CN100469687C - 顺磁式层流自汇聚氧气富集器 - Google Patents

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Abstract

一种顺磁式层流自汇聚氧气富集器，属于气体分离技术领域。本发明利用氧分子的顺磁性与其他气体的抗磁性的区别，提供一种空气在能形成稳定的层流状态的各种温度及各种压力条件下流过特殊分布的强磁场，利用层流空气中氧分子的顺磁性流过的特殊分布的强磁场，实现自汇聚从而与其他抗磁性气体分离达到氧气富集目的，层流状态可以消除已经分离的顺磁性氧与其他抗磁性气体的返混现象。本发明适用于需以低成本大幅提高空气中氧的含量的场所，如家庭空气清新、热机燃烧需氧、舰艇空气清新、高原供氧等。

Description

顺磁式层流自汇聚氧气富集器
技术领域
本发明涉及一种气体富集装置，特别是一种采用磁力原理的顺磁式层流自汇聚氧气富集器。
背景技术
目前，众所周知的氧气富集装置主要是利用一定压力下的氧与其他气体的沸点差异、一定温度和压力下分子筛对氧与其他气体的吸附能力的差异、特殊膜对氧与其他气体的透过能力的差异以及特殊膜管在磁场中对氧的选择性透过实现氧的富集。利用一定压力下的氧与其他气体的沸点差异实现氧的富集过程，其氧的富集生产成本、储运成本、危险性都很高；利用一定温度和压力下分子筛对氧与其他气体的吸附能力的差异实现氧的富集过程，生产成本依然很高，且实现氧的富集生产过程连续性很复杂；利用特殊膜对氧与其他气体的透过能力的差异实现氧的富集过程，其膜的制造工艺复杂、价格昂贵，并且膜阻力损失大、气体通量小、更换困难、寿命短；利用特殊膜管在磁场中对氧的选择性透过实现氧的富集，其膜的制造工艺复杂、价格昂贵，并且膜阻力损失大、气体通量小、更换困难、寿命短。
发明内容
本发明的目的是提供一种制造工艺简单，生产及储运成本低，使用寿命长，安全性高，气体通量大，能够实现氧的富集生产过程连续化的顺磁式层流自汇聚氧气富集器。
本发明的目的是这样实现的：一种顺磁式层流自汇聚氧气富集器，强力永磁体2、单元管道1及气体切分装置6构成，强力永磁体2在单元管道1内形成的磁力线方向垂直于单元管道1的轴向，强力永磁体2在单元管道1内形成的磁力线方向也与空气流动方向垂直并平行与单元管道1截面的短边，气体切分装置6内设有切分隔板7。单元管道1可透过磁力线且其断面为矩形。在单元管道1的进口段，强力永磁体2的宽度等于单元管道1矩形截面的长边，在单元管道1的分离段，强力永磁体2的宽度沿单元管道1的气体流动方向逐渐减小到单元管道1截面的长边的21-50％并紧靠气体切分装置6的单元管管出口4一侧。
本发明所提供的顺磁式层流自汇聚氧气富集器，空气在能形成稳定的层流状态的各种温度及各种压力条件下流过特殊分布的强磁场，利用空气中氧分子的顺磁性在层流空气流过的强磁场中实现自汇聚从而与其他抗磁性气体分离达到氧气富集目的，本装置的空气流通阻力低，.氧富集效率高，气体通量大，能量消耗低，采用强力永磁体维持磁场，制造简单，使用寿命长、维护方便；应用范围广；可长期连续运转：可在很大的压力范围内稳定工作。
附图说明
图1、2是本发明的单元管道结构示意图。
图3是图1的I-I处剖视图。
图4是本发明单元管道进口方向视图。
图5是气体切分装置侧视图。
图6是是气体切分装置俯视图。
图7气体切分装置进口结构示意图。
图8是单元管道出口视图。
图中：A、普通空气流向；B、富氧气体流向；C、贫氧气体流向；
1、单元管道，2、强力永磁体，3、单元管道进口，4、单元管管出口，5、强力永磁体宽度沿氧气富集器单元管气体流动方向的形状变化线，6、气体切分装置，7、切分隔板，8、气体切分装置贫氧气体进口，9、气体切分装置富氧气体进口，10、气体切分装置富氧气体出口，11、气体切分装置贫氧气体出口。
具体实施方式
本发明中强力永磁体2的宽度沿单元管道1的气体流动方向逐渐减小到单元管道1截面的长边的21-50％。
本发明的工作原理如下：通过强力永磁体，在流通截面为矩形的可透过磁力线的管道内形成沿管道轴向从进口到出口方向磁场面积逐渐缩小的磁场，随层流空气进入管道入口的氧气在进口段磁场被磁化显顺磁性以后，在沿管道轴向从进口到出口磁场面积逐渐缩小的磁场中前进时被磁场汇聚浓缩，然后进入管道出口气体切分装置被分离成高浓度氧气气体部分和低浓度氧气气体部分从而实现氧气富集目的。
本发明的工作过程如下：普通空气沿顺磁式层流自汇聚氧气富集器单元管道1内，以层流状态穿过沿单元管道1轴向从进口3到出口4方向磁场面积逐渐缩小的由强力永磁体2形成的磁场，随层流空气进入氧气富集器单元管管进口3的氧在进口段磁场被磁化显顺磁性以后，再沿单元管道1轴向从进口3到出口4磁场面积逐渐缩小的磁场中前进时被磁场汇聚浓缩，然后进入氧气富集器单元管出口4的气体切分装置6的进口8时被分离成高浓度的富氧气体和低浓度的贫氧气两部分，富氧气体从气体切分装置6的切分隔板7的作用下，富氧气体出口10流出；低浓度的贫氧气体部分从气体切分装置6贫氧气体出口9流出，从而实现氧气富集目的。

Claims (3)

1、一种顺磁式层流自汇聚氧气富集器，其特征在于：由强力永磁体(2)、单元管道(1)及气体切分装置(6)构成，强力永磁体(2)在单元管道(1)内形成的磁力线方向垂直于单元管道(1)的轴向，强力永磁体(2)在单元管道(1)内形成的磁力线方向也与空气流动方向垂直并平行与单元管道(1)截面的短边，气体切分装置(6)内设有切分隔板(7)。
2、根据权利要求1所述的顺磁式层流自汇聚氧气富集器，其特征在于：单元管道(1)可透过磁力线且其断面为矩形。
3、根据权利要求1或2所述的顺磁式层流自汇聚氧气富集器，其特征在于：在单元管道(1)的进口段，强力永磁体(2)的宽度等于单元管道(1)矩形截面的长边，在单元管道(1)的分离段，强力永磁体(2)的宽度沿单元管道(1)的气体流动方向逐渐减小到单元管道(1)截面的长边的21-50％并紧靠气体切分装置(6)的单元管管出口(4)一侧。
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