CN102489104B - 环磁叠加多级隧道顺磁梯度分离提浓装置 - Google Patents
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环磁叠加多级隧道顺磁梯度分离提浓装置，包括由多个均布在外圆桶内的其梯形长底边朝向外圆桶内壁短边朝向外圆桶轴心的截面为等腰梯形长条形磁铁以及截面为等腰梯形长条形磁铁间各均布底边朝向外圆桶内壁的截面为等腰三角形长条形磁铁形成的多条环形分布的与外圆桶轴线平行的等腰梯形长条磁铁间具有高磁场梯度的三角形分离隧道和在等腰三角形截面长条磁铁两侧对称分布的两倍于三角形高梯度磁场隧道数量的等腰三角形截面长条磁铁与等腰梯形截面长条磁铁间形成的V形隧道，环形分布的等腰梯形截面长条磁铁和等腰三角形截面长条磁铁共同形成环形叠加磁场。
Description
技术领域
本发明涉及一种环磁叠加多级隧道顺磁梯度分离提浓装置，属于分离技术领域。
背景技术
磁场是一种自然界存在的几乎是永恒的能量，人类利用磁场的历史悠久，但利用磁场的局限性比较大；现在常用磁场来分离带有磁性的固体矿物质，很少有人用磁场来分离非磁性或无磁性物质，魏伯卿的《多级隧道式顺磁分离富氧装置》（200910152415.X）是用来分离空气中的氮气和氧气的，经实验证明，这种装置还可以用来分离其他顺磁性和抗磁性物质，包括气体或液体的混溶物；但魏伯卿的《多级隧道式顺磁分离富氧装置》（200910152415.X）磁性材料用量太大，且磁能利用率达不到最高，如何能最大程度地减少昂贵的磁性材料用量并充分利用磁能达到最好的分离效果，这是实现工业化磁场梯度分离顺磁性物质和抗磁性物质的关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁性材料使用量相对较低且能利用环形磁场特性、结构简单、使用方便、可分离气体或液体中的顺磁性和抗磁性物质的混溶物或混合物、且其运行成本极低的一种环磁叠加多级隧道顺磁梯度分离提浓装置。
本发明是利用顺磁性物质和抗磁性物质在梯度磁场中做垂直于磁力线并垂直于磁场梯度的运动时，所受的力完全相反且均垂直于运动方向的原理，使顺磁性物质和抗磁性物质在梯度磁场中运动时得到分离提浓。
环磁叠加多级隧道顺磁梯度分离提浓装置，包括由多个环形分布均匀地、微间隙地、梯形截面长底边两边角对角地均布在外圆桶内的其梯形长底边朝向外圆桶内壁短边朝向外圆桶轴心的磁力线平行于等腰梯形长底边的异极相对放置的截面为等腰梯形的长条形磁铁以及截面为等腰梯形长条形磁铁间各均布底边朝向外圆桶内壁的磁力线平行于等腰三角形底边的异极相对放置的截面为等腰三角形的长条形磁铁形成的多条环形分布的与外圆桶轴线平行的等腰梯形长条磁铁间具有高磁场梯度的三角形分离隧道和在等腰三角形截面长条磁铁两侧对称分布的两倍于三角形高梯度磁场隧道数量的等腰三角形截面长条磁铁与等腰梯形截面长条磁铁间形成的V形隧道，环形分布的等腰梯形截面长条磁铁和等腰三角形截面长条磁铁共同形成环形叠加磁场，其特征在于：
