高梯度磁能空分富氧制造裝置制造方法
【專利摘要】一種高梯度磁能空分富氧制造裝置。用第三代稀土釹鐵硼永磁材料制作磁體，用高導(dǎo)磁率的不銹鋼毛形成高梯度磁場，用絕磁材料制作裝置的殼體，磁體、不銹鋼毛和絕磁材料的殼體組成聚氧裝置，通過聚氧裝置的串、并聯(lián)組合，在自然環(huán)境中將空氣中的氧氣進(jìn)行集聚、提濃，制造出不同濃度和流量的富氧空氣，通過負(fù)壓將富氧空氣進(jìn)行收集利用。
【專利說明】高梯度磁能空分富氧制造裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種新型空氣中氧氮分離的富氧裝置，是一種利用高梯度磁能將空氣中氧氣濃度提高的富氧空氣制造裝置，屬于空分【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前常用的空氣分離制氧方法主要有三種:深冷空分法、PSA吸附分離法和膜分離法，這三種制氧方式都有不同的特點(diǎn)和不同的應(yīng)用場合，但都存在設(shè)備投資大，電能消耗多，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高，環(huán)境要求嚴(yán)的情況，因而局限了應(yīng)用范圍，特別是對中大型燃煤、燃?xì)鉅t窯的富氧燃燒應(yīng)用推廣受到很大的限制，不利于國家大力提倡實(shí)施的節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略要求。
[0003]眾所周知，空氣中氧氣與氮?dú)庠诖艌鲋械拇呕什煌?，氧?106X 10 6，氮為-0.8X 10_6，磁化率相差251倍；氧為順磁性物質(zhì)，在磁場中被磁化，又被磁體所吸引，而氮為逆磁性物資，在磁場中遠(yuǎn)離磁體；在高梯度強(qiáng)磁場下，空氣中的氧氣和氮?dú)鈺?huì)被磁場的引力的作用下分別發(fā)生不同的偏轉(zhuǎn)，氧氣在磁體表面會(huì)匯聚形成富氧氣體團(tuán)，磁體的磁場強(qiáng)度越強(qiáng)，梯度越高，聚集的氧氣濃度也就越高。
[0004]富氧燃燒技術(shù)是國家大力提倡推廣的節(jié)能，減排，環(huán)保應(yīng)用新技術(shù)，主要應(yīng)用在玻璃、冶金、熱能工程和爐窯燃燒等領(lǐng)域；富氧燃燒技術(shù)與用普通空氣燃燒有以下優(yōu)點(diǎn):提高火焰溫度和黑度，加快燃燒速度，促進(jìn)燃燒安全，減少燃燒后的煙氣量和污染物排放；富氧空氣還可以應(yīng)用魚類養(yǎng)殖、醫(yī)療保健等領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為彌補(bǔ)深冷空分法、PSA吸附分離法和膜分離法制氧設(shè)備投資大，電能消耗多，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高，環(huán)境要求嚴(yán)的應(yīng)用局限，本實(shí)用新型采用第三代稀土釹鐵硼永磁材料制作聚氧單體，由聚氧單體組合成聚氧單元，用導(dǎo)磁性能高的不銹鋼絲毛氈形成高梯度磁場，聚氧單元和不銹鋼絲毛氈組成聚氧裝置，聚氧裝置在自然環(huán)境中將空氣中的氧氣進(jìn)行集聚，通過負(fù)壓將富氧空氣進(jìn)行收集利用；本實