BR112012025566A2 - método e aparelho para suprir oxigênio - Google Patents

Abstract

MÉTODOS E APARELHO PARA SUPRIR OXIGÊNIO Um método e aparelho para suprir oxigênio para satisfazer uma demanda de usuário em que oxigênio é separado do ar por um dispositivo de separaçao de oxigênio acionado eletricamente para suprir oxigênio para satisfazer a demanda do usuário um leito absorvente com parte ou todo o oxigênio separado. Quando uma demanda de usuário existe, o oxigênio pode ser suprido tanto a partir do dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente quanto do oxigênio dessorvido do leito absorvente.

Description

“MÉTODO E APARELHO PARA SUPRIR OXIGÊNIO” Campo da Invenção A presente invenção se refere a um método e aparelho para suprir oxigênio em que o oxigênio é separado do ar com o uso de um 5 dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente em que o oxigênio é separado do ar através do transporte de íon de oxigênio em um condutor iônico.

Mais particularmente, a presente invenção se refere a um tal método e aparelho em que o oxigênio separado é armazenado em um absorvente de modo que o oxigênio pode ser suprido tanto para o absorvente quanto para o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente.

Fundamentos da Invenção O oxigênio pode ser separado do ar com o uso de dispositivos de separação de oxigênio acionados eletricamente.

Tais dispositivos utilizam um elemento de membrana tendo um eletrólito, tal como zircônia estabilizada com ítria que estão na forma de sanduíche entre um eletrodo cátodo e um eletrodo ânodo e coletores correntes situados nas superfícies externas dos eletrodos para a aplicação de um potencial elétrico através dos eletrodos e, portanto, o eletrólito.

Quando a membrana é aquecida a uma temperatura em que o transporte de íon de oxigênio pode ocorrer e o potencial elétrico é aplicado aos eletrodos, o ar que contata o eletrodo cátodo ionizará em íons de oxigênio e serão transportados ao eletrodo ânodo.

No eletrodo ânodo, os íons de oxigênio combinarão m moléculas de oxigênio que podem ser coletadas para produzir um produto de oxigênio.

Tais dispositivos têm uso particular para aplicações industriais, em que oxigênio de pureza ultra alta é requerido.

Embora existam muitas formas de tais dispositivos, tipicamente o elemento de membrana tem uma estrutura em camadas que utiliza eletrólito, eletrodo e camadas de coletor de corrente na forma de uma placa plana ou tubo.

Adicionalmente, os elementos de membrana são conectados por meio de um coletor para coletar o oxigênio separado pelo uso os elementos de membrana.

A montagem pode estar abrigada dentro de um invólucro eletricamente aquecido para aquecer as membranas até a sua temperatura operacional.

O ar é suprido ao invólucro para contatar os elementos de membrana.

Por exemplo, quando as formas tubulares dos 5 elementos de membrana são usados, os tubos podem estar conectados a um coletor e o ar introduzido no invólucro aquecido por meio de um soprador ou semelhante contata a superfície externa dos tubos.

O oxigênio será coletado dentro dos tubos e serão descarregados do invólucro aquecido através de um conduto de saída conectado ao coletor.

Como indicado acima, os dispositivos de separação de oxigênio acionados eletricamente têm aplicação particular onde o suprimento de oxigênio de pureza ultra alta é requerido.

As aplicações potenciais incluem o uso em analisadores de combustão para realizar análises elementais, usa um gás de processo na fabricação de microeletrônicos e uso de um gás de purga no corte a laser.

Em tais aplicações, o requerimento de oxigênio variará e quando a instalação está fechada, não haverá requerimento de oxigênio.

Entretanto, é muito caro projetar um tal dispositivo de separação com vazões de oxigênio variantes que satisfazem a demanda de oxigênio para aplicações de costume amplas.

De fato, na maioria dos casos, o usuário requererá vazões de oxigênio altas por períodos curtos de tempo, por exemplo, cinco a oito horas.

Embora tais dispositivos de separação de oxigênio possam ser projetados para suprir o oxigênio em vazões de oxigênio variantes, o separador de oxigênio será muito caro e, em muitos casos, subutilizado.

É muito mais prático projetar o dispositivo de separação de oxigênio com uma vazão de oxigênio fixa, por exemplo, 0,5, 1,0, 1,5 ou 2,0 litros padrão por minuto que opera de maneira contínua, sete dias por semana.

Um tal projeto aumentará a utilização do dispositivo de separação de oxigênio enquanto mantém-se os custos de fabricação em um nível inferior mais prático.

O problema com o projeto de um dispositivo de separação de oxigênio com uma saída baixa fixa, e foi descrita acima, é que o volume auxiliar de oxigênio suficiente também pode ser suprido de modo que o cliente possa retirar o oxigênio em uma vazão (maior do que a taxa de geração) durante períodos de utilização de pico do dispositivo.

Entretanto, a 5 armazenagem de oxigênio é uma proposição desafiadora devido ao fato que a pressão de operação de um dispositivo de separação de oxigênio é tipicamente muito baixo.

Para suprir volume auxiliar de oxigênio significante, o oxigênio, portanto, necessita estar comprimido para a armazenagem em um recipiente pequeno ou pelo suprimento de um tanque de ondas grande adicional.

Ambas as opções têm desvantagens inerentes.

Por exemplo, o custo de um compressor de oxigênio pode ser muito mais alto do que o dispositivo de separação de oxigênio por si só e é comercialmente proibitivo dando a alternativa do suprimento de oxigênio a partir dos cilindros de gás.

Os tanques de ondas são menos caros em comparação com os compressores mas este toma espaço valioso que é de importância primordial em laboratórios.

Além disso, a fim de suprir volume auxiliar suficiente em um tanque de ondas, o oxigênio pode ser armazenado em pressões muito altas, por exemplo, acima de 500 psig (3,45 MPa man.). entretanto, os elementos de membrana tubular de operação m pressão alta aumenta as tensões do arco do tubo dentro de tais elementos que levam a possível falha.

Também, a oxidação do eletrodo e a densificação de coletor corrente pode tornar-se grave em tais pressões muito altas.

Como será debatido, a presente invenção supre um método e aparelhos de suprimento de oxigênio que utilizam um dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente de uma maneira mais prática e eficiente do que aquela considerada na técnica anterior resumida acima.

Sumário da Invenção Em um aspecto, a presente invenção supre um método de suprir oxigênio para satisfazer uma demanda de usuário.

De acordo com este aspecto da presente invenção, o oxigênio é separado de ar através do transporte de íon de oxigênio dentro de um dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente para produzir uma corrente de oxigênio separada.

Pelo menos parte do oxigênio contido dentro da corrente de oxigênio separada é armazenado pela 5 introdução de pelo menos parte da corrente de oxigênio separada em um leito absorvente.

O oxigênio é suprido pela separação do oxigênio do ar dentro de um dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente para produzir a corrente de oxigênio separada, descartar uma corrente de oxigênio do leito absorvente do leito absorvente contendo o oxigênio previamente armazenado dentro do leito absorvente e combinar pelo menos uma parte remanescente da corrente de oxigênio separada com a corrente de oxigênio do leito absorvente para formar uma corrente de oxigênio combinada a partir da qual o oxigênio é suprido para satisfazer a demanda do usuário quanto ao oxigênio.

