CN117432615A - 气体装置的改进或与气体装置有关的改进 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及气体装置的改进或与气体装置有关的改进。气体发生装置包括进气单元、压缩机单元、气体分离器、分离气体出口和压力控制装置。压缩机单元可操作以通过进气单元抽吸气体并将气体抽吸到压缩机单元中。气体分离器配置成分离来自压缩机单元的压缩气体。分离气体出口配置成接收来自气体分离器的经分离压缩的气体。压力控制装置可操作以控制气体发生装置中在压缩机单元和气体分离器之间的压力。压力控制装置包括具有流体入口和流体出口的主体部分、压力传感器模块、阀模块和控制模块。压力传感器模块配置成测量主体部分中的流体压力。阀模块可操作以控制从流体出口流出的流体流。控制模块配置成接收来自压力传感器模块的输出信号并操作阀模块。
Description
本发明涉及气体发生装置、气体处理装置、压力控制装置及其操作方法。
已知气体处理装置和气体发生装置包括空气进气单元、压缩机单元、空气过滤单元、排水系统和储气罐。虽然这样的装置能够处理和生成经过滤的大气空气，但是它们容易受到气体纯度和故障的问题的影响。
本发明人已经意识到上述装置和系统中的缺点。
根据本发明的第一方面，提供了一种压力控制装置，该压力控制装置包括：
主体部分，该主体部分具有流体入口和流体出口；
压力传感器模块，该压力传感器模块被配置成测量主体部分中的流体的压力；
阀模块，该阀模块能够操作以控制从主体部分的流体出口流出的流体流；以及
控制模块，该控制模块被配置成接收来自压力传感器模块的输出信号，并且操作阀模块。
压力控制装置可以是泄压(pressure relief)装置。压力控制装置可以是泄压阀装置。
压力控制装置可以用于气体发生装置或气体发生器。压力控制装置可以用于气体处理装置或气体发生器。
压力控制装置可以是可自动操作的。控制模块可以被配置成自动操作。控制模块可以被配置成根据从压力传感器模块接收的输出信号来操作。控制模块可被配置成根据从压力传感器模块接收的输出信号自动操作。
压力控制装置可以是可操作的以控制气体发生装置中的流体压力。压力控制装置可以是可操作的以控制气体处理装置中的流体压力。
流体可以是气体。流体可以是水。流体可以是水/气体混合物。流体可以是带有水蒸汽的气体。气体可以是由气体发生装置生成的气体。气体可以是大气空气。气体可以是压缩的大气空气。气体可以是经过滤的气体。气体可以是经压缩过滤的气体。气体可以是压缩的且经过滤的大气空气。
压力传感器模块可以被布置成从流体入口接收流体。压力传感器模块可以被布置成从流体入口接收流体并将流体传递到阀模块。阀模块可以控制通过流体出口的流体流。在这种布置中，在使用中，压力控制装置测量和控制背压。在与气体发生装置或气体处理装置一起使用时，压力控制装置可用于测量和控制压缩机和气体分离器之间的背压。在与气体发生装置或气体处理装置一起使用时，压力控制装置可用于测量和控制压缩机下游的背压。
主体部分可以允许流体在主体部分的流体入口和流体出口之间流动。在使用中，流体可以在流体入口和流体出口之间流动通过主体部分。
流体出口可以是通风口。流体出口可以是大气通风口。流体出口可以允许流体排放到大气中。
主体部分可以被配置成使得在使用中，流体可以流入压力传感器模块。
主体部分可以包括压力传感器模块流体出口。压力传感器模块流体出口可以流体连接到主体部分。也就是说，在使用中，主体部分中的流体可经由压力传感器模块流体出口流入压力传感器模块。
主体部分可以包括第一部分和第二部分。第一部分可以与压力传感器模块相关联，并且第二部分可以与阀模块相关联。主体部分的流体入口可以与主体部分的第一部分相关联。主体部分的流体出口可以与主体部分的第二部分相关联。主体部分的第一部分和第二部分可以流体连接。
主体部分的第一部分可以包括压力传感器模块流体出口。压力传感器模块流体出口可以流体连接到主体部分的第一部分。也就是说，在使用中，主体部分的第一部分中的流体可经由压力传感器模块流体出口流入压力传感器模块。
在这种布置中，在使用中，流体可以流动通过主体部分的第一部分和第二部分，并且还可以经由压力传感器模块流体出口流入压力传感器模块。
主体部分的流体入口可以位于主体部分的侧部。主体部分的流体出口可以位于主体部分的侧部。主体部分的流体入口可以位于主体部分的第一侧部上，并且主体部分的流体出口可以位于主体部分的相对的第二侧部上。
主体部分的流体入口和流体出口可以水平布置。主体部分的流体入口和流体出口可以线性布置。主体部分的流体入口和流体出口可以竖直布置。
流体入口和流体出口可以包括配件(fittings)。配件可以是1/8”BSPP(英国标准并联管路)配件。然而，应当理解，也可以使用其他配件。
主体部分可以包括纵向轴线。纵向轴线可在主体部分的侧部之间延伸。主体部分可以包括横向轴线。横向轴线可以在主体部分的顶侧和底侧之间延伸。
主体部分的流体入口和流体出口之间的流体路径可以线性布置。主体部分的流体入口和流体出口之间的流体路径可以基本上平行于主体部分的纵向轴线。
压力传感器模块可以被配置成测量主体部分的至少一部分中的流体的压力。
压力传感器模块可以流体连接到主体部分。压力传感器模块可以被配置成从主体部分接收流体。
压力传感器模块可以是换能器。压力传感器可以生成输出信号，该输出信号指示所测量的压力。输出信号可以是电信号。
压力传感器可以是压力换能器。然而，应当理解，可以使用其他类型的压力传感器。
压力传感器模块可以是可操作的，以测量在0Pa和1.6×106Pa之间的范围内的压力。
压力传感器模块可以被配置成向控制模块输出信号。向控制模块的输出信号可以指示所测量的压力。输出信号可以是电信号。输出信号可以根据所测量的压力而变化。输出信号可以与所测量的压力成比例。输出信号可以与所测量的压力成线性比例。
压力传感器模块可以被配置成连续地向控制模块输出信号。压力传感器模块可以被配置成周期性地向控制模块输出信号。
压力传感器模块可以被配置成向控制模块输出一个或更多个信号。
控制模块可以被配置成控制压力传感器模块的操作。
