阅读说明：本技术 一种顺磁性离心机 (Paramagnetic centrifuge ) 是由 陈志辉 于 2020-05-19 设计创作，主要内容包括：本发明适用于离心机技术领域,提供了一种顺磁性离心机,包括：外壳,所述外壳具有磁性,且所述外壳的磁力线朝向储存室；以及储存室,封装在所述外壳内且由动力装置驱动转动,所述储存室内设有等间距分布的若干分离组件,用于在离心力和磁力作用下实现氮氧分离,本发明的有益效果是：利用氧气的顺磁性增加氧气分子的离心力和减少氮气、水汽的离心力,由于氧气的惯性较氮气大,有利于氧气在惯性的作用下向边缘处继续运动,由于离心力和磁力的作用,质量较轻的氮气向储存室旋转中心运动,实现氮氧分离,而且还可以选择多个储存室串联,通过多次氮氧分离的方式,保证最终得到高浓度的氧气。(The invention is suitable for the technical field of centrifuges, and provides a paramagnetic centrifuge, which comprises: a housing having magnetism, and magnetic lines of force of the housing are directed toward the storage chamber; the storage chamber is encapsulated in the shell and driven by the power device to rotate, a plurality of separation assemblies which are distributed at equal intervals are arranged in the storage chamber and used for realizing nitrogen-oxygen separation under the action of centrifugal force and magnetic force, and the invention has the beneficial effects that: utilize the paramagnetism of oxygen to increase the centrifugal force of oxygen molecule and reduce the centrifugal force of nitrogen gas, steam, because the inertia of oxygen is big than nitrogen gas, be favorable to oxygen to continue to move to the edge under inertial effect, because the effect of centrifugal force and magnetic force, the nitrogen gas that the quality is lighter moves to the apotheca center of rotation, realizes the nitrogen-oxygen separation, but also can select a plurality of apothecas to establish ties, through the mode of many times nitrogen-oxygen separation, guarantees finally to obtain the oxygen of high concentration.)

一种顺磁性离心机

技术领域

本发明涉及离心机技术领域，尤其涉及一种顺磁性离心机。

背景技术

离心机就是利用离心力使得需要分离的不同物料得到加速分离的机器。离心机大量应用于化工、石油、食品、制药、选矿、煤炭、水处理和船舶等部门。

对于空气分离，尤其是氮氧分离来说，最常用的方法是深度冷冻法，即将空气压缩，并冷至很低温度，或用膨胀方法使空气液化，再在精馏塔中进行分离。此方法可制得氧、氮与稀有气体,所得气体产品的纯度可达98.0%～99.9%。此外，还采用分子筛吸附法分离空气，用于制取含氧70%～80%的富氧空气。近年来，有些国家还开发了固体膜分离空气的技术。氧气、氮气及氩气、氦气等稀有气体用途很广，所以空气分离装置广泛用于冶金、化工、石油、机械、采矿、食品、军事等工业部门。上述方法普遍的缺陷在于操作复杂，设备成本较高。但是目前来说，并未有使用离心原理直接对空气进行氮氧分离的设备。

因此，本发明提出了一种顺磁性离心机，通过离心方式对空气中的氮氧进行分离。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种顺磁性离心机，旨在解决背景技术中提出的现有技术存在的技术问题。

本发明实施例是这样实现的，一种顺磁性离心机，包括：

外壳，所述外壳具有磁性，且所述外壳的磁力线朝向储存室；以及

储存室，封装在所述外壳内且由动力装置驱动转动，所述储存室内设有等间距分布的若干分离组件，用于在离心力和磁力作用下实现氮氧分离。

作为本发明进一步的方案：所述外壳和储存室的截面均为圆形且同轴设置。

作为本发明再进一步的方案：所述分离组件包括沉降室和浮选室，所述沉降室和浮选室通过分隔件隔开且在远离储存室旋转中心的位置处保持连通，沉降室和浮选室在靠近储存室旋转中心的位置处分别设有出气口和进气口。

作为本发明再进一步的方案：所述储存室靠近外壳的那侧使用导磁材料制成。

作为本发明再进一步的方案：所述外壳采用强磁材料或电磁铁制成。

作为本发明再进一步的方案：所述分隔件的长度可调，用于调节沉降室和浮选室的空气行程，使得氮氧分离效果的可调。

作为本发明再进一步的方案：所述储存室的数量为若干个，且沿所述外壳的轴向方向分布，相邻两个所述储存室连接时，其中一个储存室的进气口与另一个储存室的出气口连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用氧气的顺磁性增加氧气分子的离心力和减少氮气、水汽的离心力，实现氮氧分离，而且还可以选择多个储存室串联，通过多次氮氧分离的方式，保证最终得到高浓度的氧气。

附图说明

图1为一种顺磁性离心机的结构示意图。

附图中：1-外壳、2-储存室、3-沉降室、4-浮选室、5-隔板、6-气管、7-进气口、8-出气口、9-抽气口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

如图1所示，为本发明一个实施例提供的一种顺磁性离心机的结构图，包括外壳1和储存室2，所述外壳1具有磁性，且所述外壳1的磁力线朝向储存室2；所述储存室2封装在所述外壳1内且由动力装置驱动转动，所述储存室2内设有等间距分布的若干分离组件，用于在离心力和磁力作用下实现氮氧分离。

