CN110078027A - 一种任意海拔自适应高效制氧装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种任意海拔自适应高效制氧装置，包括：空压机入口连接进气管，空压机出口和散热器入口连接，散热器出口和调压过滤器入口连接，调压过滤器出口和二位四通电磁阀进气口P连接且二者之间设置有压力传感器；二位四通电磁阀工作口A和第一分子筛床第一口连接，第一分子筛床第二口和储氧罐连接；二位四通电磁阀工作口B和第二分子筛床第一口连接，第二分子筛床第二口和储氧罐连接；二位四通电磁阀的排气口S连接有排气管；压力传感器及二位四通电磁阀和可编程序控制器电连接；本发明还包括一种任意海拔自适应高效制氧方法，本发明目的为解决现有技术制氧设备无法随气压变化实现最佳效率。技术效果为：随气压变化均达到最佳制氧效率。

Description

一种任意海拔自适应高效制氧装置及方法

技术领域

本发明实施例涉及制氧装置技术领域，具体涉及一种任意海拔自适应高效制氧装置，还涉及一种任意海拔自适应高效制氧方法。

背景技术

在现有技术中，制氧设备大部分是平原调试的，可编程序控制器(PLC)存储的各个制氧环节的工作时间是固定的，当现有技术中的制氧设备在随着海拔的攀升时气压变化的情况下，空气越来越稀薄，会导致空压机的压力不足，导致分子筛床内部压力无法达到分子筛床的最佳吸附力，制氧机无法达到最佳的制氧效率。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种任意海拔自适应高效制氧装置及方法，以解决现有技术中制氧设备无法随气压变化实现最佳效率的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，一种任意海拔自适应高效制氧装置，包括：空压机、散热器、调压过滤器、压力传感器、二位四通电磁阀、第一分子筛床、第二分子筛床、储氧罐和可编程序控制器；空压机的入口连接有进气管，空压机的出口通过管道和散热器的入口连接，散热器的出口通过管道和调压过滤器的入口连接，调压过滤器的出口通过管道和二位四通电磁阀的进气口P连接，调压过滤器和二位四通电磁阀之间的管道上设置有压力传感器；二位四通电磁阀的工作口A通过管道和第一分子筛床的第一口连接，第一分子筛床的第二口通过管道和储氧罐连接；二位四通电磁阀的工作口B通过管道和第二分子筛床的第一口连接，第二分子筛床的第二口通过管道和储氧罐连接；二位四通电磁阀的排气口S连接有排气管；压力传感器及二位四通电磁阀分别和可编程序控制器电连接。

进一步地，还包括进气过滤器和进气过滤网，进气管上依次设置有进气过滤网和进气过滤器，进气过滤器靠近空压机设置。

进一步地，还包括进气消声器，进气消声器设置在进气过滤器和空压机之间的管道上。

进一步地，调压过滤器为气水分离器。

进一步地，还包括安全阀，空压机和散热器之间的管道上设置有安全阀。

进一步地，还包括冲洗孔，第一分子筛床的第二口和第二分子筛床的第二口通过管道连接，冲洗孔设置在第一分子筛床的第二口和第二分子筛床的第二口之间的管道上。

进一步地，还包括排气消声器，排气管上设置有排气消声器。

进一步地，还包括第一单向阀和第二单向阀，第一分子筛床和储氧罐之间的管道上设置有第一单向阀，第二分子筛床和储氧罐之间的管道上设置有第二单向阀。

进一步地，还包括细菌过滤器，第一单向阀和第二单向阀通过同一管道和储氧罐连接且在该管道上设置有细菌过滤器。

根据本发明实施例的第二方面，一种任意海拔自适应高效制氧方法，包括以下步骤：

步骤1，将空气经过一级和二级除尘过滤后，经由空压机压缩，经过散热器的风扇强制风冷后，再由气水分离器除尘、除油和干燥后排入二位四通电磁阀；

步骤2，可编程序控制器控制二位四通电磁阀动作，压缩空气进入第一分子筛床，第一分子筛床内的压力升高，压缩空气中的氮分子被沸石分子吸附，未吸附的氧气穿过第一分子筛床经过单向阀进入储氧罐中，同时，第二分子筛床中沸石分子吸附的氮气通过二位四通电磁阀排出至大气中，在此过程中，第一分子筛床排出的部分氧气通过冲洗孔吹扫正在解吸的第二分子筛床中的氮气使其排出第二分子筛床；

