CN117046260A - 一种模块化制氧系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种模块化制氧系统，包括制氧模块以及增压模块，所述制氧模块包括一台带控制屏的制氧主机模块以及若干台制氧辅机模块，制氧主机模块、各制氧辅机模块、增压模块均为独立的结构单元；所述制氧主机模块、各制氧辅机模块均包括空压机、冷凝器、制氧主机以及控制单元，各制氧辅机模块的控制单元通过信号线连接至制氧主机模块的控制单元，由制氧主机模块的控制单元统一控制，制氧主机模块、各制氧辅机模块对应的制氧主机产出的氧气通过管道汇总后送入增压模块；所述增压模块包括增压机以及多组串联设置的储气罐，由增压机对氧气增压后送入储气罐。本发明中各模块相互独立，能够根据用户需求进行模块的组合式安装，以满足制氧量的使用需求。

Description

一种模块化制氧系统

技术领域

本发明主要涉及制氧机相关技术领域，具体是一种模块化制氧系统。

背景技术

变压吸附制氧设备(也称PSA制氧设备)，在常温常压的条件下，利用PSA专用分子筛选择性吸附空气中的氮气、二氧化碳和水等杂质，从而取得纯度较高的氧气(93%±3)。

PSA制氧系统主要由空气压缩机、空气冷却器，空气缓冲罐、切换阀、吸附器和氧气平衡罐等组成。目前随着PSA变压吸附技术逐渐成熟，传统出氧量3、5、10L/min的氧气浓缩器市场上大量出现并运行稳定。但是受限于制氧机的结构以及进出气量的限制，当前出氧量能够达到20L/min的制氧主机市场上并不成熟，若要获取较大出氧量需要大幅度增加制氧机的体积，使得制氧机占地面积大、成本高，无法很好的满足一些医院的使用需求。

通过组合制氧机的方式能够提高制氧系统的制氧量，但是在传统组合式的制氧系统中，需要根据用户的需求进行单独定制，不同的流量需求出具单独的设计方案，无法形成标准化、模块化的设计，无法进行有效的拓展，使得供货周期较长、设备成本较高，因此有必要设计一种能够进行快捷的模块化组装、标准化生产的制氧系统以满足用户的使用需求。

发明内容

为解决目前技术的不足，本发明结合现有技术，从实际应用出发，提供一种模块化制氧系统，各模块相互独立，能够根据用户需求进行模块的组合式安装，以满足制氧量的使用需求。

本发明的技术方案如下：

一种模块化制氧系统，包括制氧模块以及增压模块，所述制氧模块包括一台带控制屏的制氧主机模块以及若干台制氧辅机模块，制氧主机模块、各制氧辅机模块、增压模块均为独立的结构单元，所述制氧主机模块、增压模块分别设置在两侧，制氧主机模块、增压模块之间依次设置所述制氧辅机模块；

所述制氧主机模块、各制氧辅机模块均包括空压机、冷凝器、制氧主机以及控制单元，各制氧辅机模块的控制单元通过信号线连接至制氧主机模块的控制单元，由制氧主机模块的控制单元统一控制，制氧主机模块、各制氧辅机模块对应的制氧主机产出的氧气通过管道汇总后送入增压模块；

所述增压模块包括增压机以及多组串联设置的储气罐，由增压机对氧气增压后送入储气罐，所述储气罐具有压力表，所述制氧主机模块的控制单元具有压力检测模块，压力检测模块与储气罐通过管道联通，制氧主机模块的控制单元通过储气罐的压力控制制氧系统运行。

进一步，所述制氧主机模块以及制氧辅机模块均还包括进气过滤器以及风扇，空气通过所述进气过滤器进入空压机，再通过冷凝器到达制氧主机，风扇设置在冷凝器与空压机之间。

进一步，所述制氧主机模块、制氧辅机模块以及增压模块均包括独立的壳体，制氧主机模块、制氧辅机模块的壳体分为上、中、下三层，上层设置控制单元，中层设置制氧主机，下层设置空压机、冷凝器，制氧主机模块、制氧辅机模块以及增压模块的壳体底部均设置可锁止的滚轮。