1、截面为等腰梯形长条形磁铁其梯形长底边朝向外圆桶内壁短边朝向外圆桶轴心均匀分布于外圆桶内，且等腰梯形截面长条形磁铁间各装有一个截面为等腰三角形长条形磁铁，从而形成两相邻等腰梯形截面长条形磁铁间均有一条具有高磁场梯度的三角形分离隧道，和各等腰三角形截面长条形磁铁两侧各有一条高梯度磁场的等腰三角形截面长条磁铁与等腰梯形截面长条磁铁间形成的V形隧道；被分离混溶物或被分离混合物从外圆桶一端的环形磁铁中间的中心孔进入，使被分离混溶物或被分离混合物在外圆桶内的多组环形磁铁间不断流向外圆桶另一端的同时，也不断分流到多组等腰梯形截面长条磁铁和等腰三角形截面长条磁铁组成的V形分离隧道，在V形分离隧道内顺外圆桶轴向流动的被分离混溶物或被分离混合物，因为其顺磁性物质受的力与抗磁性物质受的力方向相反，且均垂直于外圆桶的中心轴，但顺磁性物质在梯度磁场中所受的力方向指向磁场梯度增大的方向，而抗磁性物质在梯度磁场中所受的力方向指向磁场梯度减小的方向，从而使顺磁物质和抗磁性物质在外圆桶内前进的过程中被不断地分离；被分离的顺磁性物质分离通过等腰三角形截面长条磁铁与等腰梯形截面长条磁铁间的尖角间隙进入到等腰梯形截面长条磁铁间形成的三角形隧道继续顺原流动方向前进，进入等腰梯形截面长条磁铁间形成的三角形隧道的被分离混溶物或被分离混合物其顺磁性物质浓度增大，实现了一级分离；流动在等腰梯形截面长条磁铁间形成的三角形隧道的被分离混溶物或被分离混合物受高梯度磁场的作用力使顺磁性物质得到进一步的分离提浓，并使被进一步分离提浓的顺磁性物质通过等腰梯形截面长条磁铁间的尖角间隙分离进入到等腰梯形截面长条磁铁间隙分离气体汇集通道，最后被送入提浓物质收集区，实现二级分离提浓。
2．等腰梯形截面长条磁铁可以是两侧带侧磁轭的，也可以是不带侧磁轭的；等腰梯形截面长条磁铁因为其在本发明的装置中体积最大、使用昂贵磁性材料最多，在不太影响等腰梯形截面长条磁铁的磁场强度及其磁场分布特性以及等腰梯形截面长条磁铁间形成的三角形隧道内的磁场梯度和等腰三角形截面长条磁铁与等腰梯形截面长条磁铁间形成的V形隧道内的磁场梯度前提下，将等腰梯形截面长条磁铁做成三角形，然后再在其两侧安装侧磁轭，从而在保证分离效果不变的前提下，实现节约昂贵的磁性材料、降低设备成本。
3、等腰梯形截面长条磁铁和等腰三角形截面长条磁铁均可以做成一端稍大一端稍小，并且大头与大头和小头与小头并肩摆放，做成等腰梯形截面长条磁铁间形成的三角形隧道和等腰三角形截面长条磁铁与等腰梯形截面长条磁铁间形成的V形隧道由被分离混溶物或被分离混合物进入端到被分离物质出口端逐渐变小，从而使隧道内不断分离的物质流动自然、顺畅；等腰梯形截面长条磁铁和等腰三角形截面长条磁铁的长度一样。
4、等腰梯形截面长条磁铁的长底边中心位置有一块垂直于等腰梯形截面长条磁铁的长底边的固定隔板，其作用是支承固定等腰梯形截面长条磁铁和间隔不同隧道分离出来的物质通道；等腰梯形截面长条磁铁短边中央有多根等腰梯形截面长条磁铁中心固定杆与长条磁铁中心固定圈连接固定等腰梯形截面长条磁铁的位置；等腰三角形截面长条磁铁的两腰边交汇线上也有多根等腰三角形截面长条磁铁中心固定杆与长条磁铁中心固定圈连接固定等腰三角形截面长条磁铁，两相邻等腰梯形截面长条磁铁与他们之间的等腰三角形截面长条磁铁间有长六边支承框架使等腰三角形截面长条磁铁固定并可调节等腰梯形截面长条磁铁间的尖角间隙和等腰三角形截面长条磁铁与等腰梯形截面长条磁铁间的尖角间隙。
5、所有等腰三角形截面长条磁铁与等腰梯形截面长条磁铁间形成的V形隧道还可以安装一个比等腰三角形截面长条磁铁更小的小等腰三角形截面长条磁铁，从而能增加一级分离即形成三级分离。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1．环形磁场能最大限度地利用磁能，并且使磁力线形成共同的方向一致、互相加强的叠加环形磁场，从而较大地提高其磁能的利用率。
