專利名稱：一種吸附器進(jìn)氣端均壓的小型變壓吸附制氧裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空氣分離領(lǐng)域，特別涉及空氣分離制氧領(lǐng)域內(nèi)的一種小型(氧產(chǎn)量小于1立方米/小時(shí))變壓吸附制氧裝置，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療保健領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
變壓吸附(英文簡(jiǎn)稱PSA)制氧技術(shù)是指利用空氣中的氧氣和氮?dú)庠诜惺肿雍Y上的吸附容量、吸附速度、吸附力等方面的差異以及沸石分子篩對(duì)氧氮隨壓力不同具有不同的吸附容量的特性來(lái)完成氧氮分離的技術(shù)。變壓吸附技術(shù)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代末期，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，正在不斷趨向于成熟和完善。小型變壓吸附制氧技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)療保健、家庭氧療、室內(nèi)增氧、高原補(bǔ)氧、科研氧源以及養(yǎng)殖業(yè)用氧等領(lǐng)域，是變壓吸附制氧的一個(gè)重要的研究和應(yīng)用領(lǐng)域。通常的小型變壓吸附制氧裝置是由空氣過(guò)濾消聲器、壓縮機(jī)、冷卻裝置、電磁閥門、排氣消音器、兩個(gè)裝填有沸石分子篩的吸附器、反吹清洗系統(tǒng)、穩(wěn)壓罐和流量調(diào)節(jié)計(jì)等部件構(gòu)成?？諝庥蛇^(guò)濾消聲器去除雜質(zhì)，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入冷卻盤管冷卻，然后通過(guò)閥門的切換，進(jìn)入其中一個(gè)裝有沸石分子篩的吸附器，空氣中的強(qiáng)吸附組分氮?dú)獗环肿雍Y吸附，而弱吸附組分氧氣則穿過(guò)吸附床從吸附器的出口排出。吸附器流出的氧氣中，一部分進(jìn)入穩(wěn)壓罐作為產(chǎn)品氣，另一部分通過(guò)反吹清洗系統(tǒng)對(duì)處于解吸狀態(tài)的另一個(gè)吸附床反吹，促進(jìn)分子篩的解吸再生。當(dāng)吸附床中的分子篩達(dá)到最大吸附量之前，通過(guò)電磁閥動(dòng)作將空氣切換到另一吸附器中進(jìn)行吸附分離過(guò)程，同時(shí)對(duì)達(dá)到飽和狀態(tài)的吸附器泄壓解吸，解吸時(shí)廢氣通過(guò)排氣消音器排入大氣。這樣，兩個(gè)吸附器交替工作，就完成了生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。
目前的小型變壓吸附制氧裝置均采用“增壓吸附-降壓解吸-反吹清洗”的工藝流程，在這種工藝流程中，吸附階段完成時(shí)，完成吸附的吸附器將已完成吸附分離的氣體直接排入大氣，而已完成解吸的吸附器的壓力從零(相對(duì)于大氣的壓力)逐漸升高，進(jìn)入此吸附器的氣體全部來(lái)自壓縮機(jī)。這樣的工藝流程中，完成吸附的吸附器內(nèi)的已完成吸附分離的氣體具有較高的壓力，這部分氣體解吸時(shí)直接排入大氣，其具有的能量沒有被利用，從而造成能量的浪費(fèi)，使得制氧裝置的整體能耗較高，使得所使用的壓縮機(jī)功率較大，故此利用這種工藝的制氧裝置成本較高、體積較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于解決降低小型變壓吸附制氧裝置的能耗問(wèn)題，并通過(guò)改進(jìn)工藝流程，能夠保證在原有工藝流程的氧氣產(chǎn)量和純度等前提之下，大大降低系統(tǒng)的能耗，從而減小壓縮機(jī)功率，減少制氧機(jī)的體積和重量，降低成本。
