CN116764382A - 一种变压吸附制氧提纯装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种变压吸附制氧提纯装置，涉及制氧装置技术领域。本申请中的变压吸附制氧提纯装置包括机壳，机壳内设置有第一吸附仓、第二吸附仓、氧气仓和氮气仓；第一吸附仓内设置有第一分子筛，第二吸附仓内设置有第二分子筛；机壳的一端固设有第一端座，第一端座上分别开设有空气进气仓、与第一吸附仓一端相连通的第一通气仓、与第二吸附仓一端相连通的第二通气仓以及与氮气仓相连通的排气仓；第一吸附仓另一端以及第二吸附仓另一端均与氧气仓相连通；第一端座外侧固设有能够切换气路使第一吸附仓和第二吸附仓交替制氧的切换阀组件。本申请中制氧机结构紧凑体积小，装配方便且制氧效率高。
Description
技术领域
本申请涉及制氧机技术领域，尤其是涉及一种变压吸附制氧提纯装置。
背景技术
大自然中氧气是人类赖以生存的重要物质之一，在缺氧的情况下会引起很多不良症状，甚至死亡。随着大健康知识的普及，吸氧不仅仅是医院病人的疗法，也成了老人和亚健康脑力劳动者提高身体活力、保持健康的重要方式之一，家用制氧装置的出现满足了这些在家吸氧的需求。现在市面上家用制氧机普遍使用变压吸附的方法制造氧气，这种方法又称为分子筛制氧法。变压吸附（Pressure Swing Adsorption，简称PSA）是一种比较新颖的气体分离技术，该技术是以多孔性固体物质（吸附剂）内部表面对气体分子的物理吸附为基础，在两种压力状态之间工作的可逆的物理吸附过程。能够用于对气体混合物进行提纯，以吸附剂分子筛为例，其原理是利用分子筛对不同气体分子“吸附”性能的差异而将气体混合物分开。
变压吸附制氧提纯装置以空气为原材料，利用变压吸附技术制造氧气，变压吸附制氧提纯装置利用一种高效能、高选择的固体吸附剂（例如钠分子筛或锂分子筛）对氮和氧的选择性吸附的性能把空气中的氮和氧分离出来。锂分子筛对氮和氧的分离作用主要是基于这两种气体在碳分子筛表面的扩散速率不同，较小直径的气体（氧气）扩散较快，较多进入分子筛固相。这样气相中就可以得到氮的富集成分。一段时间后，锂分子筛对氧的吸附达到平衡，根据锂分子筛在不同压力下对吸附气体的吸附量不同的特性，降低压力使锂分子筛解除对氧的吸附，这一过程称为再生。通常采用两组分子筛交替进行加压吸附和解压再生，从而获得连续的氧气流；或者是利用分子筛对不同直径的气体进行过滤和阻隔，从而达到分离不同气体成分的目的。
相关技术中变压吸附制氧提纯装置通常使用两组吸附塔或分子筛并联机组，交替进行加压吸附和解压再生，从而获得连续的氧气流；也有四塔并联机组和六塔并联机组，以获得更优秀的产氧效率。目前变压吸附制氧提纯装置通常是以部件连接的形式组装，通过多个管路、电路连接实现控制，整个装置组装不够方便，连接不够紧凑。
发明内容
为了提高变压吸附制氧提纯装置组装的便捷性以及结构的紧凑性和可靠性，本申请提供一种变压吸附制氧提纯装置。
本申请提供的一种变压吸附制氧提纯装置采用如下的技术方案：
一种变压吸附制氧提纯装置，包括机壳，所述机壳内设置有第一吸附仓、第二吸附仓、氧气仓和氮气仓；所述第一吸附仓内设置有第一分子筛，所述第二吸附仓内设置有第二分子筛；
所述机壳的一端固设有第一端座，所述第一端座上分别开设有空气进气仓、与所述第一吸附仓一端相连通的第一通气仓、与所述第二吸附仓一端相连通的第二通气仓以及与所述氮气仓相连通的排气仓；所述空气进气仓连通有进气管接口，所述氧气仓连通有氧气管接口；所述第一吸附仓另一端以及所述第二吸附仓另一端均与所述氧气仓相连通；所述第一端座上还设有与所述氮气仓相连通的消声组件；
所述第一端座外侧固设有切换阀组件；所述切换阀组件包括切换阀体和电磁阀，所述切换阀体内设置有与所述空气进气仓相对接并连通的进气腔、与所述第一通气仓相对接并连通的第一切换腔、与所述第二通气仓相对接并连通的第二切换腔以及与所述排气仓相对接并连通的排气腔；所述电磁阀能够控制进气腔和排气腔与第一切换腔、进气腔和排气腔与第二切换腔依次交替导通。
通过采用上述技术方案，利用电磁阀控制第一吸附仓以及第二吸附仓内空气进入和排出氮气依次交替进行，同时第一吸附仓和第二吸附仓的空气进入以及排出氮气过程错开进行，即第一吸附仓进入空气进行制氧时，第二吸附仓进行氮气排出的过程，第一吸附仓排出氮气时，第二吸附仓进入空气进行制氧，第一吸附仓和第二吸附仓内交替进行氧氮分离，从而产生持续不断的氧气流。本申请中高度集成的零部件组装降低了组装的难度，减少了每个制氧机的组装工时，同时也减少了气路的泄漏点和电路的复杂程度；本申请中的制氧机结构紧凑，体积小、有利于产品的小型化和便携化；高度集成的零部件组装气路噪音不容易传递出来，降低了降噪的难度；也降低了运输防护、抗电击的风险；还缩短了气路长度、减小了流量损失。
本申请中切换阀组件设置了一个单独的切换阀体结构，切换阀体通过螺钉可拆卸的固连在第一端座上，第一端座再通过螺钉可拆卸的固连在机壳上，整个装置采用模块化设计，工艺性好，便于组装以及后期的维护。
可选的，所述机壳的另一端固设有第二端座，所述第二端座与所述机壳的端部之间密封连接；
所述第二端座上固设有与所述氧气仓相连通的调节阀，所述氧气管接口设置在所述调节阀处；
