RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 203378 (21) Numer zgłoszenia: 379409 (22) Data zgłoszenia: 07.04.2006 (13) B1 (51) Int.Cl. E21B 43/02 (2006.01) B01D 53/02 (2006.01) (54) Sposób uzdatniania medium, zwłaszcza gazu ziemnego i urządzenie do uzdatniania medium, zwłaszcza gazu ziemnego, poprzez oddziaływanie polem magnetycznym (43) Zgłoszenie ogłoszono: 15.10.2007 BUP 21/07 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.09.2009 WUP 09/09 (73) Uprawniony z patentu: Instytut Fizyki Jądrowej im. Henryka Niewodniczańskiego Polskiej Akademii Nauk,Kraków,PL Krzysztofiński Jarosław,Warszawa,PL Tomaszewski Jan,Warszawa,PL (72) Twórca(y) wynalazku: Marek Kopeć,Kraków,PL Jarosław Krzysztofiński,Warszawa,PL Antoni Szkatuła,Rząska,PL Jan Tomaszewski,Warszawa,PL (74) Pełnomocnik: Kacperski Andrzej, Rzecznik Patentowy, Kancelaria Prawno-Patentowa LICENCJA PL 203378 B1
2 PL 203 378 B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest sposób uzdatniania medium, zwłaszcza gazu ziemnego i urządzenie do uzdatniania medium, zwłaszcza gazu ziemnego, poprzez oddziaływanie polem magnetycznym, przeznaczone w szczególności do stosowania w instalacjach grzewczych. Znane są sposoby uzdatniania medium poprzez oddziaływanie pola magnetycznego. Sposoby takie można wykorzystywać do oczyszczania lub uzdatniania wody, paliw ciekłych i paliw gazowych, w tym gazu ziemnego. Poprzez oddziaływanie polem magnetycznym na przepływające medium uzyskuje się odpowiednią polaryzację cząsteczek medium i odpowiednie ich uporządkowanie, co wpływa na wytworzenie pożądanych właściwości danego medium. Znanych jest wiele urządzeń do uzdatniania medium polem magnetycznym. Z opisu patentowego PL 151 288 znany jest sposób magnetohydrodynamicznego uzdatniania wody polegający na tym, że wodę zawierającą kwas krzemowy, magnetyt oraz rozpuszczone w niej sole, przepuszcza się wielokrotnie z prędkością 0,67-2,72 m/s i z gradientem prędkości 100-200 1/s przez obszary o natężeniu pola magnetycznego wynoszącego 0,82 x 10 5-1,64 x 10 5 A/m oraz o gradiencie pola magnetycznego wynoszącego 1,14 x 10 7-2,2 x 10 7 A/m 2, przy czym ilość kwasu krzemowego wynosi 5-100 g/m 3 wody a magnetytu 0,5-1,0 g przy przepływie 1 m 3 wody na godzinę. Z opisu patentowego US 4 711 271 znane jest urządzenie do obróbki polem magnetycznym przepływającego medium, w tym gazu. Urządzenie zawiera dwa identyczne moduły magnetyczne usytuowane na zewnątrz rury przewodzącej medium. Magnesy mają przeciwne bieguny tak skierowane, by pole magnetyczne było wytworzone wewnątrz rury. Moduły magnetyczne połączone są dwiema ferromagnetycznymi obejmami, które wyznaczają nieprzerwany metalowy tor dla strumienia magnetycznego pomiędzy magnesami. Z opisu patentowego US 4 808 306 znane jest urządzenie do wytwarzania pola magnetycznego, osadzane na rurze, przez którą przepływa ciecz lub gaz. Urządzenie zawiera obudowę wykonaną z materiału niemagnetycznego, mającą wzdłużne wgłębienie do przyjmowania rury oraz opaski mocujące. Obejmujące to wgłębienie ramiona obudowy oraz środkowy korpus obudowy wyznaczają kształt litery C". Płaskie magnesy umieszczone są w środkowym korpusie obudowy, poza jej ramionami, wzdłuż rury. Z opisu patentowego PL 186 233 znane jest urządzenie do aktywacji magnetycznej mediów stałych, ciekłych i gazowych, zwłaszcza pyłu węglowego i innych paliw węglowodorowych. W urządzeniu tym do obudowy, wykonanej z materiałów para-, dia- i ferromagnetycznych zamocowane są magnesy stałe o zróżnicowanych