(shí)用新型由聚氧裝置和負(fù)壓采集系統(tǒng)聯(lián)合組成富氧制造裝置，通過聚氧裝置的串聯(lián)或并聯(lián)，產(chǎn)生不同濃度和流量的富氧空氣，既可以實(shí)現(xiàn)小型化也可以大型化，既可以工業(yè)應(yīng)用也可以民用；本實(shí)用新型適合塵霾污染和潮濕空氣等惡劣環(huán)境下富氧空氣的富集制造，具有一次投資低、應(yīng)用范圍廣、使用壽命長、電能消耗低、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案:
[0007]1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
[0008]一種高梯度磁能空分富氧制造裝置，用第三代稀土釹鐵硼永磁材料制作聚氧單體，其外形設(shè)計(jì)為部分錐體結(jié)構(gòu)，錐體角在45-70度，高度為25mm，錐體端面開錐形通孔，大端面孔徑大，小端面孔徑小，加工成型后鍍鋅，充磁，充磁后單體剩磁不低于13000GS ;由聚氧單體和絕磁殼體組合成聚氧單元，用絕磁材料制作聚氧單元的固定殼體，把聚氧單體鑲嵌固定在殼體上，具體為殼體采用玻璃鋼絕磁材料制成，殼體形狀為圓頂狀、圓錐狀或圓管狀，按聚氧單體的錐體尺寸在殼體上開孔，聚氧單體大端面向外，小端面向里，將聚氧單體通過膠結(jié)方式固定在殼體上，根據(jù)所需富氧空氣量的多少?zèng)Q定殼體的直徑大小和安裝聚氧單元的數(shù)量；用不銹鋼絲毛氈形成高梯度磁場，聚氧單元和不銹鋼毛氈組合成聚氧裝置，具體為選用直徑小于100 μ m含鉻不銹鋼絲毛團(tuán)和不銹鋼絲網(wǎng)按不同聚氧單元的形狀編制成圓頂狀、圓錐狀或圓管狀，聚氧單元和外表覆蓋的不銹鋼毛氈組成聚氧裝置，在自然環(huán)境中聚氧裝置將空氣中的氧氣進(jìn)行集聚，通過負(fù)壓將富氧空氣進(jìn)行收集。所述聚氧單元制成圓頂狀、圓錐狀或圓管狀。
[0009]本實(shí)用新型用第三代稀土釹鐵硼永磁材料制作聚氧單體，由聚氧單體和絕磁材料制作的殼體組合成聚氧單元，用不銹鋼絲毛氈形成高梯度磁場，聚氧單元和不銹鋼毛氈組合成聚氧裝置，在自然環(huán)境中聚氧裝置將空氣中的氧氣進(jìn)行集聚，通過負(fù)壓將富氧空氣進(jìn)行收集，其特征是:聚氧單體采用第三代稀土釹鐵硼永磁材料制造，外形設(shè)計(jì)為部分錐體結(jié)構(gòu)，錐體角在45-70度，高度為25mm，錐體端面開錐形通孔，大端面孔徑大，小端面孔徑小，加工成型后鍍鋅，充磁，充磁后單體剩磁不低于13000GS (高斯)，聚氧單體和殼體組合成聚氧單元，聚氧單元和不銹鋼毛氈組合成聚氧裝置，聚氧裝置通過負(fù)壓將富氧空氣進(jìn)行收集，原理是:采取部分圓錐形體設(shè)計(jì)是改變聚氧單體的磁場強(qiáng)度分布，提高磁場梯度，使其聚氧能力加強(qiáng)；錐形通孔同樣也是為了改變聚氧單體磁場強(qiáng)度的分布，進(jìn)一步提高聚氧單體的磁場梯度，使單體聚氧能力加強(qiáng)，同時(shí)錐形通孔也是富氧氣體匯集流通的通道。
