多级隧道强磁梯度间隙分离富氧装置，包括一头小一头大的多个截面为三角形或梯形的长条形永久性磁铁分层分级依次按大小头顺序堆积，并由支承框架支承固定，组成多级三角形隧道组，两组相同的三角形隧道组以三角形尖角相对或梯形短边相对并对称放置，组成对称多级隧道式顺磁富氧装置。空气入口的多角隧道由磁铁小头到磁铁大头隧道截面逐渐变小；最后一级最高浓度富氧气通道由磁铁小头到磁铁大头其隧道截面逐渐变大；其余三角形隧道由磁铁小头到磁铁大头其隧道截面逐渐变大。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种多级隧道强磁梯度间隙分离富氧装置，属于气体分离
技术介绍
空气中氧气的含量为20. 93%，当空气中氧气含量超过21%时称为富氧空气；随着科技的发展和社会的进步，富氧空气的应用也越来越广，包括富氧助燃节能环保、医疗保健卫生、化学化工反应以及农业水产养殖等等，特别是人类面临的环境污染和能源短缺，使得改善家庭环境的氧含量以抵御大气的污染和应用富氧助燃节能环保成为势在必行；但用于富氧助燃节能环保的膜法富氧尽管生产成本偏高、运行费用偏大，而用于家庭的室内供氧却一直因为制氧成本太高而无法大面积推广。目前制取富氧气体的方法有深冷法、变压吸附法、电解水法、化学法、膜分离法等，这些方法制氧成本都很高。人类认识并研究利用氧气的顺磁性和氮气的抗磁性特点及体积磁化率相差251倍的差异，设计制作过多种多样的装置，并申请了多个相关专利，但都因顺磁分离气体中氧含量增量不大，没有实用价值而至今没有能够工业化或产业化。魏伯卿的两个专利技术专利200910152415. X多级隧道式顺磁分离富氧装置和 201010157885. 8多级隧道式强磁梯度间隙分离富氧系统，通过多次的实验证明有其不足之处气体在强磁隧道中不断因顺磁力的作用，富氧气体通过间隙进入另一隧道后，会形成一定的压力变化，即普通空气流通的隧道不断间隙分离流出富氧气体，其气压和流量不断变小，而最后收集富氧气体的隧道被不断间隙分离流入富氧气体，其气压和流量不断变大，中间各级分离富氧气体的隧道，其富氧气体因间隙分离进入的富氧气体和间隙分离流出的更高浓度的富氧气体而压力和流量变化相对较小，但这些压力的变化在一定程度上影响气体的分离效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种结构简单、使用方便、产氧量可大可中可小、产氧浓度可高可中可低、系统成本较低、运行成本更低、并且可以消除因气体分离带来的各级隧道气体压力变化而提高富氧气体分离效率的一种多级隧道强磁梯度间隙分离富氧装置。本专利技术根据魏伯卿申请的两个专利技术专利200910152415. X多级隧道式顺磁分离富氧装置和201010157885. 8多级隧道式强磁梯度间隙分离富氧系统，进行以下三项改进(1)、将空气入口的隧道由原申请专利的隧道截面一样粗细，改成由空气入口到出口隧道截面逐渐变小；(2)、将收集富氧浓度最高的最后一级最高浓度富氧气通道，由原申请专利的隧道截面一样粗细，改成由空气入口到出口方向隧道截面逐渐变大；(3)、将原申请专利的所有整条一样粗细的三角形或梯形或一面大一面小且有类似梯形磁场分布的长条形永久性磁铁，改成由空气入口到出口方向磁铁由小变大，即三角形或梯形或一面大一面小且有类似梯形磁场分布的长条形永久性磁铁全改成一头小一头大且小头挨小头大头挨大头地异极相对地间隙堆积排列，排列方式不变。氧气为顺磁性介质，标准状态下其体积磁化率为146 X 10_6，氮气为抗磁性介质，标准状态下其体积磁化率为-0. 58X10_6，根据这一特性，氧气和氮气在梯度磁场(dB/dx>0) 中会受到不同强度方向相反的磁场力作用氧分子受力为^ehdB/dx=!!!