一種吸附器進(jìn)氣端均壓的小型變壓吸附制氧裝置，該裝置由過(guò)濾消聲器1、壓縮機(jī)2、冷卻器3、電磁閥4、排氣消音器5、吸附器6、吸附器7、三通8、穩(wěn)壓罐9、流量調(diào)節(jié)計(jì)10等元件組成。壓縮機(jī)2前安裝過(guò)濾消聲器1，后連接冷卻器3，電磁閥4在冷卻器3與吸附器6、7之間，穩(wěn)壓罐9通過(guò)三通8與吸附器連接，穩(wěn)壓罐后為流量計(jì)10。過(guò)濾消聲器1與壓縮機(jī)2進(jìn)口之間、壓縮機(jī)2出口與冷卻器3之間用軟管連接，其余零件之間通過(guò)接頭用尼龍管或PU管連接。其特征在于本發(fā)明采用了一個(gè)電磁閥控制實(shí)現(xiàn)的吸附器進(jìn)氣端均壓的工藝流程，即“增壓吸附、均壓降壓、降壓解吸、反吹清洗、均壓升壓”的循環(huán)流程?？諝饨?jīng)過(guò)濾消聲器1過(guò)濾后，進(jìn)入壓縮機(jī)2加壓，高壓氣體在冷卻器3中冷卻，電磁閥4在冷卻器3與吸附器6、7之間控制氣路的切換，氣體進(jìn)入吸附器6增壓吸附，由吸附器6產(chǎn)生的氧氣一部分通過(guò)三通8進(jìn)入吸附器7，對(duì)吸附器7進(jìn)行反吹清洗，另一部分通過(guò)三通8進(jìn)入穩(wěn)壓罐9，通過(guò)流量調(diào)節(jié)器10流出，供用戶使用；當(dāng)吸附器6完成吸附時(shí)，電磁閥4將吸附器6入口與吸附器7入口接通，吸附器6入口處的高壓空氣進(jìn)入吸附器7，從而實(shí)現(xiàn)一次均壓過(guò)程；均壓結(jié)束后，吸附器6通過(guò)電磁閥4與排氣消音器5接通，吸附器6內(nèi)殘余的氣體通過(guò)排氣消音器排入大氣，此時(shí)，吸附器7增壓吸附，由吸附器7產(chǎn)生的氧氣一部分通過(guò)三通8進(jìn)入吸附器6，對(duì)吸附器6進(jìn)行反吹清洗，另一部分通過(guò)三通8進(jìn)入穩(wěn)壓罐9，通過(guò)流量調(diào)節(jié)器10，供用戶使用，清洗完成后，電磁閥4將吸附器6入口與吸附器7入口接通，吸附器7入口處的高壓空氣進(jìn)入吸附器6，完成第二次均壓過(guò)程。這樣，通過(guò)一個(gè)電磁閥控制兩個(gè)吸附器交替完成“增壓吸附、均壓降壓、降壓解吸、反吹清洗、均壓升壓”的進(jìn)氣端均壓工藝流程，并連續(xù)產(chǎn)出濃度大于93％的氧氣。采用該均壓工藝流程使得制氧裝置的能耗大大降低，需要的壓縮機(jī)排氣量大大減小，從而減小了壓縮機(jī)的功率，使得制氧機(jī)的能耗、體積、重量都大為減小，制氧機(jī)的整體性能大大提高。
電磁閥4為雙電控電磁閥，其結(jié)構(gòu)由一個(gè)進(jìn)氣口、一個(gè)排氣口、兩個(gè)出氣口、兩個(gè)閥芯和兩個(gè)電磁頭組成。兩個(gè)電磁頭同時(shí)工作時(shí)，兩個(gè)出氣口同時(shí)與進(jìn)氣口接通；一個(gè)電磁頭工作時(shí)，與之對(duì)應(yīng)的出氣口與進(jìn)氣口接通，另一出氣口與排氣口接通。
采用本發(fā)明所述均壓工藝流程，完成吸附的吸附器內(nèi)的高壓空氣所具有的能量得到回收利用，吸附器進(jìn)口處未被吸附的空氣得到重新分離，從而降低了變壓吸附制氧裝置的能耗和所需壓縮機(jī)的排氣量，提高了氧氣的回收率。采用本發(fā)明所述均壓工藝流程后，可以減小制氧裝置的壓縮機(jī)功率，進(jìn)一步減小體積，減輕重量。


圖1為吸附器進(jìn)氣端均壓的小型變壓吸附制氧裝置流程圖圖中，1-過(guò)濾消聲器，2-壓縮機(jī)，3-冷卻器，4-電磁閥，5-排氣消音器，6、7-吸附器，8-三通，9-穩(wěn)壓罐，10-流量調(diào)節(jié)計(jì)具體實(shí)施方式
