空气加压和分子筛制氧多功能一体机
技术领域
本发明涉及分子筛制氧技术领域,特别是涉及空气加压和分子筛制氧多功能一体机。
背景技术
空气加压氧舱是通过空气或氧气对舱内进行加压,使舱内绝对压力大于一个大气压、不超过3个大气压。传统的方式是通过空气加压设备制备的压缩空气对氧舱进行加压,同时采用医用瓶装氧气或集中供氧设备对氧舱内进行供氧,应用范围比较受限制。目前也有空气加压与制氧的一体机,但自动控制比较简单,压力控制精度和范围窄,供氧压力低,无法对舱内氧气浓度进行控制,仅适用于舱内额定压力小于0.03Mpa压力的情况下使用。现有的空气加压与制氧的一体机在使用时主要存在下述缺点。
1.供氧压力低,供氧浓度稳定性差,在舱内压力提高时氧气流量急剧下降,氧气流量调大时浓度明显下降,供氧不稳定;
2.只能采用固定模式供氧,无法自动调整供氧浓度,容易造成舱内氧浓度超标。
3.自动控制精度低,控制范围有限,只能对本机设备进行自动控制,无法对氧舱上的设备进行自动控制,无法对舱内压力进行精准控制,
4.空压机的进气消音设计不合理,低频噪音大。
5.散热风路设计不合理,散热不均衡,风扇噪音大。
6.空气压缩机减震不合理,震动大,隔音隔震效果差;
7.压缩空气采用简单的稳压控制,空压机产生的脉冲气流冲击舱内,噪声较大,容易产生不适感。
8.装配比较复杂,不利于模块化生产。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足,本发明提供了一种解决现有空气加压和制氧一体机的供氧压力低、自动控制范围窄、进气噪音大、空压机震动大等问题,提供一种供氧压力高、全自动控制、噪音震动小、多功能控制的空气加压和分子筛制氧多功能一体机。
本发明所采用的技术方案是:空气加压和分子筛制氧多功能一体机,包括空压机模块、分子筛模块以及自动控制电路模块,其中:
空压机模块,具有双腔式外壳,双腔式外壳的两个腔内分别放置压缩空气无油空压机和制氧机无油空气压缩机;
压缩空气无油空压机和制氧机无油空气压缩机的上端和下端各有4根悬挂弹簧悬挂在沿8个不同的方向悬挂在双腔式外壳上端以及下端;
分子筛模块,安装在双腔式外壳的一个侧面,包括两个分子筛过滤塔、氧气储气罐、水气分离器、电磁转换阀以及排气消音器;
自动控制电路模块,包括主控板以及连接在其上的直流电源、 氧浓度流量传感器、压缩空气无油空压机和制氧机无油空气压缩机、空气终端、氧气终端、氧气稳压流量调节阀;
主控板还通过CANBUS总线航空插头连接空气加压氧舱主控板。
优选地,两个分子筛过滤塔,上端氧气出口,分别通过一个单向阀三和单向阀四连接氧气储气罐,并且两个氧气出气口,之间还通过一根反冲限流管联通连接;下端出气口,均通过一个电子转换阀连接排气消音器;带压力控制储气罐的出气口通过依次连接的压力自动开关、联合供气电磁阀、单向阀二和水气汇集三通接头连接水气分离器。压缩空气经水气分离器过滤,进入电子转换阀的进气口,由电子转换阀将压缩空气按一定的时间间隔、交叉、周期性地向两个分子筛过滤塔进行加压,再进行解压排气。利用分子筛加压吸附和减压解吸的物理特性,当分子筛过滤塔交叉充入压缩空气加压时,吸附压缩空气中的氮气,分离出氧气通过分子筛过滤塔上端氧气出口输出。当通过电子转换阀对分子筛过滤塔进行解压时,向排气消音器排出氮气。通过改变电子转换阀的加压、解压时间长短和交叉时间长短,可以改变输出氧气的浓度和压力。
优选地,带压力控制储气罐通过散热储气模块布置在双腔式外壳的顶部位置。
优选地,带压力控制储气罐底部还通过一个自动排水电磁阀和一个排水三通连接水气分离器的排水口,自动排除带压力控制储气罐和水气分离器中积聚的水。
优选地,氧气储气罐的出气口依次连接氧气稳压流量调节阀、节流阀以及单向阀五、过滤器通向氧气终端。
优选地,一体机还包括散热储气模块,散热储气模块包括散热外壳以及设于散热外壳底部的二合一散热器,二合一散热器分别连接压缩空气无油空压机和制氧机无油空气压缩机的出气管;压缩空气无油空压机,进气口通过换气电磁阀连接多腔式进气消音器,出气口连接二合一散热器;