^=^ 32X1(T24B dB/dx,为氧分子磁矩，Hi1为氧分子质量，B1为氧分子加速度，B为磁场强度；氮分子受力为F2=-IVlB/dx=m2￡i2=-l·72Χ1(Γ26Β dB/dx,μ2为氮分子磁矩，m2为氮分子质量，a2为氮分子加速度，B为磁场强度；F1 /F2= (4. 32 X IO-24B dB/dx) / (1. 72 X IO^26B dB/dx) =251. 16 倍氧气所受磁场力指向磁场强度增大的方向，而氮气受到的磁场力指向磁场强度减小的方向。根据朱重光教授的计算(淮北煤师院学报1997年第18卷第1期)氧分子和氮分子的分离行程为1.8mm，但实际分离过程中由于分子的热运动、喘流和碰撞等多重作用，与理论计算有相当的差距；本专利技术每条隧道的空间能使氮氧分子产生多次逐级分离；另外， 根据蔡军博士等的实验结果(北京科技大学学报2006年5月)当混合气体中氧气的初始体积分数由20%增加到30%时，其顺磁分离气中氧的体积分数增量由0. 12%增加到0. 59%， 这说明氮氧混合气体中氧气含量越高，其顺磁分离气中氧气浓度的增量比例也就越大。因此本专利技术采用多级隧道分离，即第一级隧道分离出的富氧空气进入第二级隧道进行顺磁分离，第二级顺磁隧道分离出的富氧空气再进入第三级隧道分离，然后进行第四级分离、第五级分离........，这样上一级分离出的富氧空气在下一级中可以分离富集出更高浓度的富氧空气，这样一级一级的连续不断分离富集的富氧气体的氧浓度也越来越高。本专利技术提供的一种多级隧道强磁梯度间隙分离富氧装置，包括一头小一头大的多个截面为三角形或梯形或一面大一面小且有类似梯形磁场分布的长条形高强磁力的永久性磁铁分层分级依次按大小头顺序堆积即小头与小头并肩，大头与大头并肩堆积，并由长六边支承框架支承固定；一头小一头大的长条形磁铁的两侧分别为N极和S极，一头小一头大的三角形或梯形长条形磁铁大小不一样，最大形一组一头小一头大的三角形长条磁铁的底边或最大形一组一头小一头大的梯形长条磁铁的长底边间隙地小头挨小头大头挨大头地异极相对地排成一条直线或者一条折线，而且其尖角间隙宽度由间隙调节器调节，调节其间隙宽度可改变分离富集的富氧气浓度和富氧量，其富氧浓度和富氧量与上一级的氧浓度和流量有关；次大的一组一头小一头大的三角形长条磁铁或次大的一组一头小一头大的梯形长条磁铁按最大形长条磁铁方向一致异极相对地小头挨小头大头挨大头地间隔间隙地放置在最大形长条磁铁之间，组成由磁铁小头到磁铁大头隧道截面逐渐变大的三角形顺磁隧道，次大的一组一头小一头大的三角形长条磁铁的三角形底边或次大的一组一头小一头大的梯形长条磁铁的梯形长底边基本在同一平面，但这个平面可能不是水平的，其底边与最大组长条磁铁腰间的尖角间隙宽度由间隙调节器调节，调节其间隙宽度可改变分离富集的富氧气浓度和富氧量，其富氧浓度和富氧量与上一级的氧浓度和流量有关；同样，第三大的一组一头小一头大的三角形长条磁铁或第三大的一组一头小一头大的梯形长条磁铁按最大形长条磁铁方向一致异极相对地小头挨小头大头挨大头地间隔间隙地放置在次大形长条磁铁与最大形长条磁铁之间，组成由磁铁小头到磁铁大头隧道截面逐渐变大的三角形顺磁隧道，且第三大的一组一头小一头大的三角形长条磁铁的三角形底边或第三大的一组一头小一头大的梯形长条磁铁的梯形长底边基本在同一平面，但这个平面可能不是水平的，其底边与次大组长条磁铁和最大组长条磁铁腰间的尖角间隙宽度由间隙调节器调节， 调节其间隙宽度可改变分离富集的富氧气浓度和富氧量，其富氧浓度和富氧量与上一级的氧浓度和流量有关；以此类排可以根据需要组装更多级的由磁铁小头到磁铁大头隧道截面逐渐变大的多级三角形隧道组，三角形长条形磁铁或梯形长条形磁铁的排列也可以不按上述的大小顺序排列，只要能组成更大化梯度磁场的三角形或尖角隧道分离即可，其最后一级收集富氧浓度最高的最高浓度富氧气通道，由磁铁小头到磁铁大头隧道截面逐渐变大； 同样组装另一组排列相同数量一样的多级三角形隧道组，两组相同的三角形隧道组以三角形尖角相对或梯形短边相对并对称放置本文档来自技高网...