所述第二端座上设置有用于连通所述第一吸附仓与第二吸附仓的第一连通管，所述第一吸附仓与第二吸附仓还均通过第二连通管与所述氧气仓单向连通。
通过采用上述技术方案，机壳端部可拆卸的设置第二端座，便于零部件的加工和组装，第一吸附仓与第二吸附仓氧气聚集的端部相连通后，第一吸附仓与第二吸附仓分离出来的氧气可以互通，从而平衡氧气浓度和氧气压力，使得制氧以及氧气输出更加平稳顺畅。
可选的，所述第二连通管与所述氧气仓连通处设置有第一单向阀组件；所述第一单向阀组件包括安装座和阀片，所述安装座位于所述氧气仓内且固设在所述第二端座上，所述阀片的中部与外周边沿之间具有贯穿阀片的透气孔，所述阀片的外周边沿被夹持在所述安装座与所述第二端座之间，所述阀片的中部能够封堵所述第二连通管与所述氧气仓之间的连通通道。
通过采用上述技术方案，第一吸附仓与第二吸附仓分离出的氧气均储存在氧气仓后，再统一输出，并能够利用调节阀调节氧气的流量大小，实现氧气持续稳定的输出，并满足精细化要求；通过上述第一单向阀组件使得第一吸附仓与第二吸附仓分离出的氧气只能单向流向氧气仓，而不会从氧气仓逆向流入第一吸附仓与第二吸附仓，保证了制氧的顺利进行，并提高了制氧的效率。
可选的，所述第一吸附仓内间隔设置有两块第一分流板，所述第一分流板上均匀间隔分布有若干第一分流通孔，所述第一分子筛填充在两块所述第一分流板之间；所述第二吸附仓内间隔设置有两块第二分流板，所述第二分流板上均匀间隔分布有若干第二分流通孔，所述第二分子筛填充在两块所述第二分流板之间。
通过采用上述技术方案，利用第一分流板和第二分流板分散气流，使得空气中的氧气分子更加均匀全面的与第一分子筛以及第二分子筛接触，从而提高氧氮分离效率，提升制氧机的制氧效率。
可选的，所述第一端座和所述第二端座与所述机壳的端部之间均设置有密封件，所述第一端座和所述第二端座的外侧面均设置有若干纵横交错的加强筋板。
通过采用上述技术方案，提升了内部空腔的密闭性，减少泄漏点；第一端座和第二端座上设置加强筋板能够提高第一端座和第二端座的支撑强度，同时第一端座和第二端座可以做的比较薄，从而实现整个制氧机产品的轻量化。
可选的，所述排气仓与氮气仓之间的连通处设置有消音器，所述消音器伸至所述氮气仓内；所述消声组件包括固设在所述第一端座上的壳体以及设置在所述壳体内的消声棉。
通过采用上述技术方案，第一吸附仓和第二吸附仓中分离出来的氮气通过排气仓进入氮气仓时，由于压力的突然释放，会产生爆破音，因此设计了两层消音降噪结构，提升了消音降噪效果；同时将第一级的消音器完全置于氮气仓内部，使得消音器噪音更小。
可选的，所述切换阀体内具有并排的第一阀腔和第二阀腔，所述电磁阀为两组其分别与所述第一阀腔和所述第二阀腔相对应；
所述第一阀腔内设置有第一阀杆，所述第一阀杆上设置有第一切换活塞；所述第一阀腔依次分隔为与所述进气腔相连通的第一进气段、与第一切换腔相连通的第一切换段、与所述排气腔相连通的第一排气段以及与对应的电磁阀的出气口相连通的第一变容段；所述电磁阀与所述第一变容段连通后能够使第一阀杆上的第一切换活塞移动并择一封堵所述第一进气段与第一切换段之间的连通通道以及所述第一排气段与第一切换段之间的连通通道；
所述第二阀腔内设置有第二阀杆，所述第二阀杆上设置有第二切换活塞；所述第二阀腔依次分隔为与所述进气腔相连通的第二进气段、与第二切换腔相连通的第二切换段、与所述排气腔相连通的第二排气段以及与对应的电磁阀的出气口相连通的第二变容段；所述电磁阀与所述第二变容段连通后能够使第二阀杆上的第二切换活塞移动并择一封堵所述第二进气段与第二切换段之间的连通通道以及所述第二排气段与第二切换段之间的连通通道。
本申请中采用高效稳定的大通径切换阀组件，利用电磁阀实现小气源控制大气源的功能，第一阀腔内的第一进气段和第二阀腔内的第二进气段共用一个进气腔，第一阀腔内的第一排气段和第二阀腔内的第二排气段共用一个排气腔，第一阀腔内的第一切换段与第一切换腔、第一通气仓以及第一吸附仓相连通，第二阀腔内的第二切换段与第二切换腔、第二通气仓以及第二吸附仓相连通；通过对应的电磁阀控制向第一变容段内供气或向外排气，从而控制第一阀杆上的第一切换活塞移动，第一切换活塞朝向第一进气段方向移动后，能够封堵第一切换段与第一进气段之间的通道而打开第一切换段与第一排气段之间的通道，或者第一切换活塞朝向第一排气段方向移动后，能够打开第一切换段与第一进气段之间的通道而封堵第一切换段与第一排气段之间的通道；同理，通过对应的电磁阀控制向第二变容段内供气或向外排气，从而控制第二阀杆上的第二切换活塞移动，第二切换活塞朝向第二进气段方向移动后，能够封堵第二切换段与第二进气段之间的通道而打开第二切换段与第二排气段之间的通道，或者第二切换活塞朝向第二排气段方向移动后，能够打开第二切换段与第二进气段之间的通道而封堵第二切换段与第二排气段之间的通道；通过采用上述技术方案，实现气路的依次打开，从而使第一吸附仓与第二吸附仓交替制氧，达到持续不断提供氧气的目的。
可选的，所述第一阀杆的一端连接有第一先导膜片且所述第一先导膜片的一侧面为所述第一变容段的内壁，所述第一阀杆的另一端设置有第一复位弹簧；所述第二阀杆的一端连接有第二先导膜片且所述第二先导膜片的一侧面为所述第二变容段的内壁，所述第二阀杆的另一端设置有第二复位弹簧；
