CN107010600A - 液压驱动活塞式分子筛制氧系统 - Google Patents

Abstract

液压驱动活塞式分子筛制氧系统；其特征在于：液压驱动装置包括一组液压活塞、液压缸、下排油阀、下压油阀、上压油阀、上排油阀、液压泵、油箱和一组压油管、一组回油管；液压缸直径远小于活塞缸的直径，液压缸为直立安装在活塞缸的正上方，液压缸内安装有一个液压活塞，液压活塞的下端面固定安装有连杆，连杆的下端与活塞上端面固定相连，使液压活塞传动的液压力直接传递到活塞上，从而使活塞在活塞缸内的往复运动与液压活塞在液压缸内的往复运动同步；液压缸顶部的一侧与一根油管相连通，液压缸底部的一侧与另一根油管相连通。

Description

液压驱动活塞式分子筛制氧系统

技术领域

本发明涉及液压驱动活塞式分子筛制氧系统，适用于制氧量比较小的场合，属于制氧技术领域。

背景技术

现代常用的制氧方法包括：深冷法、分子筛变压吸附法、膜法和魏伯卿的磁分离法，这里最节能的制氧方法是魏伯卿的磁分离法，但磁分离法还无法做到工业化，而深冷法和分子筛变压吸附法无法做到小型化和低能耗化，膜法制氧能帮到小型化，但成本和能耗还是降不下来；本发明就是争对以上缺陷研发的小型化、低能耗、低噪声、不需要循环水且连续制取并供给氧气的办公和家庭用制氧装置，其对减少雾霾对人体的伤害和增强人体抵抗力有极大的好处。

发明内容

分子筛变压吸附制氧的原理：分子筛在空气加压到压力为P1时，流进分子筛的空气，在P1压力下氮气被分子筛吸附，氧气则不被吸附而流过分子筛并被收集成富氧气体，然后被吸附了氮气的分子筛在负压P2下解吸，并用少许富氧气体反冲洗以活化分子筛，从而恢复分子筛的吸氮能力。

本发明技术要点：

（1）利用液压驱动活塞在活塞缸内做往复运动给活塞缸内气体加压或减压来代替现有变压吸附制氧工艺中的空压机和真空泵，电机功率小、能耗低。

（2）利用液压驱动活塞在活塞缸内向靠近活塞缸底部移动，以压缩活塞缸内空气，当活塞缸内的空气达到一定压力P1后，控制系统控制自动打开排氧阀的开度为K1，从而使活塞缸内的压缩空气经制氧分子筛吸附氮气后，从排氧阀中流出，而且利用液压继续加压使活塞缸内压缩空气的压力大于P1，直到活塞缸内压缩空气全部经制氧分子筛吸附氮气后从排氧阀中排出。

（3）制氧分子筛吸附氮气后，利用液压传动使活塞在活塞缸内向远离活塞缸底部移动，以使活塞缸内的气体形成负压，当活塞缸内气体负压达到P2时，吸附氮气的制氧分子筛中的氮气在负压P2下被解吸，液压活塞接近液压缸顶时，控制系统控制自动打开排氧阀的开度为K2，使富氧气储罐的富氧气体部分返回到制氧分子筛中活化制氧分子筛。

（4）一组液压活塞、液压缸、四个电动控制阀、一个液压泵、一个油箱及压油管、回油管组成一套液压驱动装置，由液压驱动装置的液压动力驱动活塞在活塞缸内做往复运动。

本发明的目的是提供一种由液压动力驱动活塞在活塞缸内做往复运动，使活塞在活塞缸内压缩空气和抽取真空形成变压吸附制取氧气的液压驱动活塞式分子筛制氧系统。

液压驱动活塞式分子筛制氧系统；其特征在于：制氧系统包括液压驱动装置和制氧装置；

1、液压驱动装置包括一组液压活塞、液压缸、下排油阀、下压油阀、上压油阀、上排油阀、液压泵、油箱和一组压油管、一组回油管；液压缸直径远小于活塞缸的直径，液压缸和活塞缸均为缸体垂直状态安装，液压缸为直立安装在活塞缸的正上方，并由支承架连接液压缸和活塞缸，液压缸内安装有一个液压活塞，液压活塞与液压缸相匹配，液压活塞的下端面正中央固定安装有一根连杆，连杆的下端与活塞上端面正中央的活塞顶头固定相连，使液压活塞传动的液压力直接传递到活塞上，从而使活塞在活塞缸内的往复运动与液压活塞在液压缸内的往复运动同步，当液压活塞接近液压缸底部的液压缸底时，活塞也接近活塞缸底部，当液压活塞接近液压缸顶部的液压缸顶时，活塞也接近活塞缸的上顶端，油箱为储存液压油的箱体。