阀模块可以是可操作的，以降低主体部分中的流体的压力。阀模块可以被配置成在使用中降低主体部分中的流体的压力。
阀模块可以包括阀。阀模块可以包括阀部件。阀模块可以包括阀构件。
阀可以是可操作的，以控制从流体出口流出的流体流。
阀可以被配置成打开和关闭。阀可以是可操作的以打开和关闭。
阀可以被配置成允许流体从主体部分经阀模块流动到大气中。阀可以被配置成允许流体从主体部分经阀模块的阀流动到大气中。阀可以是排气阀。阀可以是泄压阀。阀可以是比例泄压阀。阀可以位于装置的主体部分的第二部分的上部上。
可以控制阀在完全关闭位置和完全打开位置之间被打开的程度。阀可以是比例阀。阀可以是比例阀。阀可以是可操作的以控制阀在完全关闭位置和完全打开位置之间被打开的程度。
阀被打开的程度可以与所测量的压力和预定压力之间的差成比例。预定压力可以是压力控制装置的压力设置点。
阀的打开和/或关闭可以与所测量的压力和预定压力之间的差成比例。预定压力可以是压力控制装置的压力设置点。
阀可以是电子控制阀。阀可以是机电阀。阀可以是电磁阀。
控制模块可以是可操作的以致动阀。控制模块可以可操作地控制流体通过阀的流速。
控制模块可以是可操作的以打开和关闭阀。控制模块可以是可操作的以调节阀的打开和关闭。
控制模块可以使用可变脉冲或脉宽调制(PWM)来操作阀的打开和关闭。
控制模块可以被配置成控制阀模块的操作。
控制模块可以被配置成根据从压力传感器模块接收的输出信号来操作阀模块。
控制模块可以被配置成向阀模块的阀发送阀控制信号。控制模块可以被配置成控制阀的打开和关闭。控制模块可以被配置成致动阀。阀可以被配置成控制从主体部分流出的流体流。
压力传感器模块可以被配置成一旦在装置的主体部分中已经达到预定压力，就向控制模块发送输出信号。预定压力可以是最大压力。
压力传感器模块可以被配置成连续地向控制模块发送输出信号，该输出信号表示装置的主体部分中的压力。
控制模块可以被配置成一旦在装置的主体部分中已经达到预定压力，就向阀模块的阀发送阀控制信号。预定压力可以是最大压力。
控制模块可以是可操作的以在装置的主体部分中保持基本上恒定的压力。控制模块可以被配置成操作阀模块以在装置的主体部分中保持基本上恒定的压力。
控制模块可以位于压力控制装置的主体部分上。控制模块可以附接或可附接到压力控制装置的主体部分。
控制模块可以包括微控制器(MC)。MC可以包括电源模块、输入/输出(I/O)模块、处理器模块和编程模块。控制模块可以包括一个或更多个可编程存储器设备。控制模块可以包括一个或更多个存储器存储设备。控制模块可以包括一个或更多个计算设备。控制模块可操作以运行一个或更多计算机程序。
控制模块可以是通过24v/0.5A DC电源可操作的。然而，应当理解，其他操作功率设置也可以被使用。
控制模块可被配置成从压力传感器模块接收一个或更多个压力信号。
控制模块可以被配置成控制压力传感器模块。
控制模块可被配置成选择性地接收来自压力传感器模块的输出信号。控制模块可以被配置成连续地接收来自压力传感器模块的输出信号。
压力传感器模块可以被配置成以一个或更多个预定压力值向控制模块输出信号。
控制模块可以是可操作的以设置压力传感器模块向控制模块输出信号时的压力。这可以是压力设置点。这可以是预定压力设置点。预定压力设置点可以是阀模块降低装置的主体部分中的压力时的压力。
控制模块可以是可操作的以设置压力传感器模块向控制模块输出信号的一个或更多个压力。这些可以是压力设置点。这些可以是预定压力设置点。预定压力设置点可以是阀模块降低装置的主体部分中的压力时的压力。压力控制装置一次只能操作一个设置的压力设置点。
当由压力传感器模块测量的压力达到预定压力设置点时，控制模块可以是可操作的以操作阀模块。
阀被打开的程度与所测量的压力和预定压力设置点之间的差成比例。
阀的打开和/或关闭可以与所测量的压力和预定压力设置点之间的差成比例。
可以在控制模块上手动设置预定压力设置点或每个预定压力设置点。控制模块可包括手动压力设置点。手动压力设置点可以是开关。开关的位置可以选择压力设置点。控制模块可包括用于选择手动压力设置点的两个位置。控制模块可包括用于选择手动压力设置点的两个或更多个位置。
控制模块可包括装置状态指示设备。装置状态指示设备可以被配置为指示装置的状态或操作条件。装置状态指示设备可以被配置成输出一个或更多个视觉信号和/或听觉信号。
装置状态指示设备可以被配置成指示装置被设置到的预定压力设置点。
根据本发明的第二方面，提供了一种气体发生装置，该气体发生装置包括：
进气单元；
压缩机单元，该压缩机单元可操作以通过进气单元抽吸气体并将气体抽吸到压缩机单元中；
气体分离器，该气体分离器被配置成分离来自该压缩机单元的压缩气体；
分离气体出口，分离气体出口被配置成接收来自气体分离器的经分离压缩的气体；以及
压力控制装置，该压力控制装置可操作以控制在气体发生装置中在压缩机单元和气体分离器之间的压力，该压力控制装置包括：
主体部分，该主体部分具有流体入口和流体出口；
压力传感器模块，该压力传感器模块被配置成测量主体部分中的流体的压力；
阀模块，该阀模块可操作以控制从主体部分的流体出口流出的流体流；以及
控制模块，该控制模块被配置成接收来自所述压力传感器模块的输出信号，并且操作阀模块。
进气单元可以是空气进气单元。
压缩机单元可以是可操作的以通过进气单元抽吸大气空气。
气体可以是大气空气。
压力控制装置的流体入口可以被配置成接收来自压缩机单元的压缩气体。
气体分离器可以是过滤单元。气体分离器可以是空气过滤单元。气体分离器可以是大气空气过滤单元。
气体分离器可以被配置成将压缩气体分离成一种或更多种组分。气体发生装置的气体分离器可以被配置成分离出压缩气体中除一种气体组分之外的基本上所有气体组分。气体发生装置的气体分离器可以被配置成选择性地分离出压缩气体中除一种气体组分之外的基本上所有气体组分。
