Расчетная схема конструирования приборов для магнитной обработки воды на двигателе

Для двигателей внутреннего сгорания возможны приборы с постоянными магнитами и электромагнитами.

Общими особенностями для всех видов приборов являются следующие: ограниченное пространство для размещения прибора; работа прибора при повышенной до 80° С и выше температуре; недопустимость повышенного сопротивления прохождению потока воды, подаваемой насосом двигателя, многократное прохождение воды через зазор магнитной системы при работе двигателя.

Место расположения прибора на двигателе.

Мест установки магнитных приборов на двигателе может быть два. Первое - между нижним патрубком радиатора и патрубком водяного насоса, и второе - между патрубками в верхней части радиатора и на головке блока цилиндров. Установка прибора в нижней части радиатора во многих двигателях неудобна потому, что расстояние между патрубками невелико, а монтаж прибора на коротких резиновых шлангах внизу крайне затруднителен или даже почти невозможен, как например, в двигателе ЗИЛ-120. В верхней же части двигателя между патрубками на головке блока цилиндров и радиатора имеется достаточное для монтажа расстояние, равное 250 мм. Монтаж магнитного прибора в этом месте не представляет особых трудностей. Однако, учитывая направление движения воды при верхнем расположении, магнитный прибор будет работать при более высокой температуре по сравнению с его нижним расположением на 10-15° С, что является нежелательным.

Выбор длины и наружного диаметра прибора. Исходя из расстояния между патрубками радиатора и двигателя в системе охлаждения можно установить ориентировочно максимальную длину прибора. Весь прибор с патрубками должен быть не менее 0,2 м, поэтому необходимо, чтобы расстояние между патрубками было равно 0,24-0,25 м или более. Прибор удобно закрепить нижним концом на резьбе на патрубке системы охлаждения двигателя (см. рис. 24).

Учитывая многократность циркуляции воды в системе охлаждения двигателя и весьма ограниченное свободное пространство на нем, можно остановиться на расчете прибора с одним электромагнитным контуром. Если пространство позволяет, то количество магнитных контуров следует увеличить.

Для того чтобы обеспечить определенную напряженность магнитного поля, электромагнит должен обладать достаточными размерами, поэтому наружный диаметр D_к корпуса его следует взять не менее 120-130 мм. При толщине стенок корпуса 3-4 мм внутренний диаметр его d_к должен быть равным^*

^* (Система обозначений, принятых при расчете, показана на рис. 21. )

Величина кольцевого зазора и скорость прохождения потока воды в нем. Зазор с кольцеобразным поперечным речением, по которому протекает вода, не должен оказывать заметного гидравлического сопротивления потоку воды. Для этого в первом приближении площадь поперечного сечения этого зазора должна быть не менее площади поперечного сечения отверстий на патрубках системы охлаждения, т. е. должно иметь место следующее соотношение:

(10)

где S_з - площадь поперечного сечения зазора, по которому протекает вода в магнитном поле, мм²;

d_к - внутренний диаметр корпуса (трубы) магнитной системы, мм;

D_к0 - наружный диаметр кожуха электромагнита, мм.

Это соотношение обеспечит нормальную скорость вытекания воды в зазоре магнитной системы. Если площадь поперечного сечения зазора будет увеличена, то скорость потока воды уменьшится, что благоприятно отразится на эффекте магнитной обработки воды. Вместе этим не следует забывать, что увеличение зазора между корпусом и кожухом электромагнита приведет к заметному уменьшению напряженности магнитного поля, является нежелательным. Поэтому для того, чтобы при увеличении площади поперечного сечения зазора не произошло уменьшения напряженности магнитного поля, следует соответственно увеличить внутренний диаметр корпуса d_к, диаметр кожуха D_к0 и диаметр полюсных наконечников D_п.

Учитывая наличие малой протяженности магнитных полей в одноконтурном приборе, необходимо ориентироваться на скорость не более чем 1,5 м/сек.

Следует помнить, что малые зазоры усложняют изготовление, регулировку и монтаж прибора. При отклонениях в зазоре по окружности появляется неравномерная напряженность магнитного поля, которая ухудшает работу прибора. Кроме того, малые зазоры могут засоряться продуктами коррозии в виде окислов железа, которые обладают магнитными свойствами. Если зазор забьется окислами железа, то это приведет к замыканию магнитного потока и прекращению действия прибора. При увеличении зазора уменьшаются напряженность магнитного поля и к. п. д. прибора.

Скорость протекания воды при минимальном и максимальном числе оборотов двигателя допустима в пределах 1,0-1,5 м/сек. При расчете величины зазора магнитной системы для любого двигателя можно исходить также и из площади поперечного сечения резиновых шлангов, которые применяются для соединения патрубков радиатора и системы охлаждения двигателя. Наша промышленность выпускает для автомобилей шланги трех размеров с внутренними диаметрами 37, 45 и 50 мм. Это соответствует площадям S₃ поперечного сечения 1072, 1590 и 1965 мм². Исходя из этого и округляя эти цифры, можно расчеты выполнять только по этим трем величинам площадей поперечного сечения зазора 1100, 1600, 2000 мм².

Определение диаметров кожуха, полюсных наконечников и сердечника электромагнита. Зная площадь поперечного сечения 53 патрубка или резинового шланга, не трудно определить наружный диаметр DK0 кожуха электромагнита по уравнению (10), который будет равен

(11)

Диаметр полюсного наконечника D_п должен быть меньше диаметра кожуха D_к0 на удвоенную толщину стенок кожуха δ_к и изоляции δ_п, т. е.

(12)

Значение высоты полюсного наконечника находят из соотношения

(13)

Исходя из равенства магнитных потоков площадь поперечного сечения S_c сердечника электромагнита следует взять равной площади поперечного сечения S_к корпуса прибора. Площадь S_c равна

а площадь

При равенстве S_c = S_к диаметр сердечника электромагнита будет равен

(14)

Не прибегая к расчету, можно диаметр сердечника d_п выбрать конструктивно равным 15-25 мм.

Если известны диаметры полюсного наконечника D_и [см. уравнение (12)] и сердечника d_п [см. уравнение (14)], то не трудно определить глубину а выемки под обмотку электромагнита

(15)

После определения внутреннего диаметра d_к корпуса Электромагнита и диаметра D_п полюсного наконечника следует найти величину зазора 10, которая равна

Эта величина l₀, выраженная в метрах, необходима в дальнейшем для определения напряженности магнитного поля в зазоре магнитной системы.