PL199530B1

PL199530B1 - Atmospheric air oxygen separator

Info

Publication number: PL199530B1
Application number: PL357288A
Authority: PL
Inventors: Antoni Latuszek
Original assignee: Politechnika Warszawska
Priority date: 2002-11-22
Filing date: 2002-11-22
Publication date: 2008-09-30
Also published as: PL357288A1

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest separator tlenu z powietrza atmosferycznego, w którym komora (1) jest zamknięta przez jedną ścianę (2) wykonaną z segmentów namagnesowanego proszku ferromagnetycznego, a miedzy zewnętrzną, a wewnętrzną powierzchnią ściany jest wytworzony gradient temperatury. W drugim rozwiązaniu wewnątrz ścianki walcowej znajduje się walec, wokół którego usytuowana jest współosiowo struktura walcowa, złożona z segmentów proszku ferromagnetycznego z umieszczonymi w nich prętami. Segmenty te są położone między magnesami stałymi, zaś między ścianką walcową, a walcową strukturą segmentów znajduje się komora pierścieniowa, przy czym między zewnętrzną, a wewnętrzną powierzchnią struktury walcowej jest wytworzony gradient temperatury.The invention concerns an atmospheric oxygen separator in which a chamber (1) is enclosed by a single wall (2) made of segments of magnetized ferromagnetic powder, with a temperature gradient created between the outer and inner surfaces of the wall. In the second solution, the cylindrical wall contains a cylinder around which a cylindrical structure composed of ferromagnetic powder segments with rods embedded within them is arranged coaxially. These segments are located between permanent magnets, and an annular chamber is located between the cylindrical wall and the cylindrical structure of segments, with a temperature gradient created between the outer and inner surfaces of the cylindrical structure.

Description

Przedmiotem wynalazku jest separator tlenu z powietrza atmosferycznego.The present invention relates to an oxygen separator from atmospheric air.

Urządzenie to może służyć chorym o wzmożonym zapotrzebowaniu na tlen, pomaga zwiększyć wydajność pracy intelektualnej, chronić kierowców przed zaśnięciem, podwyższać sprawność silników spalinowych przy jednoczesnym obniżeniu wydzielania szkodliwych gazów.This device can be used by patients with an increased demand for oxygen, it helps to increase the efficiency of intellectual work, protect drivers from falling asleep, increase the efficiency of internal combustion engines while reducing the emission of harmful gases.

Znane jest urządzenie do oddzielenia tlenu od powietrza, tzn. głównie od azotu. W urządzeniu tym następuje skroplenie powietrza, a następnie jego destylacja.A device for separating oxygen from air, i.e. mainly nitrogen, is known. In this device, air is condensed and then distilled.

Zaletami separatora według wynalazku jest prosta budowa, gabaryty dostosowane do potrzeb oraz małe zużycie energii.The advantages of the separator according to the invention are simple structure, dimensions adapted to the needs and low energy consumption.

W separatorze tlenu wedł ug wynalazku prostopad ł o ś cienna komora jest zamknię ta przez co najmniej jedną ścianę, która jest wykonana z namagnesowanego proszku ferromagnetycznego, a mi ę dzy zewnę trzną a wewnę trzną stroną ś ciany jest wytworzona róż nica temperatur.In the oxygen separator according to the invention, the perpendicular wall chamber is closed by at least one wall, which is made of a magnetized ferromagnetic powder, and a temperature difference is created between the outside and the inside of the wall.

W separatorze tlenu według wynalazku wewnątrz ścianki walcowej znajduje się walec, wokół którego usytuowana jest współosiowo struktura walcowa złożona z segmentów proszku magnetycznego z umieszczonymi w nich prętami, a segmenty te są położone między magnesami stałymi, zaś między ścianką obudowy a strukturą walcową segmentów znajduje się komora pierścieniowa.In the oxygen separator according to the invention, inside the cylindrical wall there is a cylinder, around which a cylindrical structure is coaxially arranged consisting of segments of magnetic powder with bars placed in them, and these segments are located between the permanent magnets, and between the housing wall and the cylindrical structure of the segments there is a chamber annular.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku w ujęciu schematycznym, na którym fig. 1 przedstawia pierwsze rozwiązanie w przekroju wzdłużnym, a fig. 2 ukazuje drugie rozwiązanie w przekroju poprzecznym.The subject matter of the invention is presented in an exemplary embodiment in a schematic view, in which Fig. 1 shows the first embodiment in longitudinal section, and Fig. 2 shows the second embodiment in cross-section.

Separator posiada ferromagnetyczne ściany 7, 7', 8 oraz kompozytową ścianę 2, tworzące komorę 1. Ta ściana 2 składa się z wielu prostopadłościennych segmentów 3, wykonanych z proszku ferromagnetycznego 3' i prostopadłościennych silnych magnesów 4, ustawionych tak, że biegun N jednego magnesu 4 jest położony naprzeciwko bieguna S drugiego magnesu 4. Tak usytuowane magnesy tworzą pole magnetyczne skierowane w jedną stronę przez wszystkie segmenty proszku 3' i zamyka się przez ściany 7, 7' oraz 8. Tak więc wszystkie ziarna proszku 3' w segmentach 3 są silnie namagnesowane. Ściana 2 jest otoczona prętami 5, 6, dobrze przewodzącymi ciepło. Pręty 5 mają wyższą temperaturę T2 niż temperatura T1 prętów 6. Tę różnicę temperatur uzyskuje się dzięki zetknięciu ścianek prętów 5 i 6 z modułem Peltiera.The separator has ferromagnetic walls 7, 7 ', 8 and a composite wall 2 forming chamber 1. This wall 2 consists of a number of cuboidal segments 3 made of ferromagnetic powder 3' and cuboidal strong magnets 4, positioned so that the N pole of one magnet 4 is located opposite the S pole of the second magnet 4. The magnets so positioned create a magnetic field directed one way through all the powder segments 3 'and is closed by the walls 7, 7' and 8. So all the powder grains 3 'in the segments 3 are strongly magnetized. The wall 2 is surrounded by bars 5, 6, which conduct heat well. The bars 5 have a higher temperature T2 than the temperature T1 of the bars 6. This temperature difference is obtained by contacting the walls of the bars 5 and 6 with the Peltier module.

