CN112516749B - 一种变压吸附氧气设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及氧气制备技术领域，具体涉及变压吸附氧气设备，包括两个吸附罐和氧气缓冲罐，吸附罐上侧罐口内匹配设有封闭盖，第一导气管上固定连接有解吸导出组件，第一导气管和第二导气管上均固定连接有气动切换阀，吸附罐内竖直设有转杆，圆筒罩上端面固定设有伺服电机，圆筒罩下端开口内设有与转杆传动连接的气流导向组件，圆筒罩内设有与转杆传动连接的辅助解吸组件。本发明可以增加吸附罐的吸附作用，同时便于控制吸附罐内的气体流向，保证吸附以及解吸动作不受到影响，该发明还设置了辅助解吸的组件，增加解吸效果以及效率，本发明设置了氧气缓冲罐用于对氧气压力进行控制，同时还能对氧气温度进行控制。

Description

一种变压吸附氧气设备

技术领域

本发明涉及氧气制备技术领域，具体涉及变压吸附氧气设备。

背景技术

变压吸附是一种气体吸附分离技术，变压吸附氧气设备是利用变压吸附对空气进行过滤制造出高纯度氧气的一种装置，该装置一般通过两个填充有沸石分子筛的吸附罐依次对压缩空气进行过滤吸附，当一个吸附罐饱和后切换到另一个吸附罐进行过滤吸附，同时饱和的吸附罐进行解吸操作，对沸石分子筛进行再生过滤操作，恢复其过滤吸附的作用，不停切换可以达成不间断的氧气制作。

但是现有的变压吸附氧气设备具有以下缺点：

1、在对一个吸附罐进行解吸时，一般需要通过另一个吸附罐制出的一部分氧气进行辅助解吸，容易出现回流现象，导致影响氧气制备；

2、同时现有的解吸动作效率和效果不够高，对于水分的去除效果较差，当沸石分子筛含水量较高时容易出现无法解吸需要更换的情况。

3、对于制造出的氧气因为压力问题需要设置缓冲罐，同时对于制造的氧气需要进行温度控制，现有的设备需要较为较多装置实现缓冲以及控温效果。

发明内容

本发明的目的在于提供变压吸附氧气设备。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供变压吸附氧气设备，包括两个吸附罐和氧气缓冲罐，所述吸附罐上侧罐口内匹配设有封闭盖，所述封闭盖通过法兰盘结构与吸附罐密封固定，所述封闭盖上设有圆形开口，所述封闭盖上端面固定设置与圆形开口位置对应的圆筒罩，所述吸附罐下端固定连接有第一导气管，所述圆筒罩侧壁上固定连接有第二导气管，所述第一导气管上固定连接有解吸导出组件，所述第一导气管和第二导气管上均固定连接有气动切换阀，所述吸附罐内竖直设有转杆，所述圆筒罩上端面固定设有伺服电机，所述转杆上端贯穿圆筒罩并与伺服电机输出端同轴固定连接，所述圆筒罩下端开口内设有与转杆传动连接的气流导向组件，所述吸附罐内的转杆上环绕固定设有若干组条形搅拌板，每组所述条形搅拌板包括从上往下竖直排列固定在转杆上的若干条形搅拌板，所述圆筒罩内设有与转杆传动连接的辅助解吸组件，所述氧气缓冲罐上下两端分别固定连接有进气管和出气管，两个所述第二导气管均与进气管固定连接并连通。

进一步的，所述解吸导出组件包括与第一导气管固定连接并连通的导出管，所述导出管上固定连接有旋转分离阀，所述导出管远离第一导气管的一端固定连接有筒体，所述筒体内固定设置有微型风机，所述筒体内水平设有伸缩杆，所述伸缩杆一端通过若干连接杆与筒体内壁固定连接，所述伸缩杆另一端延伸至筒体外并同轴固定连接有圆台抵块，所述伸缩杆上套设有限位弹簧，所述限位弹簧一端与伸缩杆一端固定连接，所述限位弹簧另一端与圆台抵块固定连接。

进一步的，所述气流导向组件包括水平设置在圆筒罩内的封闭块，所述封闭块外壁与圆筒罩密封固定连接，所述封闭块转动套设在转杆上，所述封闭块上竖直对称设有两个贯穿通气口，两个所述贯穿通气口内均固定设置有单向阀，两个所述单向阀的导向相反，所述封闭块上侧设有扇形封闭块，所述扇形封闭块固定连接有环形块，所述环形块转动套设在转杆上，所述转杆上设有对环形块的弹性限位组件，所述封闭块上端面固定设有扇形抵块。

