Магнитное устройство для изучения сил внутреннего взаимодействия в растворе

Авторы патента:

G01N27/72 - путем исследования магнитных параметров

B03C1/025 - высокоградиентные сепараторы

Владельцы патента RU 2543671:

Пономарёва Людмила Михайловна (RU)

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой магнитное устройство для изучения сил внутреннего взаимодействия в растворе и может использоваться в физической химии. Устройство включает мощный электромагнит с полюсными наконечниками в форме усеченных конусов с высокой чистотой механической обработки рабочих поверхностей, с регулируемой соосностью полюсных наконечников, причем конусные образующие поверхности обоих полюсов являются одна продолжением другой. Также устройство включает пробирку с водным или другим диамагнитным раствором парамагнетика, помещенную в центр межполюсного промежутка, в которой под действием высокоградиентного магнитного поля отделяется конденсат растворенного парамагнетика от диамагнитного растворителя, когда магнитные силы превосходят силы внутреннего взаимодействия в растворе. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Область применения: Изобретение относится к области физической химии.

Уровень техники: Известны полюсные наконечники электромагнита в форме усеченного конуса (см. патент США 4359706, 16.11.1982, H01F 3/00, всего 7 стр.).

Сущность изобретения: Разработано магнитное устройство для изучения сил внутреннего взаимодействия в растворе, включающее мощный электромагнит, с полюсными наконечниками в форме слегка усеченных конусов, с высокой чистотой механической обработки рабочих поверхностей, с регулируемой соосностью полюсных наконечников, так что конусные образующие поверхности обоих полюсов являются одна продолжением другой, включающее пробирку с диамагнитным раствором парамагнетика, помещенную в центр межполюсного промежутка, в которой под действием высокоградиентного магнитного поля пространственно отделяется конденсат растворенного парамагнетика от диамагнитного растворителя. Качество магнитного устройства повышается, если в магнитопроводе, включая ярмо и полюсные наконечники, вырезана полость в форме сплошной или ограниченной трубки круглого сечения, соосной с осями магнитопровода, с сечением, совпадающим с наименьшим сечением полюсных наконечников в форме усеченного конуса. При достижении магнитным полем в межполюсном промежутке того его значения, когда магнитные силы в растворе превосходят силы внутреннего взаимодействия в растворе, происходит отделение конденсата растворенного парамагнетика от диамагнитного растворителя. При этом парамагнитный конденсат втягивается в область сильного магнитного поля. На фиг.1 показано отделение конденсата водного раствора медного купороса от воды в межполюсном промежутке; где 3 - конденсат водного раствора медного купороса, 4 - вода.

Сказанное совершенно очевидно, если провести простую оценку магнитного поля: если оценивать магнитное поле в данной точке как величину, прямо пропорциональную размерам (по площади) открытых (видимых) площадок рабочих поверхностей полюсных наконечников и обратно пропорциональную квадратам расстояния до них. На фиг.2 межполюсной промежуток электромагнита с полюсными наконечниками в форме усеченных конусов с вырезанной центральной частью разбивается на сектора, в каждом из которых проставляется количество видимых из этого сектора рабочих поверхностей полюсных наконечников электромагнита. И поскольку рабочие поверхности полюсных наконечников электромагнита являются источниками магнитного поля в межполюсном промежутке, постольку проставленная цифра отражает в какой-то степени величину магнитного поля в каждом секторе. Из приведенной схемы на фиг.2 следует наличие высокого градиента магнитного поля на продолжении рабочих поверхностей полюсных наконечников 1 в межполюсном пространстве 2. В результате приближения и в результате отклонений рабочих поверхностей полюсных наконечников электромагнита от идеальной математической гладкости возникает высокий и конечный градиент магнитного поля на продолжении рабочих поверхностей полюсных наконечников электромагнита, причем значение градиента магнитного поля тем выше, чем выше чистота механической обработки рабочих поверхностей полюсных наконечников электромагнита.

Величину магнитных сил, действующих в растворе, можно рассчитать по формуле в CGSM [1]:

$f_{x} = χ \cdot ν \cdot H \cdot \partial H / \partial χ, (1)$

где ƒ_χ - величина силы, действующей на вещество в направлении x;

χ - величина объемной магнитной восприимчивости вещества;

ν - объем вещества;

Н - величина магнитного поля;

x - направление.