[0010]本實(shí)用新型聚氧單元由不同數(shù)量的聚氧單體和絕磁材料復(fù)合而成，殼體采用玻璃鋼材料制成，殼體形狀為圓頂狀、圓錐狀或圓管狀，按聚氧單體的錐體尺寸在殼體上開孔，聚氧單體大端面向外，小端面向里，將聚氧單體通過膠結(jié)方式固定在殼體上，根據(jù)所需富氧空氣量的多少?zèng)Q定殼體的直徑 大小和安裝聚氧單元的數(shù)量，選用直徑小于100 μ m含鉻不銹鋼絲毛團(tuán)和不銹鋼絲網(wǎng)按不同聚氧單元的形狀編制成圓頂狀、圓錐狀或圓管狀，聚氧單元和外表覆蓋的不銹鋼毛氈組成聚氧裝置，采取聚氧單體和絕磁材料組合的原理是:絕磁材料不會(huì)改變聚氧單體磁性，并能使聚氧單體性能的穩(wěn)定；設(shè)計(jì)成圓頂狀、圓錐狀或圓管狀聚氧單元是為了減少因氣體湍流和分子擴(kuò)散造成氧氣富集效率低的影響；不銹鋼毛氈的作用是:進(jìn)一步增大聚氧單體的磁場梯度，增加聚氧能力，同時(shí)也起到濾塵和強(qiáng)磁屏蔽隔離作用。
[0011]本實(shí)用新型采取兩級高梯度磁能聚氧裝置串聯(lián)的方式產(chǎn)生富氧氣體，氧、氮?dú)怏w分離采取負(fù)壓排氮和負(fù)壓集氧的方式；圓頂狀聚氧裝置作為一級集氧裝置，自然環(huán)境中的氧氣在高梯度磁能作用下集聚在聚氧單元的不銹鋼毛體上和聚氧單體的圓錐形通孔內(nèi)，氮?dú)鈩t分散遠(yuǎn)離裝置，在裝置的負(fù)壓下富氧氣體匯聚在聚氧室；二級集氧裝置由圓錐狀聚氧裝置和圓管狀聚氧裝置并聯(lián)組成，對一級聚氧裝置產(chǎn)生的富氧氣體進(jìn)行再次提濃，一定濃度的富氧氣體通過軸流風(fēng)機(jī)負(fù)壓收集應(yīng)用，缺氧氣體通過另外一臺軸流風(fēng)機(jī)排出。
[0012]2、選材
[0013]本實(shí)用新型聚氧單體材料選用第三代稀土釹鐵硼永磁材料，材料牌號不低于N42，通過配料、熔煉、制粉、成型、燒結(jié)、機(jī)械加工、電鍍、磁化等工序制成聚氧單體，成品聚氧單體充磁后剩磁不低于13000GS (高斯)；絕磁材料選用玻璃鋼制品；不銹鋼毛氈選用直徑小于10(^111含鉻不銹鋼絲和不銹鋼絲網(wǎng)編制，厚度50-100111111 ;風(fēng)機(jī)選用軸流風(fēng)機(jī)。選用第三代稀土永磁釹鐵硼永磁材料制作聚氧單體，是因?yàn)樗钱?dāng)代磁鐵中性能最強(qiáng)的永磁鐵，它的最大磁能(BHmax)值是鐵氧體磁鐵的5_12倍，是鋁鎳鈷磁鐵的3_10倍，它的矯頑力相當(dāng)于鐵氧體磁鐵的5-10倍，鋁鎳鈷磁鐵的5-15倍，其磁性能極高，通過聚氧單體的形體設(shè)計(jì)和配合不銹鋼毛氈的使用，本實(shí)用新型具有強(qiáng)磁場、高梯度、聚氧能力強(qiáng)的特點(diǎn)。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果是:應(yīng)用范圍廣，即可小型化也可大型化，即可民用也可工業(yè)應(yīng)用；適應(yīng)能力強(qiáng)，即適應(yīng)塵霾污染環(huán)境，也適應(yīng)潮濕環(huán)境；適應(yīng)不同的應(yīng)用場合，采取串聯(lián)或并聯(lián)組合可得到不同濃度和流量富氧空氣，可連續(xù)、即時(shí)供氣；無投入性維護(hù)費(fèi)用和耗材；為國家提倡的節(jié)能降耗、環(huán)保減排提供一項(xiàng)有效措施和途徑。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明:
[0016]圖1:聚氧單體。圖中:1、釹鐵硼永磁磁鐵2、圓錐形通孔。
[0017]圖2:不銹鋼毛氈。圖中:1、不銹鋼絲網(wǎng)2、不銹鋼毛。
[0018]圖3:圓頂狀聚氧單元。圖中:1、聚氧單元?dú)んw2、聚氧單體。
[0019]圖4:圓錐體狀聚氧單元。圖中:1、聚氧單元?dú)んw2、聚氧單體。
[0020]圖5:圓管狀聚氧單元。圖中:1、聚氧單元?dú)んw2、聚氧單體。
[0021]圖6:本實(shí)用新型實(shí)施例剖面圖。圖中:1、圓頂狀不銹鋼毛氈2、圓頂狀聚氧單元
3、外殼體4、缺氧氣體5、缺氧氣體通道6、阻流擋板7、內(nèi)殼體8、軸流風(fēng)機(jī)9、缺氧氣體10、排氣管11、風(fēng)壓表12、集氣管13、軸流風(fēng)機(jī)14、富氧氣體15、風(fēng)壓表16、氧濃度表17、圓管狀聚氧單元18、圓管狀不銹鋼毛氈19、圓錐狀聚氧單元20、圓錐狀不銹鋼毛租21、一級聚氧室22、氧濃度表23、二級聚氧室。
【具體實(shí)施方式】
[0022]在圖1中，聚氧單體，采用第三代稀土釹鐵硼永磁材料制造，按造配料、熔煉、制粉、成型、燒結(jié)等工序制成，聚氧單體外形設(shè)計(jì)為部分錐體結(jié)構(gòu)，錐體角在45-70度，高度為25mm,錐體端面開錐形通孔，大端面孔徑大，小端面孔徑小，加工成型后鍍鋅，然后充磁，磁極方向一致，大端面為N極，小端面為S極，充磁后單體剩磁不低于13000GS (高斯)。采用第三代稀土釹鐵硼永磁材料制造主要是:第三代稀土釹鐵硼永磁的磁性能優(yōu)于其它材料磁體性能；外表鍍鋅是為了防止其銹蝕；外形采取部分錐體設(shè)計(jì)和端面開錐形通孔是為了改變磁場強(qiáng)度的分布，形成高梯度磁場；錐形通孔更利于富氧氣體的集聚，在靜態(tài)情況下大孔徑端氧濃度低，小孔徑端氧濃度高，在負(fù)壓情況下，通孔中的富氧氣體被連續(xù)收集。
[0023]在圖2中，不銹鋼毛氈，選用直徑小于100 μ m含鉻不銹鋼絲毛團(tuán)和不銹鋼絲網(wǎng)按不同聚氧單元的形狀編制成圓頂狀、圓錐狀和圓管狀。采用直徑小于ΙΟΟμπι含鉻不銹鋼絲毛主要是它的強(qiáng)導(dǎo)磁性，鋼絲體在磁場中可形成高梯度磁場，會(huì)大大提高聚氧單元在空氣中的聚氧能力，由于它透氣性好，便于氧氣的集聚，同時(shí)還以對含塵氣體進(jìn)行過濾和隔磁作用，并適應(yīng)潮濕空氣而不生銹，可以用水直接沖洗維護(hù)保養(yǎng)。
[0024]在圖3中，圓頂狀聚氧單元，殼體采用玻璃鋼材料制成，在殼體上按聚氧單體的錐體尺寸均勻開孔，聚氧單體大端面向外小端面向里，將聚氧單體通過膠結(jié)方式固定在殼體上，根據(jù)所需富氧空氣量的多少?zèng)Q定圓頂殼體的直徑大小和安裝聚氧單體的數(shù)量。采用圓頂狀設(shè)計(jì)是為了便于空氣中氧氣的集聚和氮?dú)獾臄U(kuò)散，減少氣體湍流對聚氧能力的影響。
[0025]在圖4中，圓錐狀聚氧單元，殼體采用玻璃鋼材料制成，圓錐形狀，在殼體上按聚氧單體的錐體尺寸均勻開孔，聚氧單體大端面向外小端面向里，將聚氧單體通過膠結(jié)方式固定在殼體上，根據(jù)所需富氧空氣量的多少?zèng)Q定錐形殼體的錐體角度、高度的大小和安裝聚氧單體的數(shù)量。采用圓錐狀設(shè)計(jì)是為了便于空氣中氧氣的集聚和氮?dú)獾臄U(kuò)散，減少氣體瑞流對聚氧能力的影響。
