CN102927318A - 出气阀组件及变压吸附装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及出气阀组件及变压吸附装置；其中，一种出气阀组件，包括：一阀体，一设有左通口和右通口的出气阀芯管，第一阀芯球，及第二阀芯球；阀体设有一左进气口、一右进气口和一上出气口，出气阀芯管内设有一将出气阀芯管内部分成左空间和右空间的挡块，挡块上设有多个中通孔，出气阀芯管的管壁上设有位于挡块左边且与左空间相通的左通孔及位于挡块右边且与右空间相通的右通孔；第一阀芯球置于左空间，第二阀芯球置于右空间；出气阀芯管置于容纳空间内，左通口与左进气口密封相通，右通口与右进气口密封相通，上出气口与左通孔、右通孔均相通。本发明可以实现低压力差来控制气体的流向，降低了运作条件，而且可以防止气体回流。

Description

出气阀组件及变压吸附装置

【技术领域】

本发明涉及出气阀组件及变压吸附装置。

【背景技术】

在中国公开的申请号为201120050817.1、名称为无热再生吸附式压缩空气干燥机的实用新型中，公开了一种无热再生吸附式压缩空气干燥机，包括：一干燥主体，其内设有相互隔开的第一容置腔和第二容置腔，第一容置腔和第二容置腔之间连通有一位于出气端的再生节流通道，第一容置腔和第二容置腔内都放置吸附剂；一出气阀组件，其设于干燥主体的出气端并与第一容置腔和第二容置腔连通，用于排出干燥后的空气；一进气阀组件，其设于干燥主体的进气端并与第一容置腔和第二容置腔连通；及一与第一容置腔和第二容置腔连通的排放阀组件；其中，出气阀组件包括一具有一第一上进气口、一第二上进气口和一上出气口的出气阀体，一中间设有出气通口、左端设有左进气上通口和右端设有右过渡上通口的出气阀芯管，设置在出气阀芯管内的两出气阀芯球，一设有左过渡上通口和右进气上通口的出气阀芯垫，及一出气空心螺钉；两出气阀芯球之间设有弹簧；出气阀设于所述干燥主体的出气端，第一上进气口与第一容置腔密封相通，第二上进气口与第二容置腔密封相通；出气阀芯管和出气阀芯垫以右过渡上通口和左过渡上通口密封相通地安装在出气阀体内，左进气上通口与所述第一上进气口密封相通，右进气上通口与所述第二上进气口密封相通，出气通口与所述上出气口密封相通，两个出气阀芯球和弹簧设置在出气阀芯管内；出气阀体设有出气安装通口，出气空心螺钉设置在出气安装通口并抵住出气阀芯垫以出气阀芯管和出气阀芯垫。

上述弹簧的主要作用是：当干燥机不进行工作时，分别给两出气阀芯球推力，以使两出气阀芯球对应地堵住第一上进气口和第二上进气口，防止气流从上出气口回流入干燥机的第一容置腔和第二容置腔内。由于弹簧的存在，上述出气阀组件在使用时存在的问题：从第一容置腔或第二容置腔进入出气阀组件的气体，气体压力小于弹簧的压力时，气体顶不开出气阀芯球；因此，弹簧的存在导致运作条件的提高(运作条件的提高具体为运行压力提高)，使干燥机进、出气口的压差值增大。

上述干燥机属于变压吸附装置的一种。

在此对变压吸附装置做进一步的说明：

一种变压吸附装置，包括：

一主体，其设有相互隔开的第一容置腔和第二容置腔，第一容置腔和第二容置腔之间连通有一再生节流通道，第一容置腔和第二容置腔内都放置吸附剂；

一出气阀组件，其设于主体的出气端并与第一容置腔和第二容置腔连通；

一进气阀组件，其设于主体的进气端并与第一容置腔和第二容置腔连通；

一与第一容置腔和第二容置腔连通的排放阀组件；

及一控制排放阀组件工作的控制系统。

变压吸附装置的工作原理主要包括四个过程：

如图1所示，过程一：第一容置腔S101吸附，第二容置腔S102再生(解吸脱附)

进气阀组件接入需要处理的气体，通过控制进气阀组件S103使得需要处理的气体从第一容置腔S101流进，控制出气阀组件S104的出气口与第一容置腔S101相通，控制系统控制排放阀组件使得第二容置腔S102连通外部，第二容置腔S102内的压力降低；

