CN112984159B - 小阀先导制氧阀系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电磁阀技术领域，具体涉及一种制氧阀系统。小阀先导制氧阀系统，包括制氧阀主体和两个制氧分子筛，制氧阀主体包括主阀体、两组制氧组件和两个先导阀；两组制氧组件共用一个进气口和一个排气口，两组制氧组件的出气口相互独立，两组制氧组件中的先导阀口各自独立对应一个先导阀的控制；两组制氧组件的两个出气口分别独立联通两个制氧分子筛的进气口；三通阀的两个入口分别联通两个制氧分子筛的出气口，三通阀的出口连接氧气收集端。本发明用于从空气中提取氧气，其具有双制氧组件共同间歇工作的方式，能实时收集氧气排出氮气。

Description

小阀先导制氧阀系统

技术领域

本发明属于电磁阀技术领域，具体涉及一种制氧阀系统。

背景技术

氧气是维持人类生命不可缺少的物质，然而在某些特殊情况下人们不得不面对缺少氧气的环境，或者需要更高浓度的氧气，基于这种需求，制氧设备应用而生。

制氧阀是从空气中提取氧气的设备。其利用物理吸附技术和解吸附技术，将空气中的氮气吸附，剩余的未被吸收的氧气被收集起来，经过净化处理后得到高纯度的洁净氧气。但是现有的制氧阀通常采用金属材料使得加工时间和加工成本增加，其气路结构的不同使得流量特性差异，使得制氧效率较低。

发明内容

本发明针对上述技术问题，目的在于提供一种小阀先导制氧阀系统。

小阀先导制氧阀系统，包括制氧阀主体和两个制氧分子筛，所述制氧阀主体包括主阀体、两组制氧组件和两个先导阀；

每组所述制氧组件均包括设置在所述主阀体内的阀腔、设置在所述阀腔内的上膜片、下膜片和阀杆，所述上膜片和所述下膜片之间通过所述阀杆连接，所述上膜片和所述下膜片将所述阀腔分为上膜片上腔和下膜片上腔；所述上膜片上腔通过先导阀口经气路联通所述主阀体的进气口，所述先导阀口的开闭由对应的一个所述先导阀控制；所述主阀体的进气口还经气路直接联通所述下膜片上腔，所述下膜片上腔通过下阀口联通所述主阀体的出气口，所述下阀口的开闭由所述下膜片的上下运动控制；所述主阀体的出气口通过上阀口联通所述主阀体的排气口，所述上阀口的开闭由所述上膜片的上下运动控制；

两组所述制氧组件共用一个所述进气口和一个所述排气口，两组所述制氧组件的出气口相互独立，两组所述制氧组件中的先导阀口各自独立对应一个先导阀的控制；两组所述制氧组件的两个出气口分别独立联通两个所述制氧分子筛的进气口；一三通阀的两个入口分别联通两个所述制氧分子筛的出气口，所述三通阀的出口连接氧气收集端；

外部气源通过所述主阀体的进气口进气后，一路气体经由气路直接进入所述下膜片上腔，另一路气体经由气路进入先导阀口处；初始时所述阀杆静止，所述先导阀不工作，则所述上阀口打开且所述下阀口和所述先导阀口密封；工作时，两组所述制氧组件共同间歇进行制氧和排气工作，一组所述制氧组件进行制氧工作时，另一组所述制氧组件进行排气工作；

制氧工作时，所述先导阀工作，先导阀口打开，一路气体进入对应的上膜片上腔，气体的作用力使得对应的所述阀杆下移，则所述上阀口密封且所述下阀口打开，一路气体流入所述主阀体的出气口，由所述主阀体的出气口相连的所述制氧分子筛进行氮气的吸附和氧气的制造，得到的氧气通过所述三通阀后，一路进入所述氧气收集端，另一路进入另一个所述制氧分子筛，用于排出其中解压释放的氮气；

