CN111392701A - 一种基于气压变化的氮气纯度提高的吸附制氮机组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于气压变化的氮气纯度提高的吸附制氮机组件，具体涉及制氮机领域，包括空滤箱体和PSA制氮气主机，空滤箱体的内部安装有冷冻干燥罐、制冷机构和空气滤盒，制冷机构的输出端固定连接有制冷控制阀，制冷控制阀的另一端固定连接有位于冷冻干燥罐内部的制冷管。本发明通过设置冷冻干燥机构，利用冷冻干燥罐对压缩气体进行低冷冻，将压缩气体内部水分进行结冰析出的方式黏附在冷冻干燥罐内壁或制冷管表面，实现对压缩空气的除湿干燥，相较于传统的干燥结构，其干燥后的气流温度较低进入变压吸附制氮机内部时能够有效帮助其散热，解决变压吸附制氮机发热量大的问题，提高制氮机使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及制氮机技术领域，更具体地说，本发明具体为一种基于气压变化的氮气纯度提高的吸附制氮机组件。
背景技术
氮气，由于其稳定的化学性质产被食品行业排氧保鲜包装、饮料行业净化和覆盖气、医药行业充氮包装及容器的充氮排氧、电子行业电子元件及半导体生产过程的保护气等，随着现代工业的快速发展对制氮机组件以及制氮设备提出了更高的要求，变压吸附制氮机组件包括空压设备、空气干燥设备、控制过滤设备以及PSA制氮气主机，制氮普遍采用干净的压缩空气为原料，以碳分子筛为吸附剂，运用变压吸附原理，使充满微孔的碳分子筛对气体分子有选择性的吸附来获得氮气的新型制氮技术，现有的制氮机结构已经较为完善，能够使得输入的原气体分别经过不同的设备进行提纯，可适用于多种纯度的氮气提纯。
但现有的可提高氮气纯度的制氮机组件为防止杂质或水分堵塞分子筛的吸附孔径，分子筛一旦堵塞即对空气中的其它气体吸附能力减弱，造成提纯效果降低，因此常需要对原料气体进行干燥，传统干燥手段大多通过加热烘干的方式进行干燥，现有的提高氮气纯度的变压吸附制氮机组件在工作时散热效果都较差，且噪音较大，加热干燥后的气体原料通入制氮机组件后更会加剧其发热问题，降低设备使用寿命。
因此亟需提供一种基于气压变化的氮气纯度提高的吸附制氮机组件。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于气压变化的氮气纯度提高的吸附制氮机组件，通过设置冷冻干燥机构，利用冷冻干燥罐对压缩气体进行低冷冻，将压缩气体内部水分进行结冰析出的方式黏附在冷冻干燥罐内壁或制冷管表面，实现对压缩空气的除湿干燥，且利用空气滤盒内部的RO反渗滤膜和活性炭滤层结构实现对压缩空气的多级过滤，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于气压变化的氮气纯度提高的吸附制氮机组件，包括空滤箱体和PSA制氮气主机，所述空滤箱体的输入端开设有压缩进气口，所述空滤箱体的输出端固定连接有气管导管，所述气管导管的另一端与PSA制氮气主机的输入端固定连接，所述空滤箱体的内部固定安装有冷冻干燥罐，所述空滤箱体的表面设有空滤箱柜门，所述空滤箱柜门的表面固定安装有控制面板，所述空滤箱体的内部固定安装有制冷机构和空气滤盒，所述制冷机构的输出端固定连接有制冷控制阀，所述制冷控制阀的另一端固定连接有位于冷冻干燥罐内部的制冷管，所述冷冻干燥罐的外侧开设有冻干导气入口和冻干导气出口，所述冻干导气入口和冻干导气出口的端部分别于压缩进气口的端部和空气滤盒的输入端固定连接，所述空气滤盒的内部固定安装有杂尘滤网、RO反渗滤膜和活性炭滤层，所述空气滤盒的一侧开设有气流导出口，所述气流导出口的端部于气管导管的端部相连通。
在一个优选地实施方式中，所述制冷机构由制冷泵和空气压缩机构成，所述制冷管的内部填充有制冷液，所述制冷管的表面和冷冻干燥罐的内壁为糙面结构，所述制冷管的一侧与冷冻干燥罐的内壁相贴合。