在压缩气体是压缩的大气空气的情况下，气体分离器可以被配置成将压缩的大气空气过滤或分离成其组成的气体组分中的至少一种。也就是说，气体发生装置的气体分离器可以被配置成过滤或分离出大气空气中除一种气体组分之外的基本上所有气体组分。因此，气体发生装置的气体分离器可以是可操作的以选择性地过滤或分离出大气空气中存在的五种主要气体中的四种。因此，在压缩的大气空气穿过气体发生装置的气体分离器之后存在的剩余气体可以是氮气、氧气、氩气或二氧化碳。
气体发生装置的气体分离器可以是膜过滤器。气体发生装置的气体分离器可以是分子筛过滤器。气体发生装置的气体分离器可以是碳分子筛过滤器。气体发生装置的气体分离器可以是摩尔筛过滤器(mol sieve filter)。气体发生装置的气体分离器可以是干燥器膜过滤器。气体发生装置的气体分离器可以是中空纤维膜过滤器。气体发生装置的气体分离器可以是分子筛。气体发生装置的气体分离器可以是催化反应器。气体发生装置的气体分离器可以是烃分子筛。气体分离器可以是膜。气体分离器可以是变压吸附(PSA)装置。气体分离器可以是真空变压吸附(VPSA)装置。气体分离器可以是催化反应装置。气体分离器可以是变温吸附(TSA)装置。气体分离器可以是电解装置。气体分离器可以是分馏装置。气体分离器可以是化学反应装置。
装置还可包括储气罐。储气罐可以被配置成接收和存储来自气体分离器的经分离压缩的气体。
储气罐可以连接到分离气体出口(输出回路)。
气体发生装置可包括两个或更多个压缩机单元。每个压缩机单元可以通过进气单元抽吸气体。可选地，气体发生装置可以包括两个或更多个进气单元，并且每个压缩机可以用其自身的进气单元操作。在这种布置中，每个压缩机单元包括其自身的气体分离器和压力控制装置。每个气体分离器可以被配置成从气体中过滤或分离不同的气体组分。每个气体分离器可以被配置成从气体中过滤或分离相同的气体组分。
在气体是大气空气的情况下，每个气体分离器可以被配置成从大气空气中过滤或分离不同组成的气体组分。每个气体分离器可以被配置成从大气空气中过滤或分离相同组成的气体组分。
气体发生装置可以包括两个或更多个压缩机单元和压力控制装置，每个压缩机单元被配置成与气体分离器一起操作。
本发明的第二方面的实施例可以包括本发明的第一方面或其实施例的一个或更多个特征。类似地，本发明的第一方面的实施例可以包括本发明的第二方面或其实施例的一个或更多个特征。
根据本发明的第三方面，提供了一种气体发生装置，该气体发生装置包括：
进气单元；
压缩机单元，该压缩机单元可操作以通过进气单元抽吸气体并将气体抽吸到压缩机单元中；
过滤单元，该过滤单元被配置成过滤来自压缩机单元的压缩气体；
气体分离器，该气体分离器被配置成分离来自过滤单元的压缩气体；
分离气体出口，该分离气体出口被配置成接收来自气体分离器的经分离压缩的气体；以及
压力控制装置，该压力控制装置可操作以控制在气体发生装置中在压缩机单元和气体分离器之间的压力，该压力控制装置包括：
主体部分，该主体部分具有流体入口和流体出口；
压力传感器模块，该压力传感器模块被配置成测量该主体部分中的流体的压力；
阀模块，该阀模块可操作以控制从该主体部分的流体出口流出的流体流；以及
控制模块，该控制模块被配置成接收来自压力传感器模块的输出信号，并且操作阀模块。
进气单元可以是空气进气单元。
压缩机单元可操作以通过进气单元抽吸大气空气。
气体可以是大气空气。
压力控制装置的流体入口可以被配置成接收来自压缩机单元的压缩气体。
压力控制装置的流体入口可以被配置成接收来自过滤单元的压缩气体。
压力控制装置的流体入口可以被配置成接收来自第二过滤单元的压缩的空气。
过滤单元可以是流体过滤单元。过滤单元可以是蒸汽过滤单元。过滤单元可以是流体和蒸汽过滤单元。过滤单元可以是流体、蒸汽和颗粒过滤单元。过滤单元可以被配置成从来自压缩机单元的压缩气体中去除流体、蒸汽或颗粒。过滤单元可以被配置成从来自压缩机单元的压缩气体中去除水汽、粗颗粒和细颗粒。
过滤单元可以包括两个或更多个过滤部件。每个过滤部件可以包括预定过滤特性。过滤单元可以包括三个过滤部件。每个过滤部件可以包括预定过滤特性。过滤单元可以包括多个过滤部件。每个过滤部件可以包括预定过滤特性。
过滤单元可包括第一过滤部件。第一过滤部件可以被配置成从压缩气体中过滤流体。第一过滤部件可以被配置成从压缩气体中过滤流体、蒸汽和颗粒。第一过滤部件可以被配置成从压缩气体中过滤液体和/或蒸汽形式的流体。
过滤单元可包括第二过滤部件。第二过滤部件可以被配置成从压缩气体中过滤粗颗粒。粗颗粒可以是薄雾或蒸汽。
过滤单元可以包括第三过滤部件。第三过滤部件可以被配置成从压缩气体中过滤细颗粒。细颗粒可以是大于0.1微米的任何材料或物质。
气体分离器可以是空气过滤单元。气体分离器可以是分离器单元。
气体分离器可以被配置成将气体分离成一种或更多种组分。气体发生装置的气体分离器可以被配置成分离出压缩气体中除一种气体组分之外的基本上所有气体组分。气体发生装置的气体分离器可以被配置成选择性地分离出压缩气体中除一种气体组分之外的基本上所有气体组分。
在压缩气体是压缩的大气空气的情况下，气体分离器可以被配置成将来自过滤单元的压缩的大气空气过滤或分离成其组成的气体组分中的至少一种。也就是说，气体发生装置的气体分离器可以被配置成过滤或分离出大气空气中除一种气体组分之外的基本上所有气体组分。因此，气体发生装置的气体分离器可以是可操作的以选择性地过滤或分离出大气空气中存在的五种主要气体中的四种。因此，在压缩的大气空气穿过气体发生装置的气体分离器之后存在的剩余气体可以是氮气、氧气、氩气或二氧化碳。
气体发生装置的气体分离器可以是膜过滤器。气体发生装置的气体分离器可以是分子筛过滤器。气体发生装置的气体分离器可以是碳分子筛过滤器。气体发生装置的气体分离器可以是摩尔筛过滤器。气体发生装置的气体分离器可以是干燥器膜过滤器。气体发生装置的气体分离器可以是中空纤维膜过滤器。气体发生装置的气体分离器可以是分子筛。气体发生装置的气体分离器可以是催化反应器。气体发生装置的气体分离器可以是烃分子筛。气体分离器可以是膜。气体分离器可以是变压吸附(PSA)装置。气体分离器可以是真空变压吸附(VPSA)装置。气体分离器可以是催化反应装置。气体分离器可以是变温吸附(TSA)装置。气体分离器可以是电解装置。气体分离器可以是分馏装置。气体分离器可以是化学反应装置。