【技术保护点】
梯形短边相对并对称放置，组成空气入口处磁铁小头之间间隙比磁铁大头之间间隙更大的对称式多级隧道强磁梯度间隙分离富氧装置。角间隙（２０）宽度由间隙调节器（３３）调节；以此方法排列，可以根据需要组装更多级的由磁铁小头到磁铁大头隧道截面逐渐变大的多级三角形隧道组Ａ；同样组装另一组排列相同、数量一样的多级三角形隧道组Ｂ，两组相同的三角形隧道组Ａ和Ｂ以三角形尖角相对或道截面逐渐变大的三角形顺磁隧道（１９），且第三大的一组一头小一头大的三角形长条磁铁（２１）的三角形底边（２３）或第三大的一组一头小一头大的梯形长条磁铁（２２）的梯形长底边（２４）基本在同一平面，其底边与次大形长条磁铁和最大形长条磁铁腰间的尖节；同样，第三大的一组一头小一头大的三角形长条磁铁（２１）或第三大的一组一头小一头大的梯形长条磁铁（２２）按最大形长条磁铁方向一致异极相对地小头挨小头大头挨大头地间隔间隙地放置在次大形长条磁铁与最大形长条磁铁之间，组成由磁铁小头到磁铁大头隧大的三角形顺磁隧道（９），次大的一组一头小一头大的三角形长条磁铁（１１）的三角形底边（１３）或次大的一组一头小一头大的梯形长条磁铁（１２）的梯形长底边（１４）在同一平面，其底边与最大组长条磁铁腰间的尖角间隙（１０）宽度由间隙调节器（３３）调节器（３３）调节；次大的一组一头小一头大的三角形长条磁铁（１１）或次大的一组一头小一头大的梯形长条磁铁（１２）按最大形长条磁铁方向一致异极相对地小头挨小头大头挨大头地间隔间隙地放置在最大形长条磁铁之间，组成由磁铁小头到磁铁大头隧道截面逐渐变长条形永久性磁铁的两侧分别为Ｎ极和Ｓ极，一头小一头大的长条形磁铁中最大形一组三角形长条磁铁（１）的底边（３）或梯形长条磁铁（２）的长底边（４）间隙地异极相对地小头挨小头大头挨大头地排成一条直线或者一条折线，而且其尖角间隙（３０）宽度由间隙调１．多级隧道强磁梯度间隙分离富氧装置，包括一头小一头大的多个截面为三角形或梯形或一面大一面小且有类似梯形磁场分布的长条形永久性磁铁分层分级依次按大小头顺序堆积即小头与小头并肩，大头与大头并肩堆积，并由支承框架（３２）支承固定；一头小一头大的...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：魏伯卿，
申请(专利权)人：魏伯卿，
类型：实用新型
国别省市：33
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