在一个优选地实施方式中，所述杂尘滤网、RO反渗滤膜和活性炭滤层从左至右依次布置，所述冻干导气出口和气流导出口分别位于杂尘滤网的右侧和活性炭滤层的右侧并与空气滤盒的内腔相连通，所述活性炭滤层的内部填充有活性炭颗粒，所述活性炭颗粒从左至右颗粒直径逐渐减小。
在一个优选地实施方式中，所述杂尘滤网的表面呈半球面凸起结构，所述空气滤盒的底面开设位于杂尘滤网下方的清理口，所述清理口的表面螺纹连接有密封盖。
在一个优选地实施方式中，所述冷冻干燥罐的底面开设有清理孔并固定连接有保压密封盖，所述保压密封盖与冷冻干燥罐的连接处设有密封锁扣，所述冷冻干燥罐内腔的底面为斜面结构。
在一个优选地实施方式中，所述制冷机构的输入端与控制面板的输出端电性连接，所述控制面板为PLC控制器或单片机结构，所述控制面板的输出端电性连接有位于冷冻干燥罐内侧的温度传感器。
在一个优选地实施方式中，所述冷冻干燥罐、空气滤盒的表面设有保温隔热层，所述气管导管的表面套有保温套，所述保温隔热层和保温套为发泡棉材质构件。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明通过设置冷冻干燥机构，利用冷冻干燥罐对压缩气体进行低冷冻，将压缩气体内部水分进行结冰析出的方式黏附在冷冻干燥罐内壁或制冷管表面，实现对压缩空气的除湿干燥，相较于传统的干燥结构，其干燥后的气流温度较低进入变压吸附制氮机内部时能够有效帮助其散热，解决变压吸附制氮机发热量大的问题，提高制氮机使用寿命；
2、本发明通过设置空气滤盒结构，利用空气滤盒内部的RO反渗滤膜和活性炭滤层结构实现对压缩空气的多级过滤，在一定的压力下，空气分子可以通过RO反渗滤膜，而压缩空气中的中的冰粒和杂尘等杂质无法通过RO反渗滤膜，从而分离压缩空气中的杂质，达到净化压缩空气的目的，过滤高效且无害。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的空滤箱体结构示意图。
图3为本发明的冷冻干燥罐内部结构示意图。
图4为本发明的空气滤盒内部结构示意图。
附图标记为：1、空滤箱体；2、压缩进气口；3、气管导管；4、PSA制氮气主机；5、空滤箱柜门；6、控制面板；7、冷冻干燥罐；8、制冷机构；9、空气滤盒；10、气流导出口；71、冻干导气入口；72、冻干导气出口；73、保压密封盖；81、制冷管；82、制冷控制阀；91、杂尘滤网；92、RO反渗滤膜；93、活性炭滤层；94、清理口。
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。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。
如附图1-4所示的一种基于气压变化的氮气纯度提高的吸附制氮机组件，包括空滤箱体1和PSA制氮气主机4，空滤箱体1的输入端开设有压缩进气口2，空滤箱体1的输出端固定连接有气管导管3，气管导管3的另一端与PSA制氮气主机4的输入端固定连接，空滤箱体1的内部固定安装有冷冻干燥罐7，空滤箱体1的表面设有空滤箱柜门5，空滤箱柜门5的表面固定安装有控制面板6，空滤箱体1的内部固定安装有制冷机构8和空气滤盒9，制冷机构8的输出端固定连接有制冷控制阀82，制冷控制阀82的另一端固定连接有位于冷冻干燥罐7内部的制冷管81，冷冻干燥罐7的外侧开设有冻干导气入口71和冻干导气出口72，冻干导气入口71和冻干导气出口72的端部分别于压缩进气口2的端部和空气滤盒9的输入端固定连接，空气滤盒9的内部固定安装有杂尘滤网91、RO反渗滤膜92和活性炭滤层93，空气滤盒9的一侧开设有气流导出口10，气流导出口10的端部于气管导管3的端部相连通。
