CN110980652A - 一种基于分子筛分层填充的制氧系统 - Google Patents

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张明礼
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袁凡
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Abstract

本发明公开了一种基于分子筛分层填充的制氧系统，包括第一吸附筛床、第二吸附筛床及空气压缩机，空气压缩机通过进气管分别与第一吸附筛床和第二吸附筛床连接，第一吸附筛床和第二吸附筛床内分别填充有三层填充层,第一吸附筛床和第二吸附筛床的氧气输出管之间设有双向回气量管道、第一均压阀和第二均压阀，进气管上设有旋风气流进气发生器。本发明达到分别发挥分子筛最佳的吸附性能，从而提高了医用中心制氧系统产品的制氧效率及降低制氧成本。

Description

一种基于分子筛分层填充的制氧系统
技术领域
本发明涉及医院制氧系统，尤其涉及一种基于分子筛分层填充的制氧系统。
背景技术
医用中心制氧系统在我国，按《医疗器械分类目录》的规定，属于二类医疗器械产品。其是利用变压吸附原理，制氧分子筛将空气中的氧与氮及其他惰性气体进行分离的一种制氧技术，通过近二十年的发展，该产品已于我国卫生服务及医疗领域得到广泛推广及使用。但其国内生产厂商自主生产的制氧主机，与法国、美国等欧美发达国家进口的制氧主机，从性能稳定性、制氧效率及设备使用寿命上来比较，均相差甚远。制氧主机运行过程中，分子筛容易粉化且吸附效率极低，国内生产厂商自主生产的制氧主机制取1m3合格的氧气，需0.05m3容积的吸附筛床，填充25-28公斤分子筛及16.8m3的压缩空气，制氧成本相当高。因此发明一种基于分子筛分层填充技术和方法，最终提高医用中心制氧系统产品的制氧效率，降低制氧成本，已经是迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，提供一种基于分子筛分层填充的制氧系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于分子筛分层填充的制氧系统，包括第一吸附筛床、第二吸附筛床及空气压缩机，空气压缩机通过进气管分别与第一吸附筛床和第二吸附筛床连接，第一吸附筛床和第二吸附筛床内分别填充有三层填充层,第一吸附筛床和第二吸附筛床的氧气输出管之间设有双向回气量管道、第一均压阀和第二均压阀，进气管上设有旋风气流进气发生器。
进一步的，上述三层填充层为从下至上依次填充有氧化铝层、常规钠分子筛层和高效锂分子筛层。
优选的，氧化铝层、常规钠分子筛层和高效锂分子筛层的填充比例为1：7：2。
本发明的有益效果是：本发明利用分子筛分层填充技术，有效吸附掉压缩空气进入吸附筛床时所产生的冷凝水，保护好分子筛不被进水，其次利用钠和锂分子筛对吸附压力需求，通过对分子筛的分层填充来满足钠和锂分子筛不同的吸附压力，达到分别发挥分子筛最佳的吸附性能，从而提高了医用中心制氧系统产品的制氧效率及降低制氧成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1，本发明包括第一吸附筛床2、第二吸附筛床3及空气压缩机1，空气压缩机1通过进气管11分别与第一吸附筛床2和第二吸附筛床3连接。进气管11上设有旋风气流进气发生器12，通过旋风气流进气发生器，减小压缩空气对分子筛的冲击力，提高分子筛的使用寿命，还能提高分子筛的被利用率，同时也提高医用中心制氧系统产品的制氧效率及降低制氧成本。
第一吸附筛床2和第二吸附筛床3的氧气输出管7之间设有双向回气量管道8、第一均压阀9和第二均压阀10，第一均压阀9和第二均压阀10分别通过管路与第一吸附筛床2和第二吸附筛床3的氧气输出管7之间相连接，双向回气量管道8的两端分别与第一吸附筛床2和第二吸附筛床3的氧气输出管7连通，且设于第一均压阀9和第二均压阀10的上方。双向回气量管道一直处于常通状态，通过设计管道的公称通径来控制双向回气流量，而且双向回气量管道上无任何调节阀门，对气流量无任何损失，可使两个吸附筛床的回气流量完全一致。当需要从第一吸附筛床向第二吸附筛床进行氧均压时，打开第二均压阀，关闭第一均压阀；当需要从第二吸附筛床向第一吸附筛床进行氧均压时，打开第一均压阀，关闭第二均压阀，达到在第一吸附筛床向第二吸附筛床之间相互氧均压时，在同一时间内，相互所均压力完全一致，提高制氧效率。
本发明在第一吸附筛床2和第二吸附筛床3内均填充有三层填充层，该三层填充层为从下至上依次填充有氧化铝层4、常规钠分子筛层5和高效锂分子筛层6。其中，氧化铝层4所填充比例为填充分子筛总重量的10％，所起主要作用是吸附压缩空气中的冷凝水分，保护钠和锂分子筛不被进水；常规钠分子筛层5所填充比例为填充分子筛总重量的70％，所起主要作用是吸附空气中的氮分子及其他惰性气体分子，使氧气浓度达到90％以上；高效锂分子筛层6所填充的比例为填充分子筛总重量的20％，所起主要作用是稳定氧气浓度不会低于 90％以下。其次锂分子筛吸附的气体中的含氧量浓度是高于90％，且锂分子筛吸附性极强，因此制氧主机运行所制取的氧气浓度相当稳定，无波动。
本发明的工作原理
当压缩空气进入第一吸附筛床2和第二吸附筛床3时，经冷干机处理的压缩空气压力露点温度为3-8℃，因空气流速快，及环境温度温差的影响，进入吸附筛床的压缩空气容易产生冷凝水，如对冷凝水分不进行吸附处理，会造成分子筛受损(粉化)，影响分子筛的吸附能力及使用寿命，因此我公司在吸附筛床底部填充一层氧化铝，起到吸附冷凝水分的作用，保护好分子筛不被进水。
压缩空穿过氧化铝层进入钠分子筛层，随着吸附时间及空气量的增加，其吸附筛床的压力也会上升，而钠分子筛在0.35-0.5Mpa压力情况下吸附性能最佳，如压力继续上升，空气中的氮分子将穿透钠分子筛微孔，从而会降低氧气浓度。
当吸附筛床压力继续上升时，通过对吸附时间的控制，让含氧量达到90％的富氧空气进入锂分子筛层，锂分子筛在0.5-0.6Mpa压力情况下吸附性能最佳，这样既能达到富氧空气浓度稳定于90％以上，同时也可以满足吸附筛床对压力的需求，从而使吸附筛床所输出的氧气压力可直接供卫生服务及医疗机构临床使用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于分子筛分层填充的制氧系统，其特征在于，包括第一吸附筛床、第二吸附筛床及空气压缩机，所述空气压缩机通过进气管分别与第一吸附筛床和第二吸附筛床连接，所述第一吸附筛床和第二吸附筛床内分别填充有三层填充层,所述第一吸附筛床和第二吸附筛床的氧气输出管之间设有双向回气量管道、第一均压阀和第二均压阀，所述的进气管上设有旋风气流进气发生器。
2.根据权利要求1所述的一种基于分子筛分层填充的制氧系统，其特征在于，所述三层填充层为从下至上依次填充有氧化铝层、常规钠分子筛层和高效锂分子筛层。
3.根据权利要求2所述的一种基于分子筛分层填充的制氧系统，其特征在于，所述氧化铝层、常规钠分子筛层和高效锂分子筛层的填充比例为1：7：2。
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