进一步，所述制氧主机模块、制氧辅机模块对应的制氧主机与增压模块连接的管路上设置稳压阀以及截止阀，所述储气罐出口设置截止阀。

进一步，所述制氧主机包括吸附塔、进气排氮管路以及出氧管路，所述吸附塔包括塔体、上端盖以及下端盖，所述塔体包括A塔、B塔以及氧气缓存罐，A塔以及B塔内设置分子筛；

所述进气排氮管路包括并联使用的第一电磁阀以及第二电磁阀，第一电磁阀以及第二电磁阀均采用二位四通电磁阀；

第一电磁阀、第二电磁阀的进气口连接冷凝器出口，第一电磁阀、第二电磁阀的排气口分别连接排氮管路，第一电磁阀的两个工作口分别连接A塔、B塔底部的进排气口，第二电磁阀的两个工作口分别连接A塔、B塔底部的进排气口；

所述出氧管路包括A塔出氧管以及B塔出氧管，A塔出氧管一端连通A塔顶部的出氧口，B塔出氧管一端连通B塔顶部的出氧口，A塔出氧管、B塔出氧管的另一端汇合后连通氧气缓存罐底部的进氧口，氧气缓存罐顶部的出氧口连接总出氧管路，各制氧主机的总出氧管路汇总后连接至增压模块。

进一步，所述第一电磁阀用于连接气源的进气口前部设置第一除水过滤器，所述第二电磁阀用于连接气源的进气口前部设置第二除水过滤器；所述第一电磁阀连接的排氮管路末端设置第一消音器，所述第二电磁阀连接的排氮管路末端设置第二消音器。

进一步，所述A塔底部的进排气口以及B塔底部的进排气口分别设置一个三通管接头，A塔处的三通管接头用于使A塔的进排气口、第一电磁阀的其中一个工作口、第二电磁阀的其中一个工作口连通，B塔处的三通管接头用于使B塔的进排气口、第一电磁阀的另一个工作口、第二电磁阀的另一个工作口连通；所述出氧管路还包括均压阀，均压阀的两端口分别连接A塔出氧管以及B塔出氧管。

进一步，所述制氧主机模块、制氧辅机模块均包括两个空压机以及两个冷凝器，两个冷凝器分别连接对应的空压机，第一电磁阀的进气口连通其中一个冷凝器出口，第二电磁阀进气口连通另一个冷凝器出口。

进一步，所述A塔以及B塔分别设置在氧气缓存罐的两侧，A塔、B塔以及氧气缓存罐为三个独立的腔体，A塔、B塔以及氧气缓存罐一体成型。

进一步，所述A塔、B塔内上部分别安装分子筛上挡板组件，下部分别安装分子筛下挡板组件，分子筛位于分子筛上挡板组件以及分子筛下挡板组件之间，所述分子筛上挡板组件与上端盖之间设置弹簧。

本发明的有益效果：

1、本发明采用模块化的组装方式实现制氧系统，系统由制氧主机模块若干制氧辅机模块以及增压模块组成，由制氧主机模块统一调配控制，而制氧主机模块、制氧辅机模块、增压模块之间相互独立，制氧主机模块以及制氧辅机模块均可以作为独立的整体进行单独制氧，也可以通过组合的方式，通过管道将氧气汇合后送入增压模块进行增压存储，在单个制氧主机模块或制氧辅机模块出氧量为20L/min的情况下，通过快速组合可实现产氧量20、40、60、80L/min的制氧模组的增压需求。

2、本发明中，制氧主机模块若干制氧辅机模块以及增压模块均为独立的单元结构，相互之间能够实现单独工作或组合工作，各结构单元采用独立的设计能够进行标准化生产和备货，在设计过程中，能够根据用户需求，直接将所需的单元结构移动至现场，通过管道组合连接即可，方便快捷，能够大幅度降低产品周期以及生产成本。