需处理的气体通过进气阀组件进入第一容置腔S101，经吸附剂吸附相关组分后，大部分的处理后的气体(约86％)从出气阀组件流出；少量的处理后的气体(约14％)通过再生节流通道进入第二容置腔，对第二容置腔的吸附剂进行再生，第二容置腔的吸附剂释放吸附的组分(由于第二容置腔S102内的压力降低)，少量的处理后的气体(约14％)携带释放的组分通过排放阀组件排出。

如图2所示，过程二：第一容置腔S101吸附，第二容置腔S102充压

控制系统控制排放阀组件使得第一容置腔S101和第二容置腔S102不与外部连通，需要处理的气体还是从第一容置腔S101流进，出气阀组件的出气口还是与第一容置腔S101相通，此时，对第二容置腔S102进行一定时间的充压，第二容置腔S102内压力逐渐升高至与第一容置腔S101的压力相等，为第二容置腔S102转为吸附状态做好准备。

如图3所示，过程三：第二容置腔S102吸附，第一容置腔S101再生(解吸脱附)

通过控制进气阀组件使得需要处理的气体从第二容置腔S102流进，控制出气阀组件的出气口与第二容置腔S102相通，控制系统控制排放阀组件使得第一容置腔S101连通外部，第一容置腔S101内压力下降；

需处理的气体通过进气阀组件进入第二容置腔S102，经吸附剂吸附相关组分后，大部份的处理后的气体(约86％)从出气阀组件流出；少量的处理后的气体(约14％)通过再生节流通道进入第一容置腔，对第一容置腔的吸附剂进行再生，第一容置腔的吸附剂释放吸附的组分，少量的处理后的气体(约14％)携带释放的组分通过排放阀组件排出。

如图4所示，过程四：第二容置腔S102吸附，第一容置腔S101充压

控制系统控制排放阀组件使得第一容置腔S101和第二容置腔S102不与外部连通，需要处理的气体还是从第二容置腔S102流进，出气阀组件的出气口还是与第二容置腔S102相通，此时，对第一容置腔S101进行一定时间的充压，第一容置腔S101内压力逐渐升高至与第一容置腔S101的压力相等，为第一容置腔S101转为吸附状态做好准备。

以上四个过程循环运行，一腔吸附，一腔再生，不间断地向下游供气。

上述变压吸附装置可以添加不同性能的吸附剂，以作为变压吸附干燥机(也称无热再生吸附式压缩空气干燥机)、变压吸附制氧机或变压吸附制氮机。

例如，变压吸附制氮机(也称为PSA制氮机)采用高品质的碳分子筛作为吸附剂，在一定的力学效应下，利用氧在碳分子筛微孔中扩散速率远大于氮，在一容置腔中氧气等被分子筛吸附，氮在气相中被富集起来，从出气阀组件流出而，输送到下游，形成成品氮气，然后减压至常压；与此同时另一容置腔中吸附剂脱附所吸附的氧气等其它杂质，实现再生。变压吸附制氮机的吸附剂不限于高品质的碳分子筛，可以由本领域技术人员另外决定。

变压吸附制氧机采用沸石分子筛作为吸附剂，在一容置腔中空气中的氮气等被分子筛所吸附，而使氧气在气相中得到富集，从出气阀组件流出而被收集，而在另一容置腔已完成吸附的沸石分子筛被迅速降压，解析出已吸附的成分，两容置腔交替循环，即可得到纯度为≥90％的廉价的氧气。变压吸附制氧机的吸附剂不限于沸石分子筛，可以由本领域技术人员另外决定。

【发明内容】

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种出气阀组件，其可以实现低压力差来控制气体的流向，降低了运作条件，而且可以防止气体回流。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种变压吸附装置，其运作条件相对较低，减小出口压力降，从而减少能耗。

上述第一个技术问题通过以下技术方案实现：

一种出气阀组件，其特征在于，包括：一具有容纳空间的阀体，一设有左通口和右通口的出气阀芯管，第一阀芯球，及第二阀芯球；阀体设有与容纳空间相通的一左进气口、一右进气口和一上出气口，出气阀芯管内设有一将出气阀芯管内部分成左空间和右空间的挡块，挡块上设有多个连通左空间和右空间的中通孔，出气阀芯管的管壁上设有位于挡块左边且与左空间相通的左通孔及位于挡块右边且与右空间相通的右通孔；第一阀芯球活动地置于左空间，第二阀芯球活动地置于右空间；出气阀芯管置于容纳空间内，左通口与左进气口密封相通，右通口与右进气口密封相通，上出气口与左通孔、右通孔均相通。