所述切换阀体内还开设有与所述进气腔单向连通的保压腔，所述保压腔与所有所述电磁阀的进气口相连通。
第一先导膜片和第二先导膜片均采用可变形材质制成，第一先导膜片和第二先导膜片的中部与外周边沿之间还可以设置褶皱或多次弯折结构，从而给其足够的形变余量，当高压气体进入第一变容段以及第二变容段后，第一先导膜片和第二先导膜片产生形变，对应的第一阀杆、第二阀杆运动，实现气路的切换。通过采用上述技术方案，空气进气仓与电磁阀之间具有足够容积的保压腔，能够实现气压缓冲，保证进入电磁阀内的气压稳定，不受外部气源压力的波动影响控制特性，适用于更加广泛的电压范围和海拔高度范围，大大提升了制氧机的产品性能。
可选的，所述切换阀体的两端分别固设有第一端盖和第二端盖且所述第一端盖和第二端盖对所述切换阀体的内部空腔形成密封；
所有所述电磁阀均固设在所述第一端盖外侧，所述第一端盖内设置有与所有电磁阀的进气口相连通的进气通道；所述进气通道的一端与所述保压腔相连通。
通过采用上述技术方案，第一端盖和第二端盖可拆卸的安装在切换阀体的端部，第一端盖和第二端盖与切换阀体密封连接，整个结构便于部件的加工和组装。
可选的，所述切换阀体上开设有与所述保压腔相连通的连通孔道，所述连通孔道与所述第一端盖上的进气通道相对接且所述连通孔道与所述进气通道对接处设置有环形密封圈。
通过采用上述技术方案，便于实现保压腔与第一端盖上的电磁阀进气口之间的连接，同时减少气体泄漏的可能性，提升气路的密闭效果。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.本申请中高度集成的零部件组装降低了组装的难度，减少了每个制氧提纯装置的组装工时，同时也减少了气路的泄漏点和电路的复杂程度。
2.本申请中的制氧提纯装置结构紧凑，体积小、有利于产品的小型化和便携化；也降低了运输防护、抗电击的风险；还缩短了气路长度、减小了流量损失。
3.本申请中高度集成的零部件组装气路噪音不容易传递出来，降低了降噪的难度。
4.本申请中高度集成的制氧提纯结构，不仅满足了制氧提纯装置工作需要的一切条件，而且通过高效稳定的大通径切换阀保证了产品的稳定性，并且不受气源压力的波动影响控制特性，适用于更加广泛的电压范围和海拔高度范围。
5.本申请中设计了两层消音降噪结构，提升了消音降噪效果；同时将第一级的消音器完全置于氮气仓内部，使得消音器噪音更小。
6.本申请中的变压吸附制氧提纯装置采用模块化设计，工艺性好；大通经，提纯速度快，效率高；功能多，集成度高，且性能稳定。
7.本申请中在空气进气仓与电磁阀之间设置了具有足够容积的保压腔，在实现小气源控制大气源功能的同时，能够对进入电磁阀内的小气源气压进行缓冲，保证进入电磁阀内的小气源气压稳定，不受外部气源压力的波动影响控制特性，适用于更加广泛的电压范围和海拔高度范围，大大提升了制氧提纯装置的产品性能。
附图说明
图1是本申请中变压吸附制氧提纯装置的立体结构示意图。
图2是本申请中变压吸附制氧提纯装置的第一剖视结构示意图。
图3是本申请中变压吸附制氧提纯装置的第二剖视结构示意图。
图4是图2中的局部放大结构示意图。
图5是本申请中第一端座的第一立体结构示意图。
图6是本申请中第一端座的第二立体结构示意图。
图7是本申请中第二端座的第一立体结构示意图。
图8是本申请中第二端座的第二立体结构示意图。
图9是本申请中切换阀组件的立体结构示意图。
图10是本申请中切换阀组件的第一剖视结构示意图。
图11是本申请中切换阀组件的第二剖视结构示意图。
图12是本申请中切换阀组件的俯视结构示意图。
图13是图6中A-A处的剖视结构示意图。
图14是图6中B-B处的剖视结构示意图。
图15是切换阀组件的局部爆炸结构示意图。
图中：
100、机壳；11、第一吸附仓；12、第二吸附仓；13、氧气仓；14、氮气仓；15、第一分子筛；16、第二分子筛；17、第一分流板；171、第一分流通孔；18、第二分流板；181、第二分流通孔；19、针刺棉；
200、第一端座；21、空气进气仓；22、第一通气仓；23、第二通气仓；24、排气仓；25、进气管接口；26、密封件；27、加强筋板；
300、第二端座；31、氧气管接口；32、调节阀；33、第一连通管；34、第二连通管；
400、消声组件；41、壳体；42、消声棉；
500、消音器；
600、切换阀组件；61、切换阀体；611、进气腔；612、第一切换腔；613、第二切换腔；614、排气腔；615、第一阀腔；6151、第一进气段；6152、第一切换段；6153、第一排气段；6154、第一变容段；616、第二阀腔；6161、第二进气段；6162、第二切换段；6163、第二排气段；6164、第二变容段；617、第一阀杆；6171、第一切换活塞；6172、第一先导膜片；6173、第一复位弹簧；618、第二阀杆；6181、第二切换活塞；6182、第二先导膜片；6183、第二复位弹簧；619、保压腔；620、连通孔道；62、第一端盖；621、进气通道；63、第二端盖；64、电磁阀；641、进气口；642、出气口；643、泄气口；65、环形密封圈；66、阀座；661、第一通气孔；67、撑头；671、第二通气孔；672、板体；673、筒体；