Парамагнитный конденсат в растворе отделяется от диамагнетика благодаря высокому градиенту магнитного поля на продолжении конусных рабочих поверхности полюсных наконечников, который будет тем выше, чем выше чистота механической обработки полюсных поверхностей, с максимумом магнитного поля в центре межполюсного промежутка и с минимальным магнитным полем внутри продолжений конусных поверхностей полюсов. Требуемое для эффекта отделения магнитное поле находится в обратной зависимости от чистоты механической обработки полюсов.

Описанное магнитное устройство применяется следующим образом: поскольку важно сравнивать силы внутреннего взаимодействия для различных растворов, следовательно необходимо рассчитать произведение значения объемной магнитной восприимчивости парамагнетика на квадрат величины магнитного поля, при котором происходит отделение конденсата парамагнетика от диамагнитного растворителя. При этом полюсные наконечники с заданной чистотой механической обработки рабочих поверхностей и установка самих полюсных наконечников неизменны для каждого ряда сравниваемых растворов.

Примечание:

Конденсат парамагнетика в новом объеме обладает легким свечением. Что соответствует переходу электронов в атомах из свободного в связанное состояние и обратно, сопровождающемуся излучением.

Примечание:

Описанное магнитное устройство может быть использовано для очистки диамагнитного растворителя от парамагнитной компоненты раствора.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения:

Изобретение подтверждается экспериментом. Параметры эксперимента: для водного раствора медного купороса магнитное поле около 20000Э при чистоте ∇3 механической обработки рабочих поверхностей полюсных наконечников электромагнита.

Перечень чертежей и схем:

Фиг.1 - отделение конденсата водного раствора медного купороса от воды в магнитном иоле.

Фиг.2 - полюсные наконечники 1 и межполюсной промежуток 2 с разбивкой на сектора.

Литература

[1] П. Селвуд. Магнетохимия. Изд. ИЛ. Москва. 1958 г. с.13.

1. Магнитное устройство для изучения сил внутреннего взаимодействия в растворе, включающее мощный электромагнит, с полюсными наконечниками в форме слегка усеченных конусов, с высокой чистотой механической обработки рабочих поверхностей, с регулируемой соосностью полюсных наконечников, так что конусные образующие поверхности обоих полюсов являются одна продолжением другой, включающее пробирку с диамагнитным раствором парамагнетика, помещенную в центр межполюсного промежутка, в которой под действием высокоградиентного магнитного поля пространственно отделяется конденсат растворенного парамагнетика от диамагнитного растворителя, когда магнитные силы превосходят силы внутреннего взаимодействия в растворе.

2. Магнитное устройство для изучения сил внутреннего взаимодействия в растворе по п.1, отличающееся тем, что в магнитопроводе, включая ярмо и полюсные наконечники, вырезана полость в форме сплошной или ограниченной трубки круглого сечения, соосной с осями магнитопровода, с сечением, совпадающим с наименьшим сечением полюсных наконечников в форме усеченного конуса.

Изобретение относится к системам магнитно-импедансной томографии. Система содержит систему возбуждения, имеющую несколько катушек возбуждения для генерирования магнитного поля возбуждения с целью наведения вихревых токов в исследуемом объеме, измерительную систему, имеющую несколько измерительных катушек для измерения полей, сгенерированных наведенными вихревыми токами, при этом измерительные катушки расположены в объемной (3D) геометрической компоновке, и устройство реконструкции, предназначенное для приема измерительных данных из измерительной системы и реконструкции изображения объекта в исследуемом объеме по измеренным данным.

Способ определения магнитной индукции текстурированной электротехнической стали // 2532691

Предложенное изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ определения магнитной индукции текстурированной электротехнической стали и может применяться в случаях, когда отсутствуют устройства измерения магнитных свойств или их невозможно использовать в силу таких причин, как слишком малые вес и размер образца или слишком плохое качество его поверхности.

Система биосенсора для приведения в действие магнитных частиц // 2519655

Группа изобретений относится к области лабораторной диагностики и может быть использована для определения наличия аналита и его количества в биологических жидкостях.

Протокол смешанного возбуждения для устройства магнитного биодатчика // 2491540

Способ определения толщины отложений на внутренней поверхности труб вихретоковым методом и устройство для его осуществления // 2487343

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и может быть использовано на трубопроводах нефти и газа на химических и нефтехимических предприятиях, тепловых и атомных энергоустановках.