进一步的，所述弹性限位组件包括设置在环形块环形内壁上的环形开槽，所述环形开槽内环绕固定设有若干限位块，所述环形开槽内环绕设有若干拨片，若干所述拨片均通过转轴与转杆转动连接，所述转轴上套设有扭力弹簧，所述扭力弹簧一端与拨片固定连接，所述扭力弹簧另一端与转杆固定连接。

进一步的，所述辅助解吸组件包括竖直设置在圆筒罩内的螺旋叶片，所述螺旋叶片固定套设在转杆上，所述圆筒罩内壁上水平均匀固定设有若干环形电加热管，若干所述环形电加热管均与螺旋叶片位置对应。

进一步的，所述进气管上固定设有电磁阀，所述出气管上固定连接有第一流量控制阀。

进一步的，所述氧气缓冲罐内设置有囊体，所述囊体内填充有水，所述氧气缓冲罐一侧设有循环管，所述循环管两端均贯穿氧气缓冲罐并与囊体固定连接，所述循环管上固定连接有水箱，所述循环管上固定连接有循环水泵，所述循环管与氧气缓冲罐的连接位置均固定连接有第二流量控制阀，所述水箱内设有温度控制组件，所述氧气缓冲罐内固定设有压力传感器。

进一步的，所述温度控制组件包括固定设置在水箱内的电加热管和半导体制冷器。

进一步的，所述变压吸附氧气设备的工作步骤，所述工作步骤具体如下：

a）通过压缩机吸入空气并进行加压处理，同时进入的空气经过空气净化组件的过滤净化效果，去除灰尘等杂物，选择进行吸附的吸附罐，将压缩后的空气导入吸附罐内，此时伺服电机转动，带动转杆转动，转杆转动带动若干条形搅拌板转动，使得内部填充的沸石分子筛对进入的空气进行过滤，将空气中的氮气、二氧化碳以及水蒸气进行吸附去除，将高纯度氧气通过第二导气管导出；

b）此时进气管上的电磁阀打开，高纯度氧气经过第二导气管并进入到进气管内，接着通过进气管进入到氧气缓冲罐内，通过压力传感器感应氧气缓冲罐内部的压力，改变两个第二流量阀的通过量，增加或者减少囊体内部的水，起到对氧气的增压或者减压作用；

c）通过水箱内的电加热管或者半导体制冷器对水进行温度控制，水循环进入囊体内，可以对通入氧气缓冲罐的氧气进行控温，保证输出的氧气温度，避免输出氧气温度过高或者过低；

d）当吸附罐的吸附效果到达阈值时，将压缩空气通入另一个吸附罐内并重复上述操作进行氧气制备，进行不间断制氧操作，同时将饱和的吸附罐与外部连通并打开微型风机，对吸附罐内进行泄压，同时将氮气等进行排出；

e）此时另一个吸附罐制备的氧气一部分通过第二导气管进入到该吸附罐上的圆筒罩内，通过圆筒罩内的若干环形电加热管对导入的氧气进行加热，配合转杆转动带动的螺旋叶片转动，从而辅助氧气导入吸附罐内，对沸石分子筛进行解吸操作；

f）吸附罐起到过滤作用时，伺服电机转动，带动转杆转动，转杆通过若干扭力弹簧带动若干拨片转动，若干拨片通过若干限位块带动环形块转动，环形块转动至一定位置受到扇形抵块的作用而停止，从而对其中一个贯穿通气口进行封闭，伺服电机转动方向不同其封闭的贯穿通气口也不同，形成控制气体流向的作用，辅助吸附罐的功能。

本发明的有益效果：

该装置对吸附罐进行改进，在吸附罐内设置搅拌的结构，进行吸附以及解吸操作时均进行搅拌，保证充分性，同时搅拌结构正转翻转可以控制吸附罐内部气体的流向，因此保证在进行吸附以及进行解吸时不会出现回流现象，保证吸附以及解吸的效果以及效率；设置了解吸辅助组件，利用微型风机以及回流氧气加热输送的部件，增加解吸的效率以及效果，同时对水具有较高的去除作用，不使用时采用限位弹簧限制圆台抵块封闭筒体，保证密封性；该装置还设置了氧气压力调节的组件，对通出的氧气压力进行调节，调节的同时可以对氧气的温度进行控制，保证导出的氧气质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的后视立体结构示意图；