、液压缸顶部的一侧壁上有一个孔，这个孔与一根油管相连通，这根油管与上三通相连通，上三通的另两管路分别与压油管和回油管相连通，压油管与液压泵相连通，回油管与油箱相连通；液压缸底部的一侧壁上也有一个孔，这个孔与另一根油管相连通，这根油管与下三通相连通，下三通的另两管路分别与压油管和回油管相连通，压油管与液压泵相连通，回油管与油箱相连通。

、连杆穿过液压缸底的正中央，并由一个密封轴套使连杆在液压缸底上下穿梭移动时，液压缸内的液压油不通过连杆穿梭孔流出。

、下排油阀、下压油阀、上压油阀、上排油阀均为电动调节阀，均有控制线与控制系统相连接，并受控制系统控制，液压泵也有控制线与控制系统相连接，并受控制系统控制。

、制氧装置的活塞缸内安装有一个与活塞缸匹配的活塞，所述活塞缸的下端是料仓，料仓的上层为过滤层，料仓的下层为制氧分子筛，料仓的漏斗形底部与排氧阀相连，排氧阀为电动调节阀。

、活塞缸下端与料仓连接区的周围对称制作有多根进气支管，每根进气支管均穿透活塞缸外壁，活塞缸外环绕一根进气环管，所有进气支管均与进气环管相连接并相通连，进气环管上安装有一根进气总管和一根排氮总管，在进气总管上安装有一个进气阀，在排氮总管上安装有一个排氮阀，进气阀为电磁阀或电动阀，排氮阀也为电磁阀或电动阀，进气阀和排氮阀均为常闭式结构。

、料仓的底部为漏斗形，料仓底部的正中央为漏斗的漏口，漏口与料仓之间有筛网相隔，以防料仓内的分子筛下落，在漏口安装有一根料仓排气管，料仓排气管下端安装有一个排氧阀，排氧阀为电动调节阀，排氧阀为常闭式结构。

、料仓的顶部安装有一个压力传感器，压力传感器有信号线与控制系统连接，控制系统为PLC、或CPU、或控制器，排氮阀、进气阀和排氧阀均有控制线与控制系统连接。

、料仓的上部装有过滤层，过滤层为活性氧化铝或其他能吸附空气中水分子和二氧化碳分子的物质，料仓的中下部装有分子筛，分子筛为变压吸附专用制氧分子筛，过滤层有一层筛网覆盖，以保护过滤层的物料不移动。

、液压装置工作过程：

当液压装置的液压活塞在液压缸底位置时，此时控制系统启动液压泵，使液压泵开始工作，液压泵在制氧过程中始终处于工作状态，与此同时，下压油阀和上排油阀通电打开，而下排油阀和上压油阀不通电仍处于关闭状态，此时，液压泵泵出的液压油经下压油阀由压油管进入到液压缸内的液压活塞下侧面的空间内，并由液压力将液压活塞往上顶移，同时，液压缸内的液压活塞上侧面的液压油经上排油阀由回油管返回到油箱，从而使液压活塞能在液压缸内被液压泵泵出的液油压力顶着不断地向上移动，直到液压活塞向上移动到液压缸的液压缸顶位置，此时，控制系统关闭下压油阀和上排油阀。

在关闭下压油阀和上排油阀后，控制系统再打开上压油阀和下排油阀，此时，液压泵泵出的液压油经上压油阀由压油管进入到液压缸内的液压活塞上侧面的空间内，并由液压力将液压活塞往下顶移，同时，液压缸内的液压活塞下侧面的液压油经下排油阀由回油管返回到油箱，从而使液压活塞能在液压缸内被液压泵泵出的液油压力顶着不断地向下移动，直到液压活塞向下移动到液压缸的液压缸底位置，此时，控制系统关闭上压油阀和下排油阀，液压活塞在液压缸内上下移动一个来回，即完成一个往复运动过程。