objętościowych gęstościach energii pola magnetycznego między biegunami N i S. Magnesy mogą tworzyć stosy, w których co najmniej połowę zestawu magnesów stanowią magnesy o zróżnicowanych objętościowych gęstościach energii pola magnetycznego między biegunami. Z opisu ochronnego wzoru użytkowego PL-Y1-61651 znany jest aktywator magnetyczny posiadający dwie obejmy mające kształt trapezu równoramiennego, którego końce ramion wygięte są na zewnątrz. W dolnej obejmie osadzony jest jeden magnes stały a w górnej obejmie znajdują się dwa magnesy stałe. Sposób uzdatniania medium według wynalazku polega na wykorzystaniu do uzdatniania medium, zwłaszcza gazu ziemnego, powstających w nim wolnych rodników. Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że w kanale przepływu medium wywołuje się zwielokrotnione zderzenia cząstek medium z jednoczesnym podtrzymaniem i stabilizacją ich wytwarzania poprzez wprowadzenie ich w strefę pola magnetycznego o dużym natężeniu wraz z wytworzonymi gradientami tego pola magnetycznego. Urządzenie według wynalazku służące do uzdatniania medium, zwłaszcza gazu ziemnego, poprzez oddziaływanie polem magnetycznym, zawiera układ prostopadłościennych magnesów usytuowanych na zewnątrz lub wewnątrz rury przewodzącej medium, z przeciwnymi biegunami skierowanymi do wnętrza rury. Istota urządzenia według wynalazku polega na tym, że magnesy zaopatrzone są w ferromagnetyczną ramkę, zamykającą poza rurą obwód magnetyczny. Ramka magnesów wykonana jest z litego materiału o dużym nasyceniu magnetycznym i przekroju dobranym w zależności od natężenia pola magnetycznego i średnicy rury. Ramka magnesów może mieć kształt litery "C", prostokątny lub owalny. Ramka może otaczać cały obwód rury lub jego połowę.
PL 203 378 B1 3 Ramka może być przecięta i może mieć ferromagnetyczną prowadnicę zamykającą przecięcie i obwód magnetyczny. W prowadnicy mogą być umieszczone ferromagnetyczne elementy. Magnesy stanowią korzystnie magnesy neodymowe. Poprzez zamknięcie obwodu magnetycznego oraz poprzez wprowadzenie do środka rury z przepływającym medium stożkowej rurki ferromagnetycznej następuje znaczne zwiększenie natężenia pola magnetycznego, wytworzenie silnych gradientów pola magnetycznego oraz zwielokrotnienie zderzeń cząstek uzdatnianego medium ze ściankami rur. Czynniki te powodują wielokrotne zwiększenie koncentracji wolnych rodników w uzdatnianym medium a więc zintensyfikowanie ciepła spalania uzdatnianego gazu. Zaletą rozwiązania według wynalazku jest prostota konstrukcji skutkująca użytecznością urządzenia. Przez wprowadzenie rozwiązania według wynalazku uzyskuje się poprawę skuteczności oddziaływania pola magnetycznego i korzystniejsze efekty uzdatniania gazu ziemnego, co wpływa znacząco na zmniejszenie jego zużycia. Rozwiązanie według wynalazku zobrazowane jest w przykładach wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia urządzenie w przekroju poprzecznym, wraz z rurą przewodzącą medium, w przykładzie okrągłej ramki z prowadnicą obejmującą rurę, fig. 2 przedstawia urządzenie w przekroju poprzecznym, wraz z rurą przewodzącą medium, w przykładzie prostokątnej ramki z prowadnicą obejmującą rurę, fig. 3 przedstawia urządzenie w przekroju poprzecznym, wraz z rurą przewodzącą medium, w przykładzie prostokątnej ramki, obejmującej rurę na połowie jej obwodu, fig. 4 przedstawia urządzenie w przekroju wzdłużnym, z uwidocznioną wewnętrzną stożkową rurką. Uzdatniane medium przepływa przez rurę 1. Na rurze 1 osadzone jest urządzenie