用于从流体中提取氧的设备及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种用于从流体中提取氧的设备。该设备包括：具有内部的分离器。该分离器包括：壁和至少一个磁体；该壁包围内部并且包括沿内部的长度的至少一部分设置的多个凸部和多个凹部，从而形成分离器的内部的“X”形的横截面；该至少一个磁体定位成与壁相邻、与内部的长度的至少一部分相对，该至少一个磁体具有北极端和南极端，北极端和南极端在它们之间形成磁场梯度，并且该磁场梯度延伸到分离器的内部中。本发明专利技术还提供一种制造用于从流体中提取氧的分离器的方法。取氧的分离器的方法。取氧的分离器的方法。

【技术实现步骤摘要】
用于从流体中提取氧的设备及其制造方法
[0001]本申请是申请日为2017年02月23日、申请号为201780024462.9、名称为“从空气中提取氧的系统和方法”的专利技术专利申请的分案申请。
[0002]相关申请
[0003]本申请在此要求于2016年2月24日提交的、题为“从空气中提取氧的系统和方法”的美国临时专利申请62/299,286的权益和优先权，该临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。


[0004]本公开内容的各方面涉及氧的提取、更具体地涉及从空气中提取氧。

技术介绍

[0005]纯氧在许多方面是有用的。受益于纯氧的使用的领域包括例如医疗领域、运动和休闲领域以及工业领域。然而，纯氧不易作为直接来源使用，而是相反必须从包括氧气的其他来源中提取。存在从此类其他来源获取或提取纯氧的各种方法。提取氧通常较为昂贵，并且可能需要复杂的装备，这限制了各种产业和领域中的氧的供应。
[0006]在非低温提取方法中，可以使用诸如吸附、化学处理、聚合物膜片和离子转运膜片之类的工艺。在吸附方法中，使用由特殊化合物构成的材料，其具有用于吸附诸如氧气之类的某些气体的独特能力，从而将该气体从其他气体的混合物中去除。吸附方法不会引起材料的化学变化，因此允许实现可逆过程。然而，使用该过程来完全去除特定气体难以很确定地实现。因为该过程是可逆的，所以在目标气体开始从吸附材料中流出的情况下实现了平衡状态。
[0007]通过利用某些化学方法，可以与气体发生反应并且直接去除某些化学物质。该方法可以非常有效地实现100％的纯度，因为如果有足够的反应物和充足的反应区域，化学反应将持续发生。因此，可以完全去除气体。然而，化学分离方法实施起来可能相当复杂，目前不存在有意义的市场份额。此外，基于化学方法创建连续的系统较为困难。
[0008]通过经可渗透膜片过滤空气使得膜片对氧气的渗透性比对另一气体(诸如氮气)的渗透性更高，氧气的浓度可以通过捕集或过滤其他更大的气体而增加。然而，该技术通常并未得到高纯度的目标气体，因为、作为分离器、过滤器将允许比目标气体更易渗透的气体不受阻碍地通过。因此，所得到的气体包括比过滤器可以去除的气体更易渗透的所有气体的混合物。
[0009]离子转运膜片方法使热液态气体(其将使氧电离)通过特殊(陶瓷)膜片，所述膜片允许氧离子通过并且重新结合以产生纯氧。然而，虽然该过程可以得到纯氧，但是它使用高能量成本来加热以及再压缩重新结合的氧。
[0010]在一种低温提取方法中，通过利用压力和离心机，可以从空气中分离出氧而不必液化。然而，该过程存在能量成本高和设备复杂的问题。
[0011]另一种低温提取方法利用了下述事实：在一定压力下，每种气体均具有各自不同
的沸腾温度。通过逐渐降低液态空气容器的出口上压力(即，释放压力)，每种气体都将根据其沸腾温度依次离开罐。该方法在将所有类型的气体都互相分离时是有效的，但是存在下述问题，即在许多阶段都有能量损失、以及该工艺不能以连续的机制完成，从而需要对用于压缩和分离的单独的管线进行分段。
[0012]因此，利用克服了上述缺点的从空气中提取纯氧的系统将是有利的。