制氧机无油空气压缩机,进气口连接多腔式进气消音器,出气口连接二合一散热器;
二合一散热器,其中一个出气口通过单向阀一连接带压力控制储气罐的进气口;另一个出气口通过水气汇集三通接头连接水气分离器的进气口。
优选地,换气电磁阀的另一个进气口连接排气消音器将氮气进行回收。
优选地,一体机还包括外壳以及置于其底部的底座模块,其中外壳上安装有触摸屏控制电脑和电脑对讲机,触摸屏控制电脑内设置语音输出装置,语音输出装置输出的语音和播放音乐的信号,通过电话对讲机传输到空气加压氧舱内。
优选地,底座模块具有下凹式底板,侧面有排气口,凹部安装横流风扇,下凹式底板、双腔式外壳和散热外壳构成一个内层隔音隔热腔,隔音隔热腔外侧与外壳之间又形成外侧双层隔音腔,进而形成双层隔音隔热结构,该双层隔音、隔热,可有效降低运行噪音和温度。
优选地,触摸屏控制电脑和主控板通过CANBUS总线采集来自所连接的空气加压氧舱运行状态的相关数据;
触摸屏控制电脑连接主控板,并且内部设置控制模块,控制模块用于控制与主控板连接的压缩空气无油空压机、制氧机无油空气压缩机、联合供气电磁阀、自动排水电磁阀、电磁转换阀、横流风扇的开、关工作状态。
优选地,双腔式外壳的上、下两端安装均设有一块折边,并且每一块折边上若干个弹簧挂孔,每一个弹簧挂孔与压缩空气无油空压机和制氧机无油空气压缩机的上端或下端之间设有悬挂弹簧,用于减轻压缩空气无油空压机和制氧机无油空气压缩机在运输过程中的损伤。
优选地,自动控制电路模块通过安装板安装在双腔式外壳上,安装板上还安装直流电源、主控板、氧浓度流量传感器、电源插头、电源接线组、氧气稳压流量调节阀、CANBUS总线航空插头以及空气终端的接口、氧气终端的接口。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、两个无油空压机既可独立工作,也可联合向分子筛供压缩空气,有效提高分子筛制出氧气的压力和流量。同时,两个分子筛塔出气口采用单向阀向氧气罐供气,并用一个反充限流管控制反充流量,有效提高制氧的压力和浓度。
2、根据舱内氧气浓度,可自动控制制氧机输出氧气的浓度。并采用氮气回收控制,可进一步降低氧舱内的氧气浓度。
3、采用电脑主控板对一体机内部进行全自动控制,同时通过CAN总线传输采集空气加村氧舱的自动阀开度、舱内压力、温度、湿度、舱内氧浓度,以及制氧机出氧浓度和流量,灯光、空调、紧急自动排气等全自动控制。
4、整机采用内外双层壳体隔音,双腔双空压机布置,空压机八向弹簧悬挂,多腔式进气消音器,二合一散热器,横流风扇下排气结构,整机振动小,噪音低,散热好,模块化安装,运输安全方便。
附图说明
图1为空气加压和分子筛制氧多功能一体机气路示意图;
图2为空气加压和分子筛制氧多功能一体机内部结构立面图;
图3为空气加压和分子筛制氧多功能一体机内部结构剖面图;
图4为空气加压和分子筛制氧多功能一体机底座模块图;
图5为空气加压和分子筛制氧多功能一体机空压机和分子筛模块图;
图6为散热储气模块图;
图7为自动控制电路模块图;
图8为空气加压和分子筛制氧多功能一体机与空气加压氧舱的电路控制示意图;
图9为空气加压和分子筛制氧多功能一体机外立面图;
图10为多腔式进气消音器轮廓图;
图11为多腔式进气消音气剖面图;
其中:1-外壳,2-底座模块,3-空压机模块,301-压缩空气无油空压机,302-制氧机无油空气压缩机,303-出气管,304-双腔式外壳;4-散热储气模块,401-二合一散热器,402-散热外壳;
5-分子筛模块,6-自动控制电路模块,7-触摸屏控制电脑,8-电话对讲机,9-凹式底板,10-侧面排气口,11-横流风扇,12-排气消音器,13-万向脚轮,14-过滤器,15-折边,16-弹簧挂孔,17-空压机电容,18-悬挂弹簧,19-进气管,20-出气管,21-单向阀一,22-单向阀二;