De uma tal maneira, o dispositivo de separação de oxigênio por si só pode ser projetado com uma taxa de produção nominal baixa para o oxigênio.

Como será debatido, durante períodos de demanda baixa que deve incluir períodos em que não existe demanda, tal como à noite, o dispositivo de separação de oxigênio armazenara todo ou parte do oxigênio gerado no leito absorvente, de modo que durante períodos de pico de demanda, o oxigênio de leito absorvente e o oxigênio gerados estejam disponíveis para satisfazer a demanda.

Visto que um leito absorvente é usado contendo um absorvente, não existe necessidade de comprimir o oxigênio ou armazenar o oxigênio em uma pressão mais baixa dentro de um tanque de ondas para satisfazer tal demanda.

Além disso, o uso de um leito absorvente que consiste de um recipiente absorvente que contém um absorvente permite que mais oxigênio seja armazenado em um tanque menor para satisfazer a demanda do usuário.

Em uma forma de realização particular, durante um período inicial de suprimento do oxigênio, o oxigênio é suprido unicamente da corrente de oxigênio do leito absorvente e durante tal período, a pressão dentro do leito absorvente diminui continuamente e o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente está em um estado desativado e não está produzindo o oxigênio.

Em um período subsequente do suprimento do oxigênio, que começa quando a pressão dentro do leito absorvente diminui a 5 um nível de pressão predeterminado menor, o dispositivo de separação de oxigênio é ativado para produzir a corrente de oxigênio separada e durante o período subsequente a demanda do usuário pode ser menor do que, igual a ou maior do que a taxa em que o oxigênio é capaz de ser produzido pelo dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente.

Sob este aspecto, se a demanda do usuário for menor do que a taxa em que o oxigênio é capaz de ser produzido pelo dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente, a parte da corrente de oxigênio separada é introduzida no leito absorvente para armazenar parte do oxigênio contido na corrente de oxigênio separada dentro do leito absorvente e a parte remanescente da corrente de oxigênio separada é suprida ao usuário para satisfazer a demanda do usuário.

Durante a introdução da parte da corrente de oxigênio separada no leito absorvente, a pressão dentro do leito absorvente aumenta continuamente e quando a pressão dentro do leito absorvente aumenta a um nível de pressão predeterminado mais alto que é mais alto do que o nível de pressão predeterminado menor, o dispositivo de separação de oxigênio é retornado ao estado desativado.

Se a demanda do usuário for substancialmente igual à razão em que o oxigênio é produzido pelo dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente, o oxigênio é suprido unicamente a partir da corrente de oxigênio separada e não da corrente de oxigênio do leito absorvente.

Se a demanda do usuário for maior do que a taxa em que o oxigênio é produzido pelo dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente, o oxigênio é suprido da corrente combinada quando a corrente combinada é formada da corrente de oxigênio do leito absorvente em toda a corrente de oxigênio separada.

E não há demanda de usuário para o oxigênio e a pressão dentro do leito absorvente está no ou abaixo do nível de pressão predeterminado menor, o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente é ativado e toda a corrente de oxigênio separada é introduzida no leito absorvente até que o nível de pressão predeterminado mais alto seja 5 atingido e o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente seja retornado ao estado desativado.

Em uma outra forma de realização, a demanda do usuário pode alternar entre períodos em que nenhuma demanda de usuário existe e uma demanda de usuário quanto ao oxigênio existe.

Em tal caso, quando nenhuma demanda de usuário existe e a pressão dentro do leito absorvente está abaixo do nível predeterminado, o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente é ativado em toda a corrente de oxigênio separada é introduzida em um leito absorvente.

Quando a pressão dentro do leito absorvente atinge um nível predeterminado, o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente é desativado.

Quando a demanda do usuário existe, o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente é ativado e o oxigênio é suprido ao usuário da corrente combinada em que a corrente combinada é formada a partir de tudo da corrente de oxigênio do leito absorvente e a corrente de oxigênio separada.

Em qualquer forma de realização da presente invenção, o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente e o recipiente absorvente estão contidos dentro de um sistema para dispensar o oxigênio e o oxigênio é suprido por um suprimento auxiliar do oxigênio no sistema que falha em satisfazer a demanda do usuário quanto ao oxigênio.

Além disso, a pressão de oxigênio do oxigênio que é dispensado para satisfazer a demanda do usuário pode ser regulada a um nível abaixo daquele da corrente de oxigênio do leito absorvente e a corrente de oxigênio separada.

Em um outro aspecto, a presente invenção supre um aparelho para suprir oxigênio para satisfazer uma demanda de usuário.

Em tal aspecto,

um dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente é configurado para separar o oxigênio do ar através do transporte de íon de oxigênio e, desse modo, para produzir uma corrente de oxigênio separada.

Um leito absorvente é suprido contendo um absorvente.

Uma rede de fluxo 5 conecta o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente ao leito absorvente de modo que pelo menos parte da corrente de oxigênio separada seja introduzida no leito absorvente e pelo menos parte do oxigênio contido na corrente de oxigênio separada é armazenada no leito absorvente.

A rede de fluxo tem uma saída em comunicação de fluxo tanto com o leito absorvente quanto com o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente de modo que o oxigênio seja capaz de ser suprido da saída como uma corrente combinada composta de pelo menos uma parte remanescente da corrente separada produzida pelo dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente e uma corrente de oxigênio do leito absorvente produzida a partir do oxigênio previamente armazenado dentro do leito absorvente para satisfazer a demanda do usuário quanto ao oxigênio.

Em uma forma de realização, um sistema de controle é suprido sendo responsivo à pressão dentro do leito absorvente e é configurado de modo que quando a pressão esteja em um nível de pressão menor, o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente é ativado para produzir a corrente de oxigênio separada e quando a pressão está em um nível de pressão menor, maior do que o nível de pressão menor, o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente é desativado e está em um estado desativado em que a corrente de oxigênio separada não é produzida.

A rede de fluxo tem pelo menos uma válvula de retenção posicionada para evitar o fluxo do leito absorvente ao dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente de modo que quando a demanda do usuário existe e a pressão está no nível de pressão mais alto, o oxigênio suprido da saída consiste unicamente da corrente de oxigênio do leito absorvente até que a pressão dentro do leito absorvente diminuído ao nível de pressão mais baixo após o que o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente é ativado e a seguir o oxigênio é suprido com base na demanda do usuário.

Se a demanda do usuário for menor do que a vazão da corrente de oxigênio separada, o 5 oxigênio suprido da saída consiste da parte remanescente da corrente de oxigênio separada e a parte da corrente de oxigênio é suprida ao leito absorvente.

Se a demanda do usuário for igual à vazão da corrente de oxigênio separada, o oxigênio suprido da saída consiste de toda a corrente de oxigênio separada e se a demanda do usuário for maior do que a vazão da corrente de oxigênio separada o oxigênio suprido da saída consiste da corrente combinada.

