng)所供裝置和本發(fā)明原型的車(chē)輛的特征，并且顯示在安裝此原型裝置后，MPG或Km/L效率有顯著增加。此新發(fā)明的平均MPG或Km/L比所測(cè)試的市場(chǎng)產(chǎn)品增加了12％。此外，新發(fā)明顯示了更加穩(wěn)定的整體結(jié)果。重要的是，在此項(xiàng)比較性測(cè)試中，只使用了組成本發(fā)明的八(8)組模塊中的一(1)組模塊。
顯然，對(duì)于此處所敘述的過(guò)程和裝置可以在不背離本發(fā)明精神的同時(shí)，進(jìn)行各種各樣的改造和改變。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)流經(jīng)管道的流體或氣體物料進(jìn)行磁性調(diào)節(jié)的裝置，該裝置包括一至八組由兩個(gè)模件配對(duì)而成的模塊，該模塊牢固地安裝在所述流體或氣體管道的外表面上，每組模塊的每個(gè)模件與該模塊的另一模件基本平行，每組模塊的每個(gè)模件內(nèi)都有與所述管道直接接觸的磁體，其中，每組模塊的每個(gè)模件內(nèi)的一塊磁體與平行的模件內(nèi)的磁體相比具有較高的磁通量密度，且各磁體的極性和排列方式造成了垂直于所述管道內(nèi)所述物料流動(dòng)方向的單向磁場(chǎng)，其中，所述模塊內(nèi)面對(duì)所述管道的一塊磁體側(cè)面的極性與其對(duì)面磁體的極性是相反的。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中有二至八組成對(duì)的模件。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中模件之間的空間被平行校準(zhǔn)隔板隔開(kāi)。
4.任一前述如權(quán)利要求所述的裝置，其中所述磁體是熱穩(wěn)定各向異性磁體。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述磁體呈正方形或長(zhǎng)方形。
6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中具有高級(jí)隔離屏蔽裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述屏蔽裝置是由一整塊材料制成的，且封閉了每個(gè)所述磁體的2至5個(gè)表面。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述屏蔽裝置是由各屏蔽片形成的，且封閉了每個(gè)所述磁體的2至5個(gè)表面。
9.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所有所述磁通量密度較高的磁體在所述模塊的模件內(nèi)的位置是相鄰的，且所有磁通量密度較低的磁體在所述模塊的相對(duì)的模件內(nèi)的位置是相鄰的。
10.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中磁通量密度較高的磁體和磁通量密度較低的磁體交錯(cuò)地布置在模塊的模件內(nèi)。
11.如任一前述權(quán)利要求所述的裝置，其中磁體中一塊磁體的磁通量密度范圍是從約2,200高斯，另一塊磁體的磁通量密度范圍是從約3,850至約11000高斯，其限制條件為在磁通量密度較高的磁體與磁通量密度較低的磁體之間在磁通量密度上的差別至少為約800高斯。
12.一種對(duì)流體或氣體物料進(jìn)行磁性調(diào)節(jié)的方法，包括使流體或氣體物料流經(jīng)管道，在所述管道的所述外表面牢固地安裝一至八組由兩個(gè)模件組成的模塊，其中，每組模塊的每個(gè)模件與該模塊的另一模件是基本平行的，在每組模塊的每個(gè)模件內(nèi)有磁體，每組模塊的每個(gè)模件內(nèi)的一個(gè)磁體的磁通量密度比與其平行的另一模件內(nèi)磁體的磁通量密度更高；磁體的排列使得各磁體面向所述管道的一面分別具有相反的極性，以產(chǎn)生垂直于所述管道內(nèi)所述物料流動(dòng)方向的單向磁場(chǎng)，從而在該模塊內(nèi)部的氣隙內(nèi)產(chǎn)生不均勻的磁通量密度，以破壞所述流體或氣體的層流狀態(tài)并提高它們的性能效率。
13.如權(quán)利要求12所述的過(guò)程，其中，磁通量密度較高的磁體和磁通量密度較低的磁體之間的磁通量密度差別至少為約800高斯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種流體和氣體的磁性調(diào)節(jié)及其設(shè)備，其中，對(duì)流經(jīng)管道(1)或其它封閉容器的流體或氣體進(jìn)行磁性調(diào)節(jié)，以達(dá)到所述流體或氣體的必要均質(zhì)特性，其目的是改善依賴(lài)于這些流體或氣體的裝置和系統(tǒng)的操作效率和性能質(zhì)量。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及各種先進(jìn)技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，包括1)采用磁體，優(yōu)選的是具有高磁通量密度的穩(wěn)定化各向異性磁體，2)不均勻磁通量密度匹配，3)采用高級(jí)隔離屏蔽裝置與平行校準(zhǔn)控制的集中于氣隙的磁場(chǎng)，4)遞增調(diào)節(jié)，以及5)模塊化設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)C02F1/48GK1714049SQ03825654
公開(kāi)日2005年12月28日 申請(qǐng)日期2003年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月17日
發(fā)明者史蒂文·薩克斯 申請(qǐng)人:史蒂文·薩克斯