装置还可包括储气罐。储气罐可以被配置成接收和存储来自气体分离器的经分离压缩的气体。
储气罐可以连接到分离气体出口(输出回路)。
气体发生装置可包括两个或更多个压缩机单元。每个压缩机单元可以通过进气单元抽吸气体。可选地，气体发生装置可以包括两个或更多个进气单元，并且每个压缩机可以用其自身的进气单元操作。在这种布置中，每个压缩机单元包括其自身的过滤单元、压力控制装置和气体分离器。每个气体分离器可以被配置成从气体中过滤或分离不同的气体组分。每个气体分离器可以被配置成从气体中过滤或分离相同的气体组分。
在压缩气体是压缩的大气空气的情况下，每个气体分离器可以被配置成从大气空气中过滤不同组成的气体组分。每个气体分离器可以被配置成从大气空气中过滤相同组成的气体组分。
气体发生装置可以包括两个或更多个压缩机单元，每个压缩机单元被配置成与过滤单元、压力控制装置和气体分离器一起操作。
本发明的第三方面的实施例可以包括本发明的第一方面或第二方面或其实施例的一个或更多个特征。类似地，本发明的第一方面或第二方面的实施例可以包括本发明的第三方面或其实施例的一个或更多个特征。
根据本发明的第四方面，提供了一种控制装置中的流体压力的方法，该方法包括以下步骤：
提供压力控制装置，该压力控制装置包括：
主体部分，该主体部分具有流体入口和流体出口；
压力传感器模块，该压力传感器模块被配置成测量主体部分中的流体的压力；
阀模块，该阀模块可操作以控制从主体部分的流体出口流出的流体流；以及
控制模块，该控制模块被配置成接收来自压力传感器模块的输出信号，并且操作阀模块，
操作压力传感器模块以测量该装置的主体部分中的流体的压力，并向控制模块输出信号；以及
根据控制模块接收到的信号操作阀模块。
由压力传感器模块输出的信号可以表示主体部分中的流体的压力。
当压力达到预定值时，压力传感器模块可以向控制模块输出信号。压力传感器模块可以连续地将信号输出到控制模块。
控制模块可被配置成根据从压力传感器模块接收的预定信号来操作阀模块。控制模块可被配置成仅当已经测量到或达到预定压力时才操作阀模块。
本发明的第四方面的实施例可以包括本发明的第一方面、第二方面或第三方面或它们的实施例的一个或更多个特征。类似地，本发明的第一方面、第二方面或第三方面的实施例可以包括本发明的第四方面或其实施例的一个或更多个特征。
根据本发明的第五方面，提供了一种生成气体的方法，该方法包括以下步骤：
提供气体发生装置，该气体发生装置包括：
进气单元；
压缩机单元，该压缩机单元可操作以通过进气单元抽吸气体并将
气体抽吸到压缩机单元中；
气体分离器，该气体分离器被配置成分离来自压缩机单元的压缩气体；
分离气体出口，该分离气体出口被配置成接收来自该气体分离器的经分离压缩的气体；以及
压力控制装置，该压力控制装置可操作以控制在气体发生装置中在压缩机单元和气体分离器之间的压力，该压力控制装置包括：
主体部分，该主体部分具有流体入口和流体出口；
压力传感器模块，该压力传感器模块被配置成测量主体部分中的流体的压力；
阀模块，该阀模块可操作以控制从主体部分的流体出口流出的流体流；以及
控制模块，该控制模块被配置成接收来自压力传感器模块的输出信号，并且操作阀模块；
操作压缩机单元以通过进气单元将气体抽吸到压缩机单元中；
利用气体分离器分离来自压缩机单元的压缩气体；
将经分离的气体提供到分离气体出口；以及
操作压力控制装置以控制在气体发生装置中在压缩机单元和气体分离器之间的压力。
进气单元可以是空气进气单元。
压缩机单元可操作以通过进气单元抽吸大气空气。
气体可以是大气空气。
压力控制装置的流体入口可以被配置成接收来自压缩机单元的压缩气体。
本发明的第五方面的实施例可以包括本发明的第一方面、第二方面、第三方面或第四方面或它们的实施例的一个或更多个特征。类似地，本发明的第一方面、第二方面、第三方面或第四方面的实施例可以包括本发明的第五方面或其实施例的一个或更多个特征。
根据本发明的第六方面，提供了一种生成气体的方法，该方法包括以下步骤：
提供气体发生装置，该气体发生装置包括：
进气单元；
压缩机单元，该压缩机单元可操作以通过进气单元抽吸气体并将气体抽吸到压缩机单元中；
过滤单元，该过滤单元被配置成过滤来自压缩机单元的压缩气体；
气体分离器，该气体分离器被配置成分离来自过滤单元的压缩气体；
分离气体出口，该分离气体出口被配置成接收来自气体分离器的经分离压缩的气体；以及
压力控制装置，该压力控制装置可操作以控制在气体发生装置中在压缩机单元和气体分离器之间的压力，该压力控制装置包括：
主体部分，该主体部分具有流体入口和流体出口；
压力传感器模块，该压力传感器模块被配置成测量主体部分中的流体的压力；
阀模块，该阀模块可操作以控制从主体部分的流体出口流出的流体流；以及
控制模块，该控制模块被配置成接收来自压力传感器模块的输出信号，并且操作阀模块；
操作压缩机单元以通过进气单元将气体抽吸到压缩机单元中；
利用过滤单元过滤来自压缩机单元的压缩气体；
利用气体分离器分离来自过滤单元的压缩气体；
将经分离的气体提供到分离气体出口；以及
操作压力控制装置以控制在气体发生装置中在压缩机单元和气体分离器之间的压力。
压力控制装置的流体入口可以被配置成接收来自压缩机单元的压缩气体。
压力控制装置的流体入口可以被配置成接收来自过滤单元的压缩气体。
本发明的第六方面的实施例可以包括本发明的第一方面、第二方面、第三方面、第四方面或第五方面或它们的实施例的一个或更多个特征。类似地，本发明的第一方面、第二方面、第三方面、第四方面或第五方面的实施例可以包括本发明的第六方面或其实施例的一个或更多个特征。
根据本发明的第七方面，提供了一种气体处理装置，该气体处理装置包括：
进气单元；
压缩机单元，该压缩机单元可操作以通过进气单元抽吸气体并将气体抽吸到压缩机单元中；
气体出口，该气体出口被配置成接收来自压缩机单元的压缩气体；以及
压力控制装置，该压力控制装置可操作以控制在气体处理装置中在压缩机单元下游的压力，该压力控制装置包括：
主体部分，该主体部分具有流体入口和流体出口；