排气工作时，氮气进入所述主阀体的出气口，所述先导阀不工作，所述先导阀口密封，所述阀杆上抬，则所述上阀口打开且所述下阀口密封，所述主阀体的出气口经气路联通所述主阀体的排气口将氮气排出。

所述阀杆的顶部和底部均设有端面凸缘，所述阀杆的上部和下部均设有限位凸缘，顶部的所述端面凸缘和上部的所述限位凸缘之间卡接所述上膜片，所述底部的所述端面凸缘和下部的所述限位凸缘之间卡接所述下膜片。

所述阀杆和所述上膜片、所述下膜片的卡接处分别通过密封固定。

所述主阀体的进气口还经气路分别联通两个雾化口，每个所述雾化口均配备塞子。所述雾化口根据需求使用，当不需要时，可以通过塞子堵住以避免气体流失。

所述制氧阀主体还包括上盖和下盖，所述阀腔为上下联通结构，所述上盖可拆卸的密封盖合于所述阀腔上方，所述下盖可拆卸的密封盖合于所述阀腔下方，所述上膜片、所述下膜片和所述阀杆密封于所述上盖和所述下盖之间，两个所述先导阀可拆卸的固定于所述上盖上方。通过上述设计后的本发明易于维护。

所述主阀体、所述阀杆、所述上盖和所述下盖均采用塑料材质制成的塑料阀体结构。

有益效果：本发明用于从空气中提取氧气，其具有双制氧组件共同间歇工作的方式，能实时收集氧气排出氮气，且本发明气路结构的优化，使得制氧效率高，制氧工作稳定可靠。另外，主体材质材料塑料材质的本发明具有加工简单、成本低的优点。

附图说明

图1为本发明的一种主视图；

图2为本发明的一种后视图；

图3为本发明的一侧示意图；

图4为本发明的另一侧示意图；

图5为本发明的内部剖视图；

图6为本发明的一种爆炸图；

图7为本发明的一种工作模式图；

图8为本发明的另一种工作模式图；

图9为本发明双孔同时排气的瞬时测试的流体际线模拟图；

图10为本发明正常工作时单孔排气的瞬时测试的流体际线模拟图；

图11为本发明从出气口回排压力设置为7000Pa时测试用的压力分析云图；

图12为本发明从出气口回排压力设置为20000Pa时测试用的音量—归一化频率的分析图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

参照图1至图6，小阀先导制氧阀系统，包括制氧阀主体和两个制氧分子筛，制氧阀主体包括主阀体1、两组制氧组件和两个先导阀2。主阀体1上设有一个进气口11、两个出气口12、一个排气口13和两个雾化口14。

每组制氧组件均包括设置在主阀体1内的阀腔、设置在阀腔内的上膜片31、下膜片32和阀杆33，上膜片31和下膜片32之间通过阀杆33连接。具体的，阀杆33的顶部和底部均设有端面凸缘，阀杆33的上部和下部均设有限位凸缘，顶部的端面凸缘和上部的限位凸缘之间卡接上膜片31，底部的端面凸缘和下部的限位凸缘之间卡接下膜片32。阀杆33和上膜片31、下膜片32的卡接处分别通过密封固定。上膜片31和下膜片32将阀腔分为包括上膜片上腔和下膜片上腔在内的几个独立腔室。上膜片上腔位于上膜片31的上方，下膜片上腔位于下膜片32上方且位于上膜片31下方。

每组制氧组件内部与主阀体1之间的气路联通关系如下：上膜片上腔通过先导阀口经气路联通主阀体1的进气口11，先导阀口的开闭由对应的一个先导阀2控制；主阀体1的进气口11还经气路直接联通下膜片上腔，下膜片上腔通过下阀口联通主阀体1的出气口12，下阀口的开闭由下膜片32的上下运动控制；主阀体1的出气口12通过上阀口联通主阀体1的排气口13，上阀口的开闭由上膜片31的上下运动控制。

