CN109665496A - 常温氧气加压装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于氧气贩卖设备领域，具体公开了一种常温氧气加压装置，气动增压器具有用于通入驱动气体的驱动气体输入端和用于通入待压缩气体的待压缩气体输入端，驱动气体输入端连接有给气动增压器提供压缩气体的气体压缩装置，气体压缩装置与气动增压器之间安装有用于过滤前述压缩气体中易引起压缩时升温的杂质的控温空气滤芯；控温空气滤芯的过滤精度小于5μm。本装置解决了现有贩卖机不具备安全地进行现场氧气压缩功能，不能满足游客便于携带和长时间使用的问题。
Description
技术领域
本发明属于氧气贩卖设备领域，具体涉及一种常温氧气加压装置。
背景技术
现代人由于处于高海拔的环境、PM2.5粉尘、空气污染等，都是可能导致氧气不足的原因，进而导致各种疾病的发生。为了改善缺氧的不适及避免呼吸到脏空气，相对地需要氧气的需求逐渐攀升。特别是在高原地区，登山者需要携带氧气瓶，但氧气贩卖处多在山脚处。而登山者在登山时氧气消耗完，但无法获得氧气，只能终止登山活动。另外，氧气售卖点集中，并且人工售卖，效率较低，旅游旺季时，在售卖点购买氧气瓶通常会排很长的队，影响游客的旅游体验。
现有的氧气瓶多由工业制氧后压缩灌装，再贩卖给游客。工业上大规模生产氧气广泛采用液态空气分馏法。首先使空气通过过滤器除去尘埃等固体杂质，进入压缩机压缩，再经过分子筛净化器除去水蒸气和二氧化碳等杂质气体。在这里分子筛可使氮气、氧气等较小分子通过，起到筛选分子的作用。然后进行冷却、降压，当温度降至-170℃左右时，空气开始部分液化进入精馏塔，根据空气中各气体的不同沸点进行分馏。液态氧的沸点比液态氮的沸点高，两者相比液氮更易气化。经多步分馏可以得到99％以上的纯氧，同时得到氮气和提取稀有气体的原料。而从空气中分离出的氧气，一般是加压贮存在天蓝色的钢瓶中，以供工业、医疗或其它方面使用。
又如公开号为CN106567991A的专利文件公开的一种便携式氧气罐充装自动生产线，该专利文件公开了一种非常复杂的制造压缩氧气的工艺，该工艺参数需要多种设备配合达到，要求较高难以在人多的场合应用，并且占地面积大。
另外，公开号为CN108619625A的专利文件公开了一种可自助消费的高原公众吸氧亭，其包括带有门的亭体，所述亭体内通过中间隔墙划分为设备间和吸氧间；所述设备间内设置制氧模块、配电箱，所述中间隔墙设置有控制面板，所述控制面板分别与制氧模块、配电箱连接。在其公开的内容中可以看出该吸氧亭制取的氧气为常压，并且只能在吸氧亭内吸取，不符合游客登山过程中的需求。而压缩氧气过程容易引起燃爆，所以通常在工厂中采用加压的同时将氧气冷却到-170℃左右制取液态氧的方式来制造压缩状态的氧，并将液态氧装入便携瓶内。
因此现有的贩卖设备中不含氧气加压过程，无法满足游客便于携带和长时间使用的需求。另外，采用工厂的加压设施进行加压，一方面需要冷却，并且冷却设备非常昂贵，使用成本高。另一方面，工厂制氧压缩过程复杂，而且氧气为助燃剂较为危险，因此不适于现场制氧。
发明内容
本发明的目的在于提供一种常温氧气加压装置，以解决现有贩卖机不具备安全地进行现场氧气压缩功能，不能满足游客便于携带和长时间使用的问题。
为了达到上述目的，本发明的基础方案提供一种常温氧气加压装置，包括气动增压器，气动增压器具有用于通入驱动气体的驱动气体输入端和用于通入待压缩气体的待压缩气体输入端，驱动气体输入端连接有给气动增压器提供压缩气体的气体压缩装置，气体压缩装置与气动增压器之间安装有控温空气滤芯；控温空气滤芯的过滤精度小于5μm。
本基础方案的有益效果在于：1.气体压缩装置的空气滤芯通常安装在空压机的进气端，而本装置的温空气滤芯安装在气体压缩装置与气动增压器之间，即温空气滤芯可安装在气体压缩装置的输出端或气体增压器的驱动气体输入端，用于对压缩气体中的易引起升温的杂质进行过滤，防止压缩气体驱动气动增压器工作时，气动增压器温度升高。
2.当待压缩气体输入端通入待压缩氧气时，气动增压的过程，气动增压器中的密封件是会磨损的，当气动增压器中的密封件损坏时，泄漏的氧气进入外界环境，同时遇到增压器的高温，就会引燃附近的易燃物，甚至引起爆炸。因此本装置避免了在压缩时，防止气动增压器温度升高引起燃爆事故，从而能够较为安全的实现现场制取压缩氧气
