CN110605000B - 制氧机吸附塔上盖和进气排氮系统及制氧机 - Google Patents
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Abstract
一种制氧机吸附塔上盖和进气排氮系统及制氧机，吸附塔上盖的盖板顶部设有进气嘴、四位六通电磁阀、调压阀和出氧嘴；四位六通电磁阀为一个不可分离的整体，四位六通电磁阀的一对进气接口共同密封连接在一个进气仓，调压阀的阀体与盖板一体浇注为一个整体，调压阀入口与高压氧仓的连接口密封连接，出口端与出氧嘴通过盖板内置的氧气输出通道连通。本发明将小流量分子筛制氧机的结构大为简化，气流控制通道由一个四位六通电磁阀控制并直接替代，产品零部件大为减少，因此生产工艺和生产效率得到显著提高，而成本下降，输出氧气浓度高达95％。
Description
技术领域
本发明涉及制氧技术，具体说是一种制氧机吸附塔上盖和进气排氮系统及制氧机。
背景技术
制氧机制氧原理有：1、分子筛原理；2、高分子富氧膜原理；3、电解水原理；4、化学反应制氧原理。而分子筛制氧机是目前唯一成熟的，具有国际标准和国家标准的制氧机。分子筛制氧机可以达到高浓度制氧，输出氧气浓度达到90％以上，且不依赖制氧原料，将空气中的氧气分离出来，因而可以反复使用。
但是目前的分子筛制氧机气路控制结构复杂，维护困难，故障率较高，制作成本高。分子筛制氧机的核心部分在于吸附塔上盖的气流控制部分，由于结构复杂，通常使用4个到6个电磁阀做先导气路控制，并将电磁阀气路转换为气流气路，导致气路空间紧张，安装工艺复杂，零件众多，生产流程慢，成本高。从结构上来说，一些部件被挤压到吸附塔下盖上完成，例如氧气输出部分的减压阀和氧气输出嘴被挤压到吸附塔下盖安装，也导致实际使用时氧气管需要连接到底部的氧气输出嘴，操作不便，直接影响了使用体验。
传统的分子筛制氧机气路控制的复杂，不仅影响到安装工艺和制作成本，在变压过程中的噪音控制也成为一个难题，仅仅在氮气输出时经过一个消音器消音，而气路转换过程中也同样会产生明显的噪音，传统制氧机并未加以处理。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种制氧机吸附塔上盖和进气排氮系统及制氧机，解决上述提出的问题，在小流量制氧机中力图在提高制氧效率的同时简化结构，提高生产效率，降低噪音，方便使用和维护。
所述的制氧机吸附塔上盖，其特征是：吸附塔上盖的盖板底部设有分别密封连接一对分子筛筛桶、排氮仓和高压氧仓的连接口，盖板顶部设有进气嘴、四位六通电磁阀、调压阀和出氧嘴；
所述四位六通电磁阀为一个不可分离的整体，与盖板设有与四位六通电磁阀的六个接口密封连接的对应接口，以及与盖板紧固连接的紧固孔，其中盖板顶面设有一个进气仓将四位六通电磁阀的一对进气接口共同密封连接，四位六通电磁阀与一对分子筛筛桶分别通过盖板内置的两条筛桶进气道连通；
所述进气嘴与所述进气仓连通；
所述调压阀的阀体与盖板一体浇注为一个整体，调压阀与所述高压氧仓的连接口密封连接，使调压阀的入口与高压氧仓连通，调压阀的出口端与出氧嘴通过盖板内置的氧气输出通道连通。
进一步地，所述四位六通电磁阀的底端设有用于将接口与盖板对应接口密闭拼接的紧固盘，四位六通电磁阀的阀体内设有一对二位三通阀，其中一对进气阀口、一对筛桶阀口和一对排氮阀口全部设置在所述紧固盘上，用于分别与盖板的进气仓、一对筛桶接口和一对排氮口对应密封连接；
