CN1894165A - 具有磁场发生的流体净化器 - Google Patents

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Abstract

一种流体净化器，包括有过滤器，该过滤器具有形成于内壁和外壁之间或内壁内的、截面减小的腔室。由粒状陶瓷颗粒构成的陶瓷层和均具有环形磁体和磁铁矿石碎片的至少一对磁性层布置在腔室中的陶瓷层的上方或下方。环形磁体被布置成使相邻环形磁体的相同磁极彼此相对，而磁力线的方向平行于流体流动的方向。在流体分子穿过由环形磁体和磁铁矿石碎片所产生的磁场时被活化，所述磁铁矿石碎片被环形磁体磁化。在其他实施例中，所述磁体可为形状不同且不规则的磁片，也可提供磁铁矿石碎片，磁片和/或磁铁矿石片可覆加陶瓷。

Description

具有磁场发生的流体净化器
技术领域
本发明涉及一种流体净化器，更具体地说，本发明涉及一种具有磁场发生装置比如一个永久磁体或多个永久磁体的水净化器。
背景技术
在本领域中已知的净化自来水用的装置是使用颗粒状活性碳等的装置，以清除自来水中的残留的氯和其它的杂质。还已知一些装置，具有额外的调节水的质量的功能，比如借助电解处理或借助使用一种离子交换树脂调节pH值。还有最近发展的一些装置，它们使用红外辐射或磁化处理以活化水分子。
美国专利No.5628900公开了一种水净化器，它包括有过滤器，该过滤器具有圆柱形壳体，圆柱形壳体成形为在一端带有水入口和在另一端带有水出口，该水净化器包括一个颗粒状活性碳层和含颗粒状陶瓷的陶瓷层、含磁铁矿石碎片的磁铁矿层以及环形的磁体，磁铁矿层设置为至少在陶瓷层的上面或下面，环形磁体以下述方式设置在陶瓷层的上面和下面，即使得这些环形磁体在磁力线的意义上来说彼此重合且磁力线的方向与水流动的方向平行。当水分子通过磁场时被活化，此磁场是由环形磁体和被环形磁体磁化的磁铁矿石层产生的。
本发明的一个目的是提供一种改进的流体例如水的净化器，它能够对被处理的流体施加磁场，比所述现有技术的水处理器更加有效，从而使被处理的流体中的污染物的清除也更加有效。
发明内容
在本发明中已经发现，磁化处理对活化流体分子例如水分子的有效性取决于两个主要因素-流体如何有效地通过磁场以及流体流动的速度。
带有或不带有一定数量的磁铁矿石的环形磁体形成具有固定磁场强度的磁性层。磁场的密度取决于磁性层的横截面-横截面越大，磁场的密度越低，反过来也是这样，横截面越小，磁场的密度越高。
对于磁性层的固定的磁场强度来说-磁场的密度与磁性层的横截面成反比。
磁化处理对活化流体分子例如水分子的有效性与磁场的密度成正比。
对于固定的流体流率来说，流体流的横截面越大，流体流的速度越低，反过来也是这样，流体流的横截面越小，流体流的速度越高。
对于固定的流体流率来说-流体流的速度与流体流的横截面成反比。
它们可以下列公式表达：
E∝1/C2
式中：E是磁化处理的有效性，以及
C是磁性层的横截面。
磁化处理对活化流体分子的有效性也与流体流的速度成正比。
对于带有或不带有一定数量的磁铁矿石的环形磁体形成的磁性层来说，如果磁性层的横截面减少一半，则磁场密度增加一倍，流体流的速度增加一倍，随后，磁化处理对活化流体分子的有效性改进四倍。
在本发明中已发现：通过在水净化器的磁性段中提供具有或不具有磁体矿石碎片的磁片可使流体处理例如水处理的有效性最大化，其中，所述磁片和/或磁铁矿石碎片覆加有陶瓷。
附图说明
在附图中：
图1是一个竖向剖面图，示出本发明的流体净化器的磁性段的优选实施例；
图2是一个竖向剖面图，示出现有技术的一个流体净化器；
图3是一个竖向剖面图，示出本发明的一个流体净化器的优选实施例，作为用于水的一个雨淋式过滤器。
图4A、4B和4C是处理系统中的本发明流体净化器的几个优选实施例的竖向剖面图，在所述处理系统中还包括其他流体处理介质；