700、第一单向阀组件；71、安装座；72、阀片；721、透气孔；
800、第二单向阀组件。
具体实施方式
以下结合附图1-附图15，对本申请作进一步详细说明。
参照图1所示，本申请中的变压吸附制氧提纯装置包括机壳100，机壳100的一端固设有第一端座200，机壳100的另一端固设有第二端座300，所述第一端座200的外侧固设有切换阀组件600；所述第二端座300上固设有调节阀32。
参照图2和图3所示，整个机壳100呈长条型的扁筒状，机壳100内设置有第一吸附仓11、第二吸附仓12、氧气仓13和氮气仓14，第一吸附仓11和第二吸附仓12对称设置在机壳100的左右两侧，第一吸附仓11和第二吸附仓12间隔设置，氧气仓13和氮气仓14分别设置在机壳100的前后两侧，氧气仓13和氮气仓14并排相邻设置，氧气仓13和氮气仓14均位于第一吸附仓11和第二吸附仓12之间。
参照图3所示，第一吸附仓11内设置有第一分子筛15，第一吸附仓11内间隔设置有两块第一分流板17，第一分流板17上均匀间隔分布有若干第一分流通孔171，第一分流板17上包裹有针刺棉19，两块第一分流板17分别靠近第一吸附仓11的两端位置，第一分子筛15可以为锂分子筛，呈颗粒状结构，第一分子筛15填充在第一吸附仓11内的两块第一分流板17之间；第二吸附仓12内设置有第二分子筛16，第二吸附仓12内间隔设置有两块第二分流板18，第二分流板18上均匀间隔分布有若干第二分流通孔181，第二分流板18上包裹有针刺棉19，两块第二分流板18分别靠近第二吸附仓12的两端位置，第二分子筛16也可以为锂分子筛，呈颗粒状结构，第二分子筛16填充在第二吸附仓12内的两块第二分流板18之间；利用第一分流板17和第二分流板18分散气流，使得空气中的氧气分子更加均匀全面的与第一分子筛15以及第二分子筛16接触，从而提高氧氮分离效率，提升制氧机的制氧效率。
参照图3和图4所示，第一端座200和第二端座300与机壳100的端部之间均设置有密封件26，通过密封件26实现第一端座200以及第二端座300与机壳100的端部之间的密封连接；进一步的，第一端座200和第二端座300相对的侧面上均设置有卡接凹槽，密封件26可以是橡胶垫，密封件26嵌设在卡接凹槽内，机壳100的端部插接在卡接凹槽内；这样既方便组装定位，也能够提升机壳100内部空腔的密闭性，减少漏气点。
参照图5和图6所示，第一端座200的外侧面设置有若干纵横交错的加强筋板27。通过设置加强筋板27提高第一端座200的支撑强度，这样第一端座200可以做的比较薄，从而实现整个制氧机产品的轻量化。进一步的，第一端座200上分别开设有空气进气仓21、第一通气仓22、第二通气仓23以及排气仓24；结合图3和图4所示，第一通气仓22与第一吸附仓11一端相连通，第二通气仓23与第二吸附仓12一端相连通，排气仓24与氮气仓14相连通；空气进气仓21连通有进气管接口25；第一吸附仓11另一端以及第二吸附仓12另一端均与氧气仓13相连通；排气仓24与氮气仓14之间的连通处设置有消音器500，消音器500伸至氮气仓14内，消音器500的出气口处也包裹有针刺棉19；第一端座200上还设有与氮气仓14相连通的消声组件400；消声组件400包括固设在第一端座200上的壳体41以及设置在壳体41内的消声棉42。第一吸附仓11和第二吸附仓12中分离出来的氮气通过排气仓24进入氮气仓14时，由于压力的突然释放，会产生爆破音，因此设计了两层消音降噪结构，提升了消音降噪效果；同时将第一级的消音器500完全置于氮气仓14内部，使得消音器500噪音更小。
参照图7和图8所示，第二端座300的外侧面也设置有若干纵横交错的加强筋板27；通过设置加强筋板27提高第二端座300的支撑强度，这样第二端座300也可以做的比较薄，从而进一步的实现整个制氧机产品的轻量化。结合图1和图2所示，第二端座300上固设的调节阀32与氧气仓13相连通，氧气仓13连通有氧气管接口31，氧气管接口31用于连接氧气输出管从而向外输送氧气，氧气管接口31设置在调节阀32处，通过调节调节阀32能够控制向外输出氧气的流量大小，或者调节向外输出氧气的压力值。
参照图7和图8所示，第二端座300上设置有用于连通第一吸附仓11与第二吸附仓12的第一连通管33，第一吸附仓11与第二吸附仓12还均通过第二连通管34与氧气仓13单向连通；第一吸附仓11与第二吸附仓12氧气聚集的端部相连通后，第一吸附仓11与第二吸附仓12分离出来的氧气可以互通，从而平衡氧气浓度和氧气压力，使得制氧以及氧气输出更加平稳顺畅。第二连通管34与氧气仓13连通处设置有第一单向阀组件700；第一单向阀组件700包括安装座71和阀片72，安装座71位于氧气仓13内且固设在第二端座300上，阀片72的中部与外周边沿之间具有贯穿阀片72的透气孔721，阀片72的外周边沿被夹持在安装座71与第二端座300之间，阀片72的中部能够封堵第二连通管34与氧气仓13之间的连通通道，当第一吸附仓11与第二吸附仓12内的氧气压力较大时，会使阀片72产生形变，从而打开第二连通管34与氧气仓13之间的连通通道，而氧气仓13内的压力大时，只会将阀片72紧紧的压在第二连通管34与氧气仓13之间的连通通道端口，因此氧气仓13内的氧气不会流向第一吸附仓11与第二吸附仓12内。第一吸附仓11与第二吸附仓12分离出的氧气均储存在氧气仓13后，再统一输出，并能够利用调节阀32调节氧气的流量大小，实现氧气持续稳定的输出，并满足精细化要求；调节阀32还可以用于调节氧气输出的压力值，起到减压阀的作用，或者在调节阀32处单独设置减压阀，用于氧气仓13中高压氧气的减压输出；通过上述第一单向阀组件700使得第一吸附仓11与第二吸附仓12分离出的氧气只能单向流向氧气仓13，而不会从氧气仓13逆向流入第一吸附仓11与第二吸附仓12，保证了制氧的顺利进行，并提高了制氧的效率。