步骤3，可编程序控制器控制二位四通电磁阀使第一分子筛床和第二分子筛床连通，使第一分子筛床和第二分子筛床两塔压力达到均衡，并持续至压力数值达到压力传感器的设定值；

步骤4，可编程序控制器控制二位四通电磁阀动作，压缩空气进入第二分子筛床，第二分子筛床内的压力升高，压缩空气中的氮分子被沸石分子吸附，未吸附的氧气穿过第二分子筛床经过单向阀进入储氧罐中，同时，第一分子筛床中沸石分子吸附的氮气通过二位四通电磁阀排出至大气中，在此过程中，第二分子筛床排出的部分氧气通过冲洗孔吹扫正在解吸的第一分子筛床中的氮气使其排出第一分子筛床；

步骤5，回到步骤1并循环重复步骤1至步骤4的过程。

本发明具有如下优点：通过本发明，随着海拔高度的攀升或降低，本发明的一种任意海拔自适应高效制氧装置可以自动适应当前大气压力的变化，自动优化第一分子筛床和第二分子筛床之间的均压和反吹时间，降低了对分子筛的冲击，延长了分子筛的使用寿命，达到了制氧设备的最佳效率，且制氧装置具有高效节能和适用范围广的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明一些实施例提供的一种任意海拔自适应高效制氧装置的结构图。

图2为本发明一些实施例提供的一种任意海拔自适应高效制氧装置的控制系统图。

图3为本发明一些实施例提供的一种任意海拔自适应高效制氧装置的电路图。

图中：1、进气过滤网，2、进气过滤器，3、进气消声器，4、空压机，5、安全阀，6、散热器，7、调压过滤器，8、压力传感器，9、排气消声器，10、二位四通电磁阀，11、第一分子筛床，12、第二分子筛床，13、冲洗孔，14、第二单向阀，15、第一单向阀，16、细菌过滤器，17、储氧罐，18、可编程序控制器。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1至图3所示，本实施例中的一种任意海拔自适应高效制氧装置，包括：空压机4、散热器6、调压过滤器7、压力传感器8、二位四通电磁阀10、第一分子筛床11、第二分子筛床12、储氧罐17和可编程序控制器18；空压机4的入口连接有进气管，空压机4的出口通过管道和散热器6的入口连接，散热器6的出口通过管道和调压过滤器7的入口连接，调压过滤器7的出口通过管道和二位四通电磁阀10的进气口P连接，调压过滤器7和二位四通电磁阀10之间的管道上设置有压力传感器8；二位四通电磁阀10的工作口A通过管道和第一分子筛床11的第一口连接，第一分子筛床11的第二口通过管道和储氧罐17连接；二位四通电磁阀10的工作口B通过管道和第二分子筛床12的第一口连接，第二分子筛床12的第二口通过管道和储氧罐17连接；二位四通电磁阀10的排气口S连接有排气管；压力传感器8及二位四通电磁阀10分别和可编程序控制器18电连接。

在一个具体的实施方式中，空压机4的型号可以选择为ZW400A，散热器6的风扇型号为109S072UL，二位四通电磁阀10为气体使用的电磁阀，可编程序控制器18的型号为FXIN10MR，压力传感器8可选用高精度数字压力传感器型号为松下DP-102；如图2和图3所示，可编程序控制器18采用24V供电，通过220V转24V电流为3A的开关电源将电压为220V频率为50HZ的交流电转换为24V后与可编程序控制器18的24V接线端及GND接线端连接，其中，在交流电的火线上设置有保险管，可编程序控制器18的X0端口和24V直流电接线端的连线上设置有启动按钮，高精度数字压力传感器的供电电压为24V，高精度数字压力传感器的两个引脚分别和PLC的AD0及AD1接线端连接，可编程序控制器18的Y0接线端连接有中间继电器，可编程序控制器18的Y1和Y2端分别连接有二位四通电磁阀10，可编程序控制器18的Y3端连接有运行灯，空压机4和散风气的散热风扇均为220V交流电供电。