Способ локального измерения коэрцитивной силы ферромагнитных объектов // 2483301

Изобретение относится к области разработки способов локального измерения магнитных свойств ферромагнитных объектов различных размеров и форм, в частности для целей неразрушающего контроля.

Способ измерения параметров разрушающего испытания трубопроводов и комплекс для его осуществления // 2482462

Изобретение относится к технике испытаний труб для магистральных газопроводов. .

Способ воздействия на магнитные частицы и/или детектирования магнитных частиц в зоне действия, магнитные частицы и применение магнитных частиц // 2481570

Способ определения точки кюри металлических высокотемпературных ферромагнитных сплавов // 2478935

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при определении температурной зависимости вязкости высокотемпературных металлических ферромагнетиков - сплавов на основе Fe, Co, Ni.

Способ определения массы ферромагнитного материала и устройство для его осуществления // 2477466

Вертикальный кольцевой высокоградиентный магнитный сепаратор // 2519022

Изобретение относится к области оборудования для сепарации полезных ископаемых и, в частности, к вертикальному кольцевому высокоградиентному магнитному сепаратору.

Вертикальный кольцевой магнитный сепаратор для удаления железа из угольной золы и способ его применения // 2502563

Изобретение относится к способу и устройству для магнитной сепарации, в частности к вертикальному кольцевому магнитному сепаратору для удаления железа из угольной золы и способу магнитного удаления железа посредством применения магнитного сепаратора.

Высокоградиентный магнитный фильтр // 2360740

Изобретение относится к устройствам для очистки водных и газовых потоков от содержащихся в них частиц, обладающих магнитными свойствами, и может быть использовано в объектах тепловой и атомной энергетики, металлургии, химической и пищевой промышленности, радиоэлектронике, медицине и других отраслях.

Магнитная система // 2301709

Магнитный сепаратор // 2300421

Изобретение относится к области магнитного разделения и может быть использовано в химической, пищевой, энергетической, металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности для удаления из текучих сред примесей, склонных к магнитному осаждению.

Магнитный сепаратор // 2299767

Изобретение относится к области магнитного разделения и может быть использовано в химической, пищевой, энергетической, металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности для удаления из жидких и газообразных сред различных ферропримесей, склонных к магнитному осаждению.

Магнитный сепаратор // 2277017

Изобретение относится к области магнитного разделения и может быть использовано в химической, пищевой, энергетической, металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности для удаления из жидких и газообразных сред различных магнитовосприимчивых примесей, т.е.

Магнитный сепаратор // 2116838

Изобретение относится к магнитной сепарации и предназначено для очистки различных сыпучих немагнитных материалов от содержащихся в них металлопримесей крупностью от 0,01 мм и выше.

Электромагнитный сепаратор // 2116136

Изобретение относится к магнитной сепарации и предназначено для очистки различных технических жидкостей и суспензий от содержащихся в них металлопримесей крупностью от 0,001 мм и выше.

Электромагнитный сепаратор-активатор // 2108868

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к обработке изделий на оборудование с применением алмазно-абразивного инструмента (шлифовальные круги) и охлаждающей жидкости для качественной обработки поверхностей как по наружному, так и по внутреннему диаметру.

Способ сепарации сильномагнитных руд в высокоградиентном переменном магнитном поле // 2601693

Изобретение относится к области магнитной сепарации, а именно к способам селективного извлечения сильномагнитных частиц из водных суспензий или аэровзвесей, и может быть использовано в горнодобывающей, металлургической (получение сырья для бездоменного производства стали) и других отраслях промышленности. Способ извлечения сильномагнитных частиц из жидкостных сред включает подачу пульпы сверху в ферромагнитную высокоградиентную матрицу, воздействие высокоградиентным переменным магнитным полем, осаждение сильномагнитных частиц на элементах ферромагнитной матрицы, смыв частиц с ферромагнитных элементов. На ферромагнитную матрицу осуществляют воздействие переменным магнитным полем с низкой напряженностью, соответствующей максимуму магнитной проницаемости магнетита. Матрицу выполняют из упругодеформируемых элементов, причем кривизна полюсов матрицы соответствует размеру извлекаемых частиц. Технический результат - улучшение качества получаемого концентрата, а также повышение производительности способа. 1 ил.