установка для отделения кислорода от воздуха

Формула изобретения

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ КИСЛОРОДА ОТ ВОЗДУХА, содержащая цилиндр с электромагнитом, отличающаяся тем, что она снабжена основным и дополнительным плунжерами, установленными соосно между собой.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительный плунжер выполнен с полостью с подпружиненным толкателем.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что отношение площадей дополнительного и основного плунжеров соответствует отношению объемов кислорода и остальных газов воздуха.

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается получения кислорода из воздуха.

Известна установка для отделения кислорода от воздуха, содержащая цилиндр с электромагнитом.

Недостатком установки является то, что она имеет высокие энергетические затраты и низкое качество разделения.

Цель изобретения создать установку для отделения кислорода от воздуха, конструктивное выполнение которой позволяет уменьшить энергетические затраты, повысить качество разделения.

Для этого установка снабжена электромагнитом и дополнительным плунжером, при этом электромагнит закреплен на цилиндре, а дополнительный плунжер установлен соосно с основным плунжером; дополнительный плунжер выполнен с полостью, в которой установлен подпружиненный толкатель, а отношение площадей дополнительного и основного плунжеров соответствует отношению объема кислорода к объему остальных газов воздуха.

На фиг. 1 показана установка на этапе всасывания воздуха в цилиндр; на фиг. 2 то же, на этапе разделения воздуха на кислород и азот с другими газами; на фиг. 3 то же, на этапе выдавливания из цилиндра азота и других газов, кроме кислорода; на фиг. 4 то же, на этапе выдавливания из цилиндра кислорода.

Установка состоит из цилиндра 1 с отверстиями 2 и 3 и электромагнитом 4, основного плунжера 5 с отверстием 6, дополнительного плунжера 7 с полостью 8, толкателем 9, пружиной 10. Основной плунжер 5 имеет диаметр D, а дополнительный плунжер 7 наружный диаметр D₁. Площадь плунжера 5 S= D²/4, а площадь плунжера 7 S₁(D₁²-D²)4.

Установка работает следующим образом.

В исходном положении (см. фиг. 1) плунжер 5 находится в крайнем левом положении, а плунжер 7 в крайнем правом положении. Полость цилиндра 1 между плунжерами 5 и 7 соединена с окружающей средой, например, через отверстие 2, при этом воздух свободно засасывается из окружающей среды в полость цилиндра 1 (отверстия 3 и 5 перекрыты обратными клапанами, которые на чертеже не показаны), электромагнит 4 обесточен. При подаче электропитания на электромагнит 4 последний притягивает молекулы кислорода (см. фиг. 2), поскольку кислород является парамагнитным веществом, при этом молекулы азота и других газов вытесняются в центральную часть полости цилиндра 1, образуется кольцевая полость 11, заполненная молекулами кислорода, и цилиндрическая центральная полость 12, заполненная азотом и другими газами.

После разделения воздуха на две зоны перемещают вправо плунжер 5 и вытесняют им азот и другие газы из полости цилиндра 1 через отверстие 6 в плунжере 5 (при этом отверстия 2 и 3 перекрыты) в резервуар (на чертеже не показан) или в окружающую среду. Когда плунжер 5 доходит до крайнего правого положения (см. фиг. 3), из полости цилиндра 1 выдавливается весь азот с другими газами и в полости остается только кислород, если соблюдено соотношение S/S₁=V/V₁, где V объемный процент азота и других газов (без кислорода), а V₁ объемный процент кислорода в атмосфере. Затем отключают электропитание от электромагнита 4 и перемещают влево плунжер 7, который выдавливает кислород через отверстие 3 (отверстия 2 и 6 перекрыты) в резервуар, (на чертеже не показан). При перемещении плунжера 7 влево толкатель 9 остается на месте, при этом происходит сжатие пружины 10 и наползание плунжера 7 на плунжер 5. Затем отводят плунжер 7 вправо, а плунжер 5 влево, т.е. установку приводят в исходное положение и осуществляют следующий цикл.

Предложенная установка позволяет отделять кислород от других газов, не переводя газы в жидкое состояние. Это значительно снижает энергетические затраты на отделение кислорода от воздуха, гремучего газа (смеси кислорода с водородом) и от других смесей, упрощает конструкцию установки, ее эксплуатацию и технологию получения кислорода. Наибольший эффект будет достигаться при изготовлении электромагнита из материалов, обладающих сверхпроводимостью. В этом случае расход электроэнергии на питание электромагнита будет минимальным.