一对二位三通阀中，一对筛桶阀口分别作为各自二位三通阀的切换接口，一对进气阀口分别连通各自二位三通阀的进气阀通道，一对排氮阀口分别连通各自二位三通阀的排氮阀通道，在各自电磁线圈所接受到的电信号作用下，使筛桶阀口仅与进气阀通道或排氮阀通道之一连通。
进一步地，所述排氮阀口与排氮仓连通，排氮仓内设有消音器，排氮仓通过消音器与大气连通；筛桶阀口与排氮阀通道连通时，分子筛筛桶与大气连通。
进一步地，所述的调压阀的阀体由螺纹连接的上阀体与下阀体拼接构成，下阀体与盖板为一体浇注形成，所述下阀体的下端开口，与制氧机的高压氧仓连通，在上阀体与下阀体的连接处设有缓冲腔，在缓冲腔内的下阀体侧壁设有氧气出口。
所述的调压阀内部竖向贯通，内部构件由上而下依次由调节螺母、调节弹簧、压力调节器、调节密封垫、密封垫弹簧和支撑板组成，调节螺母与上阀体的上部螺纹连接，调节弹簧设置于调节螺母与压力调节器之间，压力调节器与上阀体的侧壁通过活塞环密封，调节螺母的向下移动通过调节弹簧向压力调节器施压；压力调节器下部设有用于推动调节密封垫的推杆，调节密封垫外套设所述密封垫弹簧，密封垫弹簧保持调节密封垫向上方封堵通道口的趋势，密封垫弹簧的下端支撑于所述支撑板的上端面，支撑板与下阀体的下部螺纹连接。
一种使用上述吸附塔上盖的制氧机，其特征是：核心部分由空压机、吸附塔上盖、控制芯片、分子筛筛桶和吸附塔下盖组成；空压机的压缩空气输出端与吸附塔上盖的进气嘴连通，吸附塔上盖的底部接口和吸附塔下盖的顶部接口对应密封连接高压氧仓、排氮仓和一对分子筛筛桶，所述控制芯片周期输出一对反相输出的双稳态脉冲信号到四位六通电磁阀的一对接线端，驱动制氧机连续制氧。
所述分子筛筛桶的中部设有带通气孔的消音隔板，消音隔板的上方分子筛筛桶内填充有消音材料，消音隔板的下方分子筛筛桶内填充有分子筛筛石。
所述吸附塔下盖的分子筛筛桶接口内设有筛桶出气道，高压氧仓接口内设有由膜片压板限位的单向阀膜片，排氮仓接口内设有带气体通道的消音器，所述筛桶出气道连通分子筛筛桶和由单向阀膜片覆盖的单向通道口，所述消音器连通排氮仓和连通大气的排氮接口。
本发明将小流量分子筛制氧机的结构大为简化，气流控制通道由一个四位六通电磁阀控制并直接替代，产品零部件大为减少，因此生产工艺和生产效率得到显著提高，而成本下降，输出氧气浓度高达95％。
将气流控制的复杂气路直接由电磁阀代替，且电磁阀合并为一体制作，大幅降低工艺复杂性，精简了零配件数量，提高了可维护性和制氧机工作持久可靠性。由于简化了吸附塔上盖的结构，节省了空间，将空间利用一体合成设置调压阀，将调压阀与吸附塔上盖一体浇注制作，从而方便了使用操作。将调压阀集成到吸附塔上盖的同时，简化了调压阀内部结构，进一步降低了制作和工艺安装成本。将长期以来难以得到突破的分子筛制氧机结构得到革命性的突破和变革，显著降低成本和生产周期，提高产品质量，延长了使用寿命和操作便利性。
附图说明
图1是本发明制氧机整体透视结构示意图，
图2是制氧机的侧面剖视图，
图3是图2中A处放大图，
图4是电磁阀的剖面结构示意图，
图5是图4的仰视图。
