專利名稱：一種用于變壓吸附制氧機的雙向組合低壓差膜片式單向閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于變壓吸附制氧領(lǐng)域，涉及一種用于變壓吸附式制氧機的雙向組合膜片式單向閥。
背景技術(shù)：
近年來，隨著制氧分子篩性能的提高，變壓吸附制氧技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。所謂變壓 吸附是指在一定溫度下，根據(jù)不同吸附質(zhì)在同一吸附劑上不同壓力下的吸附量不同，通過改 變壓力這一熱力學(xué)參量，將不同吸附質(zhì)進行分離的循環(huán)過程。以空氣分離制氧為例，變壓吸 附制氧是以沸石分子篩吸附劑為核心，根據(jù)吸附劑在較高壓力下選擇吸附氮氣，對空氣進行 氮、氧分離的循環(huán)過程。分離裝置主體一般包括兩個吸附塔和一個儲氧罐，整個吸附周期分 兩步完成，第一步其中一個吸附塔(L)進行高壓吸附，將塔頂部產(chǎn)生的高濃度氧輸出至儲 氧罐，而另一塔(R)從下部進行解吸；第二步R塔進行高壓吸附，上端產(chǎn)生的氧氣排至儲氧 罐，而L塔進行解吸。這樣反復(fù)循環(huán)，始終保證儲氧罐中一直有較高壓力的高濃度氧。這樣， 要求兩個吸附塔與儲氧罐之間必須有一單向閥，使吸附器解吸處于低壓狀態(tài)時，儲氧罐中的 氧氣不至于回流到解吸塔中。目前，變壓吸附制氧裝置一般采用兩個獨立的單向閥，而且單 向閥多為彈簧式，即當高壓端與低壓端壓差大于彈簧的彈力時，氣壓頂開由鋼球、鋼錐之類 組成的活塞，氣流通過；反之，當高壓端與低壓端壓差小于彈簧的彈力時，彈簧的彈力推動 活塞頂住氣路，從而實現(xiàn)"單向"的目的。這種單向閥的優(yōu)點在于可以承受較高的壓差，但 是該種閥門不利于變壓吸附制氧，原因在于-
(1) 單向閥通徑較小，限制了氣體流量。
(2) 彈簧壓力較高，高壓端與低壓端壓差必須高于某一壓力時才能推動活塞。
(3) 單向閥水平放置與垂直放置會影響開關(guān)壓力，當垂直放置，活塞位于彈簧下方時，由 于活塞一般為鋼件，質(zhì)量較大，高壓端與低壓端壓差必須同時克服彈簧彈力和活塞重 力才能打開氣路；反之，活塞處于彈簧上方時，活塞自身重力又會壓縮彈簧，使活塞 打開，造成漏氣。
變壓吸附制氧機中吸附塔向儲氧罐注入高濃度氧時，壓差是一個由高向低的下降過程， 理想情況下，希望將處于高壓吸附時的吸附塔上端的氧氣盡可能排至儲氧罐，提高氧氣產(chǎn)量。但是，由于采用彈簧式單向閥，會導(dǎo)致壓差在下降過程中出現(xiàn)某一閾值，提前關(guān)閉氣路，減 少了產(chǎn)氣量。
另一種單向閥如ZL97234431.4所述氣路膜式單向閥，該種單向閥雖然采用膜片式，但是 氣流從高壓端流向低壓端時要通過多孔通道，限制了氣體流量；并且該種單向閥垂直放置時 也會出現(xiàn)類似彈簧式單向閥的問題，膜片自身重力會提前打開氣路，導(dǎo)致漏氣。
21^200520113827.乂提供了一種用于臭氧/臭氧水回路中的薄膜式單向閥，該種單向閥與 ZL97234431.4相似，但其特征在于膜片厚度為0.03-0.2 mm，因此，在承受較大壓差時，薄膜 易發(fā)生損壞，不適于壓差變化范圍較大的場合。應(yīng)用于變壓吸附過程的單向閥必須應(yīng)滿足以 下幾點
(1) 氣體從一吸附塔單向流至儲氧罐，中間不能回流；
(2) 可以承受較大的壓差變化范圍，0 4bar;
(3) 無論閥門如何放置，不會出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象；
(4) 靈敏度高，在較小的壓差范圍內(nèi)即可連通氣路。
隨著變壓吸附制氧的迅速發(fā)展，其規(guī)模越來越大，單向閥已經(jīng)成為一個至關(guān)重要的配件， 為了降低成本，減輕重量和減少配件數(shù)量，開發(fā)組合式單向閥是變壓吸附制氧裝置模塊化的 必然趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種大通量、低壓差、高靈敏度的雙向組合低壓差膜片式單向l萄， 解決傳統(tǒng)膜片單向閥的漏氣現(xiàn)象，同時集兩個單向閥于一體，結(jié)構(gòu)更加緊湊，可以承受較大 的逆向壓力。特別適用于變壓吸附制氧過程，也同樣適用于其它氣體分離中氣流單向流動環(huán) 節(jié)。