3.本装置压缩氧气外的其他气体也能防止气动增压器升温。
优化方案一：所述控温空气滤芯的过滤精度为0.01μm-5μm。此精度下，能对气动增压器温度升高进行较明显的减缓。
优化方案二：所述控温空气滤芯的过滤精度为0.5μm-5μm。此精度下，升温能得到控制，加压持续时间长，并且因为滤芯精度相对较大，使用成本低。
优化方案三：所述控温空气滤芯的过滤精度为0.01μm、0.5μm或5μm。该三种精度下，能对气动增压器温度升高进行较明显的减缓。
优化方案四：所述气体压缩装置为空压机。空压机为常用气体压缩设备，使用成本低。
优化方案五：所述待压缩气体输入端连接有给气动增压器提供待压缩氧气的制氧机。选用制氧机为气动增压器直接供氧提高了设备工作效率。
优化方案六：所述气动增压器的气体输出端连接有压力储气瓶，压力储气瓶上设有减压阀。气动增压器产生的压力较大的压缩气体进入压力储气瓶中存储，需要时通过减压后再填充至氧气便携瓶中。压力储气瓶可存入大量的压缩氧气，需要时再从压力储气瓶中将氧气放出用于填充，避免根据填充情况重复启动压气机或气动增压器。
优化方案七：所述压力储气瓶为医用压力瓶。医用压力瓶承压安全系数高，进一步起到安全保护作用。
附图说明
图1为本发明实施例常温氧气加压装置的轴侧图；
图2为本发明实施例常温氧气加压装置的侧视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
说明书附图中的附图标记包括：空压机1、气动增压器2、控温空气滤芯3、填充头4、氧气便携瓶5、压力储气瓶6、制氧机7。
实施例1：本方案中的常温氧气加压装置，如图1和图2所示，包括气动增压器2、制氧机7和用于给制氧机7提供压缩空气的空压机1。气动增压器2为现有技术，又称气动增压泵，气动增压器2具有用于通入驱动气体的驱动气体输入端、用于通入待压缩气体的待压缩气体输入端和输出压缩后气体的输出端，制氧机7为变压式吸附制氧机。空压机1的输出端与制氧机7的气源输入端连通，为制氧机7提供制氧所需的压缩空气。制氧机7的输出端与气动增压器2的待压缩气体输入端连通，为气动增压器2提供待压缩的氧气。气动增压器2的驱动气体输入端通过管路与空压机1的输出端连通，即空压机1同时给制氧机7和气动增压器2提供压缩气体。气动增压器2的驱动气体输入端安装有具有控温空气滤芯的过滤器，以在空压机1产出的压缩气体进入气动增压器2之前，将压缩气体中易引起升温的杂质过滤掉。气动增压器2的输出端通过管路连接有填充头4。
使用时，空压机1产生的压缩空气进入制氧机7中进行制氧，制氧机7将压缩空气中的氧气分离后，使氧气进入气动增压器2的待压缩气体输入端。此时，空压机1产生的压缩气体经过控温空气滤芯过滤掉易引起升温的杂质后，进入气动增压器2的驱动气体输入端，驱动气动增压器2对待压缩气体输入端的氧气进行压缩。待需要氧气时，将氧气便携瓶5对准填充头4，将压缩后的氧气冲入氧气便携瓶5中。
发明人在实际研发的过程中发现气动式空气增压器，压缩氧气时压缩器本身会产生持续发热的现象，氧气本身不会燃烧，但是气动增压过程，气动增压器2中的密封件是会磨损的，当气动增压器2中的密封件损坏时，泄漏的氧气进入外界环境，同时遇到高温，就会引燃附近的易燃物，甚至引起爆炸。因此需要控制压缩过程中的温度升高。
发明人无意发现通过控制气动增压器2的驱动气体输入端的空气过滤器的精度能控制气动增压器2的温度升高的趋势，故认为过滤掉空气中的杂质能起到控制气动增压器2的温度升高效果。同时，在利用气动增压器压缩氧气外的其他气体时也能达到防止气动增压器2升温的效果。
对采用不同过滤精度的控温空气滤芯的上述方案收集数据，具体为：待制取压缩氧气的气流稳定时，检测气动增压器的温度，作为初始温度，同时记录环境温度；工作10min时检测气动增压器的温度；工作30min时检测气动增压器的温度；工作60min时检测气动增压器的温度；工作90min时检测气动增压器的温度；工作120min时检测气动增压器的温度。以不安装控温空气滤芯，安装的控温空气滤芯精度为0.01μm，安装的控温空气滤芯精度为0.5μm，安装的控温空气滤芯精度为5μm的4种情况，分别做4组实验。每组实验做10次，取平均值，实验得到的具体数据如下表所示：