23-带压力控制储气罐,231-断电泄气电磁阀,232-联合供气电磁阀,233-自动排水电磁阀,234-压力自动开关,235-压缩空气压力表,24-多腔式进气消音器,241-长条形消音壳体,242-隔板,243-连通管,244-出气接头,245-进气接头,246-进气腔,247-出气腔,248-端盖;25-空气过滤盒;
26-分子筛过滤塔,261-上端氧气出口,262-上端氧气出口,263-下端出气口,264-下端出气口;27-氧气储气罐,28-水气分离器,29-电磁转换阀,291-进气接头;30-电路安装板,31-直流电源,32-主控板,33-氧浓度流量传感器,34-空气终端,35-氧气终端,36-调压阀,37-电源插头,371-电源接线组,38-CAN总线航空插头,39-单向阀三,40-反充限流管,41-单向阀四,42-节流阀,43-换气电磁阀,46-汇气三通接头,47-排水三通,48-单向阀五。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解,下面结合附图和实施例对本发明进一步说明,该实施例仅用于解释本发明,并不对本发明的保护范围构成限定。
实施例1
如图1和图2所示,空气加压和分子筛制氧多功能一体机,包括空压机模块3、散热储气模块4、分子筛模块5以及自动控制电路模块6。空压机模块3具有双腔式外壳304,包括压缩空气无油空压机301和制氧机无油空气压缩机302,分别并列安装在双腔式外壳304的两个腔内,每台空压机的上端和下端之间各有4根悬挂弹簧18沿8个方向悬挂,用于减少压缩空气无油空压机和制氧机无油空气压缩机在运行时的震动和运输过程中的摆动。其中:
散热储气模块4,包括散热外壳402,以及设于散热外壳402底部的二合一散热器401、带压力控制储气罐23。二合一散热器401分别连接压缩空气无油空压机301和制氧机无油空压机302,分别为两台空压机输出的压缩空气散热。
分子筛模块5,包括两个分子筛过滤塔26、氧气储气罐27、水气分离器28、电磁转换阀29以及排气消音器12,安装在双腔式外壳304的一个侧面;
自动控制电路模块6,包括在安装板30上安装有直流电源31、主控板32、氧浓度流量传感器33、电源插头37、CAN总线航空插头38以及空气终端34、氧气终端35、氧气稳压流量调节阀36。
在上述实施例中,制氧机无油空压机302输出的压缩空气,经二合一散热器401冷却后,再经汇气三通接头46、水气分离器28,向分子筛模块5连续供气。
压缩空气无油空压机301输出的压缩空气,经二合一散热器401冷却后,经断电泄气电磁阀231和单向阀21进入带压力控制储气罐23储存。
在上述实施例中,带压力控制储气罐23的一路出气口连接空气终端34,直接对外供压缩空气。带压力控制储气罐23的另一路出气口,依次连接压力自动开关234、联合供气电磁阀232、单向阀二22、汇气三通接头46连接水气分离器28,由主控板3控制联合供气电磁阀232打开,向分子筛模块5联合供气。即,当空气加压氧舱内的压力高于设定值时,主控板32控制打开联合供气电磁阀232,带压力控制储气罐23向分子筛模块5联合供气,提高压缩空气的压力和流量,有利于提高分子筛制出氧气的压力和浓度。
带压力控制储气罐23通过散热储气模块4布置在双腔式外壳304的上部位置,可以保证整个一体机的气路、电路安装布置更为合理,散热性能更佳。
在具体的实施过程中,二合一散热器401的出气口使用铜管以及铜制接头与其他部件连接。
实施例2
如图2、图3和图5所示,空压机模块3具有双腔式外壳304,双腔式外壳304的上、下两端均安装有一块折边15,并且每一块折边15上若干个弹簧挂孔16,若干个弹簧挂孔16与压缩空气无油空压机301和制氧机无油空气压缩机302的上端以及下端之间设有悬挂弹簧18。每台无油空压机用8根悬挂弹簧18挂在折边15的弹簧挂孔16上,其中每台无油空压机的顶部使用4根悬挂弹簧沿4个方向悬挂,下端及底部使用4根悬挂弹簧沿下面的4个方向悬挂,使每台无油空压机上下一共8个方向都有悬挂弹簧18,可以有效减轻压缩空气无油空压机301和制氧机无油空气压缩机302在运行中的震动和摆动,并防止运输过程中的损伤。
