CN111606307A - 分子筛模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分子筛模块，其包括分子筛塔和底座组件，底座组件包括底座，装设于所述分子筛塔的底端、截流阀及回止阀；底座上设有相互分隔的第一气腔、第二气腔及汇气腔；底座上设有连通第一气腔和汇气腔的第一排气孔、连通第二气腔和汇气腔的第二排气孔；截流阀连通第一气腔和第二气腔；回止阀用于分别封挡第一排气孔和第二排气孔。本发明将分子筛塔的出氧端与外部储气罐之间的结构集中于底座上；利用第一气腔、第二气腔及汇气腔，配合截流阀和回止阀，实现两个分子筛塔的循环交替制氧和交替反向冲洗功能；即在其中一个分子筛塔制氧的同时，对另一分子筛塔进行反冲洗；从而有效的提高分子筛的寿命，降低更换频率。

Description

分子筛模块

技术领域

本发明涉及制氧装置技术领域，特别涉及一种分子筛模块。

背景技术

分子筛制氧装置是被比较广泛的一种循环制氧的装置。利用分子筛对气体吸附量随气体压力增加而增大和在相同气体压力下对氮气和氧气吸附量不同的吸附特性，而采取高压吸附、低压解吸的循环工艺，从空气中分离出氧气。因此，分子筛模块是分子筛制氧装置的核心部件。

通常分子筛模块包含两个分子筛塔，两个分子筛塔循环交替进行吸附和解吸，然而分子筛塔内的分子筛材料的吸附、解吸能力会随着使用次数、时间的增加而降低；故分子筛模块通常存在使用寿命较低的缺陷，需要频繁更换。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分子筛模块，以提高现有分子筛模块的使用寿命，避免频繁更换。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，本发明提供一种分子筛模块，其包括；多个分子筛塔，多个所述分子筛塔并排设置；及底座组件，包括：底座，装设于所述分子筛塔的底端；所述底座上设有相互分隔的第一气腔、第二气腔及汇气腔；所述第一气腔和所述第二气腔分别与一所述分子筛塔相连通；所述底座上设有用于连通所述第一气腔和所述汇气腔的第一排气孔、用于连通所述第二气腔和所述汇气腔的第二排气孔及用于连通所述汇气腔和外部储气罐的出气管；截流阀，嵌装于所述第一气腔和所述第二气腔之间的腔壁上，用于连通所述第一气腔和所述第二气腔；及回止阀，装设于所述汇气腔内，用于分别封挡所述第一排气孔和所述第二排气孔。

本申请一些实施例，所述底座组件还包括底盖，所述汇气腔开设于所述底座的底面上，所述底盖与所述底座配合连接以封闭所述汇气腔。

本申请一些实施例，所述底座组件还包括第一密封圈；所述底座的底部环绕所述汇气腔的周侧开设有密封环槽，所述底盖上设有与所述密封环槽相配合的嵌位环凸；所述第一密封圈夹设于所述密封环槽与所述嵌位环凸之间。

本申请一些实施例，所述回止阀包括固定部和由固定部的两侧分别向外延伸的遮挡部，所述固定部固设于所述底座上，并位于所述第一排气孔和所述第二排气孔之间；两所述遮挡部分别封挡所述第一排气孔和所述第二排气孔。

本申请一些实施例，所述第一气腔和所述第二气腔分别开设于所述底座的顶面上；所述底座的顶面上向上凸设有多个周向封闭的第一围套部，所述第一气腔和所述第二气腔分别设于一所述第一围套部内；所述分子筛塔的底端套设于一所述第一围套部上。

本申请一些实施例，所述分子筛塔的底端与所述第一围套部的外壁之间夹设有第二密封圈。

本申请一些实施例，所述分子筛模块还包括顶盖和电磁阀，所述顶盖装设于所述分子筛塔的顶端；所述电磁阀装设于所述顶盖上；所述分子筛塔具有供空气进出的顶端口和底端口；所述顶盖内开设有分别连通所述分子筛塔与所述电磁阀的气流通道，所述气流通道的一端口与所述分子筛塔的顶端口相连通，所述气流通道的另一端口与所述电磁阀相连通。

本申请一些实施例，所述顶盖的底面上向下凸设有多个周向封闭的第二围套部；所述分子筛塔的顶端口分别套设在一所述第二围套部上；所述气流通道与所述分子筛塔相连通的端口开设于所述第二围套部的轮廓内。