参照图9和图10所示，切换阀组件600包括切换阀体61和电磁阀64，切换阀体61内设置有进气腔611、第一切换腔612、第二切换腔613以及排气腔614。结合图3和图4所示，进气腔611与空气进气仓21相对接并连通，第一切换腔612与第一通气仓22相对接并连通，第二切换腔613与第二通气仓23相对接并连通，排气腔614与排气仓24相对接并连通；切换阀体61内具有并排的第一阀腔615和第二阀腔616，电磁阀64为两组其分别与第一阀腔615和第二阀腔616相对应；第一阀腔615内设置有第一阀杆617，第一阀杆617上设置有第一切换活塞6171；第一阀腔615依次分隔为与进气腔611相连通的第一进气段6151、与第一切换腔612相连通的第一切换段6152、与排气腔614相连通的第一排气段6153以及与对应的电磁阀64的出气口642相连通的第一变容段6154；电磁阀64与第一变容段6154连通后能够使第一阀杆617上的第一切换活塞6171移动并择一封堵第一进气段6151与第一切换段6152之间的连通通道以及第一排气段6153与第一切换段6152之间的连通通道；第二阀腔616内设置有第二阀杆618，第二阀杆618上设置有第二切换活塞6181；第二阀腔616依次分隔为与进气腔611相连通的第二进气段6161、与第二切换腔613相连通的第二切换段6162、与排气腔614相连通的第二排气段6163以及与对应的电磁阀64的出气口642相连通的第二变容段6164；电磁阀64与第二变容段6164连通后能够使第二阀杆618上的第二切换活塞6181移动并择一封堵第二进气段6161与第二切换段6162之间的连通通道以及第二排气段6163与第二切换段6162之间的连通通道。电磁阀64能够控制进气腔611和排气腔614与第一切换腔612、进气腔611和排气腔614与第二切换腔613依次交替导通。
参照图10和图11所示，切换阀体61的两端分别固设有第一端盖62和第二端盖63且第一端盖62和第二端盖63对切换阀体61的内部空腔形成密封；第一端盖62和第二端盖63外侧均设置有纵横交错的加强筋，用于提高第一端盖62和第二端盖63的支撑强度；所有电磁阀64均固设在第一端盖62外侧。切换阀体61内还开设有与进气腔611单向连通的保压腔619，保压腔619与所有电磁阀64的进气口641相连通。具体来说，第一端盖62内设置有与所有电磁阀64的进气口641相连通的进气通道621；切换阀体61上开设有与保压腔619相连通的连通孔道620，连通孔道620与第一端盖62上的进气通道621相对接且连通孔道620与进气通道621对接处设置有环形密封圈65，使得进气通道621的一端与保压腔619相连通，同时减少气体泄漏的可能性，提升气路的密闭效果。
参照图12和图13所示，第一阀杆617的一端连接有第一先导膜片6172且第一先导膜片6172的一侧面为第一变容段6154的内壁，第一阀杆617的另一端设置有第一复位弹簧6173；第二阀杆618的一端连接有第二先导膜片6182且第二先导膜片6182的一侧面为第二变容段6164的内壁，第二阀杆618的另一端设置有第二复位弹簧6183；第一先导膜片6172和第二先导膜片6182均采用可变形材质制成，第一先导膜片6172和第二先导膜片6182的中部与外周边沿之间还可以设置褶皱或多次弯折结构，从而给其足够的形变余量，当高压气体进入第一变容段6154以及第二变容段6164后，第一先导膜片6172和第二先导膜片6182产生形变，对应的第一阀杆617、第二阀杆618运动，实现气路的切换。空气进气仓21与电磁阀64之间具有足够容积的保压腔619，能够实现气压缓冲，保证进入电磁阀64内的气压稳定，不受外部气源压力的波动影响控制特性，适用于更加广泛的电压范围和海拔高度范围，大大提升了制氧机的产品性能。
参照图14所示，进气腔611和保压腔619连通处设置有第二单向阀组件800，第二单向阀组件800使得空气只能单向从进气腔611流向保压腔619；这样能够进一步的提升保压腔619内气压的稳定性，从而提升产品性能。第二单向阀组件800的具体结构和原理与第一单向阀组件700类似，在此不再赘述。
参照图10和图15所示，在切换阀体61内安装第一阀杆617和第一阀杆618处均设置有阀座66，以第一阀杆617处的相关结构为例，阀座66固设在切换阀体61内，阀座66呈一个圆筒状，阀座66的外周面靠近两端的位置均与切换阀体61内壁之间设置密封圈进行密封。第一阀杆617滑动穿过阀座66的中部，阀座66中部的通孔孔径与第一阀杆617对应部分的外径相匹配，既使得第一阀杆617能够在阀座66中顺畅滑动，同时能够对第一阀杆617起到稳定的导向作用。