在上述实施例中,两台空压机的空压机电容17安装在双腔式外壳304中间隔板上。
实施例3
如图2和图5所示,在具体安装时,分子筛模块5包括两个分子筛过滤塔26、氧气储气罐27、电磁转换阀29以及连接的管路,安装在双腔式外壳304的其中一个侧面,呈对称布置。
电磁转换阀29的进气接头291连接水气分离器28、三通接头46,两个分子筛过滤塔26的下端进出气口263和264均通过电子转换阀29连接排气消音器12。
在上述实施例中,两个分子筛过滤塔26的上端氧气出口261和262,分别通过一个单向阀三39和单向阀四41连接氧气储气罐27,分子筛吸附分离出的氧气快速输入到氧气储气罐27,以提高输入到氧气储气罐27的氧气压力和流量。同时,两个分子筛过滤塔26的两个上端氧气出口261和262之间还通过一根反冲限流管40连接,使正在加压吸附的分子筛过滤塔26向正在减压解吸的分子筛过滤塔26交叉用氧气进行反充,通过选择合适的反冲限流管40内径,可以做氧气反充量适当,有效提高输出氧气的浓度。
在一体机工作时,两个空压机各自独立工作。其中制氧机无油空气压缩机302一直连续工作。带压力控制储气罐23内压缩空气低于设定压力时,压力自动开关234打开,压缩空气无油空压机301工作;压力控制储气罐23内压缩空气高于设定压力时,压力自动开关234关闭,确保带压力控制储气罐23中压缩空气压力稳定。
在上述实施例中,反冲限流管40的内孔直径一般为1.0mm-1.5 mm,保证其具有较好的反充效果。
实施例4
在上述实施例中,从图2、图3、图4、图9中可以看出来,一体机还包括外壳1以及置于其底部的底座模块2,其中外壳1上安装有触摸屏控制电脑7和电话对讲机8。
更优的实施方式是底座模块2具有下凹式底板9,侧面设有排气口10,凹部安装横流风扇11和排气消音器12。横流风扇11的出风口与排气孔10相对应,底座模块2采用底部排风,具有较好的通风散热性能。
底座模块2上依次安装空压机模块3和散热储气模块4,其下凹式底板9、双腔式外壳304和散热外壳402构成一个隔音隔热腔,与外壳1形成双层隔音隔热腔结构。运行噪音和热量较大的压缩空气无油空压机301、制氧机无油空气压缩机302以及噪音较大的排气消音器12、横流风扇11都在内腔内,通过双层隔音、隔热,可有效降低运行噪音和温度。
相对上述实施例,下凹式底板9上还安装有排气消音器12和万向脚轮13,万向脚轮13用于便于移动整个一体机。
实施例5
如图7、图8、图9所示,自动控制电路模块6包括在安装板30上装有直流电源31、主控板32、氧浓度流量传感器33、电源插头37、CANBUS总线航空插头38以及空气终端34、氧气终端35、氧气稳压流量调节阀36。
一体机外壳1上安装有触摸屏控制电脑7和电话对讲机8,并连接自动控制电路模块6上的主控板32。
从图8中可以看出,触摸屏控制电脑7和主控板32通过CANBUS总线的传输,采集来自所连接的空气加压氧舱运行状态的相关数据,包括手自一体自动阀的开度、舱内压力、温度、湿度、舱内氧浓度以及关门状态、报警按钮等,并在触摸屏控制电脑7的显示屏上显示。具体地说,空气加压氧舱内的报警按钮、照明灯、蒸发器风扇、空调压缩机、冷凝器风扇、停电自动排气阀、门开关传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器以及自动减压阀、自动加压阀等的工作状态均可以通过触摸屏控制电脑7的控制模块上的菜单选择和操作,实现自动控制。触摸屏控制电脑7还与一体机的主控板32连接并自动控制一体机上的压缩空气无油空压机301、制氧机无油空气压缩机302、联合供气电磁阀232、自动排水电磁阀233、电磁转换阀29、横流风扇11的开与关。
此外,主控板32还连接氧浓度流量传感器33,测量一体机输出氧气的浓度与流量。