Em uma outra forma de realização, o sistema de controle é responsivo à pressão dentro do leito absorvente e é configurado de modo que quando a pressão esteja em um nível de pressão menor, o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente é ativado para produzir a corrente de oxigênio separada e quando a pressão está em um nível de pressão menor, maior do que o nível de pressão menor, o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente é desativado e está em um estado desativado em que a corrente de oxigênio separada não é produzida.

A rede de fluxo tem pelo menos uma válvula de retenção para evitar o fluxo do leito absorvente ao dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente e dois trajetos de fluxo paralelos que são contra fluxo um ao outro.

Um dos dois trajetos de fluxo paralelos, em uma extremidade, is em comunicação de fluxo com o leito absorvente e, na outra extremidade, is em comunicação de fluxo com o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente e o outro dos dois trajetos de fluxo paralelo, em uma extremidade, is em comunicação de fluxo com o leito absorvente e, na outra das extremidades, está em comunicação de fluxo com a saída.

Um dos dois trajetos de fluxo paralelos tem uma segunda válvula de retenção posicionada para evitar o fluxo do leito absorvente ao dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente e o outro dos dois trajetos de fluxo tem uma terceira válvula de retenção que evita o fluxo do dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente ao leito absorvente de modo que quando o dispositivo de separação de 5 oxigênio acionado eletricamente seja ativado no nível de pressão menor, a corrente de oxigênio separada escoará ao leito absorvente através de um dos dois trajetos de fluxo.

A rede de fluxo também é suprida com um regulador de pressão posicionado dentro do outro dos dois trajetos de fluxo, entre a terceira válvula de retenção e o leito absorvente e é configurado para reduzir a pressão da linha da corrente de oxigênio do leito absorvente de modo que a corrente de oxigênio do leito absorvente e capaz de combinar com a corrente de oxigênio separada.

O sistema de controle também é configurado para ativar seletivamente o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente quando a pressão está no nível de pressão mais alto e a demanda do usuário existe de modo que o oxigênio dispensado da saída da rede de fluxo consista da corrente combinada que consiste da corrente de oxigênio do leito absorvente que escoa através do outro dos dois trajetos de fluxo para a saída e a corrente de oxigênio separada que escoa do dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente para a saída.

Em qualquer forma de realização, um regulador de pressão de saída pode ser conectado para a saída regular pressão de oxigênio do oxigênio dispensada da saída a um nível abaixo daquele da corrente de oxigênio do leito absorvente e a corrente de oxigênio separada. adicionalmente, um sistema de suprimento auxiliar pode ser suprido tendo um cilindro de oxigênio conectado na saída.

O sistema de suprimento auxiliar é configurado para dispensar oxigênio do cilindro de oxigênio quando o nível da pressão de oxigênio está abaixo de um nível de pressão predeterminado.

Também, em qualquer forma de realização da presente invenção, o absorvente pode ser um zeólito selecionado do grupo que compreende 5A, CaNaX, CaX, LiX ou misturas destes.

Adicionalmente, em qualquer forma de realização, o leito absorvente pode ser suprido com um recipiente absorvente para conter o absorvente.

A tubulação T tendo uma seção de base é ligada ao recipiente 5 absorvente, a seção de base da tubulação T tendo uma abertura lateral.

Um tubo de imersão alongado estende-se através da seção de base no recipiente absorvente de modo que um espaço anular seja definido entre o tubo de imersão anular alongado e a seção de base.

O espaço anular está em comunicação com a abertura lateral da seção de base.

O tubo de imersão e a abertura lateral são conectados à rede de fluxo de modo que a corrente de oxigênio separada escoe no tubo de imersão e o recipiente absorvente e a corrente de oxigênio do leito absorvente escoe através do espaço anular e saia da abertura lateral na rede de fluxo ou a corrente de oxigênio separada escoe na abertura lateral, através do espaço anular e no recipiente absorvente e a corrente de oxigênio do leito absorvente escoe através do tubo de imersão para a rede de fluxo.

Breve Descrição dos Desenhos Enquanto a especificação conclui com as reivindicações que apontam distintamente o assunto de objetivo que os requerentes com relação à sua invenção, acredita-se que a invenção será entendida quando em conexão com os desenhos anexos em que: A Fig. 1 é um diagrama esquemático de um aparelho para carregar um método de acordo com uma forma de realização da presente invenção; A Fig. 2 é um diagrama esquemático de um aparelho para carregar um método de acordo com uma outra forma de realização da presente invenção e A Fig. 3 é um diagrama esquemático de um leito absorvente que pode ser usado em conexão com qualquer forma de realização da presente invenção.

Descrição detalhada Com referência à figura 1 um aparelho 1 é ilustrado pelo suprimento do oxigênio para satisfazer uma demanda de usuário.

A demanda 5 do usuário deve estar de acordo com os requerimentos de uma pessoa usando o aparelho 1 ou de uma máquina que é conectado ao aparelho 1. Aparelho 1 geralmente consiste de um dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2, um leito absorvente 3, uma rede de fluxo 4 e um controlador 5 que controla a operação do dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2. É notado que nenhuma forma particular do dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente é preferida.

Entretanto, o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2 consiste de uma caixa isolada 10 tendo uma entrada 12 para receber um sistema de ar 14. Alojado dentro da caixa isolada 10 é um ensaio dos elementos de separação de oxigênio 16 que estão na forma de tubos de extremidades fechadas e que como conhecido na técnica consiste de uma camada de eletrodo de cátodo externo que pode ser Manganato de estrôncio lantânio (LSM), uma camada de eletrólito que pode ser Zircônio, uma camada de eletrodo de anodo interno que pode ser manganato de estrôncio lantânio (LSM) e camadas coletoras correntes que podem ser prata.

Quando os elementos de separação de oxigênio 16 são aquecidos em uma temperatura operacional de tipicamente cerca de 675ºC e um potencial elétrico é aplicado as camadas coletoras correntes internas e externas, o oxigênio dentro do ar ionizará e íons de oxigênio será conduzido através do eletrólito em uma direção a partir da camada de eletrodo de cátodo à camada de eletrodo de anodo.

O oxigênio é coletado dentro de um tubo coletor 18 e descarregado através de um conduto 20 como uma corrente de oxigênio separada.

O conduto 20 forma parte do tubo coletor 18. Uma corrente de retenção 22 composta de ar esgotado de oxigênio é descarregado a partir da saída 24. Embora não ilustrado, a chegada da corrente de ar 14 deve ser motivada através da caixa isolada 10 por meio de um soprador.

Elementos de aquecimento elétrico 26 são supridos dentro da caixa isolada 10 para aquecer os elementos de separação de oxigênio 16 até sua temperatura operacional em que os íons de oxigênio serão 5 conduzidos através do eletrólito destes.

Preferivelmente, a fim de levar a vantagem total da presente invenção, o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente é projetado em uma maneira bem conhecida àquela pessoa habilitada na técnica para produzir o oxigênio separado em uma pressão entre cerca de 200 psig (1,38 MPa man.) e cerca de 500 psig (3,45 MPa man.). O leito absorvente 3 consiste de um recipiente absorvente 26 na forma de um cilindro de gás que é enchido com absorvente 28. O recipiente absorvente 26 pode ser um cilindro Medical D ou E que foi adequadamente aprovado para uso no serviço de recipiente de pressão.

