CN106582191A - 磁分离增氧装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁分离增氧装置。本发明包括氧气抽气泵、废气抽气泵、过滤网、增氧箱、制氧板、单向阀、废气腔。增氧箱两侧不密封，一侧连接大气，该侧的进口处安装过滤网；另一侧连接氧气抽气泵；增氧箱另两侧设置有废气腔，用来暂时储存氮气含量较高的空气，多块制氧板安装在两废气腔之间，两废气腔靠近制氧板的一侧装有单向阀，两废气腔还连接有废气抽气泵；当抽气泵工作时，空气通过增氧箱提高氧气浓度，氧气抽气泵输出的是氧气浓度较高的空气，两侧废气抽气泵输出的是氮气浓度较高的空气。本发明根据氧的顺磁性达到增氧的目的，安全无污染，其结构简单，易于布置，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及一种增氧装置，尤其涉及一种利用磁分离法增加氧气浓度的装置，属于增氧技术领域。
背景技术
随着科学技术的不断进步，氧气、氮气的用途日益广泛，目前国内外主要采用以下几种方法制氧气：化学反应法、水电解法、低温精馏法、分子筛法。化学反应法制氧成本高，且为一次性使用；水电解法制氧耗能大；低温精馏法是利用氧气和氮气的沸点不同，通过反复精馏达到氧氮分离，此法工业化程度高，是目前工业制氧的主要方法，但需要大型制氧设备，耗能大，只适用于工业的定点制氧；分子筛价格昂贵。以上制氧方法均需要较大投资，难以普及至普通家庭。空气的主要成分就是氮气和氧气，如何从空气中分离氧气、氮气或者提高氧气浓度备受关注。近些年，关于新型分离方法的研究日渐活跃，氧气和氮气分子磁性的巨大差异已为实验所证实，磁场对磁性粒子的吸力可表示为：
上式中F为吸力，V为磁性粒子的体积，μ0为真空磁导率，χ为磁化率，H为磁场强度，为磁场梯度。利用磁场进行氮氧分离的工作原理是：氧气为顺磁性物质，磁化率为100×10-6电磁单位，在不均匀磁场中向磁场最强的区域集中：氮气为抗磁性物质，磁化率为-0.4×10-6电磁单位，在不均匀磁场中向磁场最弱的区域集中，见图1。
目前，材料磁性能逐渐提高，所能提供的磁场也越来越强。尤其是随着高性能稀土永磁材料钕铁硼的诞生，全球范围内掀起了钕铁硼永磁材料理论和应用研究的热潮。高温超导材料镧钡铜氧的发现则更是将高温超导的研究推向了一个新的发展阶段。高梯度强磁场性能的不断提高客观上为磁空气动力学的发展奠定了基础。近些年来，越来越多的磁空气动力学文献开始逐渐出现，其理论和应用研究不断发展和成熟，并作为一门独立的学科渐渐被越来越多的学者所接受和认可。
发明内容
本发明根据氧气的顺磁性，利用了高强度磁场来提高空气中的氧气浓度，本装置结构巧妙，成本低廉，安静无污染，可以放置在起居空间、办公室和人口密集的公共场合。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明包括氧气抽气泵、废气抽气泵、过滤网、增氧箱、制氧板、单向阀、废气腔。增氧箱两侧不密封，一侧连接大气，该侧的进口处安装过滤网；另一侧连接氧气抽气泵；增氧箱另两侧设置有废气腔，用来暂时储存氮气含量较高的空气，多块制氧板安装在两废气腔之间，两废气腔靠近制氧板的一侧装有单向阀，两废气腔还连接有废气抽气泵；当抽气泵工作时，空气通过增氧箱提高氧气浓度，氧气抽气泵输出的是氧气浓度较高的空气，两侧废气抽气泵输出的是氮气浓度较高的空气。
进一步说，所述制氧板为镂空结构且具有一定厚度，其材料不具铁磁性；镂空部分用于空气流通，制氧板上有镶嵌槽，磁铁固定在镶嵌槽内。
进一步说，所述磁铁形状为四棱台，截面积小的一侧朝向进气口，同一制氧板上两相邻磁铁之间的磁感线密度沿着空气流动方向增加，氧气的顺磁性使得氧气更容易通过磁铁之间的间隙，空气逐层通过增氧箱内的制氧板，空气中的氧气浓度逐渐提高。
本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：
1.本发明是一种新型的增氧装置，根据氧的顺磁性达到增氧的目的，安全无污染，其结构简单，易于布置，使用寿命长。
2.采用多层增氧结构，空气通过一层增氧板后，氧气的顺磁性会是含氧量较高的空气进入下一层增氧板，而含氮量高的空气则暂时滞留在增氧板之间，在上下两侧的抽气泵作用下，含氮量较高的空气进入废气腔，通过废气抽气孔排除。空气每通过一层增氧板，氧气浓度增加一次，多层结构有利于氧气浓度的进一步提高，提升增氧效率。