3、本发明中，整体结构布局合理，各单元结构具有独立的可移动的壳体，便于移动和组装以及后续的维护工作。

4、本发明中，所使用的制氧主机为自主设计，通过两个独立并联使用的二位四通电磁阀实现制氧主机的进气以及排氮控制，能够增大进排气量，使单台制氧主机出氧量提升到20L/min，且二位四通电磁阀使用低成本通用阀即可，使得本制氧主机使用成本更低，相同产氧量的条件下，此种制氧机占地面积更小。

5、本发明中，针对制氧主机结构，每个制氧主机配备两台空气压缩机以及制冷器，每个电磁阀对应一个空压机和制冷器，能够保证进气量，使单台制氧主机出氧量提升到20L/min。

附图说明

附图1为实施例1中制氧系统布置方式示意图；

附图2为实施例1中制氧系统内部结构示意图（前面）；

附图3为实施例1中制氧系统内部结构示意图（后面）；

附图4为实施例1中单独制氧主机模块或制氧辅机模块结构图；

附图5为实施例1中单独制氧主机模块或制氧辅机模块部分结构图；

附图6为实施例1中增压模块结构示意图；

附图7为实施例2中制氧主机的主视结构示意图；

附图8为实施例2中制氧主机的立体结构示意图一；

附图9为实施例2中制氧主机的立体结构示意图二；

附图10为实施例2中制氧主机的吸附塔结构示意图；

附图11为实施例2中制氧主机的塔体结构示意图；

附图12为实施例2中制氧主机的上端盖结构示意；

附图13为实施例2中制氧主机的分子筛上挡板组件结构示意图。

附图中所示标号：

1、制氧主机模块；2、制氧辅机模块；3、增压模块；4、空压机；5、风扇；6、冷凝器；7、制氧主机；8、控制单元；9、储气罐；10、增压机；11、进气过滤器；12、显示屏；

71、吸附塔；72、总出氧管路；73、第一电磁阀；74、第二电磁阀；75、第一除水过滤器；76、第二除水过滤器；77、均压阀；78、A塔出氧管；79、B塔出氧管；710、A塔；711、氧气缓存罐；712、B塔；713、第二消音器；714、第一消音器；715、上端盖；716、弹簧；717、分子筛上挡板组件；718、分子筛下挡板组件；719、下端盖；720、气流通道。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

实施例1

本实施例提供一种模块化制氧系统，本系统通过模块化的标准设计，能够进行多台组合使用，带增压模块，可供医院设备带上氧气终端使用。

参考图1-图6所示，本实施例的模块化制氧系统主要结构如下。

包括制氧模块以及增压模块3，其中制氧模块又包括一台带控制屏12的制氧主机模块1以及若干台制氧辅机模块2，在本实施例提供的一种具体实施方式中，图示为三台制氧辅机模块2配合一台制氧主机模块1，在单台制氧主机模块1以及制氧辅机模块2出氧量均为20L/min的情况下，通过该组合能够实现80L/min的出氧量，制氧辅机模块2可依据实际使用需求进行数量的调整。

在本实施例中，制氧主机模块1以及制氧辅机模块2均为单独的单元结构，即制氧主机模块1能够进行单独制氧作业，制氧辅机模块2也能够进行单独制氧作业，增压模块3作为单独的结构单元用于氧气的增压。

制氧主机模块1、各制氧辅机模块2整体结构原理相同，制氧主机模块1、各制氧辅机模块2可单独控制，在多台组合使用时，区别仅在于各制氧辅机模块2是通过制氧主机模块1进行统一控制，制氧主机设置有触控屏12控制和显示各模块的启停及状态。制氧主机模块1、各制氧辅机模块2参考图2、图3所示，均包括进气过滤器11、空压机4、冷凝器6、风扇5、制氧主机7以及控制单元8，组合使用状态下，各制氧辅机模块2的控制单元8通过信号线连接至制氧主机模块1的控制单元8，由制氧主机模块1的控制单元8统一控制。