Também, o recipiente absorvente 26 deve ser qualquer ASME o recipiente de pressão classificado.

O recipiente absorvente 26 é preferivelmente alojado dentro de um alojamento 30 que suporta o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2 deste modo que montagem ocupa uma área de cobertura mínima.

Este sendo dito, o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2 e o leito absorvente 3 deve ser nas caixas separadas.

Além disso, embora apenas um leito absorvente simples 3 é ilustrado, uma série de tais leitos absorventes devem ser conectados em paralelo ou séries.

O leito absorvente 3 adsorve oxigênio separado pelo dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2 isto é, como será debatido, oxigênio pode ser suprido para encontrar a demanda do consumidor tanto do dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2 quanto o leito absorvente 3 nas vazões que excedem as capacidades do dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2 sozinho.

O absorvente 28 é preferivelmente formado de zeólitos, por exemplo, 5A, CaNaX, CaX, LiX ou misturas destes.

Tais materiais capacitarão mais oxigênio a ser armazenado dentro de um recipiente absorvente 26 como comparado em um cilindro não enchido nas condições de operação similar da temperatura e a pressão.

As peneiras moleculares de carbono, carbono ativado, materiais com base em fulereno também exibem propriedades similares e em 5 alguns exemplos, tais materiais tem mais capacidade de oxigênio comparado ao material de zeólito.

Em teoria, qualquer material tendo boa capacidade de absorção para oxigênio pode ser usados como absorvente para armazenagem de oxigênio.

Entretanto, alguns materiais, especialmente aqueles que são com base em carbono, não são compatíveis com oxigênio devido ao seu potencial inflamável.

Os absorventes de zeólito, tal como debatido acima, são caros e mostram a compatibilidade com oxigênio.

Entretanto, nos exemplos onde densidade de armazenagem maior é requerida, um material com base em carbono deve ser usado (contanto que o material seja compatível com oxigênio naquela condição de operação). Como a temperatura é diminuída, os absorventes de zeólito mostram a capacidade de armazenagem de oxigênio intensificada.

Entretanto, é economicamente não praticável para criar as condições de temperatura baixa no aparelho 1. O oxigênio puro ultra alto produzido pelo dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2 está em temperatura muito alta, mas pelo período atinge o leito absorvente 3, este quase equilibra-se com temperatura ambiente.

Portanto, qualquer material mostra a capacidade de armazenagem de oxigênio maior em temperatura ambiente pode ser usado como absorvente.

Com relação o alojamento da caixa o leito absorvente 3 deve ser capaz de espalhar o calor da absorção e absorvendo o calor a partir dos circundantes a fim de ajudar com a dessorção.

Além disso, a capacidade de armazenagem de oxigênio do material, existem outros poucos fatores que determinam a densidade de armazenagem de oxigênio.

Estes fatores incluem área de superfície acessível, espaço de vácuo e material ligante e conteúdo usado durante a fabricação de pérolas do absorvente bem como qualquer outro aditivo, tal como processamento dos aditivos que não são removidos na extremidade da fabricação.

Os materiais com densidade de volume maior tem maior capacidade de armazenagem de oxigênio, portanto, tais materiais são preferidos.

Tipicamente, o material ligante não tem capacidade de armazenar 5 oxigênio e deste modo reduz a capacidade de armazenagem de oxigênio total.

Deste modo, um absorvente sem ou tendo um conteúdo ligante mínimo é também preferido.

Será notado que outras geometrias são possíveis, tal como extrusados e grânulos.

Em termos de tamanho das partículas absorventes, qualquer tamanho e/ou distribuição de partículas que podem ser retidas dentro do recipiente absorvente e que foi embalado apropriadamente, atinge uma maior capacidade de trabalho de oxigênio do que o recipiente vazio quando carregado e descarregado com oxigênio sob a mesma pressão e condições de temperatura podem ser usadas.

A capacidade de armazenagem de oxigênio do absorvente de zeólito é significantemente afetado pela presença de umidade.

Alguma umidade residual está presente em um absorvente após este ser fabricado.

Portanto, este é importante selecionar um absorvente com um conteúdo de umidade residual baixo, menos do que 1,0, preferivelmente menos do que 0,5 por cento em peso.

Também, existe possibilidade da umidade sendo apanhado em peneiras durante o carregamento do cilindro com absorvente.

Portanto, mais cuidados necessitam ser tomados para evitar o contato das peneiras com umidade.

Este problema deve ser evitado pelo carregamento do cilindro com pérolas absorventes sob uma atmosfera de gás seco, por exemplo, uma atmosfera de nitrogênio usando a caixa de luva.

Será notado, entretanto, que o uso da atmosfera de nitrogênio introduz outra impureza, denominado, nitrogênio no leito absorvente 3. O nitrogênio não significantemente reduz a capacidade de armazenagem de oxigênio de zeólito, mas este tem uma tendência de aderir fortemente ao leito de zeólito.

O oxigênio sendo gerado pelo dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente é da pureza ultra-alta e, portanto, ainda níveis de partes por milhão de nitrogênio no gás do produto não ser aceitável.

Bem como conhecido às pessoas habilitadas na técnica, o nitrogênio pode ser efetivamente removido a partir do absorvente 28 por submeter o leito absorvente 3 em uma evacuação e ciclo de 5 pressurização de oxigênio, ou submetendo o leito absorvente 3 a um ciclo de pressurização e despressurização em temperatura elevada, ou carregamento do recipiente absorvente 26 com o absorvente 28 em uma atmosfera de oxigênio.

Embora apenas um leito absorvente 3 seja mostrado, como ocorre àquela pessoa habilitada técnica, depende do tamanho do aparelho 1, absorventes de leito múltiplo conectados em paralelo ou séries devem ser usadas.

A rede de fluxo 4 consiste do tubo coletor 18 que é formado pelo conduto 20 e condutos de saída 32 comunicando entre o conduto 20 e elementos de separação de oxigênio 16 para receber correntes de oxigênio separado.

O conduto 20 também é conectado ao leito absorvente 3 por meio de um conduto de saída 34 que tem um elemento de filtro 36 para evitar os particulados compostos do absorvente 28 sendo descarregado com o oxigênio do leito absorvente e um conduto 38. Em relação à, quando o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2 é ativado, o oxigênio separado escoará através dos condutos de saída 32 ao conduto 20 e então através dos condutos 38 e 34 ao leito absorvente 3 onde o oxigênio será armazenado no leito absorvente.

Com relação a fração maior do oxigênio sendo armazenada absorverá no absorvente 28 e uma fração remanescente será armazenada nos espaços intersticiais entre as partículas absorventes.