所述上出气口对着所述挡块。

所述多个中通孔均匀地圆周分布在挡块上。

出气阀组件还包括一设有左过渡通口和右过渡通口的出气阀芯垫，及一空心螺钉；阀体设有与容纳空间相通的安装通口，出气阀芯垫置于容纳空间内，左过渡通口与右通口密封相通，右过渡通口与右进气口密封相通，空心螺钉密封地设置于出气安装通口并抵住出气阀芯垫。

左通口、右通口和左过渡通口分别设有一凹槽，左通口和右通口的凹槽分别设有一密封圈，密封圈的内径比出气阀芯管的内径小，出气阀芯管的右通口嵌入出气阀芯垫的凹槽中。

由上述方案可见，本发明采用上述出气阀芯管来置放第一阀芯球及第二阀芯球，由于缺少弹簧的作用力，当存在相对较低的压力差时，第一阀芯球及第二阀芯球可以轻易地按设计方式左右移动来堵住右进气口或左进气口，实现换向；当气体从上出气口流回来的，第一阀芯球及第二阀芯球又可以被从上出气口回流的气流对应地吹向左进气口、右进气口，以将左进气口、右进气口堵住，防止回流。因此，本发明可以实现低压力差来控制气体的流向，降低了运行压力，而且可以防止气体回流。

本发明出气阀组件可以运用到变压吸附装置上，也可以用于利用出气阀组件的工作特点的设备上。

上述第二个技术问题通过以下技术方案实现：

一种变压吸附装置，包括：

一主体，其设有相互隔开的第一容置腔和第二容置腔，第一容置腔和第二容置腔之间连通有一再生节流通道，第一容置腔和第二容置腔内都放置吸附剂；

一出气阀组件，其设于主体的出气端并与第一容置腔和第二容置腔连通；

一进气阀组件，其设于的进气端并与第一容置腔和第二容置腔连通；

一与第一容置腔和第二容置腔连通的排放阀组件；

及一控制排放阀组件工作的控制系统；

其特征在于，

所述出气阀组件包括：一具有容纳空间的阀体，一设有左通口和右通口的出气阀芯管，第一阀芯球，及第二阀芯球；阀体设有与容纳空间相通的一左进气口、一右进气口和一上出气口，出气阀芯管内设有一将出气阀芯管内部分成左空间和右空间的挡块，挡块上设有多个连通左空间和右空间的中通孔，出气阀芯管的管壁上设有位于挡块左边且与左空间相通的左通孔及位于挡块右边且与右空间相通的右通孔；第一阀芯球活动地置于左空间，第二阀芯球活动地置于右空间；出气阀芯管置于容纳空间内，左通口与左进气口密封相通，右通口与右进气口密封相通，上出气口与左通孔、右通孔均相通；左进气口、右进气口分别对应地与第一容置腔、第二容置腔相通。

所述上出气口对着所述挡块。

所述多个中通孔均匀地圆周分布在挡块上。

出气阀组件还包括一设有左过渡通口和右过渡通口的出气阀芯垫，及一空心螺钉；阀体设有与容纳空间相通的安装通口，出气阀芯垫置于容纳空间内，左过渡通口与右通口密封相通，右过渡通口与右进气口密封相通，空心螺钉密封地设置于出气安装通口并抵住出气阀芯垫。