3.使用四棱台状的磁铁，使同块制氧板上相邻两个磁铁之间的磁场梯度变化更大，加强了增氧效果，但是制造成本与加工难度低。
4.可以改变制氧板的层数和大小，以满足各种场合的需求。
5.在增氧箱内设置了过滤网，可有效阻滞空气中的固体颗粒，以保证最终输出的空气为清洁富氧的空气。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1为本发明原理图；
图2为整体结构示意图；
图3为增氧箱内部平面图；
图4为增氧箱内部结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然所描述的仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于发明保护的范围。
如图2、图3和图4所示，本实施例所述的是一种利用磁分离法增加氧气浓度的装置，包括增氧箱1，氧气抽气泵2，过滤网3，制氧板4，单向阀5，氧气抽气孔6，废气抽气孔7，废气腔8，废气抽气泵9。
所述增氧箱1进口连通大气，空气经过过滤网3后再进行增氧，用于阻滞固体颗粒物的进入，出口侧通过氧气抽气孔6连接氧气抽气泵2，增氧箱1内的气体流速通过氧气抽气泵2和废气抽气泵9协同控制，为充分提高氧气浓度，抽气泵的抽气速度应适当。增氧箱1内置有废气腔8，废气腔8与内部空间通过单向阀5相连，单向阀5分布在靠近前一层制氧板的位置，此处的空气含氮量较高。空气只能从内部空间进入废气腔，而不能从废气腔进入内部空间，废气腔内的空气由废气抽气泵9从废气抽气孔7抽出。
所述制氧板4固定在增氧箱1内，制氧板为镂空结构且具有一定厚度，其材料不具铁磁性。镂空部分用于空气流通，制氧板上有镶嵌槽，磁铁可通过螺栓、卡扣、粘接等方式固定在镶嵌槽内，制氧板大小和层数可调，制氧板上分布的磁铁具有磁性强、成本低、易于加工制造等优点。
本实施例中磁铁形状为四棱台状，截面积小的一侧朝向进气口，同一制氧板上两相邻磁铁之间的磁感线密度沿着空气流动方向增加，氧气的顺磁性使得氧气更容易通过磁铁之间的间隙，空气逐层通过增氧箱内的制氧板，空气中的氧气浓度逐渐提高，根据磁场对磁性粒子的作用力公式，相比两块平板磁铁，这种四棱台状的磁铁磁场梯度变化更大，磁场对氧气的吸引力更强，氧气更容易通过。充分考虑流过空气的流量和含氧量，同块制氧板上的两相邻磁铁之间需要保证合适的间隙。空气每经过一层制氧板，氧气浓度便得到一定程度的提高，多层结构利于氧气浓度的提高。
综上，该制氧装置结构较简单，装置也可以小型化，因此是个人、家庭、山区、海岛及农村等需要富氧的单位较理想的供氧设备。磁分离富氧与其它制氧方式相比可节约大量能源，其投资小，维护量少，而且机动性强，不受地区限制，并且此方法基本对大气无污染。所以采用磁分离制氧法来提高空气中的氧气浓度得到越来越多的重视，具有广阔的市场前景。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (3)
1.磁分离增氧装置，包括氧气抽气泵、废气抽气泵、过滤网、增氧箱、制氧板、单向阀、废气腔，其特征在于：增氧箱两侧不密封，一侧连接大气，该侧的进口处安装过滤网；另一侧连接氧气抽气泵；增氧箱另两侧设置有废气腔，用来暂时储存氮气含量较高的空气，多块制氧板安装在两废气腔之间，两废气腔靠近制氧板的一侧装有单向阀，两废气腔还连接有废气抽气泵；当抽气泵工作时，空气通过增氧箱提高氧气浓度，氧气抽气泵输出的是氧气浓度较高的空气，两侧废气抽气泵输出的是氮气浓度较高的空气。
2.根据权利要求1所述的磁分离增氧装置，其特征在于：所述制氧板为镂空结构且具有一定厚度，其材料不具铁磁性；镂空部分用于空气流通，制氧板上有镶嵌槽，磁铁固定在镶嵌槽内。
3.根据权利要求2所述的磁分离增氧装置，其特征在于：所述磁铁形状为四棱台，截面积小的一侧朝向进气口，同一制氧板上两相邻磁铁之间的磁感线密度沿着空气流动方向增加，氧气的顺磁性使得氧气更容易通过磁铁之间的间隙，空气逐层通过增氧箱内的制氧板，空气中的氧气浓度逐渐提高。
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