Quando uma demanda do consumidor para oxigênio existe, uma corrente de oxigênio do leito absorvente escoará através do conduto de saída 34 e conduto 38 e também, como serão debatidos, potencialmente uma corrente de oxigênio separada escoa através dos condutos de saída 32 ao conduto 20. A corrente de oxigênio do leito absorvente durante o tal período é produzida a partir do oxigênio previamente armazenado dentro do recipiente absorvente 26 pela dessorção de oxigênio a partir do absorvente 28 e oxigênio pressurizado residual contido dentro do recipiente de absorvente 26. A corrente combinada resultante do oxigênio do leito absorvente e oxigênio separado combinará no 5 conduto de saída 40 e escoa fora da saída 42 do aparelho 1 ao usuário.

Uma válvula de alívio de segurança 44 é suprida para ventilar superpressões de oxigênio e onde requerido por uma aplicação particular de um regulador de pressão 46 para reduzir a pressão da corrente combinada fluindo através do conduto de saída 40. Uma válvula de retenção 47 é suprida para evitar o retro fluxo a partir do usuário no aparelho 1 que deve contaminar tal aparelho.

Durante qualquer dispensação do oxigênio do leito absorvente a partir do leito de absorção 3, escoa novamente ao dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2 é evitado pelas válvulas de retenção 48. Como deve ser apreciado, se o conduto 20 foi separadamente conectado ao conduto de saída 40, então apenas uma válvula de retenção simples a montante da conexão deve ser requerido.

Entretanto, o uso das válvulas de retenção múltiplas 48 também servem para isolar cada um dos elementos de separação de oxigênio 16 no caso da deficiência de qualquer um de tais elementos.

Os elementos de separação de oxigênio 16 são aquecidos em uma temperatura de operação por meio dos elementos de aquecimento 26 que devem ser localizados dentro da caixa 10. A energia elétrica aos elementos de aquecimento 26 é suprida por um suprimento de energia corrente direta 54 que converte a corrente alternada a partir de uma fonte de energia corrente 56 para direcionar a corrente.

Um termoligante 57 é conectado ao controlador 5 por meio de uma conexão elétrica 58. Uma entrada ao controlador 5 é uma temperatura de ponto da série.

O controlador 5 é por sua vez, conectado em um retificador controlado por silício 60 (“SCR”) por meio de uma conexão elétrica 62. O termoligante 57 continuamente transmite um sinal referido a temperatura dentro da caixa isolada 10. Quando tal temperatura diverge abaixo do ponto da série, o controlador 5 ativa o retificador controlado por silício 60 para suprir a energia aos elementos de aquecimento 26 por meio de uma conexão elétrica 64. O retificador controlado por silício 60 é submetido à força usando AC 5 fonte de energia 56. Se a temperatura dentro da caixa isolada 10 eleva-se acima da temperatura de ponto de série, o controlador 5 opera para desativar o retificador controlado por silício 60 e portanto a energia suprida aos elementos de aquecimento 26. O controlador 5 também é programado para controlar a operação dos elementos de separação de oxigênio 16. Como mencionado acima, a força é aplicada aos elementos de separação de oxigênio 16 por meio do suprimento de energia 54 que é conectado aos elementos de separação de oxigênio 16 por meio de uma conexão elétrica 68. Com relação aos elementos de separação de oxigênio 16 podem ser conectados nas séries elétricas.

O suprimento de energia 54 é ativado pelo controlador 5 na resposta a pressão medida dentro do conduto de saída 34 por um transdutor de pressão 70 conectado ao controlador 5 por meio de uma conexão elétrica 72 para transmissão de um sinal referido à pressão dentro do conduto de saída 34 e portanto dentro do recipiente absorvente 26 do leito absorvente 3. Com relação à operação do dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2, o controlador 5 é programado com uma pressão de ponto de série inferior, por exemplo, 230 psig (1,59 MPa man.) e uma pressão de ponto de série maior 250 psig (1,72 MPa man.). O controlador 5 também é programado para ativar o suprimento de energia 54 quando a pressão como sentido pelo transdutor de pressão 70 diverge abaixo 230 psig (1,59 MPa man.) e desativar o suprimento de energia 54 quando a pressão atinge 250 psig (1,72 MPa man.). Como uma consequência, quando uma demanda de usuário existe, o oxigênio é suprido pelo oxigênio do leito absorvente como uma corrente de oxigênio do leito absorvente através do conduto de saída 34, conduto 38, conduto 20 do tubo coletor 18 e então através do conduto de saída 40 à saída 42. As válvulas de retenção 48 evitam o fluxo de oxigênio novamente nos elementos de separação de oxigênio 16. O fluxo continua do leito absorvente 3 até que o nível 230 psig (1,59 MPa man.) 5 seja atingido e então o suprimento de energia 54 é ativado junto com os elementos de separação de oxigênio 16 para separar o oxigênio a partir da chegada da corrente de ar 14. Os elementos de separação de oxigênio 16 continuarão a suprir o oxigênio até que uma pressão novamente atinja 250 psig (1,72 MPa man.). Esta pressão será obtida quando a demanda do consumidor para o suprimento de oxigênio é menos do que aquele capaz de ser suprido a partir do dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2 ou não é existente.

Por meio do exemplo, assumindo que o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2 é capaz de suprir cerca de 2 litros padrão por minuto de oxigênio e também que a demanda do consumidor variará entre menos do que 2 litros padrão por minuto do oxigênio até cerca de 4 litros padrão por minuto, a demanda do consumidor será menos do que ou maior do que a taxa de suprimento do oxigênio que o dispositivo 2 é capaz de dispensação.

Nesta consideração, se a demanda do consumidor seja maior do que aquela capaz de ser suprida pelo dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2, acima 2 litros padrão por minuto, embora o oxigênio será inicialmente suprido a partir do leito absorvente 3, quando a pressão de 230 psig (1,59 MPa man.) é atingido, como sentido pelo transdutor de pressão 70, o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2 será ativado pelo controlador 5 e então, o oxigênio será suprido como uma corrente combinada formada pela corrente separada de oxigênio produzido pelo dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2 e a corrente de oxigênio do leito absorvente produzido pelo leito absorvente 3. Se a demanda do consumidor for igual à produção do dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2, por exemplo, 2 litros padrão por minuto, então o oxigênio será suprido unicamente a partir da corrente de oxigênio separada.

Assumindo que a demanda do consumidor é menor do que o oxigênio capaz de ser dispensado a partir do dispositivo de separação de 5 oxigênio 2, então o oxigênio será suprido a partir da parte da corrente de oxigênio separada e a outra parte da corrente de oxigênio separada será introduzida no leito absorvente 3 a ser absorvida no absorvente 28. Quando nenhuma demanda existe, então todas da corrente de oxigênio separada será introduzida no leito absorvente 3. Em um caso da demanda do consumidor que está abaixo que é capaz de ser encontrado pelo dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente ou nenhuma demanda, suprimento de energia 54 apenas será desativado quando a pressão sentido pelo transdutor de pressão 70 atinge a pressão de ponto de série maior, por exemplo, 250 psig (1,72 MPa man.). A escolha da faixa de pressão depende da forma de isotermia de absorção e pressão de operação limitante no dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2. Também, a escolha da faixa de pressão depende do requerimento do cliente quando o aparelho 1 é preparado na localização do cliente.