本申请一些实施例，所述电磁阀包括内部具有阀腔的阀体，所述阀体上设有分别连通所述阀腔的进气通道、排气通道和多个出气通道，所述出气通道分别与一所述气流通道相连通。

本申请一些实施例，所述分子筛模块还包括消音器，所述消音器的进口通过管路与所述排气通道相连通。

由上述技术方案可知，本发明实施例至少具有如下优点和积极效果：

本发明实施例的分子筛模块中，将分子筛塔的出氧端与外部储气罐之间的结构集中于底座上，减少了零件使用数量，降低了装配时间，便于维修更换；利用开设在底座上的第一气腔、第二气腔及汇气腔，配合集成在底座上的截流阀和回止阀，实现两个分子筛塔的循环交替制氧和交替反向冲洗功能；即在其中一个分子筛塔制氧的同时，对另一分子筛塔进行反冲洗；从而有效的提高分子筛的寿命，降低更换频率；其结构简单，集成度高，可有效地降低制氧装置的成本。

附图说明

图1是本发明一实施例的分子筛模块的结构示意图。

图2是图1的分解结构示意图。

图3是图1的剖视图。

图4是图3中A区域的布局放大图。

图5是本发明一实施例的分子筛模块的局部剖视图。

图6是图5中B区域的布局放大图。

图7是图6的工作原理的示意图。

图8是本发明一实施例的底座组件的分解结构示意图。

图9是图8在另一视角下的视图。

图10是本发明一实施例的底座与回止阀的装配结构示意图。

图11是本发明一实施例的底盖的结构示意图。

图12是本发明一实施例的底座的结构示意图。

附图标记说明如下：

1、分子筛塔；

11、下过滤板；12、下过滤棉；13、上过滤棉；14、上过滤板；15、抵压弹簧；

2、顶盖；

21、第二围套部；22、气流通道；

3、电磁阀；

31、阀体；32、进气通道；33、排气通道；34、出气通道；

4、消音器；

5、底座组件；

51、底座；52、截流阀；53、回止阀；54、底盖；55、第一密封圈；56、第二密封圈；

511、第一气腔；512、第二气腔；513、汇气腔；514、密封环槽；515、第一围套部；516、出气管；531、固定部；532、遮挡部；541、嵌位环凸；542、凸耳部；

5111、第一排气孔；5121、第二排气孔。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

分子筛制氧装置是被比较广泛的一种循环制氧的装置。利用分子筛对气体吸附量随气体压力增加而增大和在相同气体压力下对氮气和氧气吸附量不同的吸附特性，而采取高压吸附、低压解吸的循环工艺，从空气中分离出氧气。因此，分子筛模块是分子筛制氧装置的核心部件。

在相关技术中，分子筛模块包含两个分子筛模块，通常为分体式结构；也有一些集成式结构，但集成度不高，且通常存在使用寿命较低的缺陷，需要频繁更换。

图1是本发明实施例的分子筛模块的结构示意图。图2是图1的分解结构示意图。图3是图1的剖视图。

参阅图1至图3，本发明提供的分子筛模块包括分子筛塔1、顶盖2、电磁阀3、消音器4及底座组件5。

分子筛塔1呈筒状结构体，其上下两端分别设有供气体进出的顶端口和底端口；分子筛塔1设有多个，可以是两个，也可以是两个以上，多个分子筛塔1呈并排设置。

分子筛塔1内由下至上依次设有下过滤板11、下过滤棉12、分子筛材料、上过滤棉13、上过滤板14及抵压弹簧15。

其中，下过滤板11和上过滤板14上均开设有多个通孔，以供气体向上或向下流动。

下过滤棉12和上过滤棉13分别对经过的气体进行过滤，防止下过滤棉12和上过滤棉13之间的分子筛材料通过下过滤棉12和上过滤棉13上的通孔。

分子筛材料，如天然沸石或合成沸石，是一种单一的微小孔洞材料，可以吸附气体或液体，高压下可吸附空气中的氮气，从而收集制造高浓度的氧气，低压下解吸释放氮气，以实现循环制氧。

分子筛材料的吸附、解吸能力会随着使用次数、时间的增加而降低，故分子筛的使用寿命有限；而通过高纯度氧气进行反向冲洗，可有效地提高分子筛的使用寿命。

抵压弹簧15的下端抵靠在上过滤板14上，上端抵靠在顶盖2上，抵压弹簧15用于为上过滤板14和下过滤板11提供夹合力，以使分子筛材料固定在下过滤棉12和上过滤棉13之间，保持分子筛材料的密度及均匀度，有效地保证对流经空气的吸附、解吸能力。