2．利用等腰梯形截面长条磁铁侧磁轭能在保证环形磁场的强度和磁场梯度不受影响条件下，较大地减少昂贵的磁性材料的用量，从而节约设备的制造成本。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例AA剖面示意图；
图3是本发明实施例不带侧磁轭的等腰梯形长条磁铁截面示意图；
图4是本发明实施例带侧磁轭的等腰梯形长条磁铁截面示意图；
图5是本发明实施例调节分离间隙的长六边支承框架示意图。
图中：1、环形磁铁组中心区 2、等腰梯形截面长条磁铁 3、等腰三角形截面长条磁铁 4、等腰梯形截面长条磁铁间形成的三角形隧道 5、等腰三角形截面长条磁铁与等腰梯形截面长条磁铁间形成的V形隧道 6、等腰梯形截面长条磁铁间的尖角间隙 7、等腰三角形截面长条磁铁与等腰梯形截面长条磁铁间的尖角间隙 8、长条磁铁中心固定圈 9、等腰梯形截面长条磁铁中心固定杆 10、等腰三角形截面长条磁铁中心固定杆 11、等腰梯形截面长条磁铁与外圆桶固定隔板 12、等腰梯形截面长条磁铁间隙分离气体汇集通道 13、外圆桶 14、等腰梯形截面长条磁铁短边 15、等腰梯形截面长条磁铁长底边 16、长六边支承框架 17、间隙调节器 18、等腰梯形截面长条磁铁侧磁轭。
具体实施方式
在图1—5所示的实施例中：环磁叠加多级隧道顺磁梯度分离提浓装置，包括外圆桶13内环形均匀地、微间隙地、梯形截面长底边两边角对角地安装多块等腰梯形截面长条磁铁2，等腰梯形截面长条磁铁2长底边正对着外圆桶13的内壁，等腰梯形截面长条磁铁2短边正对着外圆桶13的中心轴，等腰梯形截面长条磁铁2长底边由等腰梯形截面长条磁铁与外圆桶固定隔板11固定连接，等腰梯形截面长条磁铁2短边中央由数根等腰梯形截面长条磁铁中心固定杆9与长条磁铁中心固定圈8连接固定；两相邻的等腰梯形截面长条磁铁2间各安装一个等腰三角形截面长条磁铁3，等腰三角形截面长条磁铁3的底边正对着外圆桶13的内壁，等腰三角形截面长条磁铁3两腰面的交线有多根等腰三角形截面长条磁铁中心固定杆10与长条磁铁中心固定圈8相连固定；两相邻等腰梯形截面长条磁铁2与等腰三角形截面长条磁铁3组成的三角形隧道由长六边支承框架16固定；被分离混溶物或被分离混合物从物料进入口即环形磁铁组中心区1进入，在前进中靠近等腰三角形截面长条磁铁与等腰梯形截面长条磁铁间形成的V形隧道5的被分离混溶物或被分离混合物中的顺磁性物质受梯度磁场作用力移向并穿过等腰三角形截面长条磁铁与等腰梯形截面长条磁铁间的尖角间隙7，进入到等腰梯形截面长条磁铁间形成的三角形隧道4，实现一级分离；一级分离的物质在等腰梯形截面长条磁铁间形成的三角形隧道4中按原运动方向和速度前进，并在前进中受两相邻等腰梯形截面长条磁铁2间的梯度磁场作用力，使顺磁性物质在等腰梯形截面长条磁铁间形成的三角形隧道4内进一步分离，并穿过等腰梯形截面长条磁铁间的尖角间隙6进入到等腰梯形截面长条磁铁间隙分离气体汇集通道12，从与被分离混溶物或被分离混合物进入口相对的另一端流出，最后被送入提浓物质收集区，实现二级分离提浓。
Claims (2)