Por exemplo, onde os requerimentos do cliente ditam um mínimo de pressão de oxigênio 50 psig (0,34 MPa man.) para o final da aplicação do consumidor, recipiente absorvente 26 deve ser medido na maneira apropriada para suprir o volume de oxigênio auxiliar suficiente de modo que a pressão nunca diverge abaixo de 50 psig (0,34 MPa man.). A pressão maior, por exemplo, 250 psig (1,72 MPa man.), é selecionada com base na forma de isotermia de absorção para otimizar a capacidade de armazenagem de oxigênio para um recipiente de tamanho dado.

Embora o controlador 5 seja descrito como sendo independentemente responsável em uma temperatura de ponto de série como sentido pelo termoligante 57 e a pressão de ponto de série, é possível que o controlador 5 seja programado para ativar os elementos de aquecimento 26 quando a pressão de ponto de série inferior foi atingida e para desativar os elementos de aquecimento 26 atingindo o ponto de série de temperatura. Este deve, entretanto, ser indesejável em que a temperatura dos elementos de 5 separação de oxigênio 16 deve circular e TAC circulação pode levar à taxa de deficiência intensificada de tais elementos. Um sistema de suprimento de oxigênio de reserva é preferivelmente suprido para suprir o oxigênio quando a pressão da saída 42 diverge abaixo do nível predeterminado indicativo da deficiência do aparelho

1. O sistema de suprimento de reserva é suprido com cilindro de oxigênio 80 para tais propósitos. O oxigênio suprido a partir do cilindro de oxigênio 80 é deixado na pressão pelo regulador de pressão 82. Uma válvula de isolamento 84 é suprida contanto que este pode ser a série em uma abertura e as posições fechadas para o suprimento seletivo do oxigênio da saída 42 e uma válvula de retenção 86 é suprida para evitar o fluxo novamente do gás de impureza potencial a partir do usuário novamente ao cilindro de oxigênio 80 e a tubulação leva novamente ao cilindro de oxigênio 80. Por exemplo, assumindo que o regulador de pressão 46 é apresentado 50 psig (0,34 MPa man.), regulador de pressão 82 será apresentado pressão levemente inferior, por exemplo, 40 psig (0,28 MPa man.). Durante a operação normal, a válvula de retenção 86 evitará novamente o fluxo em direção ao cilindro de oxigênio

80. Em uma deficiência completa do aparelho 1 ou na deficiência do aparelho 1 para encontrar a demanda adequada maior do que aquela do aparelho 1, válvula de isolamento 84 é apresentada em uma posição de abertura e oxigênio será suprido a partir do cilindro de oxigênio 80 com válvula de retenção 47 evitando o fluxo de oxigênio novamente ao aparelho 1. Embora não ilustrado, a válvula de isolamento 84 deve ser controlado automaticamente com um transdutor de pressão localizado a jusante da válvula de retenção 86 para apresentar a válvula de isolamento em uma posição de abertura quando a pressão cair abaixo do ponto de série, por exemplo, 50 psig (0,34 MPa man.). Com referência à Fig. 2, um aparelho 1’ é ilustrado isto é projetado para operar de acordo com a demanda cíclica.

Aparelho 1’ difere-se 5 do aparelho 1 principalmente no projeto da rede de fluxo, que é projetado no Aparelho 1’ como rede de fluxo 4’. Rede de fluxo 18’ tem uma primeira válvula de retenção 90 para evitar o fluxo do leito absorvente 3 novamente ao dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2. Adicionalmente, a rede de fluxo 4’ também tem dois paralelos, primeiro e segundo trajetos 92 e 94. O primeiro trajeto de fluxo 92, em uma extremidade, está na comunicação com o leito absorvente 3 e a outra extremidade está em comunicação com o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2. Uma segunda válvula de retenção 96 é posicionada dentro do primeiro dos trajetos de fluxo 92 para evitar o fluxo dentro do primeiro trajeto de fluxo 92 do leito absorvente 3 ao dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2. A segunda e os dois trajetos de fluxo 94 tem uma terceira válvula de retenção 98 para evitar o fluxo a partir do dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2 ao leito absorvente 3. Adicionalmente, um regulador de pressão 100 é posicionado dentro da segunda dos trajetos de fluxo 94 entre a terceira válvula de retenção 98 e o leito absorvente 3. Um regulador de pressão 100 é configurado para reduzir a linha de pressão da corrente de oxigênio do leito absorvente do leito absorvente 3 aquele do dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2. O controlador 5’ é similar ao controlador 5 e supre o controle aos elementos de aquecimento 26 na mesma maneira como controlador 5. O controlador 5’ é suprido com um ponto de série de pressão que é referido em uma pressão que é indicativo do leito absorvente 3 sendo totalmente carregado com oxigênio, por exemplo, 250 psig (1,72 MPa man.) como indicado acima.

Durante a operação, onde não existe demanda e quando a pressão sentido pelo transdutor de pressão 70 está abaixo de 250 psig (1,72 MPa man.), suprimento de energia 54 é ativado pelo controlador 5’ para aplicar a energia elétrica ao dispositivo de separação de oxigênio acionado 5 eletricamente 2. O oxigênio dentro de uma corrente de oxigênio separada então escoa a partir do dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2 através da primeira dos trajetos de fluxo 92, com fluxo sendo evitado dentro da segunda dos trajetos de fluxo 94 pela terceira válvula de retenção 98. Quando a pressão de ponto de série é atingida, suprimento de energia 54 é desativado.

O retro fluxo de oxigênio do leito absorvente 3 agora ao dispositivo inativo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2 é evitado pela primeira válvula de retenção 90. Quando uma demanda para oxigênio existe, o controlador 5’ ativa o suprimento de energia 54 para aplicar a força ao dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2 para produzir uma corrente de oxigênio separada.

No mesmo período, o oxigênio será dessorvido do leito absorvente 3 para produzir uma corrente de oxigênio do leito absorvente.

Esta corrente escoará na segunda dos trajetos de fluxo 94 após ser reduzido na pressão pelo regulador de pressão 100 para pontuar uma pressão dentro da corrente separada produzida pelo dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente 2. O fluxo da corrente de oxigênio do leito absorvente é evitado dentro da primeira dos trajetos de fluxo 92 pela segunda válvula de retenção 96. A corrente de oxigênio do leito absorvente é combinada com uma corrente de oxigênio separada para produzir a corrente de oxigênio combinada que é reduzida na pressão pelo regulador de pressão 46 e então descarregado ao consumidor em direção da saída 42. Embora não ilustrado, um suprimento de oxigênio de reserva, tal como um cilindro de oxigênio 80 e sua rede de fluxo associada deve ser suprida.

Com referência à figura 3, um leito de absorção preferido 3’ é ilustrado isto é particularmente útil com o aparelho 1’ mostrado na Figura 2.