仍参阅图1至图3，顶盖2设于分子筛塔1的顶端，用于固定的封闭各分子筛塔1的顶端口。

顶盖2的底面向下凸设有多个周向封闭的第二围套部21，第二围套部21的结构与分子筛塔1的顶端口相适配，以便于分子筛塔1的顶端口分别套设在第二围套部21上；分子筛塔1的顶端口与第二围套部21的外周壁之间可夹设密封圈，以提高分子筛塔1的顶端口与第二围套部21之间的密封性。

顶盖2内开设有多个连通分子筛塔1与外部的气流通道22，气流通道22的一端口通过分子筛塔1的顶端口与分子筛塔1内相连通，该端口开设于第二围套部21的范围内；另一端口用于与外部连通；空气经该气流通道22流入分子筛塔1内，或从分子筛塔1内流出。

仍参阅图1至图3，电磁阀3装设于顶盖2上，电磁阀3包括内部具有阀腔(未图示)的阀体31，阀体31上设有分别连通阀腔的进气通道32、排气通道33和多个出气通道34；出气通道34分别与一气流通道22相连通，出气通道34的数量与气流通道22及分子筛塔1的数量一致。

其中，进气通道32用于供外部空气进入，外部空气可经空气泵进行压缩，压缩后的空气通过进气通道32进入阀腔。

阀腔通过内部结构控制，使压缩空气可以通过其中一出气通道34和对应的气流通道22进入一分子筛塔1内，进行氮气吸附，使氮氧分离；而另一分子筛塔1内的空气则可通过另一气流通道22和对应的出气通道34回到阀腔，并通过排气通道33排出。通过电磁阀3的阀腔内进行选择控制，可控制对应的出气通道34与气流通道22内气体进入或流出，从而实现其中一分子筛塔1吸附氮气、分离氧气，另外一个或多个分子筛塔1解吸释放氮气，从而进行氮氧分离、交替循环制氧过程，得到纯净的氧气。

仍参阅图1至图3，消音器4装设于顶盖2上；消音器4具有进口和出口。消音器4的进口通过管路与电磁阀3的排气通道33相连通，以使通过排气通道33排出得氮气进入消音器4内进行降噪，降噪后从消音器4的出口排出。消音器4可靠近电子阀进行固定，以缩短管路的连接长度，从而有效地降低排氮时的爆破声。

图4是图3中A区域的布局放大图。图5是本发明实施例的分子筛模块的局部剖视图。图6是图5中B区域的布局放大图。图7是图6的工作原理的示意图。

参阅图1至图7，底座组件5是分子筛模块的核心部件，其装设于分子筛塔1的底端，用于固定的封闭各分子筛塔1的底端口，通时将分子筛塔1中吸附氮气后产生的氧气导出，以便于持续收集。

参阅图4至图7，底座组件5包括底座51、截流阀52、回止阀53、底盖54、第一密封圈55及第二密封圈56。

其中，底座51设于分子筛塔1的底端；底座51的顶部上开设有多个气腔，气腔之间相互分隔；如第一气腔511和第二气腔512，气腔的数量可根据分子筛塔1的数量进行设定。第一气腔511和第二气腔512均由底座51的顶面向下凹设而成，以便于第一气腔511和第二气腔512等分别与分子筛塔1的底端口连通；截流阀52嵌装于第一气腔511和第二气腔512之间的腔壁上，以用于连通第一气腔511和第二气腔512；当气腔数量增加时，可在相邻的气腔之间的腔壁上对应装设一截流阀52进行连通。此外，第一气腔511和第二气腔512由底座51的顶面向下凹设而成，也可便于截流阀52的装配。

底座51的底部设有一汇气腔513，底座51上设有用于连通汇气腔513和外部储气罐(未图示)的出气管516；汇气腔513位于第一气腔511和第二气腔512的下方，并与第一气腔511和第二气腔512相分隔；且汇气腔513用于分别与第一气腔511和第二气腔512等各个气腔连通，使各分子筛塔1内的氧气分别进入汇气腔513中，以便于外部的储气罐通过出气管516进行氧气的持续收集。

如图6和图7所示，第一气腔511与汇气腔513之间通过第一排气孔5111连通，第二气腔512与汇气腔513之间通过第二排气孔5121连通；第一排气孔5111和第二排气孔5121的孔径均大于截流阀52的孔径，故当与第一气腔511连通的分子筛塔1在进行制氧时，由该分子筛塔1进入第一气腔511内的氧气大部分会通过第一排气孔5111进入汇气腔513，小部分会通过截流阀52进入第二气腔512。