参照图10和图15所示，第一阀杆617穿过阀座66的一端套设有撑头67，撑头67包括圆形的板体672和圆柱状的筒体673，板体672和筒体673一体成型，或者筒体673的一端固连在板体672的一侧中部，第一阀杆617的端部滑动插设在筒体673内，第一阀杆617上还设置有与筒体673另一端端部相抵靠的台阶面。板体672的另一侧面贴靠在第一先导膜片6172的中部侧面上。在阀座66开设有贯穿的第一通气孔661，板体672中部开设有贯穿板体672并与筒体673内部相连通的第二通气孔671，第一阀杆617向第一先导膜片6172方向移动时，不直接与第一先导膜片6172接触，通过撑头67中板体672的板面与第一先导膜片6172接触，两者具有足够的接触面积，减少对第一先导膜片6172造成损坏的可能性；第一先导膜片6172产生形变时，第一先导膜片6172与阀座66之间的空腔可以通过第一通气孔661与第一排气段6153相连通，平衡压强，避免产生真空或高压腔室，从而便于第一阀杆617的移动。第一阀杆617与撑头67中的筒体673滑动连接，通过第二通气孔671的连通作用，也能够平衡筒体673内的气压。
当然，作为替代方案，第一阀杆617与第一先导膜片6172以及撑头67也可以直接或间接的固连在一起。
第二阀杆618处的相关结构与此相同，不在赘述。
需要说明的是，本申请附图中展现的第一分流板17、第二分流板18以及消音器500处的针刺棉19均为展开状态，第一分流板17、第二分流板18处的针刺棉19展开成圆板状态，消音器500处的针刺棉19展开成矩形板状态，实际装配后，第一分流板17、第二分流板18处的针刺棉19直径比第一分流板17以及第二分流板18的直径大，针刺棉19是完全包裹住第一分流板17和第二分流板18的；消音器500的出气口处呈圆筒状，针刺棉19缠绕在消音器500的出气口处，并用扎带捆紧即可。通过设置针刺棉19能够使气流更加均匀分散，同时消音降噪。
同时需要说明的是，在附图10中，本申请中的第一阀杆617和第一阀杆618的位置均为进气状态时所处的位置，附图10中的状态不是初始状态或工作状态，只是结构示意图，在实际工作中，当第一阀杆617的位置处于进气状态时，第二阀杆618的位置应当下移后处于排氮状态。
其实施原理是：在使用时，空压机利用空气输入管与进气管接口25相连通，空压机通过进气管接口25和空气进气仓21向进气腔611持续不断的输入高压空气；调节阀32处的氧气管接口31连接氧气输出管，向外源源不断的输出氧气，调节阀32用于调节输出的氧气流量大小。第一吸附仓11中的第一分子筛15和第二吸附仓12中的第二分子筛16能有效地把直径小于其孔径的氧气分子吸进第一吸附仓11、第二吸附仓12内部，而把大于第一分子筛15以及第二分子筛16孔径的氮气和其他化合物气体分子挡在孔外，从而使得大小不同的分子分离，氧气被分离出来后分布在第一吸附仓11和第二吸附仓12靠近第二端座300的一端并流向氧气仓13中，氮气和二氧化碳等气体分布在第一吸附仓11和第二吸附仓12靠近第一端座200的一端并流向氮气仓14中，然后氧气经过调节阀32后输出；氮气经过二级消音结构消音降噪后排放到大气中。
切换阀组件600的工作原理以及氧气制作的大致过程是：作为一种方案，第一复位弹簧6173是拉簧，提供的复位力为向两端的拉力。两组电磁阀64均为两位三通电磁阀64，电磁阀64具有进气口641、出气口642和泄气口643，电磁阀64通电后电磁阀64的阀芯在其中一个位置为连通电磁阀64的进气口641和出气口642的通气状态位置，电磁阀64的阀芯移动到另一个位置时，连通电磁阀64的进气口641和泄气口643，即电磁阀64处于断开状态位置。以第一吸附仓11中制氧及排氮过程为例，当对应的电磁阀64的进气口641和泄气口643连通时，电磁阀64处于放气状态时，对应的第一变容段6154处于低压或常压状态，由于第一进气段6151内进入的高压气体相对压力较大，会克服复位弹簧的作用力推动第一切换活塞6171和第一阀杆617向第一排气段6153方向移动，第一切换活塞6171封堵住第一排气段6153与第一切换段6152之间的连通通道，打开第一进气段6151与第一切换段6152之间的连通通道，进气腔611中的空气通过第一切换腔612向第一吸附仓11中供气；供气一段时间后，电磁阀64换位，电磁阀64的进气口641和出气口642连通，高压气流流入第一变容段6154，第一阀杆617两端的压力平衡，此时，第一阀杆617在第一复位弹簧6173的拉力作用下，第一切换活塞6171靠近第一进气段6151，封堵住第一进气段6151与第一切换段6152之间的连通通道，第一吸附仓11停止进气；而第一排气段6153与第一切换段6152之间的连通通道是打开的，第一吸附仓11中的氮气通过第一切换段6152和第一排气段6153以及排气腔614进入氮气仓14，进行排气；第二吸附仓12中制氧及排氮过程与此类似，只是两组电磁阀64在同一时间的状态不同，两组电磁阀64按照一定的频次交替变换状态。第一吸附仓11和第二吸附仓12利用电磁阀64控制，交替进气以及排气，实现持续不断的制氧。