、制氧装置工作过程：

（一）当液压装置的液压活塞在液压缸底位置时，即制氧装置的活塞在活塞缸的最下端时，此时控制系统给进气阀通电，进气阀通电打开进气阀通路，此时排氮阀和排氧阀均未通电处于关闭状态，与此同时，控制系统启动液压泵，使液压泵开始工作，然后下压油阀和上排油阀通电打开，使液压活塞在液压缸内向上移动，从而通过连杆带动活塞在活塞缸内向上即向远离活塞缸底部移动，随着活塞在活塞缸内不断地向上移动，使活塞缸内成负压，这个负压动力将空气从进气总管经进气阀、进气环管和进气支管进入到活塞缸内，直到液压活塞向上移动到液压缸的液压缸顶位置，即活塞在活塞缸内向上移动到最高位置，控制系统控制液压活塞停止向上移动，并切断进气阀电源使进气阀关闭通路，此为吸气过程。

（二）完成吸气过程后，控制系统控制打开上压油阀和下排油阀，使液压活塞在液压缸内不断地向下移动，从而由连杆带动活塞在活塞缸内向下即向靠近活塞缸底部方向移动，随着活塞在活塞缸内不断地向下移动，活塞缸内的空气压力P不断增大，当活塞缸内空气的压力增大到P1时，压力传感器反馈给控制系统电信号，使控制系统给排氧阀供电打开排氧阀，并使排氧阀的开度为K1，从而使排氧阀连续排出流量为V1的富氧气体至富氧气储罐，与此同时，液压活塞带动连杆并带动活塞继续向下移动，以保持活塞缸内空气压力高于P1，直到活塞向下移动到活塞缸底部而停止，从而保证分子筛对空气中氮气的吸附作用及吸附效率，此时活塞处于最低位置，控制系统关闭排氧阀，此为制氧过程。

（三）完成制氧过程后，控制系统控制活塞在活塞缸内重新向上移动，从而使活塞缸内气体形成负压，随着活塞继续向上移动，活塞缸内气体压力不断下降，当活塞缸内气体压力降低到P2时，控制系统给排氧阀电信号使排氧阀打开的开度为K2，从而使富氧气储罐内的富氧气体经排氧阀连续以流量为V2的流速流入到分子筛和活塞缸内，以保证分子筛吸附的氮气被解吸并冲洗分子筛激活分子筛的活性，K2远小于K1，即V2远小于V1，此时活塞继续向上移动，以保持分子筛和活塞缸内气体压力低于P2，直到活塞向上移动到最高位置而停止，此时，控制系统停止给排氧阀通电，排氧阀关闭，此为解吸过程。

（四）完成解吸过程后，控制系统控制活塞在活塞缸内重新向下移动，并且控制系统给排氮阀通电打开排氮阀通路，使活塞向下移动推挤活塞缸内的富氮气体经进气支管、进气环管和排氮阀排出，恢复分子筛的活性，此为排氮过程。

以上（一）吸气过程、（二）制氧过程、（三）解吸过程、（四）排氮过程为一个吸气制氧解吸排氮全过程，然后控制系统重复上述四个的控制过程，使分子筛不断地在加压和减压条件下制取富氧气体。

、本发明装置也可用于分子筛变压吸附制取其他气体。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、目前市场上还没有发现与本发明相似或类似的产品，也没有查到相关文献或专利资料；

2、本发明装置体积小巧、结构简单、使用灵活、稳定可靠、制氧效率高，可广泛用于办公、居家等之用；

3、本发明装置不使用空压机，而用小功率电机驱动液压泵，能耗小，噪音低。

附图说明

图1是本发明实施例的剖面结构示意图；

图2是图1所示实施例中液压装置示意图；

图3是图1所示实施例中E放大示意图。

图1-3中：1、排氧阀，2、分子筛，3、进气阀，4、过滤层，5、排氮阀，6、活塞缸，7、活塞，8、活塞顶头，9、连杆，10、支承架，11、密封轴套，12、下排油阀，13、下压油阀，14、液压泵，15、油箱，16、油管，17、液压缸，18、液压活塞，19、上压油阀，20、上排油阀，21、压油管，22、回油管，23、下三通，24、液压缸底，25、上三通，26、液压缸顶，27、进气支管，28、进气环管，29、压力传感器。