图8是本发明实施例的底座组件5的分解结构示意图。图9是图8在另一视角下的视图。图10是本发明实施例的底座51与回止阀53的装配结构示意图。

参阅图6至图10，回止阀53设于汇气腔513内，用于分别封挡第一排气孔5111和第二排气孔5121。在一些实施例中，回止阀53可包括固定部531和由固定部531的两侧分别向外延伸的遮挡部532；固定部531固设于底座51上，并位于第一排气孔5111和第二排气孔5121之间；两端的遮挡部532分别封挡在第一排气孔5111和第二排气孔5121上；固定部531上可固设在汇气腔513顶部的腔壁上，以使遮挡部532贴合第一排气孔5111和第二排气孔5121，以实现封挡作用。

参阅图7，通过电磁阀3的选择控制，可使压缩气体进入与第一气腔511连通的分子筛塔1内进行吸附、制氧，同时使与第二气腔512连通的分子筛塔1与排气通道33及消音器4连通，以进行解吸排氮。

此时，第一气腔511内的高压氧气大部分通过第一排气孔5111顶开第一排气孔5111处的遮挡部532，进入汇气腔513；小部分氧气通过截流阀52进入第二气腔512；故汇气腔513内的气压会远大于第二气腔512，在汇气腔513与第二气腔512之间的压差作用下，第二排气孔5121处的遮挡部532对在气压力的作用下紧贴在第二排气孔5121上，从而封挡第二排气孔5121，避免汇气腔513内的氧气进入第二气腔512，进而使汇气腔513内的氧气只能通过出气管516进入储气罐进行收集。而通过截流阀52进入第二气腔512的部分氧气则向上流动，对与第二气腔512连通的分子筛塔1进行反向冲洗，并随着解吸处的氮气一同排出。

通过电磁阀3的交替选择控制，可以使各分子筛塔1进行逐个制氧，交替反向冲洗，并通过反向冲洗的方式，有效地延长分子筛塔1内分子筛材料的使用寿命；同时各分子筛塔1内分离出的氧气交替进入汇气腔513中，短时间内混合，保证了氧气收集的一致性和均匀性。

图11是本发明实施例的底盖54的结构示意图。

参阅图6至图11，底盖54设于底座51的底部，汇气腔513开设于底座51的底面上，由底座51的底面向上凹设形成，并通过底盖54与底座51配合连接，以封闭汇气腔513。

底盖54上设有呈封闭环状结构的嵌位环凸541，底座51上对应开设有与嵌位环凸541相适配，并环绕汇气腔513的周侧分布的密封环槽514，第一密封圈55设于密封环槽514内，当底盖54与底座51对位配合固定时，嵌位环凸541对位装配于密封环槽514内，将第一密封圈55夹设于密封环槽514与嵌位环凸541之间，从而实现底盖54与底座51之间的密封性。

底盖54的周侧设有多个向外延伸的凸耳部542，凸耳部542上开设有螺钉孔，底座51的底面开设有对位配合连接的螺纹孔，以便于通过凸耳部542上的螺钉孔与底座51上的螺纹孔配合，对底盖54与底座51进行快速对位连接。

图12是本发明实施例的底座51的结构示意图。

参阅图7、图8及图12，底座51的顶面上向上凸设有多个周向封闭的第一围套部515，第一围套部515的数量可与分子筛塔1的数量一致，第一气腔511和第二气腔512分别设于一第一围套部515内；分子筛塔1的底端口套设于一第一围套部515上，以通过第一围套部515对分子筛塔1进行快速装配连接。第二密封圈56套设在第一围套部515上，并夹设于第一围套部515的外壁与分子筛塔1的底端口之间，以提高底座51与分子筛塔1之间的密封性。第一围套部515的上端与下过滤板11相抵，为下过滤板11提供支撑力。

本发明的工作原理是：电磁阀3进行选择控制，使压缩空气通过进气通道32进入其中一分子筛塔1内，向下流动；压缩空气在该分子筛塔1内向下流动过程中，通过分子筛材料吸附氮气，分离出的氧气进入下方的第一气腔511内，其中大部分氧气顶开第一排气孔5111处的遮挡部532，进入汇气腔513，小部分氧气通过截流阀52进入第二气腔512；由于汇气腔513与第二气腔512之间的压差作用，第二排气孔5121处的遮挡部532紧贴在第二排气孔5121，从而封挡第二排气孔5121，使汇气腔513内的氧气只能通过出气管516流入外部储气罐内进行收集，而第二气腔512的氧气则进入另一分子筛塔1中，由下至上流动，对该分子筛塔1内的分子筛材料进行反向冲洗，并随着解吸处的氮气一同通过电磁阀3的排气通道33进入消音器4中进行消音降噪，最后排到消音器4外；通过电磁阀3的交替选择控制，可使各分子筛塔1实现交替循环制氧进而交替反向冲洗的功能。