压力传感器模块，该压力传感器模块被配置成测量主体部分中的流体的压力；
阀模块，该阀模块可操作以控制从主体部分的流体出口流出的流体流；以及
控制模块，该控制模块被配置成接收来自压力传感器模块的输出信号，以及操作阀模块。
进气单元可以是空气进气单元。
压缩机单元可以是可操作的以通过进气单元抽吸大气空气。
气体可以是大气空气。
压力控制装置可以是可操作的以控制在气体处理装置中在压缩机单元和气体出口之间的压力。
压力控制装置的流体入口可以被配置成接收来自压缩机单元的压缩气体。
气体处理装置还可以包括气体分离器。气体分离器可以被配置成分离来自压缩机单元的压缩气体。
压力控制装置可以是可操作的以控制在气体处理装置中在压缩机单元和气体分离器之间的压力。
气体分离器可以是过滤单元。气体分离器可以是空气过滤单元。气体分离器可以是大气空气过滤单元。
气体分离器可以被配置成将压缩气体分离成一种或更多种组分。气体处理装置的气体分离器可以被配置成分离出压缩气体中除一种气体组分之外的基本上所有气体组分。气体处理装置的气体分离器可以被配置成选择性地分离出压缩气体中除一种气体组分之外的基本上所有气体组分。
在压缩气体是压缩的大气空气的情况下，气体分离器可以被配置成将压缩的大气空气过滤或分离成其组成的气体组分中的至少一种。也就是说，气体处理装置的气体分离器可以被配置成过滤或分离出大气空气中除一种气体组分之外的基本上所有气体组分。因此，气体处理装置的气体分离器可操作以选择性地过滤或分离出大气空气中存在的五种主要气体中的四种。因此，在压缩的大气空气穿过气体处理装置的气体分离器之后存在的剩余气体可以是氮气、氧气、氩气或二氧化碳。
气体处理装置的气体分离器可以是膜过滤器。气体处理装置的气体分离器可以是分子筛过滤器。气体处理装置的气体分离器可以是碳分子筛过滤器。气体处理装置的气体分离器可以是摩尔筛过滤器。气体处理装置的气体分离器可以是干燥膜过滤器。气体处理装置的气体分离器可以是中空纤维膜过滤器。气体处理装置的气体分离器可以是分子筛。气体处理装置的分离器可以是催化反应器。气体处理装置的气体分离器可以是烃分子筛。气体分离器可以是膜。气体分离器可以是变压吸附(PSA)装置。气体分离器可以是真空变压吸附(VPSA)装置。气体分离器可以是催化反应装置。气体分离器可以是变温吸附(TSA)装置。气体分离器可以是电解装置。气体分离器可以是分馏装置。气体分离器可以是化学反应装置。
所述装置还可包括储气罐。储气罐可以被配置成接收和存储来自气体分离器的经分离压缩的气体。储气罐可以被配置成接收和存储来自压缩机单元的经分离压缩的气体。
储气罐可以是可连接到气体出口(输出回路)的。
当气体处理装置包括气体分离器时，气体出口可以是分离气体出口。储气罐可以是可连接到分离气体出口(输出回路)的。
气体处理装置可以包括两个或更多个压缩机单元。每个压缩机单元可以通过进气单元抽吸气体。可选地，气体处理装置可以包括两个或更多个进气单元，并且每个压缩机可以用其自身的进气单元操作。在这种布置中，每个压缩机单元包括其自身的压力控制装置。在气体处理装置包括气体分离器的情况下，每个压缩机单元可包括其自身的气体分离器和压力控制装置。每个气体分离器可以被配置成从气体中过滤或分离不同的气体组分。每个气体分离器可以被配置成从气体中过滤或分离相同的气体组分。
在气体是大气空气的情况下，每个气体分离器可以被配置成从大气空气中过滤或分离不同组成的气体组分。每个气体分离器可以被配置成从大气空气中过滤或分离相同组成的气体组分。
气体处理装置可以包括两个或更多个压缩机单元，每个压缩机单元被配置成与压力控制装置一起操作。气体处理装置可以包括两个或更多个压缩机单元和压力控制装置，每个压缩机单元被配置成与气体分离器一起操作。
气体处理装置可以是气体发生装置。
本发明的第七方面的实施例可以包括本发明的第一方面、第二方面、第三方面、第四方面、第五方面或第六方面或它们的实施例的一个或更多个特征。类似地，本发明的第一方面、第二方面、第三方面、第四方面、第五方面或第六方面的实施例可以包括本发明的第七方面或其实施例的一个或更多个特征。
根据本发明的第八方面，提供了一种气体处理装置，该气体处理装置包括：
进气单元；
压缩机单元，该压缩机单元可操作以通过进气单元抽吸气体并将气体抽吸到压缩机单元中；
过滤单元，该过滤单元被配置成过滤来自压缩机单元的压缩气体；
气体出口，该气体出口被配置成接收来自压缩机单元的压缩气体；以及
压力控制装置，该压力控制装置可操作以控制在气体处理装置中在压缩机单元下游的压力，该压力控制装置包括：
主体部分，该主体部分具有流体入口和流体出口；
压力传感器模块，该压力传感器模块被配置成测量主体部分中的流体的压力；
阀模块，该阀模块可操作以控制从主体部分的流体出口流出的流体流；以及
控制模块，该控制模块被配置成接收来自压力传感器模块的输出信号，并且操作阀模块。
进气单元可以是空气进气单元。
压缩机单元可以是可操作的以通过进气单元抽吸大气空气。
气体可以是大气空气。
压力控制装置可以是可操作的以控制在气体处理装置中在压缩机单元和气体出口之间的压力。
压力控制装置的流体入口可以被配置成接收来自压缩机单元的压缩气体。
压力控制装置的流体入口可以被配置成接收来自过滤单元的压缩气体。
过滤单元可以是流体过滤单元。过滤单元可以是蒸汽过滤单元。过滤单元可以是流体和蒸汽过滤单元。过滤单元可以是流体、蒸汽和颗粒过滤单元。过滤单元可以被配置成从来自压缩机单元的压缩气体中去除流体、蒸汽或颗粒。过滤单元可以被配置成从来自压缩机单元的压缩气体中去除水汽、粗颗粒和细颗粒。
过滤单元可以包括两个或更多个过滤部件。每个过滤部件可以包括预定过滤特性。过滤单元可以包括三个过滤部件。每个过滤部件可以包括预定过滤特性。过滤单元可以包括多个过滤部件。每个过滤部件可以包括预定过滤特性。
过滤单元可包括第一过滤部件。第一过滤部件可以被配置成从压缩气体中过滤流体。第一过滤部件可以被配置成从压缩气体中过滤流体、蒸汽和颗粒。第一过滤部件可以被配置成从压缩气体中过滤液体和/或蒸汽形式的流体。