według wynalazku, zawierające z dwóch stron trwałe magnesy 2 neodymowe, usytuowane przeciwlegle i skierowane biegunami przeciwnymi do wnętrza rury 1. Zewnętrzne bieguny magnesów 2 połączone są ferromagnetyczną ramką 3 zamykającą obwód magnetyczny poza rurą 1 z przepływającym medium. Ramka 3 magnesów 2 wykonana jest z litego materiału o dużym nasyceniu magnetycznym i przekroju dobranym w zależności od natężenia pola magnetycznego i średnicy rury 1. Wewnątrz rury 1 usytuowana jest symetrycznie stożkowa ferromagnetyczna rurka 4, z mniejszą średnicą stożka od strony napływającego medium, służąca do zwiększenia powierzchni zderzeń cząstek przepływającego medium. Pole magnetyczne wytworzone przez magnesy 2 rozciąga się wewnątrz rury 1, co najmniej na części jej przekroju, korzystnie na całym przekroju rury 1. Ramka 3 może mieć kształt ceowy, prostokątny, okrągły lub owalny. Ramka 3 jest przecięta i zaopatrzona w ferromagnetyczną prowadnicę 5 służącą do regulowania jej rozstawu w stosunku do średnicy rury. Wewnątrz prowadnic mogą być umieszczone dodatkowe ferromagnetyczne elementy 6. W strefie pola magnetycznego w przepływającym medium wytwarzane są wolne rodniki podnoszące wartość opałową gazu. Na skutek tego podwyższa się ciepło spalania i powiększa się sprawność spalania w piecu zasilanym gazem. Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób uzdatniania medium, zwłaszcza gazu ziemnego, z wykorzystaniem powstających w przepływającym medium wolnych rodników, znamienny tym, że w kanale przepływu medium wywołuje się zwielokrotnione zderzenia cząstek medium z jednoczesnym podtrzymaniem i stabilizacją ich wytwarzania poprzez wprowadzenie ich w strefę pola magnetycznego o dużym natężeniu wraz z wytworzonymi gradientami tego pola. 2. Urządzenie do uzdatniania medium, zwłaszcza gazu ziemnego, poprzez oddziaływanie polem magnetycznym, wraz z wytworzonymi gradientami pola magnetycznego, zawierające układ prostopadłościennych magnesów trwałych usytuowanych na zewnątrz lub wewnątrz rury przewodzącej medium, przylegle do niej, z przeciwnymi biegunami skierowanymi do wnętrza rury, znamienne tym, że magnesy (2) zaopatrzone są w ferromagnetyczną ramkę (3), zamykającą poza rurą (1) obwód magnetyczny zaś wewnątrz rury (1) usytuowana jest symetrycznie stożkowa ferromagnetyczna rurka (4) z mniejszą średnicą od strony napływającego medium. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że ramka magnesów (3) wykonana jest z litego materiału o dużym nasyceniu magnetycznym i przekroju dobranym w zależności od natężenia pola magnetycznego i średnicy rury (1).
4 PL 203 378 B1 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że ramka (3) magnesów (2) ma kształt litery "C". 5. Urządzenie według zastrzeż. 1, znamienne tym, że ramka (3) magnesów (2) ma kształt prostokątny. 6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że ramka (3) magnesów (2) ma kształt owalny. 7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że owalną ramkę (3) magnesów (2) stanowi zewnętrzny pierścień nałożony na rurę. 8. Urządzenie według zastrz. 1 do 7, znamienne tym, że ramka (3) jest przecięta i ma ferromagnetyczną prowadnicę (5). 9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że w ferromagnetycznej prowadnicy (5) usytuowane są ferromagnetyczne elementy (6). 10. Urządzenie według zastrz. 1 do 9, znamienne tym, że ramka (3) obejmuje połowę obwodu rury (1). Rysunki
PL 203 378 B1 5
6 PL 203 378 B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,00 zł.