一種用于變壓吸附制氧機的雙向組合低壓差膜片式單向閥，其特征在于，該雙向組合低 壓差膜片式單向閥由進氣閥體、出氣閥體、O型密封圈、膜片、限位壓片、緊固螺栓、沉孔 螺栓和韌性墊片組成，其中進氣閥體中A進氣通道和B進氣通道均具有一個凹臺，出氣閥體的 C出氣通道有一出氣凸臺，氣流由A進氣通道或B進氣通道流入，擠壓膜片后進入空腔，再經(jīng) 過C出氣通道流出。由于變壓吸附制氧過程中兩吸附塔出口壓力交互變化，兩塔出口氣壓力 一高一低，因此，雙向組合低壓差膜片式單向閥A進氣通道或B進氣通道處于高壓時，B進氣 通道或A進氣通道處于低壓狀態(tài)，不會出現(xiàn)兩通道串流現(xiàn)象。
其中所述進氣閥體與出氣閥體可由鋁、銅等可塑金屬毛壞加工制作，也可由聚四氟乙烯 等塑料加工而成。
所述進氣閥體A進氣通道和B進氣通道中凹臺是為螺母設(shè)計，保證有較好的氣密性。所述出氣閥體C出氣通道凸臺是為了節(jié)省物料，減輕重量，同時保證安裝強度。
所述閥體中核心部件膜片可采用O.l ~ 1 mm硅膠墊、橡膠墊或具有彈性恢復(fù)的其它韌性墊 片，中央打有小孔，用于安裝緊固螺栓，保證在較小氣流壓力下即可打開膜片。
所述限位壓片由薄片彈性金屬構(gòu)成，保持膜片張開時不易發(fā)生錯位，當壓差減小時，膜 片可恢復(fù)原狀，限位壓片中央打孔，孔徑大于緊固螺栓外徑。
緊固螺栓可以對限位壓片和膜片進行定位，當雙向組合低壓差膜片式單向閥處于垂直放 置時，膜片在緊固螺栓和限位壓片作用下不會脫離原來位置，膜片在自身彈力作用下封住進 氣通道，防止漏氣和串氣發(fā)生。
所述閥體中空腔是保證氣流大通量的重要部位，閥體中空腔截面積必須大于A進氣通道 和B進氣通道截面積的1.5倍；氣流在從A進氣通道和B進氣通道流至C出氣通道時，不會因限 流而發(fā)生阻塞，產(chǎn)生大的壓降；
所述閥體中O型密封圈是保證進氣閥體與出氣閥體嚴密，不會發(fā)生漏氣現(xiàn)象，也可采用 螺紋、焊接、膠接等方式密封。
所述閥體中沉孔螺栓是為了保證進氣閥體與出氣閥體安裝成整個閥體。
所述韌性墊片是保證沉孔螺栓在加固過程中不會發(fā)生腔體漏氣，韌性墊片不能采用金屬 或其它硬質(zhì)材料。
所述閥體的安裝過程如下
將膜片放在進氣閥體上表面中央部位，用限位壓片壓住膜片，將緊固螺栓通過限位壓片 和膜片穿入進氣閥體中央的螺紋中，擰緊。將O型密封圈置于出氣閥體平臺上，然后與進氣 閥體扣合，將韌性墊片置于進氣閥體背部的沉孔中，再放入沉孔螺栓，用六角扳手擰緊。單 向閥安裝完畢。
本發(fā)明解決了傳統(tǒng)膜片單向閥的漏氣現(xiàn)象，同時集兩個單向閥于一體，結(jié)構(gòu)更加緊湊， 可以承受較大的逆向壓力。特別適用于變壓吸附制氧過程，也同樣適用于其它氣體分離中氣 流單向流動環(huán)節(jié)。


圖l是本發(fā)明的雙向組合低壓差膜片式單向閥的結(jié)構(gòu)示意圖，左半部分為剖面圖，右半部 分為主視圖。
圖2為閥體從H-H切面仰視示意圖。 圖3為閥體從H-H切面俯視示意圖。
圖l中1.進氣閥體；2.出氣閥體；3.0型密封圈4.膜片5.限位壓片6.緊固螺栓7. 沉孔螺栓8.韌性墊片9.A進氣通道IO.B進氣通道11.空腔12.C出氣通道13.出氣凸臺14.進氣凹臺
具體實施例方式
參見圖l、圖2和圖3，膜片4放置于進氣閥體1上平面，以覆蓋A進氣通道和B進氣通道為 準，再放置限位壓片5，通過緊固螺栓6固定。進氣閥體1與出氣閥體2通過0型密封圈3和韌性 墊片8密封，通過沉孔螺栓7加固，當變壓吸附制氧機一塔(以下稱A塔)處于高壓吸附產(chǎn)氧時， 另一塔(以下稱B塔)處于解吸狀態(tài)，此時，A塔上端氧壓力較高，通過雙向組合低壓差膜片式 單向閥A進氣通道9流至膜片4處，由于空腔ll內(nèi)壓力較低，氧氣在膜片4前后壓差作用下向限 位壓片5—方張開，氧氣流至空腔ll，由于儲氧罐一端壓力較低，氧氣通過C出氣通道12流至 儲氧罐，B塔壓力雖低，但由于B塔端膜片4具有單向性，氣流無法從空腔11流至B塔；反之， 當B塔處于高壓吸附產(chǎn)氧時，氧氣經(jīng)B進氣通道lO流至空腔ll,再流至儲氧罐。這樣，閥體實 現(xiàn)了氣流的雙向組合，即從不同方向來的氣流最終從一路輸出，大大減小了零配件。在使用 過程中可以防止因雙向組合低壓差膜片式單向閥放置方式不同而導(dǎo)致的漏氣現(xiàn)象。由于膜片4 采用膠墊，打開膜片4所需壓差較小，減小了阻力損失。氣流流經(jīng)雙向組合低壓差膜片式單向 閥時內(nèi)部有一大體積空腔ll，而不是孔道，不會對氣流產(chǎn)生限流作用。當氣流逆向流動時， 由于有限位壓片5壓住膜片4，膜片4不會發(fā)生錯位而產(chǎn)生局部漏氣。