由上述技术方案可知，本发明实施例至少具有如下优点和积极效果：

本发明实施例的分子筛模块中，将分子筛塔1的出氧端与外部储气罐之间的结构集中于底座51上，减少了零件使用数量，降低了装配时间，便于维修更换；利用开设在底座51上的第一气腔511、第二气腔512及汇气腔513，配合集成在底座51上的截流阀52和回止阀53，实现两个分子筛塔1的循环交替制氧和交替反向冲洗功能；即在其中一个分子筛塔1制氧的同时，对另一分子筛塔1进行反冲洗；从而有效的提高分子筛的寿命，降低更换频率；其结构简单，集成度高，可有效地降低制氧装置的成本。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种分子筛模块，其特征在于，包括：

多个分子筛塔，多个所述分子筛塔并排设置；及

底座组件，包括：

底座，装设于所述分子筛塔的底端；所述底座上设有相互分隔的第一气腔、第二气腔及汇气腔；所述第一气腔和所述第二气腔分别与一所述分子筛塔相连通；所述底座上设有用于连通所述第一气腔和所述汇气腔的第一排气孔、用于连通所述第二气腔和所述汇气腔的第二排气孔及用于连通所述汇气腔和外部储气罐的出气管；

截流阀，嵌装于所述第一气腔和所述第二气腔之间的腔壁上，用于连通所述第一气腔和所述第二气腔；及

回止阀，装设于所述汇气腔内，用于分别封挡所述第一排气孔和所述第二排气孔。

2.如权利要求1所述的分子筛模块，其特征在于，所述底座组件还包括底盖，所述汇气腔开设于所述底座的底面上，所述底盖与所述底座配合连接以封闭所述汇气腔。

3.如权利要求2所述的分子筛模块，其特征在于，所述底座组件还包括第一密封圈；

所述底座的底部环绕所述汇气腔的周侧开设有密封环槽，所述底盖上设有与所述密封环槽相配合的嵌位环凸；所述第一密封圈夹设于所述密封环槽与所述嵌位环凸之间。

4.如权利要求1所述的分子筛模块，其特征在于，所述回止阀包括固定部和由固定部的两侧分别向外延伸的遮挡部；所述固定部固设于所述底座上，并位于所述第一排气孔和所述第二排气孔之间；两所述遮挡部分别封挡所述第一排气孔和所述第二排气孔。

5.如权利要求1所述的分子筛模块，其特征在于，所述第一气腔和所述第二气腔分别开设于所述底座的顶面上；

所述底座的顶面上向上凸设有多个周向封闭的第一围套部；

所述第一气腔和所述第二气腔分别设于一所述第一围套部内；

所述分子筛塔的底端套设于一所述第一围套部上。

6.如权利要求5所述的分子筛模块，其特征在于，所述分子筛塔的底端与所述第一围套部的外壁之间夹设有第二密封圈。

7.如权利要求1所述的分子筛模块，其特征在于，所述分子筛模块还包括顶盖和电磁阀；

所述顶盖装设于所述分子筛塔的顶端；所述电磁阀装设于所述顶盖上；

所述分子筛塔具有供空气进出的顶端口和底端口；

所述顶盖内开设有分别连通所述分子筛塔与所述电磁阀的气流通道，所述气流通道的一端口与所述分子筛塔的顶端口相连通，所述气流通道的另一端口与所述电磁阀相连通。

8.如权利要求7所述的分子筛模块，其特征在于，所述顶盖的底面上向下凸设有多个周向封闭的第二围套部；

所述分子筛塔的顶端口分别套设在一所述第二围套部上；

所述气流通道与所述分子筛塔相连通的端口开设于所述第二围套部的轮廓内。

9.如权利要求7所述的分子筛模块，其特征在于，所述电磁阀包括内部具有阀腔的阀体，所述阀体上设有分别连通所述阀腔的进气通道、排气通道和多个出气通道，所述出气通道分别与一所述气流通道相连通。

10.如权利要求9所述的分子筛模块，其特征在于，所述分子筛模块还包括消音器，所述消音器的进口通过管路与所述排气通道相连通。

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