实施方式具体为：通过设置冷冻干燥机构，利用冷冻干燥罐7对压缩气体进行低冷冻，将压缩气体内部水分进行结冰析出的方式黏附在冷冻干燥罐7内壁或制冷管81表面，实现对压缩空气的除湿干燥，相较于传统的干燥结构，其干燥后的气流温度较低进入变压吸附制氮机内部时能够有效帮助其散热，解决变压吸附制氮机发热量大的问题，提高制氮机使用寿命；另外，本发明通过设置空气滤盒9结构，利用空气滤盒内部的RO反渗滤膜92和活性炭滤层93结构实现对压缩空气的多级过滤，在一定的压力下，空气分子可以通过RO反渗滤膜92，而压缩空气中的中的冰粒和杂尘等杂质无法通过RO反渗滤膜92，从而分离压缩空气中的杂质，达到净化压缩空气的目的，过滤高效且无害。
其中，制冷机构8由制冷泵和空气压缩机构成，制冷管81的内部填充有制冷液，制冷管81的表面和冷冻干燥罐7的内壁为糙面结构，制冷管81的一侧与冷冻干燥罐7的内壁相贴合，将压缩气体内部水分进行结冰析出的方式黏附在冷冻干燥罐7内壁或制冷管81表面，实现对压缩空气的除湿干燥。
其中，杂尘滤网91、RO反渗滤膜92和活性炭滤层93从左至右依次布置，冻干导气出口72和气流导出口10分别位于杂尘滤网91的右侧和活性炭滤层93的右侧并与空气滤盒9的内腔相连通，活性炭滤层93的内部填充有活性炭颗粒，活性炭颗粒从左至右颗粒直径逐渐减小，利用空气滤盒9内部的RO反渗滤膜92和活性炭滤层93结构实现对压缩空气的多级过滤。
其中，杂尘滤网91的表面呈半球面凸起结构，空气滤盒9的底面开设位于杂尘滤网91下方的清理口94，清理口94的表面螺纹连接有密封盖，实现对空气滤盒9的清理。
其中，冷冻干燥罐7的底面开设有清理孔并固定连接有保压密封盖73，保压密封盖73与冷冻干燥罐7的连接处设有密封锁扣，冷冻干燥罐7内腔的底面为斜面结构，实现对冷冻干燥罐7内部冰粒的清理。
其中，制冷机构8的输入端与控制面板6的输出端电性连接，控制面板6为PLC控制器或单片机结构，控制面板6的输出端电性连接有位于冷冻干燥罐7内侧的温度传感器，温度传感器的型号为GY-BME280型，实现冷冻干燥机构的自动温控。
其中，冷冻干燥罐7、空气滤盒9的表面设有保温隔热层，气管导管3的表面套有保温套，保温隔热层和保温套为发泡棉材质构件，保持压缩气流的低温，用于吸收制氮机的工作热量，帮助制氮机进行散热。
其中，控制面板6的型号为FX3U-48MT型。
本发明工作原理：
第一步：将空滤箱体1和PSA制氮气主机4之间的管道进行连通，并将该组件安装至整套变压吸附制氮机组件内部，通过压缩进气口2与空压机连接输入压缩气流，开启制冷机构8对冷冻干燥罐7进行预制冷；
第二步：冷冻干燥罐7内达到设定温度后，即可开启整个变压吸附制氮机组件系统，经压缩的空气不断输入冷冻干燥罐7中，与制冷管81进行换热，利用冷冻干燥罐7对压缩气体进行低冷冻，将压缩气体内部水分进行结冰析出的方式黏附在冷冻干燥罐7内壁或制冷管81表面，实现对压缩空气的除湿干燥，其干燥后的气流温度较低进入PSA制氮气主机4内部时能够吸收大量PSA制氮气主机4工作产生的热量，帮助PSA制氮气主机4散热，解决变压吸附制氮机发热量大的问题，提高制氮机使用寿命；
第三步：压缩空气经冷冻干燥后进入空气滤盒9中，依次通过杂尘滤网91、RO反渗滤膜92和活性炭滤层93，对气流进行逐级的大颗粒杂尘和冰粒过滤、小颗粒杂尘和冰粒过滤以及微粒杂质吸附，实现对气流的逐级净化，防止压缩空气内部的杂质对PSA制氮气主机4内的分子筛造成堵塞损坏。