过滤单元可包括第二过滤部件。第二过滤部件可以被配置成从压缩气体中过滤粗颗粒。粗颗粒可以是薄雾或蒸汽。
过滤单元可以包括第三过滤部件。第三过滤部件可以被配置成从压缩气体中过滤细颗粒。细颗粒可以是大于0.1微米的任何材料或物质。
气体处理装置还可以包括气体分离器。气体分离器可以被配置成分离来自压缩机单元的压缩气体。气体分离器可以被配置成分离来自过滤单元的压缩气体。
压力控制装置可以是可操作的以控制在气体处理装置中在压缩机单元和气体分离器之间的压力。
气体分离器可以是空气过滤单元。气体分离器可以是分离器单元。
气体分离器可以被配置成将气体分离成一种或更多种组分。气体处理装置的气体分离器可以被配置成分离出压缩气体中除一种气体组分之外的基本上所有气体组分。气体处理装置的气体分离器可以被配置成选择性地分离出压缩气体中除一种气体组分之外的基本上所有气体组分。
在压缩气体是压缩的大气空气的情况下，气体分离器可以被配置成将来自过滤单元的压缩气体过滤或分离成其组成的气体组分中的至少一种。也就是说，气体处理装置的气体分离器可以被配置成过滤或分离出大气空气中除一种气体组分之外的基本上所有气体组分。因此，气体处理装置的气体分离器可以是可操作的以选择性地过滤或分离出大气空气中存在的五种主要气体中的四种。因此，在压缩的大气空气穿过气体处理装置的气体分离器之后存在的剩余气体可以是氮气、氧气、氩气或二氧化碳。
气体处理装置的气体分离器可以是膜过滤器。气体处理装置的气体分离器可以是分子筛过滤器。气体处理装置的气体分离器可以是碳分子筛过滤器。气体处理装置的气体分离器可以是摩尔筛过滤器。气体处理装置的气体分离器可以是干燥膜过滤器。气体处理装置的气体分离器可以是中空纤维膜过滤器。气体处理装置的气体分离器可以是分子筛。气体处理装置的气体分离器可以是催化反应器。气体处理装置的气体分离器可以是烃分子筛。气体分离器可以是膜。气体分离器可以是变压吸附(PSA)装置。气体分离器可以是真空变压吸附(VPSA)装置。气体分离器可以是催化反应装置。气体分离器可以是变温吸附(TSA)装置。气体分离器可以是电解装置。气体分离器可以是分馏装置。气体分离器可以是化学反应装置。
所述装置还可包括储气罐。储气罐可以被配置成接收和存储来自气体分离器的经分离压缩的气体。储气罐可以被配置成接收和存储来自压缩机单元的经分离压缩的气体。
储气罐可以是可连接到气体出口(输出回路)的。
当气体处理装置包括气体分离器时，气体出口可以是分离气体出口。储气罐可以是可连接到分离气体出口(输出回路)的。
气体处理装置可包括两个或更多个压缩机单元。每个压缩机单元可以通过进气单元抽吸气体。可选地，气体处理装置可以包括两个或更多个进气单元，并且每个压缩机可以用其自身的进气单元操作。在这种布置中，每个压缩机单元包括其自身的过滤单元和压力控制装置。在气体处理装置包括气体分离器的情况下，每个压缩机单元可包括其自身的过滤单元、气体分离器和压力控制装置。每个气体分离器可以被配置成从气体中过滤或分离不同的气体组分。每个气体分离器可以被配置成从气体中过滤或分离相同的气体组分。
在压缩气体是压缩的大气空气的情况下，每个气体分离器可被配置成从大气空气中过滤不同组成的气体组分。每个气体分离器可以被配置成从大气空气中过滤相同组成的气体组分。
气体处理装置可包括两个或更多个压缩机单元，每个压缩机单元被配置成与过滤单元和压力控制装置一起操作。气体处理装置可以包括两个或更多个压缩机单元，每个压缩机单元被配置成与过滤单元、压力控制装置和气体分离器一起操作。
气体处理装置可以是气体发生装置。
本发明的第八方面的实施例可以包括本发明的第一方面、第二方面、第三方面、第四方面、第五方面、第六方面或第七方面或它们的实施例的一个或更多个特征。类似地，本发明的第一方面、第二方面、第三方面、第四方面、第五方面、第六方面或第七方面的实施例可以包括本发明的第八方面或其实施例的一个或更多个特征。
根据本发明的第九方面，提供了一种处理气体的方法，该方法包括以下步骤：
提供气体处理装置，该气体处理装置包括：
进气单元；
压缩机单元，该压缩机单元可操作以通过进气单元抽吸气体并将
气体抽吸到压缩机单元中；
气体出口，该气体出口被配置成接收来自压缩机单元的压缩气体；
以及
压力控制装置，该压力控制装置可操作以控制在气体处理装置中
在压缩机单元下游的压力，该压力控制装置包括：
主体部分，该主体部分具有流体入口和流体出口；
压力传感器模块，该压力传感器模块被配置成测量主体部分中的流体的压力；
阀模块，该阀模块可操作以控制从主体部分的流体出口流出的流体流；以及
控制模块，该控制模块被配置成接收来自压力传感器模块的输出信号，并且操作阀模块；
操作压缩机单元以通过进气单元将气体抽吸到压缩机单元中；
将气体提供到气体出口；以及
操作压力控制装置以控制在气体处理装置中在压缩机单元下游的压力。
进气单元可以是空气进气单元。
压缩机单元可以是可操作的以通过进气单元抽吸大气空气。
气体可以是大气空气。
压力控制装置可以是可操作的以控制在气体处理装置中在压缩机单元和气体出口之间的压力。
压力控制装置的流体入口可以被配置成接收来自压缩机单元的压缩气体。
气体处理装置还可以包括气体分离器。气体分离器可以被配置成分离来自压缩机单元的压缩气体。
该方法可包括利用气体分离器分离来自压缩机单元的压缩气体的进一步步骤。
压力控制装置可以是可操作的以控制在气体处理装置中在压缩机单元和气体分离器之间的压力。
气体处理装置可以是气体发生装置。
本发明的第九方面的实施例可以包括本发明的第一方面、第二方面、第三方面、第四方面、第五方面、第六方面、第七方面或第八方面或它们的实施例的一个或更多个特征。类似地，本发明的第一方面、第二方面、第三方面、第四方面、第五方面、第六方面、第七方面或第八方面的实施例可以包括本发明的第九方面或其实施例的一个或更多个特征。
根据本发明的第十方面，提供了一种处理气体的方法，包括以下步骤：
提供气体处理装置，该气体处理装置包括：
进气单元；
压缩机单元，该压缩机单元可操作以通过进气单元抽吸气体并将气体抽吸到压缩机单元中；
过滤单元，该过滤单元被配置成过滤来自压缩机单元的压缩气体；