[0026]在圖5中，圓管狀聚氧單元，殼體采用玻璃鋼材料制成，在殼體上按聚氧單體的錐體尺寸均勻開孔，聚氧單體大端面向外小端面向里，將聚氧單體通過膠結(jié)方式固定在殼體上，根據(jù)所需富氧空氣量的多少?zèng)Q定圓管狀殼體直徑、長度和聚氧單體安裝數(shù)量。采用圓管狀設(shè)計(jì)是為了便于空氣中氧氣的集聚和氮?dú)獾臄U(kuò)散，減少氣體湍流對聚氧能力的影響，可以和圓頂狀聚氧單元或圓錐狀聚氧單元配合使用增大聚氧單元面積，使聚氧能力增強(qiáng)。
[0027]圖6所示實(shí)施例中，兩級高梯度磁能聚氧裝置串聯(lián)的富氧空氣制造裝置，一級聚氧裝置由圓頂狀不銹鋼毛氈1、圓頂狀聚氧單元2和外殼體3組成，內(nèi)腔空間和阻流擋板6形成一級聚氧室21，阻流擋板21和外殼體3留有缺氧氣體通道5，軸流風(fēng)機(jī)8形成負(fù)壓將缺氧氣體4經(jīng)排氣管10排出，在聚氧室21內(nèi)，安裝氧濃度表22，進(jìn)行富氧濃度測量監(jiān)控，在排氣管安裝風(fēng)壓表，檢測風(fēng)壓；二級聚氧裝置由圓錐狀不銹鋼毛氈20、圓錐狀聚氧單元19組成的錐體狀聚氧裝置，和圓管狀不銹鋼毛氈18、圓管狀聚氧單元17組成的圓管狀聚氧裝置組接，和內(nèi)殼體7組合而成，內(nèi)腔空間為二級聚氧室23，在二級聚氧室安裝氧濃度表16，對富氧濃度測量監(jiān)控，經(jīng)過兩級濃縮的富氧氣體14，在軸流風(fēng)機(jī)13形成的負(fù)壓下，經(jīng)集氣管12收集應(yīng)用，富氧濃度和流量可通過軸流風(fēng)機(jī)13和軸流風(fēng)機(jī)8的轉(zhuǎn)速控制配合進(jìn)行調(diào)整。
【權(quán)利要求】
1.一種高梯度磁能空分富氧制造裝置，其特征是:用第三代稀土釹鐵硼永磁材料制作聚氧單體，其外形設(shè)計(jì)為部分錐體結(jié)構(gòu)，錐體角在45-70度，高度為25mm，錐體端面開錐形通孔，大端面孔徑大，小端面孔徑小，加工成型后鍍鋅，充磁，充磁后單體剩磁不低于13000GS ;由聚氧單體和絕磁殼體組合成聚氧單元，用絕磁材料制作聚氧單元的固定殼體，把聚氧單體鑲嵌固定在殼體上，具體為殼體采用玻璃鋼絕磁材料制成，殼體形狀為圓頂狀、圓錐狀或圓管狀，按聚氧單體的錐體尺寸在殼體上開孔，聚氧單體大端面向外，小端面向里，將聚氧單體通過膠結(jié)方式固定在殼體上，根據(jù)所需富氧空氣量的多少?zèng)Q定殼體的直徑大小和安裝聚氧單元的數(shù)量；用不銹鋼絲毛氈形成高梯度磁場，聚氧單元和不銹鋼毛氈組合成聚氧裝置，具體為選用直徑小于100 μ m含鉻不銹鋼絲毛團(tuán)和不銹鋼絲網(wǎng)按不同聚氧單元的形狀編制成圓頂狀、圓錐狀或圓管狀，聚氧單元和外表覆蓋的不銹鋼毛氈組成聚氧裝置，在自然環(huán)境中聚氧裝置將空氣中的氧氣進(jìn)行集聚，通過負(fù)壓將富氧空氣進(jìn)行收集。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高梯度磁能空分富氧制造裝置，其特征是:所述聚氧單元制成圓頂狀、圓錐狀或圓管狀。
【文檔編號】B01D53/00GK203768010SQ201320891437
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】王懷榮 申請人:王懷榮