Z prawa Curie wynika, ż e podgrzanie gazu paramagnetycznego powoduje zmniejszenie jego podatności magnetycznej i związanej z tym siły wyporu F. Dzięki istnieniu na granicy ziaren proszku ferromagnetycznego 3' dużego gradientu natężenia pola magnetycznego w całym obszarze proszku powstaje duża siła F wyporu gazu ciepłego poza pole, a na jego miejsce dopływa gaz chłodny. Z kolei ten gaz się podgrzewa i zjawisko zachowuje swoją ciągłość - przepływ gazu od obszaru chłodnego (temperatura T1) do obszaru gorącego (temperatura T2). W komorze 1 gromadzi się gaz o zawartości tlenu większej niż w powietrzu atmosferycznym. Celem zwiększenia skuteczności przepływu tlenu można między komorą 1, a otaczającym powietrzem wytworzyć dodatkowo niewielką różnicę ciśnień stałą lub zmienną.It follows from the Curie law that heating the paramagnetic gas reduces its magnetic susceptibility and the associated buoyancy force F. Due to the existence of a large gradient of the magnetic field strength at the grain boundary in the entire area of the powder, a large force F of the displacement of the warm gas outside the field is created and is replaced by cool gas. In turn, this gas heats up and the phenomenon retains its continuity - gas flow from the cool area (temperature T1) to the hot area (temperature T2). In chamber 1, gas is collected with an oxygen content greater than that in the atmospheric air. In order to increase the efficiency of the oxygen flow, it is also possible to create a small constant or variable pressure difference between the chamber 1 and the surrounding air.

W separatorze według drugiego rozwiązania wewnątrz walcowej obudowy 7 znajduje się walec 8. Wokół niego usytuowana jest walcowa struktura zawierająca segmenty 3 proszku ferromagnetycznego. Te segmenty są położone między magnesami stałymi 4. Między strukturą walcową a ścianką 7 znajduje się pierścieniowa komora 1. Wewnątrz segmentów 3 znajdują się pręty 5 i 6. Pręty 5 ogrzewają proszek ferromagnetyczny, zaś pręty 6 ochładzają ten proszek. Powstaje więc gradient temperatury. Między walcem 8 a strukturą segmentów 3 utworzona jest komora 9, przez którą przepływa powietrze atmosferyczne. Przez komorę 1 przepływa powietrze wzbogacone w tlen.In the separator according to the second embodiment, inside the cylindrical housing 7 there is a cylinder 8. Around it is a cylindrical structure containing segments 3 of ferromagnetic powder. These segments are located between the permanent magnets 4. An annular chamber 1 is located between the cylindrical structure and the wall 7. Inside the segments 3 there are bars 5 and 6. The bars 5 heat the ferromagnetic powder and the bars 6 cool the powder. Thus, a temperature gradient is formed. A chamber 9 is formed between the roller 8 and the structure of the segments 3 through which the atmospheric air flows. Oxygen-enriched air flows through chamber 1.

Działanie tego urządzenia jest identyczne z działaniem separatora według pierwszego rozwiązania.Operation of this device is identical to that of the separator of the first solution.

Na skutek powstania gradientu temperatur między prętami 5 i 6 wytwarza się migracja tlenu od prętów zimniejszych 6 do cieplejszych 5. Magnesy 4 wytwarzają w całej objętości proszku gradient indukcji magnetycznej. Gradient ten powoduje wciąganie cząstek tlenu w obszar proszku, a gradient temperatury usuwa tlen do komory 1. Można także zwiększyć wydajność urządzenia przez zastosowanie dodatkowo różnicy ciśnień.As a result of the temperature gradient between the bars 5 and 6, a migration of oxygen is produced from the colder 6 to the warmer 5 bars 5. The magnets 4 create a magnetic induction gradient in the entire volume of the powder. This gradient draws the oxygen particles into the powder region and the temperature gradient removes the oxygen into chamber 1. It is also possible to increase the efficiency of the device by additionally applying a pressure differential.

Claims

Patent claims

1. Oxygen separator from atmospheric air, comprising a chamber bounded by walls, magnets and a Peltier module, characterized in that the chamber (1) is closed by at least one wall (2) made of segments (3) of magnetized ferromagnetic powder (3 '), and a temperature gradient is created between the outer and inner surfaces of the wall (2).

2. Oxygen separator from atmospheric air, comprising a cylindrical housing, ferromagnetic powder, magnets and a Peltier module, characterized in that inside the cylindrical wall (7) there is a cylinder (8) around which a cylindrical structure composed of segments (3) is coaxially located ferromagnetic powder with rods (5) and (6) placed in them, and these segments are located between the permanent magnets (4), and between the cylindrical wall (7) and the cylindrical structure of the segments (3) there is an annular chamber (1), whereby a temperature gradient is created between the outer and inner surfaces of the cylindrical structure.