CN113357401B - 一种换向组件、制氧专用空压机及制氧系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换向组件，所述换向组件设置有四个可外接气管的气体通道接口；一种制氧专用空压机，包括上述的换向组件、旋涡风机和箱体，所述单向泵为所述旋涡风机，一种吸附式制氧系统，包括上述的一种制氧专用空压机、制氧主机和PLC控制器，所述PLC控制器的信号端与制氧专用空压机的信号端和所述制氧主机的信号端电连接；本发明通过在换向组件内部对四个气体通道接口的连接关系进行变换，实现根据不同的工作状态改变气体通道接口的进出气，可以在不改变旋涡风机转向的情况下改变换向组件的工作状态。

Description

一种换向组件、制氧专用空压机及制氧系统

技术领域

本发明涉及制氧吸附领域，具体涉及一种换向组件、制氧专用空压机及制氧系统。

背景技术

分子筛制氧是指在常温下利用分子筛的吸附特性，从空气中分离制取氧气。在此过程中，通常需要交替地向分子筛吸附塔输入空气及排出氮气。

现有技术中多采用利用罗茨泵的正反转来实现输入空气和排出氮气，由于罗茨泵的结构特点，使得整个分子筛制氧系统存在噪音大，重量重，维修不便。

发明内容

本发明所要解决的问题是现阶段是通过罗茨泵实现输入和输出空气，目的在于提供了一种换向组件、制氧专用空压机及制氧系统。

一种换向组件，所述换向组件设置有四个可外接气管的气体通道接口；

四个所述气体通道接口分别设定为第一气体通道接口、第二气体通道接口、第三气体通道接口和第四气体通道接口，所述第二气体通道接口的外端通过气管和单向泵与所述第三气体通道接口的外端连通；

处于工作状态一时，所述第一气体通道接口的内端与所述第二气体通道接口的内端连通，所述第三气体通道接口的内端与所述第四气体通道接口的内端连通；

处于工作状态二时，所述第一气体通道接口的内端与所述第三气体通道接口的内端连通，所述第二气体通道接口的内端与所述第四气体通道接口的内端连通。

具体地，所述换向组件包括上阀体、中阀体和下阀体，所述上阀体的下侧面与所述中阀体的上侧面固定密封连接，所述中阀体与所述下阀体同轴设置，所述中阀体可沿其中轴线转动，且所述中阀体的下侧面与所述下阀体的上侧面动密封连接；

所述上阀体的下侧面设置有两个独立的腔体，分别设定为真空腔和压力腔；

所述中阀体上设置有四个贯穿的通孔，分别设定为第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔，所述第一通孔的上端和所述第二通孔的上端均与所述真空腔连通，所述第三通孔的上端和所述第四通孔的上端均与所述压力腔连通；

所述第一气体通道接口为设置在所述下阀体上且与所述第一通孔对应的通孔，所述第二气体通道接口为设置在所述下阀体上且与所述第二通孔对应的通孔，所述第三气体通道接口为设置在所述下阀体上且与所述第三通孔对应的通孔，所述第四气体通道接口为设置在所述下阀体上且与所述第四通孔对应的通孔。

优选地，所述第一通孔的直径、所述第二通孔的直径、所述第三通孔的直径、所述第四通孔的直径、所述第一气体通道接口的直径、所述第二气体通道接口的直径、所述第三气体通道接口的直径和所述第四气体通道接口的直径相等；

所述换向组件还包括壳体，所述上阀体、所述中阀体和所述下阀体均设置在所述壳体内，所述下阀体与所述壳体固定连接，所述上阀体和所述中阀体与所述壳体可转动连接。

具体地，处于工作状态一时，第一通孔与所述第一气体通道接口连通，所述第二通孔与所述第二气体通道接口连通，所述第三通孔与所述第三气体通道接口连通，所述第四通孔与所述第四气体通道接口连通；

处于工作状态二时，所述第一通孔与所述第二气体通道接口连通，所述第二通孔与所述第四气体通道接口连通，所述第四通孔与所述第三气体通道接口连通，所述第三通孔与所述第一气体通道接口连通。

进一步，所述换向组件还包括控制电机，所述控制电机固定设置在所述上阀体的上方并与所述壳体固定连接，所述控制电机的转矩输出轴与所述中阀体的中轴线同轴设置，且所述控制电机的转矩输出轴与所述上阀体的上侧面垂直固定连接。