参考图4、图5所示，在本实施例中，为了配合实施例2的制氧主机7的进气需求（制氧主机7可达到20L/min的出氧量），进气过滤器11、空压机4、冷凝器6、风扇5均设置两套，用于增加进气量需求。具体运行过程中，空气经进气过滤器11到空压机4进气口，由空压机4出口到达冷凝器6进口，再由冷凝器4出口到达制氧主机7进气口。制氧主机7设置两位四通阀，控制压缩空气定量定时进到吸附塔内，各制氧主机7产出的氧气经稳压阀稳压后汇到一条管路，进到增压模块3的进气口，且在管路上设置截止阀，用于控制管路运行。

参考图6所示，在本实施例中，增压模块3主要包括增压机10以及多组串联设置的储气罐9，储气罐9的进口与增压机10出气口连接，储气罐9的出口设置截止阀用于调节出气量，各制氧主机7产出的氧气汇合后送入到增压机10的进气口。同时储气罐9有压力接口，连接到控制单元8的压力检测模块，通过储气罐的压力控制整机的运行。

在本实施例中，制氧主机模块1、制氧辅机模块2以及增压模块3均为独立的结构单元，可独立运行或组合使用，每个模块均可单独移动。每个单元模块包括独立的壳体，制氧主机模块1、增压模块3分别设置在两侧，制氧主机模块1、增压模块3之间依次根据数量需求设置所需要的制氧辅机模块2，且各模块的壳体底部均设置可锁止的滚轮，以方便的调整和移动各模块。具体的，制氧主机模块1、制氧辅机模块2的壳体分为上、中、下三层，上层设置控制单元8，中层设置制氧主机7，下层设置空压机4、冷凝器6，增压模块3的底部设置压缩机10，整体结构布局紧凑合理，各壳体上设置检修门，方便维护和耗材的更换。

在本实施例的上述结构中，各模块采用独立的结构设计，能够单独运行，还可以根据出氧量的需求，选择组装制氧辅机模块2的数量，组合时仅需连接相关信号线以及气管即可，方便快捷。由于达到了标准化、模块化的结构设计，因此，在前期可以进行批量备货，之后根据用户需求发货组装即可。且各模块独立设计，某个环节出现问题时，可进行单独维护。

实施例2

本实施例提供一种可用于实施例1的制氧主机7结构。本制氧主机7能够达到20L/min的制氧量，结构设计合理，通用性强，可配置于制氧主机模块1以及制氧辅机模块2中使用。

参考图7-图9所示，本实施例的制氧主机7结构主要包括吸附塔71、进气排氮管路以及出氧管路。其中吸附塔71包括又包括塔体、上端盖715以及下端盖719，塔体包括A塔710、B塔712以及氧气缓存罐711，A塔710以及B塔712内设置分子筛。A塔710、B塔712、氧气缓存罐711上部通过上端盖715封闭，上端盖715上具有相应的接口，接口为 A塔710、B塔712、氧气缓存罐711的出氧口，A塔710、B塔712、氧气缓存罐711下部通过下端盖719封闭，下端盖719上具有相应的接口，接口为A塔710、B塔712的进排气口以及氧气缓存罐711的进氧口。

在本实施例中，进气排氮管路主要用于向A塔710、B塔712进气以及使A塔710、B塔712排氮使用。进气排氮管路主要包括并联使用的第一电磁阀73、第二电磁阀74，三通管接头以及连接管等。其中，第一电磁阀73以及第二电磁阀74均采用二位四通电磁阀，为普通的低成本通用阀，第一电磁阀73以及第二电磁阀74通过一个设置在吸附塔71前部的支架支撑安装。第一电磁阀73、第二电磁阀74的进气口分别用于连接对应的冷凝器6，且在进气前分别设置第一除水过滤器75以及第二除水过滤器76。第一电磁阀73、第二电磁阀74的排气口分别连接排氮管路，排氮管路用于将氮气排至大气，在排氮管路分别设置第一消音器714以及第二消音器713，保证设备的静音效果。第一电磁阀73的两个工作口分别连接A塔710、B塔712底部的进排气口，第二电磁阀74的两个工作口分别连接A塔710、B塔712底部的进排气口，具体的是，在A塔710、B塔712的下端盖719对应的进排气口处设置三通管接头，A塔710处的三通管接头用于使A塔710的进排气口、第一电磁阀73的其中一个工作口、第二电磁阀74的其中一个工作口连通，B塔712处的三通管接头用于使B塔712的进排气口、第一电磁阀73的另一个工作口、第二电磁阀74的另一个工作口连通。