两组制氧组件共用一个进气口11和一个排气口13，两组制氧组件的出气口12相互独立，两组制氧组件中的先导阀口各自独立对应一个先导阀2的控制；两组制氧组件的两个出气口12分别独立联通两个制氧分子筛的进气口；出气口12和制氧分子筛的进气口联通时可以采用气管连接。三通阀的两个入口分别联通两个制氧分子筛的出气口，三通阀的出口连接氧气收集端。

主阀体1的进气口11还经气路分别联通两个雾化口14，每个雾化口14均配备塞子。雾化口14根据需求使用，当不需要时，可以通过塞子堵住以避免气体流失。

制氧阀主体还包括上盖41和下盖42，阀腔为上下联通结构，上盖41可拆卸的密封盖合于阀腔上方，下盖42可拆卸的密封盖合于阀腔下方，上膜片31、下膜片32和阀杆33密封于上盖41和下盖42之间，两个先导阀2可拆卸的固定于上盖41上方。通过上述设计后的本发明易于维护。优选的，主阀体1、阀杆33、上盖41和下盖42均采用塑料材质制成的塑料阀体结构。

参照图2、图5，图7和图8，一组制氧组件的出气口12对应联通制氧分子筛51，另一组制氧组件的出气口12对应联通制氧分子筛52，制氧分子筛51和制氧分子筛55之间通过三通阀53联通。

本发明工作时，外部气源通过主阀体1的进气口11进气后，一路气体经由气路直接进入下膜片上腔，另一路气体经由气路进入先导阀口处；初始时阀杆33静止，先导阀2不工作，则上阀口打开且下阀口和先导阀口密封；工作时，两组制氧组件共同间歇进行制氧和排气工作，一组制氧组件进行制氧工作时，另一组制氧组件进行排气工作。

参照图5和图7，右侧一组制氧组件为制氧工作，右侧的先导阀2工作，先导阀口打开，一路气体进入右侧对应的上膜片上腔，气体的作用力使得右侧对应的阀杆33下移，则上阀口密封且下阀口打开，一路气体流入主阀体1右侧的出气口12，由主阀体1右侧的出气口12相连的制氧分子筛51进行氮气的吸附和氧气的制造，得到的氧气通过三通阀53后，一路进入氧气收集端，另一路进入左侧的制氧分子筛52内，用于排出其中解压释放的氮气。

此时，左侧一组制氧组件为排气工作，排气工作时，氮气进入主阀体1左侧的出气口12，左侧的先导阀2不工作，先导阀口密封，左侧的阀杆33上抬，则上阀口打开且下阀口密封，主阀体1左侧的出气口12经气路联通主阀体1的排气口13将氮气排出。

氮气从排气口13排出预设时间，即右侧一组制氧组件制氧一定时间后，左右两侧的组制氧组件的工作模式对调，即参照图5和图8，右侧的一组制氧组件变成排气工作模式，左侧的一组制氧组件变成制氧工作模式。工作模式的变化通过控制各自对应的先导阀2即可实现。

参照图9和图10，本发明的两个出气口12同时排气时形成的双孔同时排气的瞬时测试的流体际线模拟图，与本发明正常工作时单个出气口12形成的单孔排气的瞬时测试的流体际线模拟图相比，单个出气口12单独工作时的工作流场仍具有稳定性。

参照图11和图12，当任一一组制氧组件进行排气工作时，氮气由出气口12处进入主阀体1内部经由排气口13排气。当出气口回排的压力设置为7000Pa时测试用的压力分析云图如图11所示，当出气口回排的压力设置为20000Pa时测试用的音量—归一化频率的分析图如图12所示，可见本发明最高声压级处于人耳舒适范围40～60dB之间，适用于制氧而不影响人体舒适感。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种小阀先导制氧阀系统，其特征在于，包括制氧阀主体和两个制氧分子筛，所述制氧阀主体包括主阀体、两组制氧组件和两个先导阀；