一种制氧专用空压机，包括上述的换向组件、旋涡风机和箱体，所述单向泵为所述旋涡风机，所述换向组件和所述旋涡风机均设置在所述箱体内，所述第一气体通道接口的外端通过气管与大气连通，所述第二气体通道接口的外端通过气管与所述旋涡风机的输入端连通，所述旋涡风机的输出端与所述第三气体通道接口的外端连通，所述第四气体通道接口的外端通过气管与制氧主机连通。

进一步，所述空压机还包括：

过滤器，所述过滤器设置在所述第一气体通道接口与大气连通的气管上；

电动蝶阀，所述电动蝶阀设置在所述第四气体通道接口与所述制氧主机连通的气管上；

预冷器，所述预冷器设置在所述旋涡风机与所述第三气体通道接口连通的气管上。

优选地，所述箱体通过竖隔板分隔为冷腔和热腔，所述旋涡风机设置在所述热腔内，所述换向组件、所述过滤器和所述电动蝶阀均设置在所述冷腔内。

作为一种优选，所述空压机还包括轴流风扇，预冷器固定设置在所述箱体的上方，且所述预冷器与所述热腔热传导，所述轴流风扇与所述预冷器固定连接。

一种吸附式制氧系统，包括上述的一种制氧专用空压机、制氧主机和PLC控制器，所述PLC控制器的信号端与制氧专用空压机的信号端和所述制氧主机的信号端电连接；

所述PLC控制器的控制端分别与所述控制电机的控制端、所述电动蝶阀的控制端、所述轴流风扇的控制端和所述旋涡风机的控制端电连接。

本发明与现有技术相比，本发明通过在换向组件内部对四个气体通道接口的连接关系进行变换，实现根据不同的工作状态改变气体通道接口的进出气，可以在不改变气泵转向的情况下改变换向组件的工作状态。

附图说明

附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。

图1是根据本发明所述的一种制氧专用空压机的结构示意图。

换向组件、制氧专用空压机及制氧系统的结构示意图。

图2是根据本发明所述的一种换向组件的结构示意图。

图3是根据本发明所述的一种换向组件的剖视图。

图4是根据本发明所述的一种制氧专用空压机的连接示意图。

图5是根据本发明所述的工作状态一的连接示意图。

图6是根据本发明所述的工作状态二的连接示意图。

附图标记：10-旋涡风机，11-换向组件，12-过滤器，13-预冷器，14-轴流风扇，15-电动蝶阀，16-箱体，111-控制电机，112-上阀体，113-中阀体，114-下阀体，115-气管，116-真空腔，117-压力腔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。

在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

实施例一

一种换向组件11，包括：换向组件11设置有四个可外接气管115的气体通道接口。

四个气体通道接口分别设定为第一气体通道接口、第二气体通道接口、第三气体通道接口和第四气体通道接口，第二气体通道接口的外端通过气管115和单向泵与第三气体通道接口的外端连通。

在换向组件11上设置四个气体通道接口，其中第一气体通道接口和第四气体通道接口分别用于与外部的设备进行连接，第二气体通道接口与第三气体通道接口内部连通，可以根据需求增设类似冷却、过滤等元器件，从而可以实现对经过换向组件11的气体进行相应的处理。

本实施例中的单向泵为一个只可以单向泵送流体(液体、气体)的泵体，可以为风机、液压泵、气压泵等。

下述具体实施例均以单向泵内的流体流向为：第二气体通道接口→第三气体通道接口为例。

在第二气体通道接口与第三气体通道接口之间设置单向泵，通过单向泵的工作，使第二气体通道接口内的空气流入第三气体通道接口内。

假设换向组件11的两个外接端(第一气体通道接口和第四气体通道接口)均不连接其他设备。

参照图5，处于工作状态一时，第一气体通道接口的内端与第二气体通道接口的内端连通，第三气体通道接口的内端与第四气体通道接口的内端连通。

空气的流向为：→第一气体通道接口→第二气体通道接口→单向泵→第三气体通道接口→第四气体通道接口→。

参照图6，处于工作状态二时，第一气体通道接口的内端与第三气体通道接口的内端连通，第二气体通道接口的内端与第四气体通道接口的内端连通。

空气的流向为：→第四气体通道接口→第二气体通道接口→单向泵→第三气体通道接口→第一气体通道接口→。

从上述两个工作状态可以看出，在不改变单向泵的泵送线路的情况下，实现了第一气体通道接口在进气口(工作状态一)和出气口(工作状态二)之间的转换，实现了第四气体通道接口在出气口(工作状态一)和进气口(工作状态二)之间的转换。

为了实现上述转换功能，需要在换向组件11内部实现对第一气体通道接口的内端、第二气体通道接口的内端、第三气体通道接口的内端和第四气体通道接口的内端的连接关系上的改变。