在本实施例的上述结构中，第一电磁阀73、第二电磁阀74均具有进气位以及排气位，A塔710进气时，B塔712进行排氮，A塔710进气通过第一电磁阀73以及第二电磁阀74的工作口进行进气，B塔712排气通过第一电磁阀73以及第二电磁阀74另一个工作口进行，反之亦然，两个电磁阀并联使用，能够增大进排气量，从而满足单台制氧机出氧量达到20L/min的进排气量要求。

本实施例中，出氧管路主要包括A塔出氧管78以及B塔出氧管79，A塔出氧管79一端连通A塔710顶部的出氧口，B塔出氧管79一端连通B塔712顶部的出氧口，A塔出氧管78、B塔出氧管79的另一端通过三通管接头汇合后连通氧气缓存罐711底部的进氧口，由A塔710、B塔712产生的氧气进入到氧气缓存罐711进行暂存，氧气缓存罐711顶部的出氧口连接总出氧管路72。A塔出氧管78以及B塔出氧管79之间通过均压阀77连通，且在相应的管路上设置单向阀。均压阀77下面有一小段反吹管，反吹管内通过限流结构保证氧浓度不会下降。

参考图10-图13，在本实施例中，还提供有一种吸附塔71的具体结构。其中，A塔710以及B塔712分别设置在氧气缓存罐711的两侧，A塔710、B塔712以及氧气缓存罐711为三个独立的腔体，三者之间一体成型。在A塔710、B塔712内上部分别安装分子筛上挡板组件717，下部分别安装分子筛下挡板组件718，分子筛设置在分子筛上挡板组件717以及分子筛下挡板组件718之间。分子筛上挡板组件717以及分子筛下挡板组件718的结构可参考图13所示，主要由挡板721以及密筛网、封圈722、毛毡布组成，挡板721、筛网以及毛毡布黏在一起与密封圈722一起阻止分子筛流失。其中，在分子筛上挡板组件717与上端盖715之间设置弹簧716，通过弹簧716的弹力压紧分子筛。

在本实施例提供的有一种优选方案中，参考图12，在上端盖715以及下端盖719上对应A塔710以及B塔712的腔室位置均设置有气流通道720，气流经过流道均匀分布到吸附塔截面上，进而均匀分布到整个分子筛腔室内。

Claims (10)

1.一种模块化制氧系统，包括制氧模块以及增压模块，其特征在于，所述制氧模块包括一台带控制屏的制氧主机模块以及若干台制氧辅机模块，制氧主机模块、各制氧辅机模块、增压模块均为独立的结构单元，所述制氧主机模块、增压模块分别设置在两侧，制氧主机模块、增压模块之间依次设置所述制氧辅机模块；

所述制氧主机模块、各制氧辅机模块均包括空压机、冷凝器、制氧主机以及控制单元，各制氧辅机模块的控制单元通过信号线连接至制氧主机模块的控制单元，由制氧主机模块的控制单元统一控制，制氧主机模块、各制氧辅机模块对应的制氧主机产出的氧气通过管道汇总后送入增压模块；

所述增压模块包括增压机以及多组串联设置的储气罐，由增压机对氧气增压后送入储气罐，所述储气罐具有压力表，所述制氧主机模块的控制单元具有压力检测模块，压力检测模块与储气罐通过管道联通，制氧主机模块的控制单元通过储气罐的压力控制制氧系统运行。

