專利名稱：從空氣中提取富氧裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及制氧技術(shù)領(lǐng)域，具體的說涉及一種從空氣中提取富氧的裝置。
工業(yè)化傳統(tǒng)制氧辦法是低溫液化空氣，首先使二氧化碳液化，再使氮?dú)庖夯詈笫寡鯕庖夯?；還可以電解水，得到純氫和純氧；利用化學(xué)分解某些氧化物也可以得到純氧，例如分解高錳酸鉀制取氧氣；前幾年有人想利用氮氧分子有效直徑大小不同，用分子篩過慮出純氧，但至今在市場上未見產(chǎn)品。而上述制氧技術(shù)需要龐大的低溫設(shè)備，或者消耗大量能源；用氧化物分解制氧，原料較貴，成本太高，產(chǎn)量也有限，例如“氧立得”就是一例；而分子篩制氧技術(shù)太復(fù)雜，至今未見投入大規(guī)摸生產(chǎn)。
本實(shí)用新型針對(duì)上述制氧技術(shù)的不足，發(fā)明了一種裝置相對(duì)簡單，消耗能源相對(duì)較少，成本低，可以大規(guī)模直接從空氣中分離出富氧，尤其對(duì)高原缺氧地區(qū)更有實(shí)用價(jià)值。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是利用氮氧氣體分子不同的物理磁特性，從流動(dòng)的空氣束中使氮氧氣體分子各自分離出來。眾所周知，雖然氮氧氣體分子都是順磁性物質(zhì)，但磁化系數(shù)相差很大，氮?dú)夥肿拥拇呕禂?shù)ξ=0.1035×10-8，而氧氣分子的磁化系數(shù)ξ=15.12×10-8，兩者相差146倍。如果我們把氮分子和氧分子看成小球體，在理論上我們可以算出在相同磁場強(qiáng)度和相同磁埸梯度情況下，兩者受到的磁場作用力的比較值來，根椐順磁性物質(zhì)小球在磁場中受作用力的公式f=4/3×πr3ξH0(ΔH/ΔX)---------(1)f分子在磁場中所受到的吸引力，r分子的有效半徑，ξ磁化系數(shù)，H0磁場強(qiáng)度，ΔH/ΔX磁場梯度，如果把氮分子有效直半徑rN=1.55×10-8厘米，氧分子的有效半徑r0=1.45×10-8厘米，及氮?dú)夂脱鯕獾拇呕禂?shù)ξ值代入(1)式，可算出在相同磁場強(qiáng)度和磁埸梯度情況下，二者受到的磁場吸引力相差120倍(公式1參見前蘇聯(lián)C、Э福里斯著梁寶洪譯“普通物理學(xué)”P331)。從(1)式可知，磁場強(qiáng)度及磁埸梯度對(duì)兩種氣體分子的作用力與磁場強(qiáng)度大小及磁場梯度大小成正比。這樣我們可以設(shè)計(jì)一種裝置，在一束被驅(qū)動(dòng)的空氣束周圍錯(cuò)落放置多個(gè)磁場，并形成一定的磁埸梯度，利用空氣中的氧分子因受磁場吸引力大，偏轉(zhuǎn)角度也大，使空氣束中的氧分子和氮氧分子分離開來。
利用上述方案制取富氧經(jīng)濟(jì)效果是顯而易見的，因?yàn)榇艌隹梢杂呻姶盆F來提供，也可以由永久磁鐵來提供。眾所周知，永久磁鐵是不消耗能源的，如果空氣束也用人力來驅(qū)動(dòng)。這樣就大大增加了制氧裝置的機(jī)動(dòng)性，特別適用即缺電又缺氧的高原地域。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用型進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型的原理圖。
圖2是本實(shí)用新型的裝置圖。
圖3是利用U型永久磁鐵代替U型直流電磁鐵裝置圖。
圖中1、U型直流電磁鐵甲，2、線圈甲，3、線圈乙，4、U型直流電磁鐵乙，5、倒置園錐外罩，6、氮?dú)廨敵龉埽?、富氧室，8、氮?dú)馐遥?、氧氣輸出管，10、中空多孔倒置園錐氮氧分離器，11、U型永久磁鐵甲，12、U型永久磁鐵軟鐵極頭甲，13、U型永久磁鐵軟鐵極頭乙，14、U型永久磁鐵乙。
圖1當(dāng)一束空氣流經(jīng)由U型直流電磁鐵1和4形成的磁場時(shí)，氧分子受到磁場力的吸引而偏轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)軌跡成為一條向磁場強(qiáng)度大的方向彎曲的一條曲線，而離U型直流電磁鐵極頭較遠(yuǎn)的氧氣分子，因?yàn)榇艌鰪?qiáng)度的作用力較弱，向磁場強(qiáng)度大的方向偏轉(zhuǎn)的彎曲度較小；而氮?dú)夥肿邮艿酱艌鰪?qiáng)度作用力不管近遠(yuǎn)都很小，基本上是不偏轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)軌跡基本上是一條直線。