具体实施方式

在图1—3所示的实施例中，液压驱动活塞式分子筛制氧系统，

液压装置工作过程：

当液压装置的液压活塞18在液压缸底24位置时，此时控制系统启动液压泵14，使液压泵14开始工作，液压泵14在制氧过程中始终处于工作状态，与此同时，下压油阀13和上排油阀20通电打开，而下排油阀12和上压油阀19不通电仍处于关闭状态，此时，液压泵14泵出的液压油经下压油阀13由压油管21进入到液压缸17内的液压活塞18下侧面的空间内，并由液压力将液压活塞18往上顶移，同时，液压缸17内的液压活塞18上侧面的液压油经上排油阀20由回油管22返回到油箱15，从而使液压活塞18能在液压缸17内被液压泵14泵出的液油压力顶着不断地向上移动，直到液压活塞18向上移动到液压缸17的液压缸顶26位置，此时，控制系统关闭下压油阀13和上排油阀20。

在关闭下压油阀13和上排油阀20后，控制系统再打开上压油阀19和下排油阀12，此时，液压泵14泵出的液压油经上压油阀19由压油管21进入到液压缸17内的液压活塞18上侧面的空间内，并由液压力将液压活塞18往下顶移，同时，液压缸17内的液压活塞18下侧面的液压油经下排油阀12由回油管22返回到油箱15，从而使液压活塞18能在液压缸17内被液压泵14泵出的液油压力顶着不断地向下移动，直到液压活塞18向下移动到液压缸17的液压缸底24位置，此时，控制系统关闭上压油阀19和下排油阀12，液压活塞18在液压缸17内上下移动一个来回，即完成一个往复运动过程。

制氧装置工作过程：

（一）当液压装置的液压活塞18在液压缸底24位置时，即制氧装置的活塞7在活塞缸6的最下端时，此时控制系统给进气阀3通电，进气阀3通电打开进气阀3通路，此时排氮阀5和排氧阀1均未通电处于关闭状态，与此同时，控制系统启动液压泵14，使液压泵14开始工作，然后下压油阀13和上排油阀20通电打开，使液压活塞18在液压缸17内向上移动，从而通过连杆9带动活塞7在活塞缸6内向上即向远离活塞缸6底部移动，随着活塞7在活塞缸6内不断地向上移动，使活塞缸6内成负压，这个负压动力将空气从进气总管经进气阀3、进气环管28和进气支管27进入到活塞缸6内，直到液压活塞18向上移动到液压缸17的液压缸顶26位置，即活塞7在活塞缸6内向上移动到最高位置，控制系统控制液压活塞18停止向上移动，并切断进气阀3电源使进气阀3关闭通路，此为吸气过程。

（二）完成吸气过程后，控制系统控制打开上压油阀19和下排油阀12，使液压活塞18在液压缸17内不断地向下移动，从而由连杆9带动活塞7在活塞缸6内向下即向靠近活塞缸6底部方向移动，随着活塞7在活塞缸6内不断地向下移动，活塞缸6内的空气压力P不断增大，当活塞缸6内空气的压力增大到P1时，压力传感器29反馈给控制系统电信号，使控制系统给排氧阀1供电打开排氧阀1，并使排氧阀1的开度为K1，从而使排氧阀1连续排出流量为V1的富氧气体至富氧气储罐，与此同时，液压活塞18带动连杆9并带动活塞7继续向下移动，以保持活塞缸6内空气压力高于P1，直到活塞7向下移动到活塞缸6底部而停止，从而保证分子筛2对空气中氮气的吸附作用及吸附效率，此时活塞7处于最低位置，控制系统关闭排氧阀1，此为制氧过程。

（三）完成制氧过程后，控制系统控制活塞7在活塞缸6内重新向上移动，从而使活塞缸6内气体形成负压，随着活塞7继续向上移动，活塞缸6内气体压力不断下降，当活塞缸6内气体压力降低到P2时，控制系统给排氧阀1电信号使排氧阀1打开的开度为K2，从而使富氧气储罐内的富氧气体经排氧阀1连续以流量为V2的流速流入到分子筛2和活塞缸6内，以保证分子筛2吸附的氮气被解吸并冲洗分子筛2激活分子筛2的活性，K2远小于K1，即V2远小于V1，此时活塞继续向上移动，以保持分子筛2和活塞缸6内气体压力低于P2，直到活塞7向上移动到最高位置而停止，此时，控制系统停止给排氧阀1通电，排氧阀1关闭，此为解吸过程。

（四）完成解吸过程后，控制系统控制活塞7在活塞缸6内重新向下移动，并且控制系统给排氮阀5通电打开排氮阀5通路，使活塞7向下移动推挤活塞缸6内的富氮气体经进气支管27、进气环管28和排氮阀5排出，恢复分子筛2的活性，此为排氮过程。

