CN111792626A - 一种制充氧的供氧设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制充氧的供氧设备，通过控制组件对各个元件的反馈调节，形成闭环的控制组件，从而对制氧和增压各模块进行智能控制，自动调节各部件的工作状态，使系统的制氧和增压始终保持在高效率、低能耗的最佳状态，输出高浓度、大流量的高压氧气。本发明制氧充氧一体化、适用于高原等恶劣环境，并且具有智能控制和充氧压力高的特点。

Description

一种制充氧的供氧设备
技术领域
本发明涉及供氧设备技术领域 ，特别是一种制充氧的供氧设备。
背景技术
氧产品主要用于家庭、医院等，为个人呼吸提供独立的供给氧源，传统制氧产品，只有制氧功能，不具备氧气充装功能，且只适用于家庭、医院等室内场所使用，无法满足高原、医疗、旅游等特定领域应用。传统制氧产品采用民用小型制氧组件，该组件无准确的氧气浓度测量模块，无法实现闭环控制，氧浓度随流量变化而变化，无法保证浓度不变，因此该类产品只能输出低浓度、小流量的氧气，无法精准的显示氧气浓度；该类产品在室内运行，适用于常温工作环境，同时只能制造氧气，无法进行氧气高压充装。导致氧产品流量小、浓度低、波动大、误差大、工作温度较小，无氧气充装功能等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种能够自动监测反馈调节的制氧供氧设备。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种制充氧的供氧设备，包括压缩机、空气过滤器、多个分子筛、氧气缓冲罐、精滤、气体增压模块、氧气瓶和控制组件；所述压缩机的出口通过管路与空气过滤器连接，空气过滤器用于过滤空气中的油、灰尘、水汽等杂质，从而输出干净的空气，所述空气过滤器的出口设置有气路切换阀，所述气路切换阀具有若干个出口，气路切换阀的每个出口均连接有分子筛，分子筛用于分离空气中的氧气，多个分子筛的出口均与氧气缓冲罐连接，被分离出的氧气进入氧气缓冲罐中，所述氧气缓冲罐的出口与精滤连接，精滤对氧气缓冲罐中的氧气再一次过滤，滤除氧气中的水汽、颗粒等杂质，所述精滤的出口与气体增压模块连接，经过再次过滤的氧气经气体增压模块增压后进入氧气瓶中，即完成对氧气瓶的充氧，所述气体增压模块的出口与氧气瓶连接，所述气路切换阀和气体增压模块均与控制组件电连接。
所述气体增压模块为气体增压阀或气体增压泵的任意一种。
所述压缩机内设置有温度传感器和压力传感器，所述温度传感器和压力传感器的信号输出端均与控制组件电连接。控制组件对压缩空气的温度和压力进行实时监测，确保温度和压力在工作额定范围内。
所述空气过滤器和精滤出口均设置有洁净监测模块，所述洁净监测模块与控制组件电连接。
所述多个分子筛的出口均设置有流量监测模块和氧气浓度监测模块，所述流量监测模块和氧气浓度监测模块均与控制组件电连接。系统对洁净的空气进行控制切换，根据分子筛吸附的工作要求，进行分时控制，使分子筛筒能有效的制氧和排废气，同时气路切换时监测切换装置的工作状态，并对其切换的时间和状态进行测量，确保分子筛的吸附工作正常有效地进行，从而制造高浓度氧气。在氧气的制造过程中，系统对制造的氧气进行浓度、流量监测，确保制造的氧气满足充氧的要求。
当氧气的浓度、流量、压力、洁净等指标满足充氧要求时，控制组件控制气体增压模块进行增压，增压过程中，系统实时对驱动装置进行运动状态监测，监测运动转速、功率、扭矩、正常/故障状态等参数，以及增压时的压力、温度、增压速率等数据，实时将测量参数进行闭环运动控制，进行智能控制时，将氧气和增压过程中的环境变量融合，并具有实时记录和智能学习模块，不断的优化增压控制，达到最优的增压性能；增压后的氧气经过保护装置输出，充装至气瓶中，系统监测保护装置的氧气压力、温度、流速等参数，为气瓶的充装提供安全保障。