下面提供一个具体的实施例，

换向组件11包括上阀体112、中阀体113和下阀体114，上阀体112的下侧面与中阀体113的上侧面固定密封连接，中阀体113与下阀体114同轴设置，中阀体113可沿其中轴线转动，且中阀体113的下侧面与下阀体114的上侧面动密封连接。

上阀体112、中阀体113、下阀体114从上至下依次设置，且上阀体112和中阀体113固定，下阀体114和中阀体113可转动连接。中阀体113与下阀体114通过碳化硅密封圈密封,通过碳化硅的自润滑作用，可有效减小换向组件11换向时产生的摩擦力。

上阀体112的下侧面设置有两个独立的腔体，分别设定为真空腔116和压力腔117。

真空腔116和压力腔117可以为两个半圆形腔体，中间通过一个隔板隔离。

中阀体113上设置有四个贯穿的通孔，分别设定为第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔，第一通孔的上端和第二通孔的上端均与真空腔116连通，第三通孔的上端和第四通孔的上端均与压力腔117连通。

即可以将上阀体112和中阀体113均设置为圆形结构，且以中阀体113的上侧面的两个相互垂直的直径作为坐标系。

第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔分别位于中阀体113的上侧面的四个象限内，第一通孔位于第二象限，第二通孔位于第象限，第四通孔位于第四象限，第三通孔位于第一象限，真空腔116和压力腔117之间的隔板与该坐标系的Y轴重合。

第一气体通道接口为设置在下阀体114上且与第一通孔对应的通孔，第二气体通道接口为设置在下阀体114上且与第二通孔对应的通孔，第三气体通道接口为设置在下阀体114上且与第三通孔对应的通孔，第四气体通道接口为设置在下阀体114上且与第四通孔对应的通孔。

与第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔类似，第一气体通道接口、第二气体通道接口、第三气体通道接口和第四气体通道接口分别设置在下阀体114上的四个象限内的通孔。

第一通孔的直径、第二通孔的直径、第三通孔的直径、第四通孔的直径、第一气体通道接口的直径、第二气体通道接口的直径、第三气体通道接口的直径和第四气体通道接口的直径相等。

为了避免出现错位的情况，可以将第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔、第一气体通道接口、第二气体通道接口、第三气体通道接口和第四气体通道接口设定为大小相等的圆孔。

换向组件11还包括壳体，上阀体112、中阀体113和下阀体114均设置在壳体内，下阀体114与壳体固定连接，上阀体112和中阀体113与壳体可转动连接。

通过设置一个壳体，可以增加上阀体112、中阀体113和下阀体114的连接稳定性。当然，在实际中也可不设置相应的壳体，将各个阀体直接连接。

处于工作状态一时，第一通孔与第一气体通道接口连通，第二通孔与第二气体通道接口连通，第三通孔与第三气体通道接口连通，第四通孔与第四气体通道接口连通。

空气的流向为：→第一气体通道接口→第一通孔→真空腔116→第二通孔→第二气体通道接口→单向泵→第三气体通道接口→第三通孔→真空腔116→第四气体通道接口→。

处于工作状态二时，第一通孔与第二气体通道接口连通，第二通孔与第四气体通道接口连通，第四通孔与第三气体通道接口连通，第三通孔与第一气体通道接口连通。

空气的流向为：→第四气体通道接口→第二通孔→真空腔116→第一通孔→第二气体通道接口→单向泵→第三气体通道接口→第四通孔→压力腔117→第一通孔→第一气体通道接口→。

换向组件11还包括控制电机111，控制电机111固定设置在上阀体112的上方并与壳体固定连接，控制电机111的转矩输出轴与中阀体113的中轴线同轴设置，且控制电机111的转矩输出轴与上阀体112的上侧面垂直固定连接。

通过控制电机111实现对上阀体112的转动，从而可以控制真空腔116和压力钱的连接情况，可以在上阀体112与壳体之间、中阀体113与壳体之间安装限位开关，用于控制换向组件11旋转精度,保证阀门密封性。

当然，在实际的情况下，也可以根据需要将控制电机111更换为其它的控制结构，其只要能够实现上阀体112/中阀体113沿下阀体114的中轴线旋转90°即可。

实施例二

下面提供一种上述换向组件11的具体实施例，本实施例是将换向组件11应用于采用分子筛吸附的制氧系统的专用空压机内，因此将换向组件11内的单向泵更换为旋涡风机10，实现气体的单向流动。