图5所示为与图1类似的、剪切的竖向剖面图，但该图中显示了本发明流体净化器的磁性段的第二优选实施例；
图6所示为与图5类似的、剪切的竖向剖面图，但该图中显示了本发明流体净化器的磁性段的第三优选实施例；
图7所示为与图6类似的、剪切的竖向剖面图，但该图中显示了本发明流体净化器的磁性段的第四优选实施例；
图8所示为与图7类似的、剪切的竖向剖面图，但该图中显示了本发明流体净化器的磁性段的第五优选实施例。
具体实施方式
图1是流体净化器的磁性段MS的一个优选实施例的竖向剖面图，该磁性段包括按照本发明的磁场发生装置。图1中的流体净化器的磁性段MS包括基本为圆柱形的壳体10，壳体10具有纵轴线a、外壁31、内壁32和底部33，所述外壁31、内壁32和底部33在其中限定有腔室34。第一磁性层101、第二陶瓷层102、第三磁性层103、第四陶瓷层104、第五磁性层105、第六陶瓷层106以及第七磁性层107定位在腔室34内。
在图1所示的本发明的优选实施例中，每个磁性层101、103、105或107分别地包括环形磁体40-1、40-2、40-3和/或40-4以及磁铁矿石碎片50-1、50-2、50-3和/或50-4。环形磁体以这样一种方式布置，即使得相邻的环形磁体的相同的磁极彼此相对。如图1所示，环形磁体40-1的S极对着环形磁体40-2的S极，环形磁体40-2的N极对着环形磁体40-3的N极，以及环形磁体40-3的S极对着环形磁体40-4的S极。
每个陶瓷层102、104和/或106优选为非磁性的且优选分别地包括粒状陶瓷颗粒60-1、60-2和60-3。然而，在备选的实例中，陶瓷层可形成为非粒状块的形式，该非粒状块形成为带有孔或通道，用于水通过，和/或所述陶瓷层可由非陶瓷、非磁性的材料制成，但不脱离本发明。所述陶瓷材料可以是在本申请人的在先美国专利No.5,628,900中所披露的种类。
流体例如水由图1中所示的磁性段MS的顶部30流入，通过各层101、102、103、104、105、106和107，随后通过底部33排出。反过来也是这样，流体还能够反向流动，由底部33流入，通过各层107、106、105、104、103、102和101，以及随后通过顶部30排出。
图1内示出两对磁性层，然而，这种排列不局限于两对磁性层，如果希望，能够排列任何数目的磁性层。类似地，陶瓷层的数目也可以改变。
图2是现有技术的流体净化器的磁性段MS的竖向剖面图，该流体净化器也包括磁场发生装置。图2中的磁性段MS包括壳体20、第一磁性层201、第二陶瓷层202、第三磁性层203、第四陶瓷层204、第五磁性层205、第六陶瓷层206、第七磁性层207。壳体20具有外壁34和底部36。
每个磁性层201、203、205或207分别包括环形磁体40-5、40-6、40-7和/或40-8，以及磁铁矿石碎片50-5、50-6、50-7和/或50-8。就如在图1中所示的那样，环形磁体以这样一种方式排列，使得相邻的环形磁体的相同的磁极彼此相对。如图2中所示，环形磁体40-5的S极对着环形磁体40-6的S极，环形磁体40-6的N极对着环形磁体40-7的N极，以及环形磁体40-7的S极对着环形磁体40-8的S极。
每个优选的非磁性陶瓷层202、204和/或206分别地包括粒状陶瓷颗粒60-4、60-5和/或60-6。
流体例如水由壳体的顶部35流入，通过各层201、202、203、204、205、206和207，以及随后通过底部36排出。反过来也是这样，流体还能够反向流动，由底部36流入，通过各层207、206、205、204、203、202和201和随后通过顶部35排出。