图3为本发明中吸附罐的内部立体结构示意图；

图4为本发明中圆筒罩的内部立体结构示意图；

图5为本发明中氧气缓冲罐的剖视立体结构示意图；

图6为本发明中解吸辅助组件的立体结构示意图；

图7为本发明中弹性限位组件的立体结构示意图。

图中：

1吸附罐、3法兰盘结构、4圆筒罩、5第一导气管、6第二导气管、7转杆、8伺服电机、9条形搅拌板、10导出管、11旋转分离阀、12筒体、13微型风机、14伸缩杆、15圆台抵块、16限位弹簧、17封闭块、18单向阀、19扇形封闭块、20环形块、21扇形抵块、22限位块、23拨片、24转轴、25扭力弹簧、26螺旋叶片、27环形电加热管、28氧气缓冲罐、29进气管、30出气管、31电磁阀、32第一流量控制阀、33循环管、34第二流量控制阀、35水箱、36压力传感器、37电加热管、38半导体制冷器、39循环水泵、40囊体。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸。

参照图1、图2和图3所示的变压吸附氧气设备，包括两个吸附罐1和氧气缓冲罐28，均为设置在变压吸附氧气设备内的现有罐体，吸附罐1上侧罐口内匹配设有封闭盖，封闭盖通过法兰盘结构3与吸附罐1密封固定，封闭盖可以进行拆卸，从而对内部的沸石分子筛进行更换，封闭盖上设有圆形开口，封闭盖上端面固定设置与圆形开口位置对应的圆筒罩4，吸附罐1下端固定连接有第一导气管5，圆筒罩4侧壁上固定连接有第二导气管6，分别用于导入空气以及导出氧气，第一导气管5上固定连接有解吸导出组件，用于沸石分子筛的解吸操作，第一导气管5和第二导气管6上均固定连接有气动切换阀，采用现有技术，控制开闭，吸附罐1内竖直设有转杆7，圆筒罩4上端面固定设有伺服电机8，转杆7上端贯穿圆筒罩4并与伺服电机8输出端同轴固定连接，伺服电机8工作可以带动转杆7进行转动，圆筒罩4下端开口内设有与转杆7传动连接的气流导向组件，控制圆筒罩4和吸附罐1之间的气流流向，配合吸附罐1作用，吸附罐1内的转杆7上环绕固定设有若干组条形搅拌板9，每组条形搅拌板9包括从上往下竖直排列固定在转杆7上的若干条形搅拌板9，起到搅拌作用，保证吸附均匀，圆筒罩4内设有与转杆7传动连接的辅助解吸组件，帮助进行解吸操作，氧气缓冲罐28上下两端分别固定连接有进气管29和出气管30，两个第二导气管6均与进气管29固定连接并连通，用于对通入的氧气进行压力控制。

如图3和图6所示，解吸导出组件包括与第一导气管5固定连接并连通的导出管10，导出管10上固定连接有旋转分离阀11，用于控制氮气的导出，导出管10远离第一导气管5的一端固定连接有筒体12，筒体12内固定设置有微型风机13，微型风机13采用现有技术，辅助进行泄压和氮气导出，筒体12内水平设有伸缩杆14，伸缩杆14一端通过若干连接杆与筒体12内壁固定连接，伸缩杆14另一端延伸至筒体12外并同轴固定连接有圆台抵块15，伸缩杆14上套设有限位弹簧16，限位弹簧16一端与伸缩杆14一端固定连接，限位弹簧16另一端与圆台抵块15固定连接，通过限位弹簧16起到限位作用，不影响氮气导出的同时，在不进行解吸操作时对筒体12进行封闭，避免湿气灰尘等进入。

如图4所示，气流导向组件包括水平设置在圆筒罩4内的封闭块17，封闭块17外壁与圆筒罩4密封固定连接，封闭块17转动套设在转杆7上，封闭块17上竖直对称设有两个贯穿通气口，两个贯穿通气口内均固定设置有单向阀18，两个单向阀18的导向相反，可以形成两个不同方向的气流通向，封闭块17上侧设有扇形封闭块19，扇形封闭块19固定连接有环形块20，环形块20转动套设在转杆7上，转杆7上设有对环形块20的弹性限位组件，封闭块17上端面固定设有扇形抵块21，通过转杆7可以带动扇形封闭块19转动，对不同的贯穿通气口进行封闭，达成气体流向的改变。

