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，再使氮氣液化，最后使氧氣液化；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)。
本實用新型針對上述制氧技術(shù)的不足，發(fā)明了一種裝置相對簡單，消耗能源相對較少，成本低，可以大規(guī)模直接從空氣中分離出富氧，尤其對高原缺氧地區(qū)更有實用價值。
本實用新型的技術(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，氮氣分子的磁化系數(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，及氮氣和氧氣的磁化系數(shù)ξ值代入(1)式，可算出在相同磁場強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，磁場強度及磁埸梯度對兩種氣體分子的作用力與磁場強度大小及磁場梯度大小成正比。這樣我們可以設(shè)計一種裝置，在一束被驅(qū)動的空氣束周圍錯落放置多個磁場，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)濟效果是顯而易見的，因為磁場可以由電磁鐵來提供，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。這樣就大大增加了制氧裝置的機動性，特別適用即缺電又缺氧的高原地域。
以下結(jié)合附圖對本實用型進一步說明。


圖1是本實用新型的原理圖。
圖2是本實用新型的裝置圖。
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、氮氣輸出管，7、富氧室，8、氮氣室，9、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，氧分子受到磁場力的吸引而偏轉(zhuǎn)，運動軌跡成為一條向磁場強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的氧氣分子，因為磁場強度的作用力較弱，向磁場強度大的方向偏轉(zhuǎn)的彎曲度較??；而氮氣分子受到磁場強度作用力不管近遠都很小，基本上是不偏轉(zhuǎn)，運動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，形成了氮氣室8，并有一根氮氣輸出管6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。實際的裝置周圍每層有多個直流電磁鐵，而且錯落放置有多層，要根據(jù)所設(shè)計的倒置園錐外罩5的尺寸及設(shè)計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)動的空氣從無磁倒置園錐外罩5的底部向上流動時，特別是靠近U型直流電磁鐵1和4的極頭時，空氣束中的氧氣分子，因受到磁場力的吸引，在流動過程中向磁場強度大的方向偏轉(zhuǎn)，越靠近U型直流電磁鐵極頭偏轉(zhuǎn)越大；而離極頭較遠的氧氣分子因磁場強度較弱偏轉(zhuǎn)較小。氮氣分子不管離極頭近遠，因受到的磁場作用力很小，其運動軌跡基本上是一條直線。因為中空多孔倒置園錐氮氧分離器10錐面上有很多孔，一部分離直流電磁鐵極頭較遠偏轉(zhuǎn)不大的氧氣分子和氮氣分子混合在一起從孔中進入氮氣室8，最后經(jīng)氮氣輸出管6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)極頭之間磁埸強度的強弱，可使從空氣中分離富氧裝置達到最隹效果；永久磁鐵是一旦設(shè)計制造完成，極頭之間的磁埸強度就是定值，優(yōu)點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)動空氣束流動，該實用新型裝置的機動性、經(jīng)濟性、實用性將大大提高。
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氣輸出管(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。
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電磁鐵或永久磁鐵。當(dāng)一束空氣從底部向上流動時,在磁場力作用下,氮氣和氧氣分別從兩管中流出。
文檔編號B01D53/00GK2442740SQ00231389
公開日2001年8月15日 申請日期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 申請人:李沂清