环形磁体40-1、40-2、40-3、40-4、40-5、40-6、40-7和40-8在图1和图2内是相同的。磁铁矿石颗粒50-1、50-2、50-3、50-4、50-5、50-6、50-7和50-8的量也是相同的。然而，腔室10的横截面面积为壳体20的横截面面积的一半。
对于流动通过腔室10和壳体20的相同的流体流来说，流动通过腔室10的流体流的速度是流动通过壳体20的流体流的速度的两倍。由于每个磁性层101、103、105、107、201、203、205和207具有相同的环形磁体和相同量的磁铁矿石碎片50-1、50-2、50-3、50-4、50-5、50-6、50-7和50-8，以及腔室10的横截面是壳体20的一半，因此，磁性层的磁场密度是磁性层201、203、205和207的磁场密度的两倍。
虽然腔室10的磁性层101、103、105和107在其它方面与壳体20的磁性层201、203、205和207严格地相同，但图1所示的本发明的磁化处理对活化水分子的有效性好于图2所示的现有技术的四倍。
如图3所示，本发明的流体净化器的磁性段MS被结合在优选用于水的雨淋式过滤器中。在图3内按照箭头所指示，水流动通过入口12、管子13、腔室14、沉淀过滤器15、腔室16、壳体17并通过出口18排出。磁性段MS的腔室16具有外壁28，例如其直径为2.2in(3.8in2)和内壁21，例如其直径为1.7in(2.27in2)，腔室16将具有1.53in2(3.8in2-2.27in2)的横截面为。壳体17也具有外壁28，也例如其直径为2.2in，将使壳体17的横截面为3.8in2。如果将相同的磁场层放入腔室16内以代替壳体17，则腔室16内磁化处理的有效性比在壳体17内改进6.17倍(3.8×3.8/1.53/1.53)。
应该理解，虽然图3所示的水处理器是作为一个雨淋式过滤器，但该净化器可以构造为不同于雨淋式过滤器的各种类型的水处理过滤器或组件中的任何一种的全部或部分。
虽然示出和说明了磁铁矿石碎片或颗粒与环形磁体一起形成磁性层，但在不脱离本发明的条件下，磁铁矿石可以取消，仅依赖环形磁体以提供磁性层内的磁力。
如图4A-4C所示，本发明的流体净化器壳体和结构可采用除图3所示的雨淋式过滤器之外的不同形式。例如，图4A和4B所示的壳体70可包括单个腔室71，该腔室71由图4A中的中间磁性处理区72或图4B中的中间磁性处理区73分开。在磁性处理区72或73之上和之下的腔室71优选含有不同于磁性处理中所使用的流体处理介质。当所处理的流体为水时，这种处理介质可包括沙子、麦饭石(bakuhan)、taicho、碳和/或精细分离(devided)金属如在美国专利No.5,415,770中所披露的铜锌合金。应认识到：所述处理区72或73之上的腔室71中的介质76可与所述处理区之下的腔室中的介质77相同或不同。
如图4A所示的磁性处理区72本质上为如图1和图5-8所示的环形，其中心处阻止流体流过，从而将流体流集中在磁性处理区的外周周围和外壁31与内壁32之间的环形磁性段MS中，以实现前面所述的磁场密度和增大的流体流速。
在图4B中的磁性处理区73的布置中也可实现比较大的磁场密度和流体流速，其中，在外壁31和内壁32之间的环形外周阻止流过磁性处理区73的水，水集中通过所述区的中心的磁性段MS且在内壁32中流过。
因此，可看到：将被处理的水进入图4A和4B中的壳体70的入口74，且穿过腔室71的上部中的水处理介质76，穿过磁性处理区72及其磁性段MS，通过腔室71的下部中的处理介质77，且通过出口78排出壳体70。应理解：流体流可反向流动而从壳体70的底部流至顶部。