所述气体增压模块与氧气瓶之间还设置有保护装置、压力监测模块和流量监测模块，所述压力监测模块和流量监测模块均与控制组件电连接。
所述保护装置为泄压阀。当气体增压模块输出压力过高时，为了避免出现意外，泄压阀自动开启泄压。
本发明具有以下优点：
1、 制氧充氧一体化，无需其它部件协助即可完成制氧和充氧两个过程；
2、 制氧后能够进行增压，即使是高原地区也能够使用并得到高压氧气；
3、 通过控制组件的不断反馈调节，使充氧压力得到保障，得到的氧气压力高；
4、 控制组件闭环反馈调节控制，自动化程度高，无需人为干预。
附图说明
图1 为本发明的结构示意图；
图2 为本发明的工作流程图；
图3 为本发明的控制原理图；
图中：1-压缩机，2-空气过滤器，3-气路切换阀，4-分子筛，5-氧气缓冲罐，6-精滤，7-气体增压模块，8-保护装置，9-氧气瓶。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种制充氧的供氧设备，包括压缩机1、空气过滤器2、多个分子筛4、氧气缓冲罐5、精滤6、气体增压模块7、氧气瓶9和控制组件；所述压缩机1的出口通过管路与空气过滤器2连接，空气过滤器2用于过滤空气中的油、灰尘、水汽等杂质，从而输出干净的空气，所述空气过滤器2的出口设置有气路切换阀3，所述气路切换阀3具有若干个出口，气路切换阀3的每个出口均连接有分子筛4，分子筛4用于分离空气中的氧气，多个分子筛4的出口均与氧气缓冲罐5连接，被分离出的氧气进入氧气缓冲罐5中，所述氧气缓冲罐5的出口与精滤6连接，精滤6对氧气缓冲罐5中的氧气再一次过滤，滤除氧气中的水汽、颗粒等杂质，所述精滤6的出口与气体增压模块7连接，经过再次过滤的氧气经气体增压模块7增压后进入氧气瓶9中，即完成对氧气瓶9的充氧，所述气体增压模块7的出口与氧气瓶9连接，所述气路切换阀3和气体增压模块7均与控制组件电连接。
所述气体增压模块7为气体增压阀或气体增压泵的任意一种。
所述压缩机1内设置有温度传感器和压力传感器，所述温度传感器和压力传感器的信号输出端均与控制组件电连接。控制组件对压缩空气的温度和压力进行实时监测，确保温度和压力在工作额定范围内。
所述空气过滤器2和精滤6出口均设置有洁净监测模块，所述洁净监测模块与控制组件电连接。
所述多个分子筛4的出口均设置有流量监测模块和氧气浓度监测模块，所述流量监测模块和氧气浓度监测模块均与控制组件电连接。系统对洁净的空气进行控制切换，根据分子筛4吸附的工作要求，进行分时控制，使分子筛4筒能有效的制氧和排废气，同时气路切换时监测切换装置的工作状态，并对其切换的时间和状态进行测量，确保分子筛4的吸附工作正常有效地进行，从而制造高浓度氧气。早氧气的制造过程中，系统对制造的氧气进行浓度、流量监测，确保制造的氧气满足充氧的要求。
当氧气的浓度、流量、压力、洁净等指标满足充氧要求时，控制组件控制气体增压模块7进行增压，增压过程中，系统实时对驱动装置进行运动状态监测，监测运动转速、功率、扭矩、正常/故障状态等参数，以及增压时的压力、温度、增压速率等数据，实时将测量参数进行闭环运动控制，进行智能控制时，将氧气和增压过程中的环境变量融合，并具有实时记录和智能学习模块，不断的优化增压控制，达到最优的增压性能；增压后的氧气经过保护装置8输出，充装至气瓶中，系统监测保护装置8的氧气压力、温度、流速等参数，为气瓶的充装提供安全保障。
所述气体增压模块7与氧气瓶9之间还设置有保护装置8、压力监测模块和流量监测模块，所述压力监测模块和流量监测模块均与控制组件电连接。
所述保护装置8为泄压阀。当气体增压模块7输出压力过高时，为了避免出现意外，泄压阀自动开启泄压。
本发明的工作过程如下：