技术实现思路

[0013]在一个示例中，用于从液体中提取氧的系统包括分离器，该分离器构造成允许液体从中通过并且产生液体混合物，该液体混合物包括被去除了至少一部分氧的液体。分离器包括包围管的内部部分的壁，该壁具有形成于其中的至少一个孔隙。分离器还包括与上述至少一个孔隙相邻地定位的至少一个磁体，该至少一个磁体具有北极端和南极端，该北极端和南极端在它们之间形成磁场梯度，并且该磁场梯度延伸到管的内部部分。该系统还包括储存罐，该储存罐流体地联接到上述至少一个孔隙，并且构造成储存经由分离器从液体中去除的上述至少一部分氧。
[0014]在另一示例中，从液态空气中提取氧的方法包括从液态空气中提取氧以产生液体混合物，该液体混合物包括通过使上述液态空气通过分离器而产生的被提取了至少一部分氧的液态空气。分离器包括包围管的内部部分的壁，该壁具有形成于其中的至少一个孔隙。分离器还包括与上述至少一个孔隙相邻地定位的磁体组件，磁体组件具有北极和南极，在北极与南极之间形成有磁场梯度，其中该磁场梯度延伸到管的内部部分中。该方法进一步包括将所提取的氧储存在流体地联接到上述至少一个孔隙的储罐中。
[0015]在附图和以下描述中阐述了本公开内容的一个或多个示例的细节。根据说明书、附图以及权利要求书，本公开内容的其他特征、目的和优点将显而易见。
附图说明
[0016]参照以下附图可以更好地理解本公开内容的许多方面。虽然结合这些附图描述了若干实施方案，但是本公开内容不限于本文公开的实施方案。相反，其旨在覆盖所有的替代方案、改型和等同方案。
[0017]图1图示了根据一个实施方式的氧提取系统。
[0018]图2图示了具有额外的膨胀阶段的氧提取系统。
[0019]图3图示了图1和图2中示出的分离器的一部分。
[0020]图4以横截面视图图示了所示分离器管的实施方式。
[0021]图5以等距视图图示了所示分离器管的实施方式。
[0022]图6图示了根据一实施方式的图3的分离器的一部分的等距视图。
[0023]图7示出了根据另一实施方式的提取管。
具体实施方式
[0024]以下描述和相关附图教导了本专利技术的最佳模式。出于教导专利技术原理的目的，可以简化或省略最佳模式的一些常规方面。以下权利要求书指定了本专利技术的范围。注意的是，最佳模式的某些方面可能不落入权利要求书所指定的本专利技术的范围。因此，本领域技术人员
将理解落入本专利技术范围内的最佳模式的变型。本领域技术人员将理解的是，下文描述的特征可以以各种方式组合，以形成本专利技术的多种变型。因此，本专利技术不限于下文描述的具体示例，而是仅由权利要求及其等同技术方案限定。
[0025]图1图示了根据一个实施方式的氧提取系统100。系统100将气态的大气空气吸入空气入口102并且在除湿器104中将空气中的湿气去除。从输入空气中去除湿气使得将水蒸汽从空气中去除，水蒸汽可能容易冻结并且阻碍过程或降低其效率。在除湿器104中将空气中的水分去除之后，系统100在压缩机106中将空气压缩。马达108构造成使压缩机106运行以将气态的空气压缩成液态。
[0026]在被压缩成液体之后，液态空气通过分离器110，该分离器110被设计成从液态空气的其他液态气体中提取氧。如下所述，分离器110以磁性的方式起作用，以从通过异形管的液态空气中吸出液态氧。在该实施方式中，所提取的液态氧储存在流体地联接到分离器110的氧储存罐112中，以将氧以其液态形式储存。从流经分离器110的液态空气中提取至少一部分氧的工艺产生了从其中去除了至少一部分氧的液态空气的液体混合物。该液体混合物从分离器110流到膨胀器114，该膨胀器114构造成使液态气体膨胀成气态以便经排气道116喷回到环境中。空气入口102和排气道116优选地彼本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于从流体中提取氧的设备，所述设备包括：具有内部的分离器，所述分离器包括：壁，所述壁包围所述内部，所述壁包括沿所述内部的长度的至少一部分设置的多个凸部和多个凹部，从而形成所述分离器的所述内部的“X”形的横截面；和至少一个磁体，所述至少一个磁体定位成与所述壁相邻、与所述内部的长度的至少一部分相对，所述至少一个磁体具有北极端和南极端，所述北极端和所述南极端在它们之间形成磁场梯度，并且所述磁场梯度延伸到所述分离器的所述内部中。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述流体包括空气。3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述流体是液体和气体中的至少一种。4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个磁体构造成形成的磁场梯度为10特斯拉/米的磁场梯度。5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述至少一个磁体包括1特斯拉的磁体。6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个凸部和所述多个凹部沿所述内部的整个长度设置。7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述壁还包括形成于其中的至少一个孔隙，以为一部分所述流体提供从所述内部到所述壁的外部的流动路径。8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述壁还包括形成于其中的多个孔隙。9.根据权利要求7所述的设备，其中，所述至少一个磁体进一步与所述至少一个孔隙相邻地定位。10.根据权利要求1所述的设备，其中：所述壁的第一部分包括形成所述“X”形的横截面的所述多个凸部和所述多个凹部；并且所述壁的至少第二部分包括圆形的横截面形状。11.根据权利要求1所述的设备，其中：所述至少一个磁体进一步与所述壁相邻地定位，其中所述北极靠近所述多个凹部中的第一凹部并且所述南极靠近所述多个凹部中的第二凹部定位；以及所述第二凹部与所述第一凹部相邻地定位。12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述至少一个磁体包括至少一个C形磁体。13...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈特姆，
申请(专利权)人：赞尼股份有限公司，
类型：发明
国别省市：