图4C所示的流体净化器也包括有壳体80，该壳体80限定了用于容纳处理介质82的腔室81。在净化水时，所述处理介质82可以是在图4A和4B的说明内容中所述的任一种处理介质。与图4A、4B所示的流体净化器相比较，图4C中的磁性段MS布置在净化器的排放部处，例如，布置在排放提升件83的端部，所述排放提升件83处于流体已通过入口84而被引入壳体80且被处理介质82完全处理之后。另外，相对于壳体80和处理介质82的直径来说，磁性段MS具有减小的直径。这样，就如图4A、4B中所示的那样，可优选使将被处理的流体以较低的流速穿过处理介质82而使流体与处理介质的接触时间最大化，然后，当流体穿过直径减小的磁性段MS时，由于磁场密度的增大，流体的流速则被显著增大。
图5所示为流体净化器的磁性段MS的第二优选实施例的竖向剖面图，该磁性段MS包括基本为圆柱形的壳体86，壳体86具有纵向轴线a、外壁87和内壁88，外壁87和内壁88中限定有腔室89。如图1和图4A所示的那样，腔室89由于图1中所讨论的上述原因而总体上为环形，所述原因为例如具有增大的流体速度和增大的磁场密度。
也如图1中所示的实施例那样，在腔室89中布置有第一磁性层301、第二陶瓷层302、第三磁性层303等等。陶瓷层302与图1中的陶瓷层102、104和106基本相同。但是，与图1中的实施例不同的是，图5中由陶瓷层302隔开的磁性层301、302中的磁性是由不规则且不同形状的磁片90提供的，这些磁片90与磁铁矿石碎片92一起分布在磁性层301和303中。磁片90在层301、303中这种分布方式使跨腔室89的截面的磁场比图1所示实施例中的环形刚性磁体40-1、40-2、40-3和40-4更加一致且均匀地分布。图1中的磁场密度在磁体附近非常强，但在远离磁体的侧向上迅速减小。
图6、7、8也是流体净化器的磁性段MS的另外三个优选实施例的竖向剖面图。图6-8中的实施例与图1和图5中的实施例的不同之处在于图6-8中的磁性段中的组分不是分层的。相反，不同的组分在腔室94的高度上相对均匀地分布且消除了陶瓷层。在所述一个或多个组分上施加覆层96来取代陶瓷。
在图6中，腔室94含有相对均匀混合但形状不同的不规则磁片90，就如图5中所示的那样，以及还包含磁铁矿石碎片92。但是，图6中所示的磁铁矿石碎片具有覆加于其上的陶瓷层96。
在图7所示的实施例中省略了磁铁矿石碎片，但形状不同的不规则磁片90具有覆加于其上的陶瓷层96。
为图6中的磁铁矿石碎片92和图7中的磁铁矿石碎片94覆加陶瓷层96具有防止所述碎片锈蚀的优点。这种陶瓷层也布置了所具有的某些接触反应作用更接近磁性作用的陶瓷。
磁片90优选具有不同的且不规则的形状以防止它们相互吸引和附着而达到它们粘着在一起阻止水流过的程度。由于它们具有不同的形状且不规则，因此，即使它们粘着在一起，但在相组合的结构之间也存在无数的孔和空间而使水通过聚合的结构且非常接近各个磁片的磁场以改进磁化处理。
在图8所示的磁性段MS的实施例中，磁铁矿石碎片92也像图6中那样覆加有陶瓷层96，但利用与图1所示实施例类似的环形刚性磁体40-5、40-6、40-7将处于不同高度处的磁片90替换。
在图6-8所示的上述实施例中完全消除了对磁性段MS中的处理材料的离散(discrete)水平或层的需要。这样便于材料的组装和替换。
尽管图5-8中所示的磁性段MS如图1和图4A所示的环的形式，但应理解，它们也可采取图4B所示的居中的形式。
还应该理解，已经说明的本发明的优选的实施例，仅是为了说明本发明的原理。在不脱离本发明的真实的精神和范围的条件下，本领域的技术人员可以做出各种改变。

Claims (38)

1.一种流体净化器，包括：
壳体，该壳体具有内壁、外壁以及底部，外壁的横向尺寸大于内壁，所述内壁、外壁和底部在内壁和外壁之间或在所述内壁内限定有腔室；
壳体具有中心的纵轴线以及沿着所述轴线相间隔的一对相对的端部，所述壳体形成为带有在一个端部处的流体入口以及在另一端部处的流体出口，以允许流体流在平行于上述轴线的方向上通过所述腔室；
至少一个非磁性层设置在所述腔室内，该非磁性层相对于所述轴线垂直地延伸跨过所述腔室；以及