本实施例达到的技术效果为：通过本实施例，随着海拔高度的攀升或降低，本实施例的一种任意海拔自适应高效制氧装置可以自动适应当前大气压力的变化，自动优化第一分子筛床11和第二分子筛床12之间的均压和反吹时间，降低了对分子筛的冲击，延长了分子筛的使用寿命，达到了制氧设备的最佳效率，且制氧装置具有高效节能和适用范围广的优点。

实施例2

如图1至图3所示，本实施例中的一种任意海拔自适应高效制氧装置，包括实施例1中的全部技术特征，除此之外，还包括进气过滤器2和进气过滤网，进气管上依次设置有进气过滤网和进气过滤器2，进气过滤器2靠近空压机4设置，空气过滤器为初效过滤器、中效过滤器或高效过滤器中的任意一种，空气过滤网为粗效、中效、亚高效或高效中的一种，根据风量大小安装不同数量的空气过滤网。

在一些具体的实施方式中，还包括进气消声器3，进气消声器3设置在进气过滤器2和空压机4之间的管道上，进气消声器3可选用阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合式消声器、微穿孔板消声器、小孔消声器和有源消声器中的任意一种，进气消声器3的型号可以为XY-07。

在一些具体的实施方式中，调压过滤器7为气水分离器，例如，气水分离器的型号可以为AW2000-02D。

在一些具体的实施方式中，还包括安全阀5，空压机4和散热器6之间的管道上设置有安全阀5，安全阀5用于控制管道内的压力不超过规定数值，安全阀5可选用不封闭的安全阀5。

在一些具体的实施方式中，还包括冲洗孔13，第一分子筛床11的第二口和第二分子筛床12的第二口通过管道连接，冲洗孔13设置在第一分子筛床11的第二口和第二分子筛床12的第二口之间的管道上，冲洗孔13为常开冲洗孔13，第一分子筛床11中的部分氧气通过冲洗孔13进入第二分子筛床12中将其塔内的氮气吹出吸附塔，第二分子筛床12中的部分氧气通过冲洗孔13进入第一分子筛床11中将其塔内的氮气吹出吸附塔。

在一些具体的实施方式中，还包括排气消声器9，排气管上设置有排气消声器9，排气消声器9的选型可与进气消声器3的类型类似，用于减少消除排气时的噪音。

在一些具体的实施方式中，还包括第一单向阀15和第二单向阀14，第一分子筛床11和储氧罐17之间的管道上设置有第一单向阀15，第二分子筛床12和储氧罐17之间的管道上设置有第二单向阀14，第一单向阀15只允许气体从第一分子筛床11流向储氧罐17，第二单向阀14只允许气体从第二分子筛床12流向储氧罐17。

在一些具体的实施方式中，还包括细菌过滤器16，第一单向阀15和第二单向阀14通过同一管道和储氧罐17连接且在该管道上设置有细菌过滤器16，细菌过滤器16一般采用小于0.22微米的过滤孔。

在一些具体的实施方式中，还包括调压阀、流量计和湿化壶，湿化壶通过管道和储氧罐17连接，用于将氧气进行湿化处理，在湿化壶和储氧罐17之间的管道上分别设置调压阀和流量计，用于调节排出氧气的压力及流量。

本实施例中的有益效果为：通过设置进气过滤网和进气过滤器2，实现了对空气的初步过滤除尘；通过设置进气消声器3，减小了进气管道中空气摩擦管壁产生的噪音；通过设置气水分离器，实现了对空气的除尘、除油和干燥的效果，减少了空气中的杂质对分子筛床的损害，提高了分子筛床的使用寿命；通过设置安全阀5，提高了管道气压的稳定性，防止压力过大产生的爆裂危险；排气消声器9的设置减少了排气时气体和排气管之间摩擦的噪音；通过设置细菌过滤器16，去除了进入储氧罐17中的氧气中的细菌，减少了对使用者的细菌感染。