圖2中空多孔倒置園錐氮氧分離器10放在倒置園錐外罩5中間，氮氧分離器10由多孔的倒置園錐上部與半園鍋相銜接，形成了氮?dú)馐?，并有一根氮?dú)廨敵龉?通向外邊；倒置園錐外罩5由倒置園錐的上部與半園鍋銜接，與氮氧分離器10的半園鍋外表面形成了氧氣室7，也有一條氧氣輸出管9通向外邊。在倒置園錐外罩5的外圍放置了直流電磁鐵1與4。實(shí)際的裝置周圍每層有多個(gè)直流電磁鐵，而且錯(cuò)落放置有多層，要根據(jù)所設(shè)計(jì)的倒置園錐外罩5的尺寸及設(shè)計(jì)的直流電磁鐵尺寸來決定；本文后面提到的永久磁鐵代替直流電磁鐵也同上述情況一樣。附圖上僅畫出了直流電磁鐵1與4是為畫圖和敘述上的方便。
當(dāng)一束被驅(qū)動(dòng)的空氣從無磁倒置園錐外罩5的底部向上流動(dòng)時(shí)，特別是靠近U型直流電磁鐵1和4的極頭時(shí)，空氣束中的氧氣分子，因受到磁場力的吸引，在流動(dòng)過程中向磁場強(qiáng)度大的方向偏轉(zhuǎn)，越靠近U型直流電磁鐵極頭偏轉(zhuǎn)越大；而離極頭較遠(yuǎn)的氧氣分子因磁場強(qiáng)度較弱偏轉(zhuǎn)較小。氮?dú)夥肿硬还茈x極頭近遠(yuǎn)，因受到的磁場作用力很小，其運(yùn)動(dòng)軌跡基本上是一條直線。因?yàn)橹锌斩嗫椎怪脠@錐氮氧分離器10錐面上有很多孔，一部分離直流電磁鐵極頭較遠(yuǎn)偏轉(zhuǎn)不大的氧氣分子和氮?dú)夥肿踊旌显谝黄饛目字羞M(jìn)入氮?dú)馐?，最后經(jīng)氮?dú)廨敵龉?流出；而富氧流向倒置園錐外罩5的上部富氧室7中，經(jīng)富氧輸出管9流出。
整個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)尺寸可以這樣去確定倒置園錐外罩5上部最大直徑是下部最小直徑的兩倍，處在外罩5中間位置的中空多孔倒置園錐氮氧分離器10上部的最大直徑是倒置園錐外罩，5-最大直徑的三分之二，氮氧分離器10底部最小直徑是外罩5底部最小直徑的三分之二，倒置園錐外罩5的倒置園錐上口與氮氧分離器10倒置園錐上口在一水平面上，其各自銜接的園弧鍋是各自直徑的空心半園球殼。各直流電磁鐵極頭緊靠在外罩5周圍。
圖3是用U型永久磁鐵11及14代替U型直流電磁鐵1及4的裝置，制造永久磁鐵11及14的材料可以是釹鐵硼(Nb Fe B)，也可以用釤鈷永磁材料，其作用原理與圖2相同。直流電磁鐵的優(yōu)點(diǎn)是改變磁化線圈中電流的大小，可調(diào)節(jié)極頭之間磁埸強(qiáng)度的強(qiáng)弱，可使從空氣中分離富氧裝置達(dá)到最隹效果；永久磁鐵是一旦設(shè)計(jì)制造完成，極頭之間的磁埸強(qiáng)度就是定值，優(yōu)點(diǎn)是省去了線圈和電源。
用永久磁鐵代替直流電磁鐵提供磁場，若在無電高原缺氧地區(qū)，用人力驅(qū)動(dòng)空氣束流動(dòng)，該實(shí)用新型裝置的機(jī)動(dòng)性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性將大大提高。
權(quán)利要求1.一種從空氣中提取富氧的裝置，其特征是在倒置園錐外罩(5)中間放置了中空多孔倒置園錐氮氧分離器(10)，在倒置園錐外罩(5)的上部半園鍋上有氧氣輸出管(9)，在中空多孔倒置園錐氮氧分離器(10)的上部半園鍋上有氮?dú)廨敵龉?6)，在倒置園錐外罩(5)外部周圍放置了磁鐵，空氣束從倒置園錐外罩(5)底部向上流動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述從空氣中提取富氧的裝置，其特征是磁鐵的磁埸由直流電磁鐵(1)和(4)產(chǎn)生，也可以由永久磁鐵(11)和(14)產(chǎn)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述從空氣中提取富氧的裝置，其特征是制造倒置園錐外罩(5)和中空多孔倒置園錐氮氧分離器(10)的材料是銅，也可以是其它無磁性材料。
專利摘要一種從空氣中分離富氧裝置,空氣是氮氧混合物,雖都屬于順磁性物質(zhì),氮的磁化系數(shù)比氧的磁化系數(shù)小146倍,在相同磁場強(qiáng)度下,氮比氧受到的磁場力小120倍?，F(xiàn)做一無磁中空倒置圓錐外罩,上部與有輸氧管的半圓外殼相焊接;在此內(nèi)部也放置一個(gè)與上結(jié)構(gòu)相同的中空倒圓錐,錐體上多孔,半圓外殼上有輸?shù)?稱為氮氧分離器。在倒錐體的周圍放置多個(gè)電磁鐵或永久磁鐵。當(dāng)一束空氣從底部向上流動(dòng)時(shí),在磁場力作用下,氮?dú)夂脱鯕夥謩e從兩管中流出。
文檔編號(hào)B01D53/00GK2442740SQ00231389
公開日2001年8月15日 申請(qǐng)日期2000年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月3日
發(fā)明者李沂清, 李娟 , 李海濤 申請(qǐng)人:李沂清