至少一个磁性层，设置在所述腔室内，所述磁性层包括有磁体，所述磁性层相对于所述轴线垂直地延伸跨过所述腔室。
2.按照权利要求1的流体净化器，其特征在于，所述非磁性层包括陶瓷。
3.按照权利要求2的流体净化器，其特征在于，所述陶瓷包括粒状的陶瓷颗粒。
4.按照权利要求1的流体净化器，其特征在于，所述非磁性层包括粒状的颗粒。
5.按照权利要求1的流体净化器，其特征在于，所述磁性层中包括磁铁矿石碎片。
6.按照权利要求5的流体净化器，其特征在于，所述非磁性层包括粒状的陶瓷颗粒。
7.按照权利要求1的流体净化器，它包括与所述入口相邻的过滤器。
8.按照权利要求7的流体净化器，其特征在于，所述磁性层设置在所述过滤器和所述陶瓷层之间。
9.按照权利要求5的流体净化器，包括设置在所述腔室内的至少一对磁性层，一个所述磁性层设置在所述流体入口和所述陶瓷层之间，以及另一个所述磁性层设置在所述陶瓷层和所述流体出口之间。
10.按照权利要求9的流体净化器，其特征在于，所述磁性层的相应磁体产生磁力线，所述磁力线与所述中心纵轴线以及流体流动的方向平行。
11.按照权利要求10的流体净化器，其特征在于，相邻的磁性层的相应磁体被定位成使相邻的环形磁体的相同的磁极彼此相对，并且所述磁力线穿过所述磁性层，从而磁化所述磁铁矿石碎片。
12.按照权利要求9的流体净化器，其特征在于，相邻的磁性层的相应磁体被定位成使相邻磁体的相同的磁极彼此相对。
13.按照权利要求1的流体净化器，包括与所述入口相邻的过滤器，其中，所述磁性层布置在所述过滤器和所述非磁性层之间。
14.按照权利要求1的流体净化器，包括布置在所述腔室中的至少一对磁性层，所述磁性层之一布置在流体入口和非磁性层之间，另一个所述磁性层布置在非磁性层和所述流体出口之间。
15.按照权利要求14的流体净化器，其特征在于，所述磁性层的相应的磁体产生磁力线，所述磁力线与所述中心纵轴线和流体流动方向平行。
16.按照权利要求15的流体净化器，其特征在于，相邻的磁性层的相应的磁体被布置成使相邻磁体的相同的磁极彼此相对，所述磁力线穿过所述磁性层。
17.按照权利要求14的流体净化器，其特征在于，相邻的磁性层的相应的磁体被布置成使相邻磁体的相同的磁极彼此相对。
18.按照权利要求1的流体净化器，其特征在于，流体净化器是雨淋式过滤器。
19.按照权利要求5的流体净化器，其特征在于，流体净化器是雨淋式过滤器。
20.按照权利要求9的流体净化器，其特征在于，流体净化器是雨淋式过滤器。
21.按照权利要求11的流体净化器，其特征在于，流体净化器是雨淋式过滤器。
22.按照权利要求1的流体净化器，其特征在于，所述腔室由所述内壁和所述外壁限定，且所述磁体是环形的。
23.按照权利要求10所述的流体净化器，其特征在于，所述腔室由所述内壁和所述外壁限定，且所述磁体是环形的。
24.按照权利要求16所述的流体净化器，其特征在于，所述腔室由所述内壁和所述外壁限定，且所述磁体是环形的。
25.一种流体净化器，包括：
壳体，该壳体具有内壁、外壁和底部，所述外壁的横向尺寸大于所述内壁，所述内壁、外壁和底部在壳体中、在它们之间限定有腔室。
壳体具有中心纵轴线以及沿着所述纵轴线保持间隔的一对相对的端部，所述壳体形成有在一个端部处的流体入口以及在另一个端部处的流体出口，以允许流体在平行于所述轴线的方向上穿过所述腔室；
与所述入口相邻布置的过滤器；
至少一个陶瓷层，该陶瓷层设置在所述腔室内而在所述过滤器和出口之间，所述陶瓷层包括粒状的陶瓷颗粒，且该陶瓷层相对于所述轴线垂直地延伸跨过所述腔室；
设置在所述腔室内的至少一对磁性层，每个所述磁性层包括有环形磁体和磁铁矿石碎片，且该磁性层相对于所述轴线垂直地延伸跨过所述腔室，一个所述磁性层设置在所述过滤器和所述陶瓷层之间，以及另一个所述磁性层设置在所述陶瓷层和所述出口之间；以及