所述变压吸附装置为变压吸附干燥机、变压吸附制氧机或变压吸附制氮机。

本发明使用了上述出气阀组件，其运作条件相对较低(即降低了运行压力)，使进、出气口的压差值降低。

【附图说明】

图1至图4为背景技术中变压吸附装置的原理过程图；

图5为实施例一出气阀组件的爆炸结构图；

图6为实施例一出气阀组件的剖视图；

图7为实施例一出气阀芯管的剖视图；

图8为实施例一图3沿B-B的剖视图；

图9为实施例一图3沿C-C的剖视图；

图10为实施例一出气阀芯管与设于其上的密封圈的相对位置示意图；

图11为实施例一气阀芯垫的结构图；

图12为实施例二干燥机的结构图。

【具体实施方式】

实施例一

如图5至图9所示，出气阀组件3，其包括一具有容纳空间314的阀体301，一设有左通口351和右通口352的出气阀芯管305，第一阀芯球302，及第二阀芯球303；阀体301设有与容纳空间314相通的一左进气口311、一右进气口312和一上出气口313，出气阀芯管305内设有一将出气阀芯管305内部分成左空间353和右空间354的挡块306，挡块306上设有多个连通左空间353和右空间354的中通孔361，出气阀芯管305的管壁上设有位于挡块306左边且与左空间353相通的左通孔355及位于挡块306右边且与右空间354相通的右通孔356；第一阀芯球302活动地置于左空间353，第二阀芯球303活动地置于右空间354；出气阀芯管305置于容纳空间314内，左通口351与左进气口311密封相通，右通口352与右进气口312密封相通，上出气口313与左通孔355、右通孔356均相通。

为了更快地达到气流止回的目的，同时满足以下两点：一是，上出气口313对着挡块306；如图8和图9所示，二是，多个中通孔361均匀地分布在挡块306的周端上，具体是，多个中通孔361均匀地圆周分布在挡块306上，避免被第一阀芯球302和第二阀芯球303挡住。

如图5、图6、图11所示，从安装方便的角度出发，阀体301设有与容纳空间314相通的安装通口309，出气阀组件3还包括一设有左过渡通口371和右过渡通口372的出气阀芯垫307，及一空心螺钉308；出气阀芯垫307置于容纳空间314内，左过渡通口371与右通口352密封相通，右过渡通口372依靠出气阀芯垫307外端面套着密封圈391与右进气口312密封相通，空心螺钉308依靠密封圈394密封地设置在出气安装通口309并抵住出气阀芯垫307以使出出气阀芯管305和气阀芯垫307牢固可靠地置于容纳空间314内。

为了达到更好地密封效果，进一步做以下的设计：

如图6和图10所示，出气阀芯管305的左通口351和右通口352对应设有凹槽381、382，凹槽381、382对应设有密封圈392、393，左通口351与左进气口311依靠密封圈392实现密封相通，出气阀芯垫307的左过渡通口371设有凹槽383，出气阀芯管305的右通口352嵌入凹槽383中，右通口352与左过渡通口371依靠密密封圈393实现密封相通；密封圈392、393的内径比出气阀芯管305的内径小，使得第一阀芯球302、第二阀芯球303能更好地对应堵住左通口351、右通口352，从而对应堵住堵住左进气口311、右进气口312。

实施例二

在本实施例中，主要提供属于变压吸附装置的一种无热再生吸附式压缩空气干燥机。

如图12所示，一种无热再生吸附式压缩空气干燥机，包括：一干燥主体1，其内设有相互隔开的第一容置腔101和第二容置腔102，第一容置腔和第二容置腔之间连通有一位于出气端的再生节流通道，第一容置腔101和第二容置腔102内都放置吸附剂104；一出气阀组件3，其设于干燥主体的出气端，左通口351、右通口352对应地与第一容置腔101、第二容置腔102密封相通；一进气阀组件2，其设于干燥主体的进气端；及一与第一容置腔和第二容置腔连通的排放阀组件。

其中，出气阀组件3的工作原理(结合在中国公开的申请号为201120050817.1、名称为无热再生吸附式压缩空气干燥机的实用新型)：

在“第一容置腔101吸附，第二容置腔102再生(解吸脱附)”的过程一中，第一阀芯球302和第二阀芯球303在气流的作用下往右移动，第二阀芯球303堵住右通口352；

在“第一容置腔101吸附，第二容置腔102再生(解吸脱附)”的过程一中，第一阀芯球302和第二阀芯球303在气流的作用下往右移动，第一阀芯球302靠着挡块306，第二阀芯球303堵住右通口352(即堵住右进气口312)；

在“第二容置腔102吸附，第一容置腔101再生(解吸脱附)”的过程三中，第一阀芯球302和第二阀芯球303在气流的作用下往左移动，第二阀芯球303靠着挡块306，第一阀芯球302堵住左通口351(即堵住左进气口311)；