作为另一种替代方案，第一复位弹簧6173以及第二复位弹簧6183是压缩弹簧，提供的复位力为向两端的弹力，第一复位弹簧6173安装在第一阀杆617靠近排气腔614的一端，第二复位弹簧6183安装在第二阀杆618靠近排气腔614的一端。其原理与上述方案类似。
本实施例中利用电磁阀64控制第一吸附仓11以及第二吸附仓12内空气进入和排出氮气依次交替进行，同时第一吸附仓11和第二吸附仓12的空气进入以及排出氮气过程错开进行，即第一吸附仓11进入空气进行制氧时，第二吸附仓12进行氮气排出的过程，第一吸附仓11排出氮气时，第二吸附仓12进入空气进行制氧，第一吸附仓11和第二吸附仓12内交替进行氧氮分离，从而产生持续不断的氧气流。本申请中高度集成的零部件组装降低了组装的难度，减少了每个制氧机的组装工时，同时也减少了气路的泄漏点和电路的复杂程度；本申请中的制氧机结构紧凑，体积小、有利于产品的小型化和便携化；高度集成的零部件组装气路噪音不容易传递出来，降低了降噪的难度；也降低了运输防护、抗电击的风险；还缩短了气路长度、减小了流量损失。
本申请中采用高效稳定的大通径切换阀组件600，利用电磁阀64实现小气源控制大气源的功能，第一阀腔615内的第一进气段6151和第二阀腔616内的第二进气段6161共用一个进气腔611，第一阀腔615内的第一排气段6153和第二阀腔616内的第二排气段6163共用一个排气腔614，第一阀腔615内的第一切换段6152与第一切换腔612、第一通气仓22以及第一吸附仓11相连通，第二阀腔616内的第二切换段6162与第二切换腔613、第二通气仓23以及第二吸附仓12相连通；通过对应的电磁阀64控制向第一变容段6154内供气或向外排气，从而控制第一阀杆617上的第一切换活塞6171移动，第一切换活塞6171朝向第一进气段6151方向移动后，能够封堵第一切换段6152与第一进气段6151之间的通道而打开第一切换段6152与第一排气段6153之间的通道，或者第一切换活塞6171朝向第一排气段6153方向移动后，能够打开第一切换段6152与第一进气段6151之间的通道而封堵第一切换段6152与第一排气段6153之间的通道；同理，通过对应的电磁阀64控制向第二变容段6164内供气或向外排气，从而控制第二阀杆618上的第二切换活塞6181移动，第二切换活塞6181朝向第二进气段6161方向移动后，能够封堵第二切换段6162与第二进气段6161之间的通道而打开第二切换段6162与第二排气段6163之间的通道，或者第二切换活塞6181朝向第二排气段6163方向移动后，能够打开第二切换段6162与第二进气段6161之间的通道而封堵第二切换段6162与第二排气段6163之间的通道；实现气路的依次打开，从而使第一吸附仓11与第二吸附仓12交替制氧，达到持续不断提供氧气的目的。
本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种变压吸附制氧提纯装置，包括机壳(100)，其特征在于，所述机壳(100)内设置有第一吸附仓(11)、第二吸附仓(12)、氧气仓(13)和氮气仓(14)；所述第一吸附仓(11)内设置有第一分子筛(15)，所述第二吸附仓(12)内设置有第二分子筛(16)；
所述机壳(100)的一端固设有第一端座(200)，所述第一端座(200)上分别开设有空气进气仓(21)、与所述第一吸附仓(11)一端相连通的第一通气仓(22)、与所述第二吸附仓(12)一端相连通的第二通气仓(23)以及与所述氮气仓(14)相连通的排气仓(24)；所述空气进气仓(21)连通有进气管接口(25)，所述氧气仓(13)连通有氧气管接口(31)；所述第一吸附仓(11)另一端以及所述第二吸附仓(12)另一端均与所述氧气仓(13)相连通；所述第一端座(200)上还设有与所述氮气仓(14)相连通的消声组件(400)；
所述第一端座(200)外侧固设有切换阀组件(600)；所述切换阀组件(600)包括切换阀体(61)和电磁阀(64)，所述切换阀体(61)内设置有与所述空气进气仓(21)相对接并连通的进气腔(611)、与所述第一通气仓(22)相对接并连通的第一切换腔(612)、与所述第二通气仓(23)相对接并连通的第二切换腔(613)以及与所述排气仓(24)相对接并连通的排气腔(614)；所述电磁阀(64)能够控制进气腔(611)和排气腔(614)与第一切换腔(612)、进气腔(611)和排气腔(614)与第二切换腔(613)依次交替导通。
2.根据权利要求1所述的一种变压吸附制氧提纯装置，其特征在于，所述机壳(100)的另一端固设有第二端座(300)，所述第二端座(300)与所述机壳(100)的端部之间密封连接；
所述第二端座(300)上固设有与所述氧气仓(13)相连通的调节阀(32)，所述氧气管接口(31)设置在所述调节阀(32)处；
所述第二端座(300)上设置有用于连通所述第一吸附仓(11)与第二吸附仓(12)的第一连通管(33)，所述第一吸附仓(11)与第二吸附仓(12)还均通过第二连通管(34)与所述氧气仓(13)单向连通。