至少一对所述环形磁体设置在所述腔室内且共轴地围绕所述轴线，其中，一个所述磁体定位在所述陶瓷层和所述入口之间，以及另一个磁体定位在所述陶瓷层和所述出口之间，从而使所述环形磁体产生磁力线，所述磁力线与所述中心纵轴线平行且在所述流体流动的方向上，所述环形磁体被定位成使所述环形磁体中相邻的一些的相同的磁极彼此相对，所述磁力线穿过所述磁性层，从而磁化所述磁性层内的磁铁矿石颗粒。
26.按照权利要求25的流体净化器，其特征在于，流体净化器是雨淋式过滤器。
27.一种流体净化器，包括：
其中具有腔室的壳体；
与所述壳体的一端相邻的入口及与所述壳体的另一端相邻的出口以允许流体流过所述腔室；
布置在所述腔室中的材料，水流过所述材料，所述材料包括陶瓷和形状不同且不规则的磁片。
28.按照权利要求27所述的流体净化器，其特征在于，所述陶瓷包括陶瓷颗粒，陶瓷片布置在第一层中，磁片布置在与所述第一层相区分的独立层中。
29.按照权利要求27所述的流体净化器，其特征在于，所述陶瓷被覆加到所述磁片上。
30.按照权利要求27所述的流体净化器，其特征在于，所述材料包括磁铁矿石碎片。
31.按照权利要求30所述的流体净化器，其特征在于，所述陶瓷被覆加到所述磁片和/或所述磁铁矿石碎片至少之一上。
32.按照权利要求27所述的流体净化器，其特征在于，所述壳体具有内壁、横向尺寸大于所述内壁的外壁、以及底部，所述内壁、外壁和底部在所述内壁和外壁之间或在所述内壁内限定了所述腔室；
该壳体具有中心纵轴线，流体在平行于所述轴线的方向上流过所述腔室、所述陶瓷颗粒和磁片；
所述腔室中的材料相对于所述轴线垂直延伸过所述腔室。
33.按照权利要求28所述的流体净化器，其特征在于，所述壳体具有内壁、横向尺寸大于所述内壁的外壁、以及底部，所述内壁、外壁和底部在所述内壁和外壁之间或在所述内壁内限定了所述腔室；
该壳体具有中心纵轴线，流体在平行于所述轴线的方向上流过所述腔室、所述陶瓷片和磁片；以及
所述腔室中的材料相对于所述轴线垂直延伸过所述腔室。
34.按照权利要求29所述的流体净化器，其特征在于，所述壳体具有内壁、横向尺寸大于所述内壁的外壁、以及底部，所述内壁、外壁和底部在所述内壁和外壁之间或在所述内壁内限定了所述腔室；
该壳体具有中心纵轴线，水在平行于所述轴线的方向上流过所述腔室、所述陶瓷片、磁片和磁铁矿石碎片；
所述腔室中的材料相对于所述轴线垂直延伸过所述腔室。
35.按照权利要求31所述的流体净化器，其特征在于，所述壳体具有内壁、横向尺寸大于所述内壁的外壁、以及底部，所述内壁、外壁和底部在所述内壁和外壁之间或在所述内壁内限定了所述腔室；
该壳体具有中心纵轴线，流体在平行于所述轴线的方向上流过所述腔室及腔室中的所述陶瓷和微粒；
所述腔室中的所述材料相对于所述轴线垂直延伸过所述腔室。
36.一种流体净化器，包括：
其中具有腔室的壳体；
与壳体的一端相邻的入口及与壳体的另一端相邻的出口以使流体流过所述腔室；
布置在腔室中的至少一个磁体，流体流过所述磁体；
位于腔室中的颗粒材料，流体流过所述颗粒材料；所述颗粒材料包括磁铁矿石碎片，所述磁铁矿石碎片被覆有陶瓷且与所述磁体相邻。
37.按照权利要求36所述的流体净化器，包括在流体流动的方向上且在被覆有陶瓷的磁铁矿石碎片内相互间隔的多个所述磁体。
38.按照权利要求36所述的流体净化器，其特征在于，所述壳体具有内壁、横向尺寸大于所述内壁的外壁、以及底部，所述内壁、外壁和底部在所述内壁和外壁之间或在所述内壁内限定了所述腔室；
该壳体具有中心纵轴线，流体在平行于所述轴线的方向上流过所述腔室及腔室中的覆加有陶瓷的磁铁矿石碎片；
所述被覆有陶瓷的磁铁矿石碎片相对于所述轴线垂直延伸过所述腔室。
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