權(quán)利要求
1. 一種用于變壓吸附制氧機的雙向組合低壓差膜片式單向閥，其特征在于，該單向閥由進氣閥體(1)、出氣閥體(2)、O型密封圈(3)、膜片(4)、限位壓片(5)、緊固螺栓(6)、沉孔螺栓(7)和韌性墊片(8)組成，其中進氣閥體中A進氣通道(9)和B進氣通道(10)均具有一進氣凹臺(14)，出口閥體的C出氣通道(12)有一出氣凸臺(13)，氣流由A進氣通道(9)和B進氣通道(10)流入，經(jīng)擠壓膜片(4)進入空腔(11)，再經(jīng)過C出氣通道(12)流出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種用于變壓吸附制氧機的雙向組合低壓差膜片式單向閥，其特 征在于閥體中核心部件膜片(4)采用0.1 ~ 1 mm硅膠墊、橡膠墊或具有彈性恢復(fù)性能的其它韌 性膠墊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種用于變壓吸附制氧機的雙向組合低壓差膜片式單向閥，其特 征在于限位壓片(5)由薄片彈性金屬構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種用于變壓吸附制氧機的雙向組合低壓差膜片式單向閥，其特 征在于閥體中空腔(l 1)截面積必須大于A進氣通道(9)和B進氣通道(10)截面積的1.5倍。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種用于變壓吸附制氧機的雙向組合低壓差膜片式單向閥，其特 征在于閥體中0型密封圈(3)要求保證進氣閥體(1)與出氣閥體(2)嚴密，不會發(fā)生漏氣現(xiàn)象，或 者采用螺紋、焊接或膠接方式代替O型密封圈密封。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種用于變壓吸附制氧機的雙向組合低壓差膜片式單向閥，其特 征在于韌性墊片(8)是保證沉孔螺栓(7)在加固過程中不會發(fā)生腔體(11)漏氣，韌性墊片(8)不能 采用金屬或其它硬質(zhì)材料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種用于變壓吸附制氧機的雙向組合低壓差膜片式單向閥，其特 征在于單向閥安裝過程如下將膜片放在進氣閥體上表面中央部位，用限位壓片壓住膜片，將緊固螺栓通過限位壓片 和膜片穿入進氣閥體中央的螺紋中，擰緊；將O型密封圈置于出氣閥體平臺上，然后與進氣 閥體扣合，將韌性墊片置于進氣閥體背部的沉孔中，再放入沉孔螺栓，用六角扳手擰緊，單 向閥安裝完畢。
全文摘要
一種用于變壓吸附制氧機的雙向組合低壓差膜片式單向閥，屬于變壓吸附制氧領(lǐng)域。其特征在于，該雙向組合低壓差膜片式單向閥由進氣閥體、出氣閥體、O型密封圈、膜片、限位壓片、緊固螺栓、沉孔螺栓和韌性墊片組成，其中進氣閥體中A進氣通道和B進氣通道均具有一進氣凹臺，出氣閥體的C出氣通道有一出氣凸臺，氣流由A進氣通道和B進氣通道流入，經(jīng)擠壓膜片進入空腔，再經(jīng)過C出氣通道流出。本發(fā)明實現(xiàn)了氣流的雙向組合，即從不同方向來的氣流最終從一路輸出，大大減少了零配件。當氣流逆向流動時，由于限位壓片壓住膜片，膜片不會發(fā)生錯位而產(chǎn)生局部漏氣。打開膜片所需壓差較小，減小了阻力損失，單向閥內(nèi)部大體積空腔亦保證了氣流無阻塞現(xiàn)象。
文檔編號F16K11/02GK101463912SQ200910076140
公開日2009年6月24日 申請日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
發(fā)明者劉應(yīng)書, 劉文海, 輝 張, 張德鑫, 曹紅程, 李永玲 申請人:北京科技大學(xué)