气体出口，该气体出口被配置成接收来自压缩机单元的压缩气体；
以及
压力控制装置，该压力控制装置可操作以控制在气体处理装置中
在压缩机单元下游的压力，该压力控制装置包括：
主体部分，该主体部分具有流体入口和流体出口；
压力传感器模块，该压力传感器模块被配置成测量主体部分中的流体的压力；
阀模块，该阀模块可操作以控制从主体部分的流体出口流出的流体流；以及
控制模块，该控制模块被配置成接收来自压力传感器模块的输出信号，并且操作阀模块，
操作压缩机单元以通过进气单元将气体抽吸到压缩机单元中；
利用过滤单元过滤来自压缩机单元的压缩气体；
将气体提供到气体出口；以及
操作压力控制装置以控制在气体处理装置中在压缩机单元下游的压力。
进气单元可以是空气进气单元。
压缩机单元可以是可操作的以通过进气单元抽吸大气空气。
气体可以是大气空气。
压力控制装置可以是可操作的以控制在气体处理装置中在压缩机单元和气体出口之间的压力。
压力控制装置的流体入口可以被配置成接收来自压缩机单元的压缩气体。
气体处理装置还可以包括气体分离器。气体分离器可以被配置成分离来自压缩机单元的压缩气体。
该方法可包括利用气体分离器分离来自过滤单元的压缩气体的进一步步骤。
压力控制装置可以是可操作的以控制在气体处理装置中在压缩机单元和气体分离器之间的压力。
气体处理装置可以是气体发生装置。
本发明第十方面的实施例可以包括本发明的第一方面、第二方面、第三方面、第四方面、第五方面、第六方面、第七方面、第八方面或第九方面或它们的实施例的一个或更多个特征。类似地，本发明的第一方面、第二方面、第三方面、第四方面、第五方面、第六方面、第七方面、第八方面或第九方面的实施例可以包括本发明的第十方面或其实施例的一个或更多个特征。
附图简述
现在将参照附图通过示例的方式来描述本发明的实施例，在附图中：
图1是示例性气体发生装置的示意图；
图2a至图2f是根据本发明的压力控制装置的透视图、侧视图、顶视图、底视图和端视图；以及
图3是根据本发明的气体发生装置/气体处理装置的示意图。
优选实施方案的描述
图1是已知气体发生装置的示意性示例。在这里示出的示例中，该装置从大气空气生成氮气，并且包括两个压缩机单元。然而，已知其他气体发生装置生成其他气体或气体混合物，并且可以包括单个压缩机或多于两个压缩机。
这种气体发生装置的操作是很好理解的，且在这里不提供对这些装置的操作的详细说明。
图1的气体发生装置A包括以下部件：
| 1.进气过滤器 | 12.压力换能器 |
| 2.压缩机 | 13.再加热线圈 |
| 3.压缩机卸载阀 | 14.背压泄压阀 |
| 4.消音器 | 15.氮气膜 |
| 5.安全泄压阀 | 16.烃塔过滤器(Hydrocarbon tower filter) |
| 6.止回阀 | 17.氮气储罐 |
| 7.翅片管冷却器 | 18.细颗粒过滤器 |
| 8.水分离器 | 19.输出压力调节器 |
| 9.粗颗粒过滤器 | 20.输出压力表 |
| 10.细颗粒过滤器 | 21.流量换能器 |
| 11.排水阀 | 22.手动球阀 |
如这种气体发生装置所公知的，由该装置生成的气体的纯度取决于被分离的压缩空气的压力、温度和密度。如果被供给到过滤器15(氮气膜)的压缩空气的压力下降，则通过气体过滤器的压缩空气的流速降低，这影响生成的气体的纯度。
已知气体发生装置中的压力和流速可能受到背压泄压阀(例如图1的气体发生装置A的背压泄压阀14)的操作的影响。背压泄压阀14控制在压缩机2和氮气膜(过滤器)15之间的压缩空气的压力。这种已知的泄压阀14通常是机械阀部件，其中通过手动调整控制阀的打开和关闭的弹簧构件中的张力来设置工作泄压。然而，手动调整泄压设置点是困难的，并且容易出现人为错误，这意味着很难实现精确的泄压设置点。这导致泄压阀和气体发生装置的操作出现问题，如阀不在期望的压力设置下打开和关闭。
此外，由于阀的机械部件的布置和材料，其操作经常出现其他问题。例如，通常在释放压力后阀未正常关闭，这将引起气体发生装置泄漏。这意味着压缩机必须更努力和/或更长时间地工作，以确保产生恒定压力的压缩的大气空气。压缩机的这种过度使用会导致过度磨损，并缩短其使用寿命。当在打开阀14所需的压力和关闭阀所需的压力(由弹簧引起的力)之间产生有效压差时，也会出现其他问题。也就是说，可能需要比压力设置点稍高的压力来打开阀14，并且可能需要比压力设置点稍低的压力来关闭阀14。这样的压力差导致气体发生装置A中的压力波动，该压力波动影响所生成气体的纯度。此外，同样由于阀14的机械部件的布置和材料，阀的性能特点受到阀操作的环境条件的影响。阀14的操作性能受温度、大气压力、湿度等的影响。因此，如果在第一组环境条件下在第一位置处手动设置阀14的压力设置点，则当在第二组环境条件下在第二位置操作阀14时，阀14的性能通常发生变化。
如上所述，本发明的发明人已经意识到这种已知的气体发生装置A的缺点。
参照图2a至图2f，示出了压力控制装置30。如下面进一步描述的，压力控制装置30可以用作本发明的气体发生装置/气体处理装置A’的一部分。
压力控制装置30包括具有流体入口32a和流体出口32b的主体部分32、压力传感器模块34、阀模块36和控制模块38。装置30被配置成在气体发生装置/气体处理装置A’内操作，并控制在压缩机102和氮气膜115(气体分离器的示例)之间的流体压力，如下文进一步描述的。还应当理解，压力控制装置30可以被配置成控制在气体处理装置中在压缩机单元下游的气体压力，如下文进一步描述的。也就是说，该装置不必包括过滤单元108、109、110或氮气膜115，并且该装置可以处理来自压缩机的大气空气以产生压缩的大气空气。在使用过滤单元108、109、110的情况下，经过滤压缩的大气空气将具有降低的水/蒸汽含量和降低的密度，如下文进一步描述的。在这种布置中，这是根据本发明的气体处理装置的一个示例。
应当理解，在这里示出和描述的实施例中，当涉及气体发生和气体发生器理解时，术语“流体”包括气体和压缩的大气气体。在这里示出和描述的实施例中，气体发生装置/气体处理装置A’被描述为使用大气空气作为输入气体。然而，应当理解，气体发生装置A’可以与其他类型的气体一起使用。