当干燥机不工作时，从上出气口313回流的气流将第一阀芯球302和第二阀芯球303对应地吹向左通口351、右通口352，以堵住左通口351、右通口352(即堵住左进气口311、右进气口312)，防止从上出气口回流的气流再进一步扩大。

本发明不局限于上述实施例，基于上述实施例的、未做出创造性劳动的简单替换，应当属于本发明揭露的范围。

Claims (10)

1.一种出气阀组件，其特征在于，包括：一具有容纳空间的阀体，一设有左通口和右通口的出气阀芯管，第一阀芯球，及第二阀芯球；阀体设有与容纳空间相通的一左进气口、一右进气口和一上出气口，出气阀芯管内设有一将出气阀芯管内部分成左空间和右空间的挡块，挡块上设有多个连通左空间和右空间的中通孔，出气阀芯管的管壁上设有位于挡块左边且与左空间相通的左通孔及位于挡块右边且与右空间相通的右通孔；第一阀芯球活动地置于左空间，第二阀芯球活动地置于右空间；出气阀芯管置于容纳空间内，左通口与左进气口密封相通，右通口与右进气口密封相通，上出气口与左通孔、右通孔均相通。

2.根据权利要求1所述的出气阀组件，其特征在于，所述上出气口对着所述挡块。

3.根据权利要求1所述的出气阀组件，其特征在于，所述多个中通孔均匀地圆周分布在挡块上。

4.根据权利要求1或2或3所述的出气阀组件，其特征在于，出气阀组件还包括一设有左过渡通口和右过渡通口的出气阀芯垫，及一空心螺钉；阀体设有与容纳空间相通的安装通口，出气阀芯垫置于容纳空间内，左过渡通口与右通口密封相通，右过渡通口与右进气口密封相通，空心螺钉密封地设置于出气安装通口并抵住出气阀芯垫。

5.根据权利要求4所述的出气阀组件，其特征在于，左通口、右通口和左过渡通口分别设有一凹槽，左通口和右通口的凹槽分别设有一密封圈，密封圈的内径比出气阀芯管的内径小，出气阀芯管的右通口嵌入出气阀芯垫的凹槽中。

6.一种变压吸附装置，包括：

一主体，其设有相互隔开的第一容置腔和第二容置腔，第一容置腔和第二容置腔之间连通有一再生节流通道，第一容置腔和第二容置腔内都放置吸附剂；

一出气阀组件，其设于主体的出气端并与第一容置腔和第二容置腔连通；

一进气阀组件，其设于的进气端并与第一容置腔和第二容置腔连通；

一与第一容置腔和第二容置腔连通的排放阀组件；

及一控制排放阀组件工作的控制系统；

其特征在于，

所述出气阀组件包括：一具有容纳空间的阀体，一设有左通口和右通口的出气阀芯管，第一阀芯球，及第二阀芯球；阀体设有与容纳空间相通的一左进气口、一右进气口和一上出气口，出气阀芯管内设有一将出气阀芯管内部分成左空间和右空间的挡块挡块上设有多个连通左空间和右空间的中通孔，出气阀芯管的管壁上设有位于挡块左边且与左空间相通的左通孔及位于挡块右边且与右空间相通的右通孔；第一阀芯球活动地置于左空间，第二阀芯球活动地置于右空间；出气阀芯管置于容纳空间内，左通口与左进气口密封相通，右通口与右进气口密封相通，上出气口与左通孔、右通孔均相通；左进气口、右进气口分别对应地与第一容置腔、第二容置腔相通。

7.根据权利要求6所述的变压吸附装置，其特征在于，所述上出气口对着所述挡块。

8.根据权利要求6所述的变压吸附装置，其特征在于，所述多个中通孔均匀地圆周分布在挡块上。

9.根据权利要求6或7或8所述的出气阀组件，其特征在于，出气阀组件还包括一设有左过渡通口和右过渡通口的出气阀芯垫，及一空心螺钉；阀体设有与容纳空间相通的安装通口，出气阀芯垫置于容纳空间内，左过渡通口与右通口密封相通，右过渡通口与右进气口密封相通，空心螺钉密封地设置于出气安装通口并抵住出气阀芯垫。

10.根据权利要求6所述的变压吸附装置，其特征在于，所述变压吸附装置为变压吸附干燥机或变压吸附制氧机或变压吸附制氮机。

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