如图7所示，弹性限位组件包括设置在环形块20环形内壁上的环形开槽，环形开槽内环绕固定设有若干限位块22，环形开槽内环绕设有若干拨片23，若干拨片23均通过转轴24与转杆7转动连接，转轴24上套设有扭力弹簧25，扭力弹簧25一端与拨片23固定连接，扭力弹簧25另一端与转杆7固定连接，利用扭力弹簧25的作用，可以通过转杆7的转动带动环形块20转动，当扇形封闭块19被扇形抵块21限制住后，转杆7不再带动环形块20转动，达到封闭作用。

如图4所示，辅助解吸组件包括竖直设置在圆筒罩4内的螺旋叶片26，螺旋叶片26固定套设在转杆7上，增加回流氧气在圆筒罩4内的行程，保证加热效果，同时辅助进行传导，圆筒罩4内壁上水平均匀固定设有若干环形电加热管27，若干环形电加热管27均与螺旋叶片26位置对应，若干环形电加热管27采用现有技术，对氧气进行加热后通入吸附罐1内进行解吸，对水起到去除效果。

如图2所示，进气管29上固定设有电磁阀31，采用现有技术，控制开闭，出气管30上固定连接有第一流量控制阀32，控制单位时间内产出氧气的量。

如图2和图5所示，氧气缓冲罐28内设置有囊体40，囊体40内填充有水，氧气缓冲罐28一侧设有循环管33，循环管33两端均贯穿氧气缓冲罐28并与囊体40固定连接，循环管33上固定连接有水箱35，循环管33上固定连接有循环水泵39，循环水泵39工作控制水在水箱35、循环管3以及囊体40之间循环，循环管33与氧气缓冲罐28的连接位置均固定连接有第二流量控制阀34，改变两个第二流量控制阀34，可以控制囊体40变大或者变小，起到控制压力作用，水箱35内设有温度控制组件，维持合适温度，对氧气进行温度控制，氧气缓冲罐28内固定设有压力传感器36，压力传感器36可以对氧气缓冲罐28内的压力进行检测，从而控制两个第二流量控制阀34。

如图2，温度控制组件包括固定设置在水箱35内的电加热管37和半导体制冷器38，均采用现有技术，对水箱35内的水温进行控制，从而对氧气的温度进行控制。

变压吸附氧气设备的工作步骤具体为：

a）通过压缩机吸入空气并进行加压处理，同时进入的空气经过空气净化组件的过滤净化效果，去除灰尘等杂物，选择进行吸附的吸附罐1，将压缩后的空气导入吸附罐1内，此时伺服电机8转动，带动转杆7转动，转杆7转动带动若干条形搅拌板9转动，使得内部填充的沸石分子筛对进入的空气进行过滤，将空气中的氮气、二氧化碳以及水蒸气进行吸附去除，将高纯度氧气通过第二导气管6导出；

b）此时进气管29上的电磁阀31打开，高纯度氧气经过第二导气管6并进入到进气管29内，接着通过进气管29进入到氧气缓冲罐28内，通过压力传感器36感应氧气缓冲罐28内部的压力，改变两个第二流量控制阀34的通过量，增加或者减少囊体40内部的水，起到对氧气的增压或者减压作用；

c）通过水箱35内的电加热管37或者半导体制冷器38对水进行温度控制，水循环进入囊体40内，可以对通入氧气缓冲罐28的氧气进行控温，保证输出的氧气温度，避免输出氧气温度过高或者过低；

d）当吸附罐1的吸附效果到达阈值时，将压缩空气通入另一个吸附罐1内并重复上述操作进行氧气制备，进行不间断制氧操作，同时将饱和的吸附罐1与外部连通并打开微型风机13，对吸附罐1内进行泄压，同时将氮气等进行排出；

e）此时另一个吸附罐1制备的氧气一部分通过第二导气管6进入到该吸附罐1上的圆筒罩4内，通过圆筒罩4内的若干环形电加热管27对导入的氧气进行加热，配合转杆7转动带动的螺旋叶片26转动，从而辅助氧气导入吸附罐1内，对沸石分子筛进行解吸操作；