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于气压变化的氮气纯度提高的吸附制氮机组件，包括空滤箱体(1)和PSA制氮气主机(4)，所述空滤箱体(1)的输入端开设有压缩进气口(2)，所述空滤箱体(1)的输出端固定连接有气管导管(3)，所述气管导管(3)的另一端与PSA制氮气主机(4)的输入端固定连接，其特征在于：所述空滤箱体(1)的内部固定安装有冷冻干燥罐(7)，所述空滤箱体(1)的表面设有空滤箱柜门(5)，所述空滤箱柜门(5)的表面固定安装有控制面板(6)，所述空滤箱体(1)的内部固定安装有制冷机构(8)和空气滤盒(9)，所述制冷机构(8)的输出端固定连接有制冷控制阀(82)，所述制冷控制阀(82)的另一端固定连接有位于冷冻干燥罐(7)内部的制冷管(81)，所述冷冻干燥罐(7)的外侧开设有冻干导气入口(71)和冻干导气出口(72)，所述冻干导气入口(71)和冻干导气出口(72)的端部分别于压缩进气口(2)的端部和空气滤盒(9)的输入端固定连接，所述空气滤盒(9)的内部固定安装有杂尘滤网(91)、RO反渗滤膜(92)和活性炭滤层(93)，所述空气滤盒(9)的一侧开设有气流导出口(10)，所述气流导出口(10)的端部于气管导管(3)的端部相连通。
2.根据权利要求1所述的一种基于气压变化的氮气纯度提高的吸附制氮机组件，其特征在于：所述制冷机构(8)由制冷泵和空气压缩机构成，所述制冷管(81)的内部填充有制冷液，所述制冷管(81)的表面和冷冻干燥罐(7)的内壁为糙面结构，所述制冷管(81)的一侧与冷冻干燥罐(7)的内壁相贴合。
3.根据权利要求1所述的一种基于气压变化的氮气纯度提高的吸附制氮机组件，其特征在于：所述杂尘滤网(91)、RO反渗滤膜(92)和活性炭滤层(93)从左至右依次布置，所述冻干导气出口(72)和气流导出口(10)分别位于杂尘滤网(91)的右侧和活性炭滤层(93)的右侧并与空气滤盒(9)的内腔相连通，所述活性炭滤层(93)的内部填充有活性炭颗粒，所述活性炭颗粒从左至右颗粒直径逐渐减小。
4.根据权利要求1所述的一种基于气压变化的氮气纯度提高的吸附制氮机组件，其特征在于：所述杂尘滤网(91)的表面呈半球面凸起结构，所述空气滤盒(9)的底面开设位于杂尘滤网(91)下方的清理口(94)，所述清理口(94)的表面螺纹连接有密封盖。
5.根据权利要求1所述的一种基于气压变化的氮气纯度提高的吸附制氮机组件，其特征在于：所述冷冻干燥罐(7)的底面开设有清理孔并固定连接有保压密封盖(73)，所述保压密封盖(73)与冷冻干燥罐(7)的连接处设有密封锁扣，所述冷冻干燥罐(7)内腔的底面为斜面结构。
6.根据权利要求1所述的一种基于气压变化的氮气纯度提高的吸附制氮机组件，其特征在于：所述制冷机构(8)的输入端与控制面板(6)的输出端电性连接，所述控制面板(6)为PLC控制器或单片机结构，所述控制面板(6)的输出端电性连接有位于冷冻干燥罐(7)内侧的温度传感器。
7.根据权利要求1所述的一种基于气压变化的氮气纯度提高的吸附制氮机组件，其特征在于：所述冷冻干燥罐(7)、空气滤盒(9)的表面设有保温隔热层，所述气管导管(3)的表面套有保温套，所述保温隔热层和保温套为发泡棉材质构件。
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| CN202010282455.2A CN111392701A (zh) | 2020-04-12 | 2020-04-12 | 一种基于气压变化的氮气纯度提高的吸附制氮机组件 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112158813A (zh) * | 2020-09-18 | 2021-01-01 | 杭州富阳万博空分设备有限公司 | 一种家用快速制氮机及其使用方法 |
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- 2020-04-12 CN CN202010282455.2A patent/CN111392701A/zh not_active Withdrawn
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