一种制氧专用空压机，包括上述的换向组件11、旋涡风机10和箱体16，换向组件11和旋涡风机10均设置在箱体16内，第一气体通道接口的外端通过气管115与大气连通，第二气体通道接口的外端通过气管115与旋涡风机10的输入端连通，旋涡风机10的输出端与第三气体通道接口的外端连通，第四气体通道接口的外端通过气管115与制氧主机连通。

工作状态一，本工作状态为制氧状态，此状态通过第一气体通道接口将外部的空气泵送至制氧主机，通过制氧主机内的吸附塔对泵送的空气进行吸附，从而在输出高纯度的氧气。

当一段时间后，制氧主机内的压力达到限定值后，切换换向组件11的工作状态。

工作状态二，本工作状态为排氮状态，此状态通过第四气体通道接口将制氧主机内的氮气泵出，实现对制氧主机内的氮气的排出。

为了增加空压机输入空气的纯度，避免出现杂质进入制氧主机内，空压机还包括：

过滤器12，过滤器12设置在第一气体通道接口与大气连通的气管115上，于过滤空气中的粉尘及水分，避免空气中的杂质在旋涡风机10的作用下泵送至制氧主机内。

电动蝶阀15，电动蝶阀15设置在第四气体通道接口与制氧主机连通的气管115上，用于连接空压机及制氧主机,避免系统停机时水分进入制氧主机,污染分子筛。

预冷器13，预冷器13设置在旋涡风机10与第三气体通道接口连通的气管115上，用于冷却空气，避免高热空气进入制氧主机内，影响分子筛吸附塔的吸附性能。

轴流风扇14，预冷器13固定设置在箱体16的上方，且预冷器13与热腔热传导，轴流风扇14与预冷器13固定连接，用于冷却空气及排出旋涡风机10运行时产生的热量。

箱体16通过竖隔板分隔为冷腔和热腔，旋涡风机10设置在热腔内，换向组件11、过滤器12和电动蝶阀15均设置在冷腔内。通过分隔为两个墙体，减小旋涡风机10运行时产生的热量对整个空压机系统的影响。

通过上述结构，并结合旋涡风机10具有无油,低噪音等特点,可以向制氧主机输送洁净的空气。

整合所有的构件，空压机在两种不同的工作状态下，气流流向为：

工作状态一：输入空气。

气流流向为：外部大气(空气)→过滤器12→第一气体通道接口→第一通孔→真空腔116→第二通孔→第二气体通道接口→旋涡风机10→预冷器13→第三气体通道接口→第三通孔→真空腔116→第四气体通道接口→电动蝶阀15→制氧主机。

工作状态二，排出氮气。

气流流向为：制氧主机(氮气)→电动蝶阀15→第四气体通道接口→第二通孔→真空腔116→第一通孔→第二气体通道接口→旋涡风机10→预冷器13→第三气体通道接口→第四通孔→压力腔117→第一通孔→第一气体通道接口→过滤器12→外部大气。

实施例三

一种吸附式制氧系统，包括上述的一种制氧专用空压机、制氧主机和PLC控制器，PLC控制器的信号端与制氧专用空压机的信号端和制氧主机的信号端电连接。

PLC控制器的控制端分别与控制电机111的控制端、电动蝶阀15的控制端、轴流风扇14的控制端和旋涡风机10的控制端电连接。

本实施例中增加一个PLC控制器，通过PLC控制器可以对各个电子元器件进行监控，并根据收集的电子元器件的数据可以实现对控制电机111、电动蝶阀15、轴流风扇14、旋涡风机10以及制氧主机进行控制，从而可以实现自动化制氧。

即当制氧主机内压力达到既定值后，控制换向组件11换向，将制氧主机内的氮气排出。

当制氧主机内的氮气排出后，控制换向组件11换向，将外部的空气泵入制氧主机内，进行制氧。

还可以通过在过滤器12出口、旋涡风机10进口处设置有压力传感器,电动蝶阀15进口处设置有温度传感器，实现进一步的自动化。

PLC控制器根据收集的数据进行简单的控制操作通过现阶段的数据输入与编程调试即可以实现。不需要做进一步的说明。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

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至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述发明的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种制氧专用空压机，其特征在于，包括换向组件、旋涡风机和箱体；

所述换向组件设置有四个可外接气管的气体通道接口；

四个所述气体通道接口分别设定为第一气体通道接口、第二气体通道接口、第三气体通道接口和第四气体通道接口，所述第二气体通道接口的外端通过气管和单向泵与所述第三气体通道接口的外端连通；

