[实用新型]从空气中提取富氧装置

说明书

本实用新型涉及制氧技术领域，具体的说涉及一种从空气中提取富氧的装置。

工业化传统制氧办法是低温液化空气，首先使二氧化碳液化，再使氮气液化，最后使氧气液化；还可以电解水，得到纯氢和纯氧；利用化学分解某些氧化物也可以得到纯氧，例如分解高锰酸钾制取氧气；前几年有人想利用氮氧分子有效直径大小不同，用分子筛过虑出纯氧，但至今在市场上未见产品。而上述制氧技术需要庞大的低温设备，或者消耗大量能源；用氧化物分解制氧，原料较贵，成本太高，产量也有限，例如“氧立得”就是一例；而分子筛制氧技术太复杂，至今未见投入大规摸生产。

本实用新型针对上述制氧技术的不足，发明了一种装置相对简单，消耗能源相对较少，成本低，可以大规模直接从空气中分离出富氧，尤其对高原缺氧地区更有实用价值。

本实用新型的技术方案是利用氮氧气体分子不同的物理磁特性，从流动的空气束中使氮氧气体分子各自分离出来。众所周知，虽然氮氧气体分子都是顺磁性物质，但磁化系数相差很大，氮气分子的磁化系数ξ=0.1035×10^-8，而氧气分子的磁化系数ξ=15.12×10^-8，两者相差146倍。如果我们把氮分子和氧分子看成小球体，在理论上我们可以算出在相同磁场强度和相同磁埸梯度情况下，两者受到的磁场作用力的比较值来，根椐顺磁性物质小球在磁场中受作用力的公式：

    f=4/3×πr³ξH₀(ΔH/ΔX)---------(1)

                  f：分子在磁场中所受到的吸引力，

                  r：分子的有效半径，

                  ξ：磁化系数，

                  H₀：磁场强度，

                  ΔH/ΔX：磁场梯度，如果把氮分子有效直半径r_N=1.55×10^-8厘米，氧分子的有效半径r₀=1.45×10^-8厘米，及氮气和氧气的磁化系数ξ值代入(1)式，可算出在相同磁场强度和磁埸梯度情况下，二者受到的磁场吸引力相差120倍(公式1参见前苏联C、Э福里斯著梁宝洪译“普通物理学”P331)。从(1)式可知，磁场强度及磁埸梯度对两种气体分子的作用力与磁场强度大小及磁场梯度大小成正比。这样我们可以设计一种装置，在一束被驱动的空气束周围错落放置多个磁场，并形成一定的磁埸梯度，利用空气中的氧分子因受磁场吸引力大，偏转角度也大，使空气束中的氧分子和氮氧分子分离开来。

利用上述方案制取富氧经济效果是显而易见的，因为磁场可以由电磁铁来提供，也可以由永久磁铁来提供。众所周知，永久磁铁是不消耗能源的，如果空气束也用人力来驱动。这样就大大增加了制氧装置的机动性，特别适用即缺电又缺氧的高原地域。

下面结合附图对本实用型进一步说明。

图1是本实用新型的原理图。

图2是本实用新型的装置图。

图3是利用U型永久磁铁代替U型直流电磁铁装置图。

图中：1、U型直流电磁铁甲，2、线圈甲，3、线圈乙，4、U型直流电磁铁乙，5、倒置园锥外罩，6、氮气输出管，7、富氧室，8、氮气室，9、氧气输出管，10、中空多孔倒置园锥氮氧分离器，11、U型永久磁铁甲，12、U型永久磁铁软铁极头甲，13、U型永久磁铁软铁极头乙，14、U型永久磁铁乙。

图1：当一束空气流经由U型直流电磁铁1和4形成的磁场时，氧分子受到磁场力的吸引而偏转，运动轨迹成为一条向磁场强度大的方向弯曲的一条曲线，而离U型直流电磁铁极头较远的氧气分子，因为磁场强度的作用力较弱，向磁场强度大的方向偏转的弯曲度较小；而氮气分子受到磁场强度作用力不管近远都很小，基本上是不偏转，运动轨迹基本上是一条直线。