2.根据权利要求1所述的一种模块化制氧系统，其特征在于，所述制氧主机模块以及制氧辅机模块均还包括进气过滤器以及风扇，空气通过所述进气过滤器进入空压机，再通过冷凝器到达制氧主机，风扇设置在冷凝器与空压机之间。

3.根据权利要求1所述的一种模块化制氧系统，其特征在于，所述制氧主机模块、制氧辅机模块以及增压模块均包括独立的壳体，制氧主机模块、制氧辅机模块的壳体分为上、中、下三层，上层设置控制单元，中层设置制氧主机，下层设置空压机、冷凝器，制氧主机模块、制氧辅机模块以及增压模块的壳体底部均设置可锁止的滚轮。

4.根据权利要求1所述的一种模块化制氧系统，其特征在于，所述制氧主机模块、制氧辅机模块对应的制氧主机与增压模块连接的管路上设置稳压阀以及截止阀，所述储气罐出口设置截止阀。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种模块化制氧系统，其特征在于，所述制氧主机包括吸附塔、进气排氮管路以及出氧管路，所述吸附塔包括塔体、上端盖以及下端盖，所述塔体包括A塔、B塔以及氧气缓存罐，A塔以及B塔内设置分子筛；

所述进气排氮管路包括并联使用的第一电磁阀以及第二电磁阀，第一电磁阀以及第二电磁阀均采用二位四通电磁阀；

第一电磁阀、第二电磁阀的进气口连接冷凝器出口，第一电磁阀、第二电磁阀的排气口分别连接排氮管路，第一电磁阀的两个工作口分别连接A塔、B塔底部的进排气口，第二电磁阀的两个工作口分别连接A塔、B塔底部的进排气口；

所述出氧管路包括A塔出氧管以及B塔出氧管，A塔出氧管一端连通A塔顶部的出氧口，B塔出氧管一端连通B塔顶部的出氧口，A塔出氧管、B塔出氧管的另一端汇合后连通氧气缓存罐底部的进氧口，氧气缓存罐顶部的出氧口连接总出氧管路，各制氧主机的总出氧管路汇总后连接至增压模块。

6.根据权利要求5所述的一种模块化制氧系统，其特征在于，所述第一电磁阀用于连接气源的进气口前部设置第一除水过滤器，所述第二电磁阀用于连接气源的进气口前部设置第二除水过滤器；所述第一电磁阀连接的排氮管路末端设置第一消音器，所述第二电磁阀连接的排氮管路末端设置第二消音器。

7.根据权利要求5所述的一种模块化制氧系统，其特征在于，所述A塔底部的进排气口以及B塔底部的进排气口分别设置一个三通管接头，A塔处的三通管接头用于使A塔的进排气口、第一电磁阀的其中一个工作口、第二电磁阀的其中一个工作口连通，B塔处的三通管接头用于使B塔的进排气口、第一电磁阀的另一个工作口、第二电磁阀的另一个工作口连通；所述出氧管路还包括均压阀，均压阀的两端口分别连接A塔出氧管以及B塔出氧管。

8.根据权利要求5所述的一种模块化制氧系统，其特征在于，所述制氧主机模块、制氧辅机模块均包括两个空压机以及两个冷凝器，两个冷凝器分别连接对应的空压机，第一电磁阀的进气口连通其中一个冷凝器出口，第二电磁阀进气口连通另一个冷凝器出口。

9.根据权利要求5所述的一种模块化制氧系统，其特征在于，所述A塔以及B塔分别设置在氧气缓存罐的两侧，A塔、B塔以及氧气缓存罐为三个独立的腔体，A塔、B塔以及氧气缓存罐一体成型。

10.根据权利要求9所述的一种模块化制氧系统，其特征在于，所述A塔、B塔内上部分别安装分子筛上挡板组件，下部分别安装分子筛下挡板组件，分子筛位于分子筛上挡板组件以及分子筛下挡板组件之间，所述分子筛上挡板组件与上端盖之间设置弹簧。