在具体使用时,触摸屏控制电脑7和主控板32还连接电话对讲机8,在按下报警按钮时触发电话对讲机8响铃,触摸屏控制电脑7输出的语音和播放音乐的信号,通过电话对讲机8传输到空气加压氧舱内。同时,主控板32通过CANBUS总线的传输数据,可自动控制空气加压氧舱的灯光、空调、停电自动排气阀的开关状态。
实施例6
如图10、图11所示,多腔式进气消音器24包括长条形消音壳体401,以及设置于长条形消音壳体401内部长度方向上用于隔断各个腔室的若干个隔板242,每两个腔室之间通过一个连通管243联通,同时每一个腔室内连接出气接头244或进气接头245,形成进气腔246和出气腔247。
如图11所示,多腔式进气消音器24各个腔室采用串联式结构,由长柱形消音壳体241和两个端盖248拼接而成的封闭式结构,该结构一方面安装方便,另一方面消音效果好。
如图2所示,空气压缩无油空气压缩机301有1根进气管303,制氧机无油空气压缩机302有1至2根进气管303,2根进气管303与多腔式进气消音器24的3个出气接头244相连接。
在上述实施例中,更进一步的实施方式如图10和图11所示,长条形消音壳体241使用四块隔板五个腔体,其中第一、第三和第五个腔连接出气接头244,成为三个出气腔247。第二、第四个腔连接进气接头245,成为二个进气腔246,成为5腔二进三出结构。
根据需要,多腔式进气消音器24也可以采用2腔一进一出串联,3腔一进二出串联,4腔二进二出串联,或6腔三进三出串联等方式,但每个进气管或出气管只能连接一个独立的腔。
实施例7
与实施例6的实施方式所不同的是,本实施例的多腔式进气消音器24的2个进气接头245连接一个空气过滤盒25,多腔式进气消音器24的3个出气接头244分别连接压缩空气无油空压机301和制氧机无油空气压缩机302。过滤盒25同时对进入两台空压机进行过滤,空气过滤洁净程度高,满足医用的要求,也方便更换滤芯。
实施例8
如图1所示,带压力控制储气罐23底部还通过一个自动排水电磁阀233和一个排水三通47连接水气分离器28的排水口,实现带压力控制储气罐23和水气分离器28集中排水,简化管路的布置,减轻了整机重量,并且整体结构较为紧奏。带压力控制储气罐23的一个出气口连接空气终端35,对外输出压缩空气。带压力控制储气罐23的另一个出气口依次连接压力自动开关234、联合供气电磁阀232、单向阀二22和汇气三通接头46、水气分离器28,进入电子转换阀29的进气接头291,向分子筛模块5联合供气。
通常在空气加压氧舱内压力高于设定值时,通过主控板32控制打开联合供气电磁阀232,压缩空气无油空压机301在向带压力控制储气罐23供气的同时,也向分子筛模块5供气,提高向分子筛供气的压力和流量,有利于提高输出氧气的压力和浓度。
在上述实施例中,氧气储气罐27的出气口依次连接调压阀36、节流阀42以及单向阀五48、过滤器14通向氧气终端35,既可直接插上氧气湿化瓶供吸氧,也可通过接管向氧舱供氧,实现制好的氧气能够稳定并且流量可调地提供给氧气终端使用。
实施例9
如图1所示,压缩空气无油空压机301的进气管19连接换气电磁阀43,换气电磁阀43的一端连接多腔式进气消音器24的一个出气接头244,另一端连接排气消音器12,用于氮气回收。
在上述实施例中,当空气加压氧舱内氧气浓度正常时,换气电磁阀43关闭,压缩空气无油空压机301吸入的是过滤后的空气。当空气加压氧舱内氧气浓度有所提高时,换气电磁阀43打开,压缩空气无油空压机301吸入的是从排气消音器12回收的氮气,并通过压缩空气进入空气加压氧舱,实现降低氧气浓度。
综合地说,本发明的空气加压和分子筛制氧多功能一体机,解决了现有空气加压和制氧一体机的供氧压力低、自动控制范围窄、进气噪音大、空压机震动大等问题,提供一种供氧压力高、氧气流量和浓度稳定性好、全自动控制、噪音震动小、多功能控制,具有较好的推广以及应用的前景。
本发明的实施例公布的是较佳的实施例,但并不局限于此,本领域的普通技术人员,极易根据上述实施例,领会本发明的精神,并做出不同的引申和变化,但只要不脱离本发明的精神,都在本发明的保护范围内。