系统工作时，系统上电，为控制组件供电，控制组件对系统各个部件进行自检，自检异常，系统根据故障级别进行分析和处理，同时报警和记录。自检完成后无故障，启动空气压缩功能，将环境空气吸入，进行快速压缩，系统对压缩空气的温度和压力进行实时监测，确保温度和压力在工作额定范围内；压缩空气经过空气过滤，滤除空气中灰尘、油、水汽等杂质，并对过滤后的空气进行洁净度监测；系统对洁净的空气进行控制切换，根据分子筛4吸附的工作要求，进行分时控制，使分子筛4能有效的制氧和排废气，同时气路切换时监测切换装置的工作状态，并对其切换的时间和状态进行测量，确保分子筛4吸附工作确准闭环，制造高浓度氧气。氧气缓存时，系统对制造的氧气进行浓度、流量监测，确保制造的氧气满足充氧的要求。
制造出的氧气经过精滤6装置，对制氧组件输出的氧气进行二次过滤，滤除氧气中的水汽、颗粒等杂质，同时对氧气对行二次洁净监测；当氧气的浓度、流量、压力、洁净等指标满足充氧要求时，系统控制驱动装置工作，使增压装置开始循环增压，增压过程中，系统实时对驱动装置进行运动状态监测，监测运动转速、功率、扭矩、正常/故障状态等参数，以及增压时的压力、温度、增压速率等数据，实时将测量参数进行闭环运动控制，进行智能控制，将氧气和增压过程中的环境变量融合，并具有实时记录和智能学习模块，不断的优化增压控制，达到最优的增压性能；增压后的氧气经过保护装置8输出，充装至气瓶中，系统监测保护装置8的氧气压力、温度、流速等参数，为气瓶的充装提供安全保障。
系统采用无油、宽温、高可靠性的部件，采用多种防护设计，满足高原、低温、高湿、高盐等环境恶劣的应用，同时系统根据环境的状态，对制氧和增压各模块进行智能控制，自动调节各部件的工作状态，使系统的制氧和增压始终保持在高效率、低能耗的最佳状态，输出高浓度、大流量的高压氧气。
经本方法制得的氧气浓度范围在90%～96%之间，产氧量达到20L/min，充氧压力达到30MPa。工作温度范围为-20℃～50℃，制得的氧气储存温度为-40℃～70℃；本发明的工作高度范围为0～5000m。

Claims (7)

1.一种制充氧的供氧设备，其特征在于：包括压缩机（1）、空气过滤器（2）、多个分子筛（4）、氧气缓冲罐（5）、精滤（6）、气体增压模块（7）、氧气瓶（9）和控制组件；所述压缩机（1）的出口通过管路与空气过滤器（2）连接，所述空气过滤器（2）的出口设置有气路切换阀（3），所述气路切换阀（3）具有若干个出口，气路切换阀（3）的每个出口均连接有分子筛（4），多个分子筛（4）的出口均与氧气缓冲罐（5）连接，所述氧气缓冲罐（5）的出口与精滤（6）连接，所述精滤（6）的出口与气体增压模块（7）连接，所述气体增压模块（7）的出口与氧气瓶（9）连接，所述气路切换阀（3）和气体增压模块（7）均与控制组件电连接。
2.根据权利要求1所述的一种制充氧的供氧设备，其特征在于：所述气体增压模块（7）为气体增压阀或气体增压泵的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种制充氧的供氧设备，其特征在于：所述压缩机（1）内设置有温度传感器和压力传感器，所述温度传感器和压力传感器的信号输出端均与控制组件电连接。
4.根据权利要求1所述的一种制充氧的供氧设备，其特征在于：所述空气过滤器（2）和精滤（6）出口均设置有洁净监测模块，所述洁净监测模块与控制组件电连接。
5.根据权利要求1所述的一种制充氧的供氧设备，其特征在于：所述多个分子筛（4）的出口均设置有流量监测模块和氧气浓度监测模块，所述流量监测模块和氧气浓度监测模块均与控制组件电连接。
6.根据权利要求1所述的一种制充氧的供氧设备，其特征在于：所述气体增压模块（7）与氧气瓶（9）之间还设置有保护装置（8）、压力监测模块和流量监测模块，所述压力监测模块和流量监测模块均与控制组件电连接。
7.根据权利要求6所述的一种制充氧的供氧设备，其特征在于：所述保护装置（8）为泄压阀。
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