图中：1—吸附塔上盖，2—进气嘴，3—进气仓，4—筛桶接口，5—筛桶进气道，6—分子筛筛桶，7—筛桶出气道，8—吸附塔下盖，9—单向阀膜片，10—膜片压板，11—调压阀，12—氧气输出通道，13—出氧嘴，14—排氮口，15—排氮仓，16—消音器，17—高压氧仓，18—调节螺母，19—上阀体，20—下阀体，21—缓冲腔，22—氧气出口，23—调节弹簧，24—密封圈，25—活塞环，26—压力调节器，27—缓冲板，28—调节密封垫，29—密封垫弹簧，30—支撑板，31—调节槽，32—进气阀口，33—筛桶阀口，34—排氮阀口，35—排氮阀通道，36—进气阀通道，37—阀膜片，38—阀推杆，39—阀芯，40—电磁线圈，41—阀隔板，42—复位弹簧，43—接口凸边，44—紧固孔，45—紧固盘，46—四位六通电磁阀，47—消音隔板，48—内消音仓，49—盖板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明：如图1中所示制氧机，基本展示了吸附塔上盖的盖板顶面结构，吸附塔上盖1的盖板49底部设有分别密封连接一对分子筛筛桶6、排氮仓15和高压氧仓17的连接口，盖板49顶部设有进气嘴2、四位六通电磁阀46、调压阀11和出氧嘴13。
所述四位六通电磁阀46为一个不可分离的整体，如图4、5所示，与盖板49设有与四位六通电磁阀46的六个接口密封连接的对应接口，以及与盖板49紧固连接的紧固孔44。所述四位六通电磁阀46的底端设有用于将接口与盖板49对应接口密闭拼接的紧固盘45，紧固盘45上还对应设有紧固孔44，如图实施例中设有5个紧固孔44，围绕四位六通电磁阀46的阀口设置，将阀接口与盖板接口一一对应密闭连接。四位六通电磁阀46的阀体内设有一对二位三通阀，如图1，一对进气阀口32、一对筛桶阀口33和一对排氮阀口34全部设置在所述紧固盘45上，用于分别与盖板49的进气仓3、一对筛桶接口4和一对排氮口14对应密封连接。
一对二位三通阀中，一对筛桶阀口33分别作为各自二位三通阀的切换接口，筛桶阀口33位于进气阀口32和排氮阀口34之间的位置，在电磁线圈上电和失电状态下分别与进气阀口32或与排氮阀口34连通。一对进气阀口32分别连通各自二位三通阀的进气阀通道36，一对排氮阀口34分别连通各自二位三通阀的排氮阀通道35，在各自电磁线圈40所接受到的电信号作用下，使筛桶阀口33仅与进气阀通道36或排氮阀通道35之一连通。
作为实施例，如图4所示，为图5中的B-B向剖视图，所述的电磁切换阀内设有两套控制机构，图4中实施例为两套机构对称布置，也可以根据需要不对称布置。两套机构分别是电磁线圈40、阀芯39、推杆38和阀膜片37。电磁线圈40中心的阀芯39与推杆38连接，电磁线圈40上电时，将阀芯39推出，失电时阀芯39通过复位弹簧42复位。推杆38带动阀膜片37切换工作位，阀膜片37的两侧面分别对齐覆盖有排氮通道35端口和进气阀通道36端口，在阀膜片的两个工作位分别贴合密封排氮阀通道35端口和进气阀通道36端口，使二者未被密封的端口与筛桶阀口33连通。例如如图4的左边部分电磁阀上电时，推杆38推出，进气阀通道36被阀膜片37封堵，筛桶阀口33与排氮阀通道35连通；失电时，推杆38在复位弹簧42作用下复位，阀膜片37封堵排氮阀通道35端口，进气阀通道36与筛桶阀口33连通。这样的控制过程正好符合分子筛制氧机的工作过程。因此可以大幅简化制氧机的气路结构，也简化了工艺安装过程。