实施例3

本实施例中的一种任意海拔自适应高效制氧方法，包括以下步骤：

步骤1，将空气经过一级和二级除尘过滤后，经由空压机4压缩，经过散热器6的风扇强制风冷后，再由气水分离器除尘、除油和干燥后排入二位四通电磁阀10；

步骤2，可编程序控制器18控制二位四通电磁阀10动作，压缩空气进入第一分子筛床11，第一分子筛床11内的压力升高，压缩空气中的氮分子被沸石分子吸附，未吸附的氧气穿过第一分子筛床11经过单向阀进入储氧罐17中，该过程称为A吸，同时，第二分子筛床12中沸石分子吸附的氮气通过二位四通电磁阀10排出至大气中，该过程称为解吸，在此过程中，第一分子筛床11排出的部分氧气通过冲洗孔13吹扫正在解吸的第二分子筛床12中的氮气使其排出第二分子筛床12，该过程称为反吹，其中解吸和反吹是同时进行的；

步骤3，可编程序控制器18控制二位四通电磁阀10使第一分子筛床11和第二分子筛床12连通，使第一分子筛床11和第二分子筛床12两塔压力达到均衡，并持续至压力数值达到压力传感器8的设定值，该过程称为均压；

步骤4，可编程序控制器18控制二位四通电磁阀10动作，压缩空气进入第二分子筛床12，第二分子筛床12内的压力升高，压缩空气中的氮分子被沸石分子吸附，未吸附的氧气穿过第二分子筛床12经过单向阀进入储氧罐17中，该过程称为B吸，同时，第一分子筛床11中沸石分子吸附的氮气通过二位四通电磁阀10排出至大气中，该过程称为解吸，在此过程中，第二分子筛床12排出的部分氧气通过冲洗孔13吹扫正在解吸的第一分子筛床11中的氮气使其排出第一分子筛床11该过程称为反吹，其中解吸和反吹是同时进行的；

步骤5，回到步骤1并循环重复步骤1至步骤4的过程。

在上述制氧方法中，制氧装置的工作流程可以由可编程序控制器18控制二位四通电磁阀10动作分别控制A吸、均压、B吸的状态，A吸、均压、B吸的时间流程存储在可编程序控制器18中。

本实施例中的有益效果为：通过调压过滤器7和二位四通电磁阀10之间加装一个高精度数字压力传感器，压力设定为分子筛床最佳吸附压力，随着海拔和大气压力的变化，压力传感器8会反馈数据给可编程逻辑控制器，当压力达到压力传感器8设定压力值时，可编程逻辑控制器会自动调节两罐的反吹及均压时间，控制二位四通电磁阀10完成整个制氧循环过程，使制氧装置在高海拔地区的性能显著提高可以随着海拔的攀升或降低自动适应当前大气压力，自动优化均压和反吹时间，降低对分子筛的冲击，延长分子筛的使用寿命，达到制氧设备最佳效率，本方法生产的制氧装置具有节能高效、使用范围广的优点。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

Claims (10)

1.一种任意海拔自适应高效制氧装置，其特征在于，包括：空压机(4)、散热器(6)、调压过滤器(7)、压力传感器(8)、二位四通电磁阀(10)、第一分子筛床(11)、第二分子筛床(12)、储氧罐(17)和可编程序控制器(18)；所述空压机(4)的入口连接有进气管，所述空压机(4)的出口通过管道和所述散热器(6)的入口连接，所述散热器(6)的出口通过管道和所述调压过滤器(7)的入口连接，所述调压过滤器(7)的出口通过管道和所述二位四通电磁阀(10)的进气口P连接，所述调压过滤器(7)和所述二位四通电磁阀(10)之间的管道上设置有所述压力传感器(8)；所述二位四通电磁阀(10)的工作口A通过管道和所述第一分子筛床(11)的第一口连接，所述第一分子筛床(11)的第二口通过管道和所述储氧罐(17)连接；所述二位四通电磁阀(10)的工作口B通过管道和所述第二分子筛床(12)的第一口连接，所述第二分子筛床(12)的第二口通过管道和所述储氧罐(17)连接；所述二位四通电磁阀(10)的排气口S连接有排气管；所述压力传感器(8)及所述二位四通电磁阀(10)分别和所述可编程序控制器(18)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种任意海拔自适应高效制氧装置，其特征在于，还包括进气过滤器(2)和进气过滤网(1)，所述进气管上依次设置有所述进气过滤网(1)和所述进气过滤器(2)，所述进气过滤器(2)靠近所述空压机(4)设置。