f）吸附罐1起到过滤作用时，伺服电机8转动，带动转杆7转动，转杆7通过若干扭力弹簧25带动若干拨片23转动，若干拨片23通过若干限位块22带动环形块20转动，环形块20转动至一定位置受到扇形抵块21的作用而停止，从而对其中一个贯穿通气口进行封闭，伺服电机8转动方向不同其封闭的贯穿通气口也不同，形成控制气体流向的作用，辅助吸附罐1的功能。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种变压吸附氧气设备，包括两个吸附罐（1）和氧气缓冲罐（28），其特征在于，所述吸附罐（1）上侧罐口内匹配设有封闭盖，所述封闭盖通过法兰盘结构（3）与吸附罐（1）密封固定，所述封闭盖上设有圆形开口，所述封闭盖上端面固定设置与圆形开口位置对应的圆筒罩（4），所述吸附罐（1）下端固定连接有第一导气管（5），所述圆筒罩（4）侧壁上固定连接有第二导气管（6），所述第一导气管（5）上固定连接有解吸导出组件，所述第一导气管（5）和第二导气管（6）上均固定连接有气动切换阀，所述吸附罐（1）内竖直设有转杆（7），所述圆筒罩（4）上端面固定设有伺服电机（8），所述转杆（7）上端贯穿圆筒罩（4）并与伺服电机（8）输出端同轴固定连接，所述圆筒罩（4）下端开口内设有与转杆（7）传动连接的气流导向组件，所述吸附罐（1）内的转杆（7）上环绕固定设有若干组条形搅拌板（9），所述圆筒罩（4）内设有与转杆（7）传动连接的辅助解吸组件，所述氧气缓冲罐（28）上下两端分别固定连接有进气管（29）和出气管（30），两个所述第二导气管（6）均与进气管（29）固定连接并连通；所述解吸导出组件包括与第一导气管（5）固定连接并连通的导出管（10），所述导出管（10）上固定连接有旋转分离阀（11），所述导出管（10）远离第一导气管（5）的一端固定连接有筒体（12），所述筒体（12）内固定设置有微型风机（13），所述筒体（12）内水平设有伸缩杆（14），所述伸缩杆（14）一端通过若干连接杆与筒体（12）内壁固定连接，所述伸缩杆（14）另一端延伸至筒体（12）外并同轴固定连接有圆台抵块（15），所述伸缩杆（14）上套设有限位弹簧（16），所述限位弹簧（16）一端与伸缩杆（14）一端固定连接，所述限位弹簧（16）另一端与圆台抵块（15）固定连接；所述气流导向组件包括水平设置在圆筒罩（4）内的封闭块（17），所述封闭块（17）外壁与圆筒罩（4）密封固定连接，所述封闭块（17）转动套设在转杆（7）上，所述封闭块（17）上竖直对称设有两个贯穿通气口，两个所述贯穿通气口内均固定设置有单向阀（18），两个所述单向阀（18）的导向相反，所述封闭块（17）上侧设有扇形封闭块（19），所述扇形封闭块（19）固定连接有环形块（20），所述环形块（20）转动套设在转杆（7）上，所述转杆（7）上设有对环形块（20）进行限位的弹性限位组件，所述封闭块（17）上端面固定设有扇形抵块（21）；

所述辅助解吸组件包括竖直设置在圆筒罩（4）内的螺旋叶片（26），所述螺旋叶片（26）固定套设在转杆（7）上，所述圆筒罩（4）内壁上水平均匀固定设有若干环形电加热管（27），若干所述环形电加热管（27）均与螺旋叶片（26）位置对应，所述进气管（29）上固定设有电磁阀（31），所述出气管（30）上固定连接有第一流量控制阀（32）。

2.根据权利要求1所述的变压吸附氧气设备，其特征在于，所述弹性限位组件包括设置在环形块（20）环形内壁上的环形开槽，所述环形开槽内环绕固定设有若干限位块（22），所述环形开槽内环绕设有若干拨片（23），若干所述拨片（23）均通过转轴（24）与转杆（7）转动连接，所述转轴（24）上套设有扭力弹簧（25），所述扭力弹簧（25）一端与拨片（23）固定连接，所述扭力弹簧（25）另一端与转杆（7）固定连接。

3.根据权利要求1所述的变压吸附氧气设备，其特征在于，所述氧气缓冲罐（28）内设置有囊体（40），所述囊体（40）内填充有水，所述氧气缓冲罐（28）一侧设有循环管（33），所述循环管（33）两端均贯穿氧气缓冲罐（28）并与囊体（40）固定连接，所述循环管（33）上固定连接有水箱（35），所述循环管（33）上固定连接有循环水泵（39），所述循环管（33）与氧气缓冲罐（28）的连接位置均固定连接有第二流量控制阀（34），所述水箱（35）内设有温度控制组件，所述氧气缓冲罐（28）内固定设有压力传感器（36）。

4.根据权利要求3所述的变压吸附氧气设备，其特征在于，所述温度控制组件包括固定设置在水箱（35）内的电加热管（37）和半导体制冷器（38）。

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