如图5所示，盖板49顶面设有一个进气仓3将四位六通电磁阀46的一对进气接口共同密封连接，所述进气嘴2与所述进气仓3连通；四位六通电磁阀46与一对分子筛筛桶6分别通过盖板内置的两条筛桶进气道5连通；也就是说，通过压缩机进入的压缩空气同时连通到四位六通电磁阀46的两个进气阀口32，任一边的进气阀口32与筛桶阀口33连通时，压缩空气都会直接进入筛桶。由于控制信号是轮流开启连通同侧的进气阀口32和筛桶阀口33，使得压缩空气轮流进入两个筛桶。
所述排氮阀口34与排氮仓15连通，排氮仓15内设有消音器16，排氮仓15通过消音器16与大气连通；筛桶阀口33与排氮阀通道35连通时，分子筛筛桶6与大气连通。
所述调压阀11的阀体与盖板49一体浇注为一个整体，在图2和图3中可以看到，调压阀的下阀体与盖板49为一体。调压阀11的下部与所述高压氧仓17的连接口密封连接，调压阀11的下部为高压气入口，使调压阀11的入口与高压氧仓17连通。
具体地，如图3所示，所述的调压阀11的阀体由螺纹连接的上阀体19与下阀体20拼接构成，下阀体20与盖板49为一体浇注形成，所述下阀体20的下端开口，与制氧机的高压氧仓17连通。
由于调压阀的零部件均设置在阀体内部，且中部的零部件体积较大，从制作工艺上考虑，在上阀体19与下阀体20的连接处设有缓冲腔21。
在缓冲腔21内的下阀体20侧壁设有氧气出口22，氧气出口22与出氧嘴13通过盖板49内置的氧气输出通道12连通。
如图3，所述的调压阀11内部竖向贯通，内部构件由上而下依次由调节螺母18、调节弹簧23、压力调节器26、调节密封垫28、密封垫弹簧29和支撑板30组成，调节螺母18与上阀体的上部螺纹连接，当调节螺母18旋转时，调节螺母18本身做轴线上的移动。调节弹簧23设置于调节螺母18与压力调节器26之间，压力调节器26与上阀体的侧壁通过活塞环25密封，调节螺母18的向下移动通过调节弹簧23向压力调节器26施压；压力调节器26下部设有用于推动调节密封垫28的推杆，调节密封垫28外套设所述密封垫弹簧29，密封垫弹簧29可以为橡胶材料，密封垫弹簧29保持调节密封垫28向上方封堵通道口的趋势，密封垫弹簧29的下端支撑于所述支撑板30的上端面，支撑板30与下阀体的下部螺纹连接。
支撑板30为设有外螺纹的环状，中部竖向设有通孔，使得下阀体的下部与下方的高压氧仓17联通，当调节密封垫28在密封垫弹簧29的弹力作用下抵靠在阀体通道口时，将下阀体的气体压力隔离开，只有在压力调节器26受到调节螺母18的压力通过调节弹簧23后下推移动时才会开启高压氧仓17到氧气输出通道的阀门，开启程度受到调节螺母18和调节弹簧23的作用，调节弹簧23和密封垫弹簧29可以防止氧气输出过程中调节密封垫28与通道口之间的跳动。
在上阀体19的底端与下阀体20之间设有环形的缓冲板27，缓冲板起到减缓压力的作用。
氧气出口22开设于缓冲腔21的侧壁，缓冲腔起到缓冲输出气体压力的作用。
显然，按照图中的结构易于安装调压阀，先在上阀体内依次安装调节螺母18、调节弹簧23和带有活塞环25的压力调节器26，然后在下阀体的缓冲腔内依次安装好支撑板30、密封垫弹簧29、调节密封垫28，然后装入缓冲板27，再将带有密封圈24的上阀体与下阀体螺纹连接即可。
一种使用上述吸附塔上盖的制氧机，如图1所示，核心部分由空压机、吸附塔上盖1、控制芯片、分子筛筛桶6和吸附塔下盖8组成；空压机的压缩空气输出端与吸附塔上盖1的进气嘴2连通，吸附塔上盖1的底部接口和吸附塔下盖8的顶部接口对应密封连接高压氧仓17、排氮仓15和一对分子筛筛桶6，所述控制芯片周期输出一对反相输出的双稳态脉冲信号到四位六通电磁阀46的一对接线端，驱动制氧机连续制氧。