以上（一）吸气过程、（二）制氧过程、（三）解吸过程、（四）排氮过程为一个吸气制氧解吸排氮全过程，然后控制系统重复上述四个的控制过程，使分子筛不断地在加压和减压条件下制取富氧气体。

Claims (5)

1.液压驱动活塞式分子筛制氧系统；其特征在于：液压驱动装置包括一组液压活塞（18）、液压缸（17）、下排油阀（12）、下压油阀（13）、上压油阀（19）、上排油阀（20）、液压泵（14）、油箱（15）和一组压油管（21） 、一组回油管（22）；所述液压缸（17）直径远小于活塞缸（6）的直径，所述液压缸（17）和所述活塞缸（6）均为缸体垂直状态安装，液压缸（17）为直立安装在活塞缸（6）的正上方，并由支承架（10）连接液压缸（17）和活塞缸（6），所述液压缸（17）内安装有一个液压活塞（18），液压活塞（18）与液压缸（17）相匹配，液压活塞（18）的下端面正中央固定安装有一根连杆（9），连杆（9）的下端与活塞（7）上端面正中央的活塞顶头（8）固定相连。

2.如权利要求1所述的液压驱动活塞式分子筛制氧系统，其特征在于：所述液压缸（17）顶部的一侧壁上有一个孔，这个孔与一根油管（16）相连通，这根油管（16）与上三通（25）相连通，上三通（25）的另两管路分别与压油管（21）和回油管（22）相连通，压油管（21）与液压泵（14）相连通，回油管（22）与油箱（15）相连通；液压缸（17）底部的一侧壁上也有一个孔，这个孔与另一根油管（16）相连通，这根油管（16）与下三通（23）相连通，下三通（23）的另两管路分别与压油管（21）和回油管（22）相连通，压油管（21）与液压泵（14）相连通，回油管（22）与油箱（15）相连通。

3.如权利要求1所述的液压驱动活塞式分子筛制氧系统，其特征在于：所述连杆（9）穿过液压缸底（24）的正中央，并由一个密封轴套（11）使连杆（9）在液压缸底（24）上下穿梭移动时，液压缸（17）内的液压油不通过连杆（9）穿梭孔流出。

4.所述下排油阀（12）、下压油阀（13）、上压油阀（19）、上排油阀（20）均为电动调节阀，均有控制线与控制系统相连接，并受控制系统控制，液压泵（14）也有控制线与控制系统相连接，并受控制系统控制。

5.如权利要求1所述的液压驱动活塞式分子筛制氧，其特征在于：液压装置工作过程：

当液压装置的液压活塞（18）在液压缸底（24）位置时，此时控制系统启动液压泵（14），使液压泵（14）开始工作，液压泵（14）在制氧过程中始终处于工作状态，与此同时，下压油阀（13）和上排油阀（20）通电打开，而下排油阀（12）和上压油阀（19）不通电仍处于关闭状态，此时，液压泵（14）泵出的液压油经下压油阀（13）由压油管（21）进入到液压缸（17）内的液压活塞（18）下侧面的空间内，并由液压力将液压活塞（18）往上顶移，同时，液压缸（17）内的液压活塞（18）上侧面的液压油经上排油阀（20）由回油管（22）返回到油箱（15），从而使液压活塞（18）能在液压缸（17）内被液压泵（14）泵出的液油压力顶着不断地向上移动，直到液压活塞（18）向上移动到液压缸（17）的液压缸顶（26）位置，此时，控制系统关闭下压油阀（13）和上排油阀（20）；

在关闭下压油阀（13）和上排油阀（20）后，控制系统再打开上压油阀（19）和下排油阀（12），此时，液压泵（14）泵出的液压油经上压油阀（19）由压油管（21）进入到液压缸（17）内的液压活塞（18）上侧面的空间内，并由液压力将液压活塞（18）往下顶移，同时，液压缸（17）内的液压活塞（18）下侧面的液压油经下排油阀（12）由回油管（22）返回到油箱（15），从而使液压活塞（18）能在液压缸（17）内被液压泵（14）泵出的液油压力顶着不断地向下移动，直到液压活塞（18）向下移动到液压缸（17）的液压缸底（24）位置，此时，控制系统关闭上压油阀（19）和下排油阀（12），液压活塞（18）在液压缸（17）内上下移动一个来回，即完成一个往复运动过程。