处于工作状态一时，所述第一气体通道接口的内端与所述第二气体通道接口的内端连通，所述第三气体通道接口的内端与所述第四气体通道接口的内端连通；

处于工作状态二时，所述第一气体通道接口的内端与所述第三气体通道接口的内端连通，所述第二气体通道接口的内端与所述第四气体通道接口的内端连通；

所述单向泵为所述旋涡风机，所述换向组件和所述旋涡风机均设置在所述箱体内，所述第一气体通道接口的外端通过气管与大气连通，所述第二气体通道接口的外端通过气管与所述旋涡风机的输入端连通，所述旋涡风机的输出端与所述第三气体通道接口的外端连通，所述第四气体通道接口的外端通过气管与制氧主机连通。

2.根据权利要求1所述的一种制氧专用空压机，其特征在于，所述换向组件包括上阀体、中阀体和下阀体，所述上阀体的下侧面与所述中阀体的上侧面固定密封连接，所述中阀体与所述下阀体同轴设置，所述中阀体可沿其中轴线转动，且所述中阀体的下侧面与所述下阀体的上侧面动密封连接；

所述上阀体的下侧面设置有两个独立的腔体，分别设定为真空腔和压力腔；

所述中阀体上设置有四个贯穿的通孔，分别设定为第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔，所述第一通孔的上端和所述第二通孔的上端均与所述真空腔连通，所述第三通孔的上端和所述第四通孔的上端均与所述压力腔连通；

所述第一气体通道接口为设置在所述下阀体上且与所述第一通孔对应的通孔，所述第二气体通道接口为设置在所述下阀体上且与所述第二通孔对应的通孔，所述第三气体通道接口为设置在所述下阀体上且与所述第三通孔对应的通孔，所述第四气体通道接口为设置在所述下阀体上且与所述第四通孔对应的通孔。

3.根据权利要求2所述的一种制氧专用空压机，其特征在于，所述第一通孔的直径、所述第二通孔的直径、所述第三通孔的直径、所述第四通孔的直径、所述第一气体通道接口的直径、所述第二气体通道接口的直径、所述第三气体通道接口的直径和所述第四气体通道接口的直径相等；

所述换向组件还包括壳体，所述上阀体、所述中阀体和所述下阀体均设置在所述壳体内，所述下阀体与所述壳体固定连接，所述上阀体和所述中阀体与所述壳体可转动连接。

4.根据权利要求3所述的一种制氧专用空压机，其特征在于，处于工作状态一时，第一通孔与所述第一气体通道接口连通，所述第二通孔与所述第二气体通道接口连通，所述第三通孔与所述第三气体通道接口连通，所述第四通孔与所述第四气体通道接口连通；

处于工作状态二时，所述第一通孔与所述第二气体通道接口连通，所述第二通孔与所述第四气体通道接口连通，所述第四通孔与所述第三气体通道接口连通，所述第三通孔与所述第一气体通道接口连通。

5.根据权利要求4所述的一种制氧专用空压机，其特征在于，所述换向组件还包括控制电机，所述控制电机固定设置在所述上阀体的上方并与所述壳体固定连接，所述控制电机的转矩输出轴与所述中阀体的中轴线同轴设置，且所述控制电机的转矩输出轴与所述上阀体的上侧面垂直固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种制氧专用空压机，其特征在于，所述空压机还包括：

过滤器，所述过滤器设置在所述第一气体通道接口与大气连通的气管上；

电动蝶阀，所述电动蝶阀设置在所述第四气体通道接口与所述制氧主机连通的气管上；

预冷器，所述预冷器设置在所述旋涡风机与所述第三气体通道接口连通的气管上。

7.根据权利要求6所述的一种制氧专用空压机，其特征在于，所述箱体通过竖隔板分隔为冷腔和热腔，所述旋涡风机设置在所述热腔内，所述换向组件、所述过滤器和所述电动蝶阀均设置在所述冷腔内。

8.根据权利要求7所述的一种制氧专用空压机，其特征在于，所述空压机还包括轴流风扇，预冷器固定设置在所述箱体的上方，且所述预冷器与所述热腔热传导，所述轴流风扇与所述预冷器固定连接。

9.一种吸附式制氧系统，其特征在于，包括如权利要求8所述的一种制氧专用空压机、制氧主机和PLC控制器，所述PLC控制器的信号端与制氧专用空压机的信号端和所述制氧主机的信号端电连接；

所述PLC控制器的控制端分别与所述控制电机的控制端、所述电动蝶阀的控制端、所述轴流风扇的控制端和所述旋涡风机的控制端电连接。

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