3.根据权利要求1所述的一种任意海拔自适应高效制氧装置，其特征在于，还包括进气消声器(3)，所述进气消声器(3)设置在所述进气过滤器(2)和所述空压机(4)之间的管道上。

4.根据权利要求1所述的一种任意海拔自适应高效制氧装置，其特征在于，所述调压过滤器(7)为气水分离器。

5.根据权利要求1所述的一种任意海拔自适应高效制氧装置，其特征在于，还包括安全阀(5)，所述空压机(4)和所述散热器(6)之间的管道上设置有所述安全阀(5)。

6.根据权利要求1所述的一种任意海拔自适应高效制氧装置，其特征在于，还包括冲洗孔(13)，所述第一分子筛床(11)的第二口和所述第二分子筛床(12)的第二口通过管道连接，所述冲洗孔(13)设置在所述第一分子筛床(11)的第二口和所述第二分子筛床(12)的第二口之间的管道上。

7.根据权利要求1所述的一种任意海拔自适应高效制氧装置，其特征在于，还包括排气消声器(9)，所述排气管上设置有所述排气消声器(9)。

8.根据权利要求1所述的一种任意海拔自适应高效制氧装置，其特征在于，还包括第一单向阀(15)和第二单向阀(14)，所述第一分子筛床(11)和所述储氧罐(17)之间的管道上设置有所述第一单向阀(15)，所述第二分子筛床(12)和所述储氧罐(17)之间的管道上设置有所述第二单向阀(14)。

9.根据权利要求8所述的一种任意海拔自适应高效制氧装置，其特征在于，还包括细菌过滤器(16)，所述第一单向阀(15)和所述第二单向阀(14)通过同一管道和所述储氧罐(17)连接且在该管道上设置有所述细菌过滤器(16)。

10.一种任意海拔自适应高效制氧方法，使用权利要求1至9任一项所述的一种任意海拔自适应高效制氧装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将空气经过一级和二级除尘过滤后，经由空压机压缩，经过散热器的风扇强制风冷后，再由气水分离器除尘、除油和干燥后排入二位四通电磁阀；

步骤2，可编程序控制器控制二位四通电磁阀动作，压缩空气进入第一分子筛床，第一分子筛床内的压力升高，压缩空气中的氮分子被沸石分子吸附，未吸附的氧气穿过第一分子筛床经过单向阀进入储氧罐中，同时，第二分子筛床中沸石分子吸附的氮气通过二位四通电磁阀排出至大气中，在此过程中，第一分子筛床排出的部分氧气通过冲洗孔吹扫正在解吸的第二分子筛床中的氮气使其排出第二分子筛床；

步骤3，可编程序控制器控制二位四通电磁阀使第一分子筛床和第二分子筛床连通，使第一分子筛床和第二分子筛床两塔压力达到均衡，并持续至压力数值达到压力传感器的设定值；

步骤4，可编程序控制器控制二位四通电磁阀动作，压缩空气进入第二分子筛床，第二分子筛床内的压力升高，压缩空气中的氮分子被沸石分子吸附，未吸附的氧气穿过第二分子筛床经过单向阀进入储氧罐中，同时，第一分子筛床中沸石分子吸附的氮气通过二位四通电磁阀排出至大气中，在此过程中，第二分子筛床排出的部分氧气通过冲洗孔吹扫正在解吸的第一分子筛床中的氮气使其排出第一分子筛床；

步骤5，回到步骤1并循环重复步骤1至步骤4的过程。