3.根据权利要求2所述的一种变压吸附制氧提纯装置，其特征在于，所述第二连通管(34)与所述氧气仓(13)连通处设置有第一单向阀组件(700)；所述第一单向阀组件(700)包括安装座(71)和阀片(72)，所述安装座(71)位于所述氧气仓(13)内且固设在所述第二端座(300)上，所述阀片(72)的中部与外周边沿之间具有贯穿阀片(72)的透气孔(721)，所述阀片(72)的外周边沿被夹持在所述安装座(71)与所述第二端座(300)之间，所述阀片(72)的中部能够封堵所述第二连通管(34)与所述氧气仓(13)之间的连通通道。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种变压吸附制氧提纯装置，其特征在于，所述第一吸附仓(11)内间隔设置有两块第一分流板(17)，所述第一分流板(17)上均匀间隔分布有若干第一分流通孔(171) ，所述第一分子筛(15)填充在两块所述第一分流板(17)之间；所述第二吸附仓(12)内间隔设置有两块第二分流板(18)，所述第二分流板(18)上均匀间隔分布有若干第二分流通孔(181) ，所述第二分子筛(16)填充在两块所述第二分流板(18)之间。
5.根据权利要求2或3所述的一种变压吸附制氧提纯装置，其特征在于，所述第一端座(200)和所述第二端座(300)与所述机壳(100)的端部之间均设置有密封件(26)，所述第一端座(200)和所述第二端座(300)的外侧面均设置有若干纵横交错的加强筋板(27)。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种变压吸附制氧提纯装置，其特征在于，所述排气仓(24)与氮气仓(14)之间的连通处设置有消音器(500)，所述消音器(500)伸至所述氮气仓(14)内；所述消声组件(400)包括固设在所述第一端座(200)上的壳体(41)以及设置在所述壳体(41)内的消声棉(42)。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种变压吸附制氧提纯装置，其特征在于，所述切换阀体(61)内具有并排的第一阀腔(615)和第二阀腔(616)，所述电磁阀(64)为两组其分别与所述第一阀腔(615)和所述第二阀腔(616)相对应；
所述第一阀腔(615)内设置有第一阀杆(617)，所述第一阀杆(617)上设置有第一切换活塞(6171)；所述第一阀腔(615)依次分隔为与所述进气腔(611)相连通的第一进气段(6151)、与第一切换腔(612)相连通的第一切换段(6152)、与所述排气腔(614)相连通的第一排气段(6153)以及与对应的电磁阀(64)的出气口(642)相连通的第一变容段(6154)；所述电磁阀(64)与所述第一变容段(6154)连通后能够使第一阀杆(617)上的第一切换活塞(6171)移动并择一封堵所述第一进气段(6151)与第一切换段(6152)之间的连通通道以及所述第一排气段(6153)与第一切换段(6152)之间的连通通道；
所述第二阀腔(616)内设置有第二阀杆(618)，所述第二阀杆(618)上设置有第二切换活塞(6181)；所述第二阀腔(616)依次分隔为与所述进气腔(611)相连通的第二进气段(6161)、与第二切换腔(613)相连通的第二切换段(6162)、与所述排气腔(614)相连通的第二排气段(6163)以及与对应的电磁阀(64)的出气口(642)相连通的第二变容段(6164)；所述电磁阀(64)与所述第二变容段(6164)连通后能够使第二阀杆(618)上的第二切换活塞(6181)移动并择一封堵所述第二进气段(6161)与第二切换段(6162)之间的连通通道以及所述第二排气段(6163)与第二切换段(6162)之间的连通通道。
8.根据权利要求7所述的一种变压吸附制氧提纯装置，其特征在于，所述第一阀杆(617)的一端连接有第一先导膜片(6172)且所述第一先导膜片(6172)的一侧面为所述第一变容段(6154)的内壁，所述第一阀杆(617)的另一端设置有第一复位弹簧(6173)；所述第二阀杆(618)的一端连接有第二先导膜片(6182)且所述第二先导膜片(6182)的一侧面为所述第二变容段(6164)的内壁，所述第二阀杆(618)的另一端设置有第二复位弹簧(6183)；
所述切换阀体(61)内还开设有与所述进气腔(611)单向连通的保压腔(619)，所述保压腔(619)与所有所述电磁阀(64)的进气口(641)相连通。
9.根据权利要求8所述的一种变压吸附制氧提纯装置，其特征在于，所述切换阀体(61)的两端分别固设有第一端盖(62)和第二端盖(63)且所述第一端盖(62)和第二端盖(63)对所述切换阀体(61)的内部空腔形成密封；
所有所述电磁阀(64)均固设在所述第一端盖(62)外侧，所述第一端盖(62)内设置有与所有电磁阀(64)的进气口(641)相连通的进气通道(621)；所述进气通道(621)的一端与所述保压腔(619)相连通。
10.根据权利要求9所述的一种变压吸附制氧提纯装置，其特征在于，所述切换阀体(61)上开设有与所述保压腔(619)相连通的连通孔道(620)，所述连通孔道(620)与所述第一端盖(62)上的进气通道(621)相对接且所述连通孔道(620)与所述进气通道(621)对接处设置有环形密封圈(65)。
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