O leito de absorção 3’ é suprido com um recipiente absorvente 26 contendo um absorvente 28. Uma tubulação T 102 é suprida tendo uma seção base 104 e uma abertura lateral 106. A seção base 104 da tubulação T 102 é conectada ao recipiente absorvente 26 e um tubo de imersão 108 estende-se através da 5 seção base 104 da tubulação T 102 no absorvente 28 e preferivelmente termina em um coletor de lama 110 para evitar partículas do absorvente 28 a ser retirado no tubo de imersão 108. O tubo de imersão 108 pode ser conectado à primeira dos trajetos de fluxo 92 do Aparelho 1’. Embora não ilustrado, o tubo de imersão 108 deve ser conectado diretamente ou por meio de um conduto a segunda válvula de retenção 96 na extremidade 112 do tubo de imersão 108 para permitir a corrente de oxigênio separada, projetada pelo número de referência 114 para passar no recipiente absorvente 26 através da tubo de imersão 108. Na extremidade 112 do tubo de imersão 108, a seção base 104 da tubulação T 102 é selada em torno do tubo de imersão 108 por meio de um elemento anular 116 soldado em torno de sua periferia externa à seção base 104 e na sua periferia interna, ao tubo de imersão 108. Este supre um espaço anular 118 dentro de tubulação T 102 para oxigênio do leito absorvente para escoar fora da abertura 106 da tubulação T 102 como a corrente de oxigênio do leito absorvente, que é projetada pelo número de referência 120. Alternativamente, um ajuste através do furo especial é usado na extremidade 112 do tubo de imersão 108 para selar a seção base 104 da tubulação T 102. O tubo de imersão realiza-se através da ajuste através do furo e dentro do T 102. Quando o ajuste através do furo é ligado à extremidade 112 da tubulação T 102, este sela a extremidade 112 da tubulação T 102. Como tal, a abertura 106 da tubulação T 102 deve ser conectado em um regulador de pressão 100 mostrado na Figura 2, diretamente ou indiretamente por meio da tubulação adequada.

A lã de vidro 122 é preferivelmente suprida para evitar partículas do absorvente sendo descarregada através da abertura 106. A vantagem do sistema precedente é para intensificar efetividade de purgação e portanto reduzir o tempo de purgação durante a partida inicial.

Será notado que o leito absorvente 3’ também deve ser usado com aparelho 1 mostrado na Figura 1 com uma modificação leve à rede de fluxo 4. Tal modificação deve envolver 5 conectando o tubo de imersão 108 ao conduto 20 do tubo coletor 18 e separadamente conectando a abertura 106 ao conduto de saída 40. Ainda, o leito de absorção 3’ também é capaz de ser usado em uma maneira no qual o fluxo é oposto aquele descrito acima em que o oxigênio do leito absorvente escoa através da tubo de imersão 108 e oxigênio separado escoa na abertura lateral 106 da tubulação T 102 e através do espaço anular 118. Enquanto a presente invenção foi descrita com referência às formas de realização preferidas, como ocorrerá àquela pessoa habilitada na técnica, mudanças numerosas, adições e omissões podem ser feitas sem divergir do espírito e do escopo da presente invenção como apresentado nas reivindicações anexas.

Claims (11)

REIVINDICAÇÕES

1. Método para suprir oxigênio para satisfazer uma demanda de usuário, caracterizado pelo fato de que compreende: separar o oxigênio do ar através do transporte de íon de 5 oxigênio dentro de um dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente para produzir uma corrente de oxigênio separada; armazenar pelo menos parte do oxigênio contido dentro da corrente de oxigênio separada pela introdução de pelo menos parte da corrente de oxigênio separada em um leito absorvente e armazenar pelo menos parte do oxigênio dentro do leito absorvente; suprir o oxigênio durante um período inicial de suprimento de oxigênio, unicamente do leito absorvente pelo descarte de uma corrente de oxigênio de leito absorvente do leito absorvente contendo o oxigênio previamente armazenado dentro do leito absorvente, de modo que a pressão dentro do leito absorvente diminui continuamente; durante o período inicial do suprimento de oxigênio desativando o oxigênio acionado eletricamente do dispositivo de separação, de modo que o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente está em um estado desativado e não está produzindo o oxigênio; e suprir o oxigênio em um período subsequente do suprimento do oxigênio, começando quando a pressão dentro dos leitos absorventes diminui a um nível de pressão predeterminado menor pela ativação do dispositivo de separação de oxigênio para produzir a corrente de oxigênio separada; e durante o período subsequente do suprimento do oxigênio; se a demanda do usuário for menor do que a taxa em que o oxigênio é capaz de ser produzido pelo dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente, introduzir uma parte da corrente de oxigênio separada no leito absorvente para armazenar parte do oxigênio contido na corrente de oxigênio separada e suprir uma parte remanescente da corrente de oxigênio separada ao usuário para satisfazer a demanda do usuário; durante introdução da parte da corrente de oxigênio separada no leito absorvente, a pressão dentro do leito absorvente aumenta 5 continuamente e quando a pressão dentro do leito absorvente aumenta a um nível de pressão predeterminado mais alto que é mais alto do que o nível de pressão predeterminado menor, o dispositivo de separação de oxigênio retorna ao estado desativado; se a demanda do usuário for substancialmente igual à razão em que o oxigênio é produzido pelo dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente, suprir o oxigênio unicamente a partir da corrente de oxigênio separada e não da corrente de oxigênio do leito absorvente; e se a demanda do usuário for maior do que a taxa em que o oxigênio é produzido pelo dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente, suprir o oxigênio de uma corrente combinada, a corrente combinada formada da corrente de oxigênio do leito absorvente em toda a corrente de oxigênio separada.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que se nenhuma demanda de usuário quanto ao oxigênio existir e a pressão dentro do leito absorvente estiver em ou abaixo do nível de pressão predeterminado menor, o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente é ativado em toda a corrente de oxigênio separada é introduzida no leito absorvente até que o nível de pressão predeterminado mais alto seja atingido e o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente seja retornado ao estado desativado.

3. Método para suprir oxigênio para satisfazer uma demanda de usuário, caracterizado pelo fato de que compreende: separar o oxigênio do ar através do transporte de íon de oxigênio dentro de um dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente para produzir uma corrente de oxigênio separada; armazenar o oxigênio contido dentro da corrente de oxigênio separada pela introdução de toda a corrente de oxigênio separada em um leito absorvente e subsequentemente descartar uma corrente de oxigênio de leito 5 absorvente do leito absorvente; a demanda de usuário alternando entre períodos em que nenhuma demanda de usuário existe e uma demanda de usuário quanto ao oxigênio; quando nenhuma demanda de usuário existe e a pressão dentro do leito absorvente está abaixo do nível predeterminado, a ativação do dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente e introdução de toda a corrente de oxigênio separada em um leito absorvente e absorção do oxigênio contido dentro da corrente de oxigênio separada dentro do absorvente; quando a pressão dentro do leito absorvente atinge um nível predeterminado e nenhuma demanda de usuário existe, desativar o dispositivo de separação de oxigênio de condução elétrica; e quando a demanda do usuário existe, a ativar o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente e suprir o oxigênio ao usuário da corrente combinada pela redução da linha de pressão da corrente de oxigênio do leito absorvente e combinar a corrente de oxigênio do leito absorvente com todas as correntes de oxigênio separadas para formar uma corrente combinada e suprir o oxigênio para o usuário a partir da corrente combinada.

4. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 3, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente e o recipiente absorvente estão contidos dentro de um sistema para dispensar o oxigênio e o oxigênio é suprido por um suprimento auxiliar do oxigênio no sistema que falha em satisfazer a demanda do usuário quanto ao oxigênio.

5. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a pressão de oxigênio do oxigênio dispensado para satisfazer a demanda do usuário é regulado a um nível abaixo daquele da 5 corrente de oxigênio do leito absorvente e a corrente de oxigênio separada.

6. Aparelho para suprir oxigênio para satisfazer uma demanda de usuário, caracterizado pelo fato de que compreende: um dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente configurado para separar o oxigênio do ar através do transporte de íon de oxigênio e, desse modo, para produzir uma corrente de oxigênio separada; um leito absorvente contendo um absorvente; uma rede de fluxo que conecta o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente ao leito absorvente de modo que pelo menos parte da corrente de oxigênio separada é capaz de ser introduzida no leito absorvente e pelo menos parte do oxigênio contido na corrente de oxigênio separada é armazenada no leito absorvente; e a rede de fluxo tendo uma saída em comunicação de fluxo tanto com o leito absorvente quanto com o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente de modo que o oxigênio seja capaz de ser suprido da saída como uma corrente combinada composta de pelo menos uma parte remanescente da corrente separada produzida pelo dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente e uma corrente de leito absorvente produzida a partir do oxigênio previamente armazenado no leito absorvente; um sistema de controle responsável pela pressão dentro do leito absorvente configurado de modo que quando a pressão esteja em um nível de pressão menor, o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente é ativado para produzir a corrente de oxigênio separada e quando a pressão está em um nível de pressão menor, maior do que o nível de pressão menor, o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente é desativado e está em um estado desativado em que a corrente de oxigênio separada não é produzida; 5 e a rede de fluxo tendo pelo menos uma válvula de retenção posicionada para evitar o fluxo do leito absorvente ao dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente de modo que quando a demanda do usuário existe e a pressão está no nível de pressão mais alto, o oxigênio suprido da saída consiste unicamente da corrente de oxigênio do leito absorvente até que a pressão dentro do leito absorvente diminuído ao nível de pressão mais baixo após o qual o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente é ativado e a seguir: se a demanda do usuário for menor do que a vazão da corrente de oxigênio separada, o oxigênio suprido da saída consiste da parte remanescente da corrente de oxigênio separada e a parte da corrente de oxigênio é suprida ao leito absorvente; se a demanda do usuário for igual à vazão da corrente de oxigênio separada, o oxigênio suprido da saída consiste de toda a corrente de oxigênio separada e se a demanda do usuário for maior do que a vazão da corrente de oxigênio separada, o oxigênio suprido da saída consiste da corrente combinada.

7. Aparelho para suprir oxigênio para satisfazer uma demanda de usuário, caracterizado pelo fato de que compreende: um dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente configurado para separar o oxigênio do ar através do transporte de íon de oxigênio e, desse modo, para produzir uma corrente de oxigênio separada; um leito absorvente contendo um absorvente para descartar uma corrente de oxigênio de leito absorvente; um sistema de controle é responsável pela pressão dentro do leito absorvente e é configurado de modo que quando a pressão esteja em um nível de pressão menor e nenhuma demanda de usuário existir, o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente é ativado para produzir a corrente de oxigênio separada e quando a pressão está em um nível de pressão menor, maior do que o nível de pressão menor e nenhuma demanda de 5 usuário existir, o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente é desativado e está em um estado desativado em que a corrente de oxigênio separada não é produzida; os dois trajetos de fluxo paralelos da rede de fluxo, uma válvula de retenção posicionada entre os dois trajetos de fluxo paralelos e o leito absorvente para evitar o fluxo do leito absorvente ao dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente, uma segunda válvula de retenção e uma terceira válvula de retenção; um dos dois trajetos de fluxo paralelo, em uma extremidade, em comunicação de fluxo com o leito absorvente e, na outra extremidade, em comunicação de fluxo com o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente e o outro dos dois trajetos de fluxo paralelo, em uma extremidade, em comunicação de fluxo com o leito absorvente e, na outra das extremidades, em comunicação de fluxo com a saída e com o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente, o um dos dois trajetos de fluxo paralelos tendo a segunda válvula de retenção posicionada para evitar o fluxo do leito absorvente ao dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente e o outro dos dois trajetos de fluxo tendo a terceira válvula de retenção posicionada para evitar o fluxo do dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente ao leito absorvente de modo que quando o dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente é ativado no nível de pressão menor, a corrente de oxigênio separada escoará ao leito absorvente através de um dos dois trajetos de fluxo paralelo; a rede de fluxo também tendo um regulador de pressão posicionado dentro do outro dos dois trajetos de fluxo paralelo, entre a terceira válvula de retenção e o leito absorvente e configurado para reduzir a pressão da linha da corrente de oxigênio do leito absorvente de modo que seja capaz de combinar com a corrente de oxigênio separada e o sistema de controle configurado para ativar seletivamente o 5 dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente quando a pressão está no nível de pressão mais alto e a demanda do usuário existe de modo que o oxigênio dispensado da saída da rede de fluxo consiste da corrente combinada que consiste da corrente de oxigênio do leito absorvente que escoa através do outro dos dois trajetos de fluxo para a saída e a corrente de oxigênio separada que escoa do dispositivo de separação de oxigênio acionado eletricamente para a saída.

8. Aparelho de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que um regulador de pressão de saída é conectado à saída regular a pressão de oxigênio do oxigênio dispensada da saída a um nível abaixo daquele da corrente de oxigênio do leito absorvente e a corrente de oxigênio separada.

9. Aparelho de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que um sistema de suprimento auxiliar tendo um cilindro de oxigênio é conectado à saída, o sistema de suprimento auxiliar configurado para dispensar oxigênio do cilindro de oxigênio quando o nível da pressão do oxigênio está abaixo de um nível de pressão predeterminado.

10. Aparelho de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que o absorvente é um zeólito selecionado do grupo que compreende 5A, CaNaX, CaX, LiX ou misturas destes.

11. Aparelho de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que: o leito absorvente tem um recipiente absorvente contendo o absorvente, uma tubulação T tendo uma seção de base ligada ao recipiente absorvente, a seção de base da tubulação T tendo uma abertura lateral e um tubo de imersão adequado que se estende através da seção de base no recipiente absorvente de modo que um espaço anular seja definido entre o tubo de imersão anular alongado e a seção de base, o espaço anular em comunicação com a abertura lateral da seção de base; e 5 o tubo de imersão e a abertura lateral são conectados à rede de fluxo de modo que a corrente de oxigênio separada escoe no tubo de imersão e o recipiente absorvente e a corrente de oxigênio do leito absorvente escoe através do espaço anular e saia da abertura lateral na rede de fluxo ou a corrente de oxigênio separada escoe na abertura lateral, através do espaço anular e no leito absorvente e a corrente de oxigênio do leito absorvente escoe através do tubo de imersão para a rede de fluxo.