由上表看出，不安装控温空气滤芯时，制取压缩氧气的过程中气动增压器2的温度持续上升并且上升速度较快，容易引气燃爆。
当控温空气滤芯的过滤精度由0.01μm到5μm的时，各过滤精度下气动增压器2的温度随时间变化不大，上升量很小，60min以后温度趋于平稳且维持在较低范围内。从上述数据可以看出随着过滤精度的提高，气动增压器2的温度得到明显控制，即过滤精度小于5μm时，气动增压器2的温度能得到明显控制。
综上可知，当提高控温空气滤芯的精度能够控制气动增压器2的温度上升。当过滤精度在0.01μm到5μm时，气动增压器2能保持较低的温度，并且非常稳定，能够用于常温下连续充填。另外过滤精度在0.5μm到5μm时，控温空气滤芯的使用成本较低。
据康巴卫视统计2017年，进入西藏旅游人数高达2560多万人次，西藏属于高原地区，高原氧气稀薄，为了生命和健康安全，人们会选择携带氧气瓶。鉴于本装置可实现现场制取压缩氧气，相对于现有技术的在工厂压缩后长时间存放再到消费者手中，本方法制造的压缩氧气必将给予消费者“新鲜”氧气的全新体验，从而获得压缩氧气瓶的市场较高的占有率，进而带来巨大的经济效益，推动当地经济发展。
同时本方法极大地降低氧气压缩过程中的燃爆几率，在压缩时也保证了使用者的安全。另外，使用本方法能长时间的提供压缩氧气，在旅游高峰期能够很好的应对大量游客的需求，避免氧气供应问题影响游客旅游体验。
实施例2：本实施例在实施例1的基础之上进行的改进为：去掉气动增压器2输出端上的填充头4，气动增压器2的气体输出端连通有压力储气瓶6，压力储气瓶6上加工有排气口，排气口上安装有减压阀和截止阀。排气口通过管路连接有填充头4。气动增压器2产生的压力较大的压缩气体进入压力储气瓶6中存储，需要时通过减压后再填充至氧气便携瓶5中。一方面压力储气瓶6可存入大量的压缩氧气，需要时再从压力储气瓶6中将氧气放出用于填充，避免根据填充情况重复启动压气机或气动增压器2。另一方面，将氧气以较大的压强压缩后存入压力储气瓶6中，再以较低的压强释放出，释放时氧气体积膨胀，即相对于储存压强与填充压强相同，储存压强大于填充压强能实现在压力储气瓶6中存储更多的氧气，达到减压释放后填充持续的次数更多，时间更长的效果。另外，将较高压强的压缩氧气减压后再填充，也避免了较高压力的气体在发生泄漏时对人造成较大的伤害，起到了保护使用者安全的作用。
实施例3：本实施例在实施例1的基础上，压力储气瓶6为医用压力瓶。医用压力瓶承压安全系数高，进一步起到安全保护作用。
实施例4：本实施例在实施例1的基础上，将单台空压机改为两台空压机分别给制氧机7和气动增压器2提供压缩气体。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.常温氧气加压装置，其特征在于：包括气动增压器，气动增压器具有用于通入驱动气体的驱动气体输入端和用于通入待压缩气体的待压缩气体输入端，驱动气体输入端连接有给气动增压器提供压缩气体的气体压缩装置，气体压缩装置与气动增压器之间安装有控温空气滤芯；控温空气滤芯的过滤精度小于5μm。
2.根据权利要求1所述的常温氧气加压装置，其特征在于：所述控温空气滤芯的过滤精度为0.01μm-5μm。
3.根据权利要求2所述的常温氧气加压装置，其特征在于：所述控温空气滤芯的过滤精度为0.5μm-5μm。
4.根据权利要求2所述的常温氧气加压装置，其特征在于：所述控温空气滤芯的过滤精度为0.01μm、0.5μm或5μm。
5.根据权利要求1所述的常温氧气加压装置，其特征在于：所述气体压缩装置为空压机。
6.根据权利要求1所述的常温氧气加压装置，其特征在于：所述待压缩气体输入端连接有给气动增压器提供待压缩氧气的制氧机。
7.根据权利要求1所述的常温氧气加压装置，其特征在于：所述气动增压器的气体输出端连接有压力储气瓶，压力储气瓶上设有减压阀。
8.根据权利要求1所述的常温氧气加压装置，其特征在于：所述压力储气瓶为医用压力瓶。
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