所述分子筛筛桶6的中部设有带通气孔的消音隔板47，消音隔板47的上方分子筛筛桶6内填充有消音材料，消音隔板47的下方分子筛筛桶6内填充有分子筛筛石。消音设置在筛桶内直接就近消除了变压气体的噪音发生源，消音效果显著。
所述吸附塔下盖8的分子筛筛桶6接口内设有筛桶出气道7，高压氧仓17接口内设有由膜片压板10限位的单向阀膜片9，所述筛桶出气道7连通分子筛筛桶6和由单向阀膜片9覆盖的单向通道口，高压气体顶开单向阀膜片9，使氧气进入高压氧仓17。
排氮仓15接口内设有带气体通道的消音器16，所述消音器16连通排氮仓15和连通大气的排氮接口。泄放时分子筛筛桶内的高压氮气经过电磁阀进入排氮仓15，并立即泄放为常压。氮气排放前经过消音器16消音。
制氧机的工作过程是，空压机将压缩气体从进气嘴2输出到四位六通电磁阀46，控制芯片周期输出一对反相输出的双稳态脉冲信号到四位六通电磁阀46的一对接线端，典型的是输出占空比为50％的周期方波，一对控制信号相位相反，使得四位六通电磁阀46的一对电磁线圈40轮流上电，轮流推动阀膜片37封堵进气阀通道36，使筛桶阀口33与排氮阀通道35连通，或者将阀膜片37封堵排氮阀通道35，使筛桶阀口33与进气阀通道36连通。
筛桶阀口33与进气阀通道36连通时，压缩空气进入分子筛筛桶6，先后经过消音和分子筛后，分离出的氧气带着高压从筛桶出气道7顶开单向阀膜片9，进入高压氧仓17，高压氧仓17内的氧气经过调压阀11调压和缓冲后从出氧嘴13输出。
筛桶阀口33与排氮阀通道35连通时，分子筛筛桶6内未被分离的氮气经过排氮口14进入排氮仓15，由于排氮仓15经过消音器16后与大气连通，使得分子筛筛桶6内被立即泄压，单向阀膜片9关闭，高压氧仓17内的气体被保持。经过试验表明，经过改进后的制氧机体积减小，零部件显著减少，安装工艺简化，便于维护，寿命显著延长，而噪音降低，制氧浓度达到95％以上。
Claims (5)
1.一种制氧机吸附塔上盖和进气排氮系统，其特征是：吸附塔上盖(1)的盖板(49)底部设有分别密封连接一对分子筛筛桶(6)、排氮仓(15)和高压氧仓(17)的连接口，盖板(49)顶部设有进气嘴(2)、四位六通电磁阀(46)、调压阀(11)和出氧嘴(13)；
所述四位六通电磁阀(46)为一个不可分离的整体，与盖板(49)设有与四位六通电磁阀(46)的六个接口密封连接的对应接口，以及与盖板(49)紧固连接的紧固孔(44)，其中盖板(49)顶面设有一个进气仓(3)将四位六通电磁阀(46)的一对进气接口共同密封连接，四位六通电磁阀(46)与一对分子筛筛桶(6)分别通过盖板内置的两条筛桶进气道(5)连通；
所述进气嘴(2)与所述进气仓(3)连通；
所述调压阀(11)的阀体与盖板(49)一体浇注为一个整体，调压阀(11)与所述高压氧仓(17)的连接口密封连接，使调压阀(11)的入口与高压氧仓(17)连通，调压阀(11)的出口端与出氧嘴(13)通过盖板(49)内置的氧气输出通道(12)连通；
所述四位六通电磁阀(46)的底端设有用于将接口与盖板(49)对应接口密闭拼接的紧固盘(45)，四位六通电磁阀(46)的阀体内设有一对二位三通阀，其中一对进气阀口(32)、一对筛桶阀口(33)和一对排氮阀口(34)全部设置在紧固盘(45)上，用于分别与盖板(49)的进气仓(3)、一对筛桶接口(4)和一对排氮口(14)对应密封连接；