在实际应用时，空气进入到储存室2内，并进入到分离组件中，储存室2开始转动，由于氧气具有顺磁性，且氧气的质量较氮气大，因此在离心力和磁力的双重作用下，氮气和氧气出现分离的情况。

如图1所示，作为本发明一个优选的实施例，所述外壳1和储存室2的截面均为圆形且同轴设置。

如图1所示，作为本发明另一个优选的实施例，所述分离组件包括沉降室3和浮选室4，所述沉降室3和浮选室4通过分隔件隔开且在远离储存室2旋转中心的位置处保持连通，沉降室3和浮选室4在靠近储存室2旋转中心的位置处分别设有出气口8和进气口7。所述出气口8和进气口7均通过高速旋转接头与对应的气管连接，当然，与出气口8连接的气管上设有抽气口9，方便将分离出的氧气进行存储。

在实际应用时，进气口7可以向分离组件内输入待分离的空气，储存室2开始转动，在沉降室3内，空气从靠近储存室2旋转中心向边缘运动时，空气做加速运动，由于氧气的质量较氮气大，当气体运动到分隔件的顶端时，由于氧气的惯性较氮气大，有利于氧气在惯性的作用下向边缘处继续运动，浮选室4的作用与沉降室3相同，随着储存室2的转动，气体必定存在上升的时刻，气体上升时是在做减速运动，由于离心力和磁力的作用，质量较轻的氮气向储存室2旋转中心运动，实现分离效果。

但是由于空气中含有少量的水分，水分的分子量是18，分子量比氮气和氧气小，所以受到的离心力小，而且水分子是极性分子，氮氧是非极性分子，所以水分子和氮氧分子的结合力小于氮氧分子的结合力，并且，水具有抗磁性，所以空气中完全气化的水是漂浮于氮氧气体上方的，比氮气还容易分离。

如图1所示，作为本发明另一个优选的实施例，所述储存室2靠近外壳1的那侧使用导磁材料制成。

优选的，储存室2靠近外壳1的那侧使用高导磁材料制成，这样有利于将磁场导入储存室2和向其旋转中心导入磁场。

如图1所示，作为本发明另一个优选的实施例，所述外壳1采用强磁材料或电磁铁制成。

强磁材料可以为高磁极化强度的钕铁硼制成，经过导磁设计，可达到1.6T的磁场强度，永磁铁有助于降低能耗，具体磁铁的强度、型号等可以根据能耗比选择使用。

强磁材料也可以电磁铁，电磁铁的好处在于强度可控，但是1.6T以上的电磁铁制作成本较高，还不如通过提高转速来增加离心力来提升分离效果。

在实际应用时，可以利用导磁板把磁力线导向储存室2的旋转中心位置处，利用氧气的顺磁性增加离心力，关于氧气顺磁性，顺磁性是一种很弱的磁性，氧气的顺磁性磁化率为3449*10^-6，在气体中相对较大，但是要用来分离氮氧分子，顺磁性吸引力还圆圆弱于氮氧分子之间的结合力，除非液化也就是增加氧颗粒的粒径，利用离心力莅临上是可以用来浓缩氧的，但是由于氮氧分子量差别太小，要用离心机分离，离心机需要很大的直径和超高的转速，也就是需要很大的离心力才可以分离，能量消耗巨大，因此，通过利用氧气的顺磁性和离心力的结合来对氮氧进行分离，具有很强的可行性。

如图1所示，作为本发明另一个优选的实施例，所述分隔件的长度可调，用于调节沉降室3和浮选室4的空气行程，使得氮氧分离效果的可调。

本发明实施例的一种情况中，分隔件为隔板5，隔板5距离储存室2边缘的长度即决定了沉降室3和浮选室4连通量的大小，具体分隔件长度调节的方式可以为，将分隔件设置为可拆卸式的，通过更换分隔件的方式实现氮氧分离效果的可调。

如图1所示，作为本发明另一个优选的实施例，所述储存室2的数量为若干个，且沿所述外壳1的轴向方向分布，相邻两个所述储存室2连接时，其中一个储存室2的进气口7与另一个储存室2的出气口8连接。

多个储存室2按照上述方式进行连接后，可以实现多次分离，保证最终得到高浓度的氧气，多级串联的方式使得串联的储存室2的数量越多，浓度越高。

本发明利用氧气具有高的顺磁性，来提升氧气的离心力，氧气的总分离系数=储存室转动产生的离心力+氧顺磁性产生的吸附力+氮气抗磁性的排斥力+水分子抗磁性的排斥力，这样可以增加氧气分子的离心力和减少氮气、水汽的离心力。关于除水，水具有抗磁性，但要在完全气化状态下，因为水一旦凝聚，微弱的抗磁性根部无法抵消因为质量增加而加大的离心力，水气、氮气的抗磁性虽然很小，小到在很多地方忽略不计，但在分子跟分子间的吸附结合力会起到很大的作用，所以需要把抗磁性的排斥力计算进去，抗磁性用于减少水气、氮气的离心力。

本发明上述实施例公开了一种顺磁性离心机，利用氧气的顺磁性增加氧气分子的离心力和减少氮气、水汽的离心力，实现氮氧分离，而且还可以选择多个储存室2串联，通过多次氮氧分离的方式，保证最终得到高浓度的氧气。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。