見圖1，空氣經(jīng)過(guò)濾消聲器1過(guò)濾后，進(jìn)入壓縮機(jī)2加壓，高壓氣體在冷卻器3中冷卻，通過(guò)電磁閥4的切換，進(jìn)入吸附器6增壓吸附，空氣中的氮?dú)獗晃狡髦械姆惺肿雍Y吸附，剩余的濃度大于93％的氧氣從吸附器中流出，其中一部分氧氣經(jīng)三通8進(jìn)入穩(wěn)壓罐9，經(jīng)流量調(diào)節(jié)計(jì)10流出供用戶使用，另一部分經(jīng)三通8進(jìn)入吸附器7，對(duì)吸附器7進(jìn)行反吹清洗。當(dāng)吸附器完成6吸附時(shí)，電磁閥4將吸附器6的入口與吸附器7的入口接通，吸附器6入口處的高壓空氣進(jìn)入吸附器7，從而實(shí)現(xiàn)一次均壓過(guò)程；均壓結(jié)束后，吸附器6通過(guò)電磁閥4與排氣消音器5接通，吸附器6內(nèi)殘余的氣體通過(guò)排氣消音器排入大氣，此時(shí)由吸附器7產(chǎn)生的氧氣一部分經(jīng)三通8進(jìn)入穩(wěn)壓罐9，經(jīng)流量調(diào)節(jié)10計(jì)流出供用戶使用，另一部分經(jīng)三通8進(jìn)入吸附器6，對(duì)吸附器6進(jìn)行反吹清洗；吸附器7完成吸附，吸附器6完成解吸后，電磁閥4將吸附器6的入口與吸附器7的入口接通，吸附器7入口處的高壓空氣進(jìn)入吸附器6，完成第二次均壓過(guò)程。如此兩吸附器交替往復(fù)循環(huán)，連續(xù)產(chǎn)出濃度大于93％的氧氣。這樣，通過(guò)一個(gè)電磁閥控制兩個(gè)吸附器交替完成“增壓吸附、均壓降壓、降壓解吸、反吹清洗、均壓升壓”的進(jìn)氣端均壓工藝流程。該均壓工藝流程使得循環(huán)過(guò)程中完成吸附的吸附器內(nèi)的高壓氣體具有的能量得到重新利用，完成吸附的吸附器入口處的空氣進(jìn)入另一吸附器進(jìn)行重新分離，從而降低了系統(tǒng)的能耗和所需壓縮機(jī)的排氣量，提高了氧氣的回收率，進(jìn)而減小了壓縮機(jī)的功率，減小了制氧裝置的體積、重量，降低了成本。
權(quán)利要求1.一種吸附器進(jìn)氣端均壓的小型變壓吸附制氧裝置，由過(guò)濾消聲器(1)、壓縮機(jī)(2)、冷卻器(3)、排氣消音器(5)、吸附器(6)、(7)，三通(8)、穩(wěn)壓罐(9)、流量調(diào)節(jié)計(jì)(10)元件組成，其特征在于本發(fā)明中制氧裝置中增加了電磁閥(4)，電磁閥(4)為雙電控電磁閥，雙電控電磁閥結(jié)構(gòu)由一個(gè)進(jìn)氣口、一個(gè)排氣口、兩個(gè)出氣口、兩個(gè)閥芯和兩個(gè)電磁頭組成；壓縮機(jī)(2)前安裝過(guò)濾消聲器(1)，后連接冷卻器(3)，電磁閥(4)在冷卻器(3)與吸附器(6)、(7)之間，穩(wěn)壓罐(9)通過(guò)三通(8)與吸附器連接，穩(wěn)壓罐后為流量計(jì)(10)，過(guò)濾消聲器(1)與壓縮機(jī)(2)進(jìn)口之間、壓縮機(jī)(2)出口與冷卻器(3)之間用軟管連接，其余零件之間通過(guò)接頭用尼龍管或PU管連接。
2.如權(quán)利要求1所述的吸附器進(jìn)氣端均壓的小型變壓吸附制氧裝置，其特征在于用2～6個(gè)控制閥組成閥組代替電磁閥(4)。
專利摘要一種吸附器進(jìn)氣端均壓的小型變壓吸附制氧裝置，屬于空氣分離領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療保健領(lǐng)域。本發(fā)明由過(guò)濾消聲器、空氣壓縮機(jī)、冷卻盤管、電磁閥門、裝有沸石分子篩的吸附器、排氣消音器、三通、穩(wěn)壓罐以及流量調(diào)節(jié)計(jì)等部件構(gòu)成。其特征在于該制氧裝置采用了“增壓吸附、降壓解吸、反吹清洗、升壓均壓”的進(jìn)氣端均壓工藝流程，使得能耗降低，氧氣回收率提高，從而減小壓縮機(jī)的功率，減輕了整機(jī)的體積和重量，降低了成本。本發(fā)明裝置具有能耗低，經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)良的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D53/047GK2835212SQ20052002324
公開日2006年11月8日 申請(qǐng)日期2005年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月7日
發(fā)明者劉應(yīng)書, 劉文海, 侯慶文, 卜令兵, 張德鑫 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)