一对二位三通阀中，一对筛桶阀口(33)分别作为各自二位三通阀的切换接口，一对进气阀口(32)分别连通各自二位三通阀的进气阀通道(36)，一对排氮阀口分别连通各自二位三通阀的排氮阀通道(35)，在各自电磁线圈(40)所接受到的电信号作用下，使筛桶阀口(33)仅与进气阀通道(36)或排氮阀通道(35)之一连通；
所述的调压阀(11)的阀体由螺纹连接的上阀体(19)与下阀体(20)拼接构成，下阀体(20)与盖板(49)为一体浇注形成，所述下阀体(20)的下端开口，与制氧机的高压氧仓(17)连通，在上阀体(19)与下阀体(20)的连接处设有缓冲腔(21)，在缓冲腔(21)内的下阀体(20)侧壁设有氧气出口(22)；
所述的调压阀(11)内部竖向贯通，内部构件由上而下依次由调节螺母(18)、调节弹簧(23)、压力调节器(26)、调节密封垫(28)、密封垫弹簧(29)和支撑板(30)组成，调节螺母(18)与上阀体的上部螺纹连接，调节弹簧(23)设置于调节螺母(18)与压力调节器(26)之间，压力调节器(26)与上阀体的侧壁通过活塞环(25)密封，调节螺母(18)的向下移动通过调节弹簧(23)向压力调节器(26)施压；压力调节器(26)下部设有用于推动调节密封垫(28)的推杆，调节密封垫(28)外套设所述密封垫弹簧(29)，密封垫弹簧(29)保持调节密封垫(28)向上方封堵通道口的趋势，密封垫弹簧(29)的下端支撑于所述支撑板(30)的上端面，支撑板(30)与下阀体的下部螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的制氧机吸附塔上盖和进气排氮系统，其特征是：所述排氮阀口(34)与排氮仓(15)连通，排氮仓(15)内设有消音器(16)，排氮仓(15)通过消音器(16)与大气连通；筛桶阀口(33)与排氮阀通道(35)连通时，分子筛筛桶(6)与大气连通。
3.一种使用权利要求1或2所述制氧机吸附塔上盖和进气排氮系统的制氧机，其特征是：核心部分由空压机、吸附塔上盖(1)、控制芯片、分子筛筛桶(6)和吸附塔下盖(8)组成；空压机的压缩空气输出端与吸附塔上盖(1)的进气嘴(2)连通，吸附塔上盖(1)的底部接口和吸附塔下盖(8)的顶部接口对应密封连接高压氧仓(17)、排氮仓(15)和一对分子筛筛桶(6)，所述控制芯片周期输出一对反相输出的双稳态脉冲信号到四位六通电磁阀(46)的一对接线端，驱动制氧机连续制氧。
4.根据权利要求3所述的制氧机，其特征是：所述分子筛筛桶(6)的中部设有带通气孔的消音隔板(47)，消音隔板(47)的上方分子筛筛桶(6)内填充有消音材料，消音隔板(47)的下方分子筛筛桶(6)内填充有分子筛筛石。
5.根据权利要求3所述的制氧机，其特征是：所述吸附塔下盖(8)的分子筛筛桶(6)接口内设有筛桶出气道(7)，高压氧仓(17)接口内设有由膜片压板(10)限位的单向阀膜片(9)，排氮仓(15)接口内设有带气体通道的消音器(16)，所述筛桶出气道(7)连通分子筛筛桶(6)和由单向阀膜片(9)覆盖的单向通道口，所述消音器(16)连通排氮仓(15)和连通大气的排氮接口。
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