每组所述制氧组件均包括设置在所述主阀体内的阀腔、设置在所述阀腔内的上膜片、下膜片和阀杆，所述上膜片和所述下膜片之间通过所述阀杆连接，所述上膜片和所述下膜片将所述阀腔分为上膜片上腔和下膜片上腔；所述上膜片上腔通过先导阀口经气路联通所述主阀体的进气口，所述先导阀口的开闭由对应的一个所述先导阀控制；所述主阀体的进气口还经气路直接联通所述下膜片上腔，所述下膜片上腔通过下阀口联通所述主阀体的出气口，所述下阀口的开闭由所述下膜片的上下运动控制；所述主阀体的出气口通过上阀口联通所述主阀体的排气口，所述上阀口的开闭由所述上膜片的上下运动控制；

两组所述制氧组件共用一个所述进气口和一个所述排气口，两组所述制氧组件的出气口相互独立，两组所述制氧组件中的先导阀口各自独立对应一个先导阀的控制；两组所述制氧组件的两个出气口分别独立联通两个所述制氧分子筛的进气口；一三通阀的两个入口分别联通两个所述制氧分子筛的出气口，所述三通阀的出口连接氧气收集端；

外部气源通过所述主阀体的进气口进气后，一路气体经由气路直接进入所述下膜片上腔，另一路气体经由气路进入先导阀口处；初始时所述阀杆静止，所述先导阀不工作，则所述上阀口打开且所述下阀口和所述先导阀口密封；工作时，两组所述制氧组件共同间歇进行制氧和排气工作，一组所述制氧组件进行制氧工作时，另一组所述制氧组件进行排气工作；

制氧工作时，所述先导阀工作，先导阀口打开，一路气体进入对应的上膜片上腔，气体的作用力使得对应的所述阀杆下移，则所述上阀口密封且所述下阀口打开，一路气体流入所述主阀体的出气口，由所述主阀体的出气口相连的所述制氧分子筛进行氮气的吸附和氧气的制造，得到的氧气通过所述三通阀后，一路进入所述氧气收集端，另一路进入另一个所述制氧分子筛，用于排出其中解压释放的氮气；

排气工作时，氮气进入所述主阀体的出气口，所述先导阀不工作，所述先导阀口密封，所述阀杆上抬，则所述上阀口打开且所述下阀口密封，所述主阀体的出气口经气路联通所述主阀体的排气口将氮气排出。

2.如权利要求1所述的小阀先导制氧阀系统，其特征在于，所述阀杆的顶部和底部均设有端面凸缘，所述阀杆的上部和下部均设有限位凸缘，顶部的所述端面凸缘和上部的所述限位凸缘之间卡接所述上膜片，所述底部的所述端面凸缘和下部的所述限位凸缘之间卡接所述下膜片。

3.如权利要求2所述的小阀先导制氧阀系统，其特征在于，所述阀杆和所述上膜片、所述下膜片的卡接处分别通过密封固定。

4.如权利要求1所述的小阀先导制氧阀系统，其特征在于，所述主阀体的进气口还经气路分别联通两个雾化口，每个所述雾化口均配备塞子。

5.如权利要求1所述的小阀先导制氧阀系统，其特征在于，所述制氧阀主体还包括上盖和下盖，所述阀腔为上下联通结构，所述上盖可拆卸的密封盖合于所述阀腔上方，所述下盖可拆卸的密封盖合于所述阀腔下方，所述上膜片、所述下膜片和所述阀杆密封于所述上盖和所述下盖之间，两个所述先导阀可拆卸的固定于所述上盖上方。

6.如权利要求5所述的小阀先导制氧阀系统，其特征在于，所述主阀体、所述阀杆、所述上盖和所述下盖均采用塑料材质制成的塑料阀体结构。

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