1.环磁叠加多级隧道顺磁梯度分离提浓装置，包括由多个环形分布均匀地、微间隙地、梯形截面长底边两边角对角地均布在外圆桶（13）内的其梯形长底边朝向外圆桶（13）内壁短边朝向外圆桶（13）轴心的磁力线平行于等腰梯形长底边的异极相对放置的截面为等腰梯形的长条形磁铁以及截面为等腰梯形长条形磁铁间各均布底边朝向外圆桶（13）内壁的磁力线平行于等腰三角形底边的异极相对放置的截面为等腰三角形的长条形磁铁形成的多条环形分布的与外圆桶（13）轴线平行的等腰梯形长条磁铁间具有高磁场梯度的三角形分离隧道和在等腰三角形截面长条磁铁（3）两侧对称分布的两倍于三角形高梯度磁场隧道数量的等腰三角形截面长条磁铁与等腰梯形截面长条磁铁间形成的V形隧道（5），环形分布的等腰梯形截面长条磁铁（2）和等腰三角形截面长条磁铁（3）共同形成环形叠加磁场，其特征在于：截面为等腰梯形长条形磁铁其梯形长底边朝向外圆桶（13）内壁短边朝向外圆桶（13）轴心均匀分布于外圆桶（13）内，且等腰梯形截面长条形磁铁（2）间各装有一个截面为等腰三角形长条形磁铁，从而形成两相邻等腰梯形截面长条形磁铁（2）间均有一条具有高磁场梯度的三角形分离隧道，和各等腰三角形截面长条形磁铁（3）两侧各有一条高梯度磁场的等腰三角形截面长条磁铁与等腰梯形截面长条磁铁间形成的V形隧道（5）；被分离混溶物或被分离混合物从外圆桶（13）一端的环形磁铁中间的中心孔进入，使被分离混溶物或被分离混合物在外圆桶（13）内的多组环形磁铁间不断流向外圆桶（13）另一端的同时，也不断分流到多组等腰梯形截面长条磁铁（2）和等腰三角形截面长条磁铁（3）组成的V形分离隧道，在V形分离隧道内顺外圆桶（13）轴向流动的被分离混溶物或被分离混合物，因为其顺磁性物质受的力与抗磁性物质受的力方向相反，且均垂直于外圆桶（13）的中心轴，但顺磁性物质在梯度磁场中所受的力方向指向磁场梯度增大的方向，而抗磁性物质在梯度磁场中所受的力方向指向磁场梯度减小的方向，从而使顺磁物质和抗磁性物质在外圆桶（13）内前进的过程中被不断地分离；被分离的顺磁性物质分离通过等腰三角形截面长条磁铁与等腰梯形截面长条磁铁间的尖角间隙（7）进入到等腰梯形截面长条磁铁间形成的三角形隧道（4）继续顺原流动方向前进，进入等腰梯形截面长条磁铁间形成的三角形隧道（4）的被分离混溶物或被分离混合物其顺磁性物质浓度增大，实现了一级分离；流动在等腰梯形截面长条磁铁间形成的三角形隧道（4）的被分离混溶物或被分离混合物受高梯度磁场的作用力使顺磁性物质得到进一步的分离提浓，并使被进一步分离提浓的顺磁性物质通过等腰梯形截面长条磁铁间的尖角间隙（6）分离进入到等腰梯形截面长条磁铁间隙分离气体汇集通道（12），最后被送入提浓物质收集区，实现二级分离提浓。
2.如权利要求1所述的环磁叠加多级隧道顺磁梯度分离提浓装置，其特征在于：等腰梯形截面长条磁铁是两侧带侧磁轭的；等腰梯形截面长条磁铁因为其体积最大、使用昂贵磁性材料最多，在不太影响等腰梯形截面长条磁铁的磁场强度及其磁场分布特性以及等腰梯形截面长条磁铁间形成的三角形隧道内的磁场梯度和等腰三角形截面长条磁铁与等腰梯形截面长条磁铁间形成的V形隧道内的磁场梯度前提下，将等腰梯形截面长条磁铁做成三角形，然后再在其两侧安装侧磁轭，从而在保证分离效果不变的前提下，实现节约昂贵的磁性材料、降低设备成本。
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