如图3所示，压力控制装置30被定位在气体发生装置/气体处理装置A’中，以接收来自过滤部件108、109、110(过滤单元的示例)的压缩的和经过滤的大气空气。然而，应当理解，压力控制装置30的位置可以不同，并且它可以位于压缩机单元102和氮气膜115之间的任何合适的点，或者仅仅位于压缩机单元102的下游。
在这里示出和描述的实施例中，流体入口32a和流体出口32b以基本水平的直线布置在主体部分32的侧部32a’和32b’上，该基本水平的直线平行于主体部分32的纵向轴线32c。在这种布置中，气体通过流体入口32a进入主体部分32，并且可以在流体出口32b处被排出，如下文进一步描述的。主体部分32还包括横向轴线32d。如下文进一步描述的，在使用中，气体也与压力传感器模块34流体连通。
主体部分32包括压力传感器模块流体出口32e，该压力传感器模块流体出口32e允许气体进入压力传感器模块34。
在这里示出和描述的实施例中，主体部分32包括第一部分32g和第二部分32h。第一部分32g与压力传感器模块34相关联，并且第二部分32h与阀模块36相关联。第一部分32g包括压力传感器模块流体出口32e。第一部分32g和第二部分32h通过配件32i流体连接。然而，应当理解，装置30可以包括单个主体部分。
流体入口32a和流体出口32b可包括配件32j。配件32j可以是1/8”BSPP(英国标准并联管路)配件。然而，应当理解，也可以使用其他配件。
压力传感器模块34被配置成测量装置30的主体部分32中的气体压力。该压力是由压缩机102生成并被供给到氮气膜115的压缩的大气气体的压力。压力传感器模块34测量通过气体发生装置/气体处理装置A’的气流的压力。
在这里示出和描述的实施例中，压力传感器模块34是压力换能器。然而，应当理解，可以使用其他类型的压力传感器。
如下文进一步描述的，压力传感器模块34可操作以测量主体部分32中的气体的压力，并向控制模块38输出表示压力测量值的信号。在这里示出和描述的实施例中，输出信号是电信号。因此，由压力传感器模块34输出的电信号与主体部分32中的气体的压力成比例。
在这里示出和描述的实施例中，压力传感器模块34可操作，以测量在0Pa和1.6×106Pa之间的范围内的压力。然而，其他操作压力范围也是可能的。
压力传感器模块34可以被配置成连续地向控制模块38输出信号，或者周期性地向控制模块38输出信号。控制模块38可以被配置成选择性地接收来自压力传感器模块34的输出信号，或者连续地接收来自压力传感器模块34的输出信号。
此外，压力传感器模块34可以被配置成向控制模块38输出一个或更多个信号。
来自压力传感器模块34的信号可以经由电缆42传递到控制模块38。
阀模块36可操作以通过控制从流体出口32b出来的气体流来降低主体部分32中的气体压力。如下面进一步描述的，阀模块36通过经由阀部件36a从主体部分32排出加压气体，并因此从气体发生装置A’排出加压气体来实现这一点。
在这里示出和描述的实施例中，阀36a是电磁阀(电子控制阀的示例)，对阀36a的致动由控制模块38控制。如下面进一步描述的，阀36a用作比例泄压阀。也就是说，可以控制阀打开或关闭的程度，从而控制主体部分32中的压力减小。此外，阀36a的打开和/或关闭或阀36a的致动可由控制模块38调节。阀36a可以通过脉宽调制(PWM)控制或可变脉冲来操作。
如上所述，控制模块38被配置成接收来自压力传感器模块34的输出信号，并且操作阀模块36。控制模块38被配置成根据从压力传感器模块34接收的输出信号来操作。压力传感器模块34可以是可操作的以连续地向控制模块38发送其输出信号，或者仅在所测量的压力达到预定设置点时发送其输出信号。预定设置点可以是气体发生装置/气体处理装置A’中的最大允许气体压力。
控制模块38被配置成向阀模块36的阀36a发送阀控制信号以控制阀36a的打开和关闭。
阀36a被打开的程度可以与所测量的压力和预定压力之间的差成比例。预定压力可以是压力控制装置的压力设置点。控制装置的压力设置点可以是气体发生装置/气体处理装置A’中的最大允许气体压力。
如下面将进一步描述的，控制模块38被配置成以在装置32的主体中保持基本恒定的压力的方式操作阀模块36。
在这里示出和描述的实施例中，控制模块38位于压力控制装置30的主体部分32上。然而，应当理解，控制模块可以附接到或可附接到主体部分32。
控制模块38可包括微控制器(MC)、电源模块、输入/输出(I/O)模块、处理器模块和编程模块。控制模块38还可以包括一个或更多个可编程存储器设备和一个或更多个存储器存储设备。控制模块38还可以包括一个或更多个计算设备，并且可以操作以运行一个或更多个计算机程序。控制模块38还可通过24v/0.5A DC电源进行操作。然而，应当理解，可以使用其他操作功率设置。
控制模块38可操作以设置压力传感器模块34向控制模块38输出信号时的压力。这可以是预定压力设置点。预定压力设置点可以是阀模块36降低装置30的主体部分32中的压力时的压力。此外，控制模块38可操作以设置一个或更多个压力，在该一个或更多个压力下压力传感器模块34向控制模块38输出信号。因此，控制模块38可操作以选择一个或更多个压力，在该一个或更多个压力下阀模块36被操作以降低主体部分32中的压力。对预定压力设置点的选择可以通过控制模块38上的开关41进行手动选择。应当理解，控制模块38可以设置和选择两个或更多个预定压力设置点。如上所述，可以在控制模块38上手动设置预定压力设置点或每个预定压力设置点。
此外，控制模块38还包括装置状态指示设备40。装置状态指示设备40被配置成指示装置30的状态、压力设置点或操作条件。装置状态指示设备40被配置成输出一个或更多个视觉信号和/或听觉信号。
如下面将进一步描述的，压力控制装置30可自动操作以控制气体发生装置/气体处理装置A’中的压力。
在使用中，压力控制装置30被布置成接收过滤部件108、109、110(过滤单元的示例)的压缩的大气和经过滤的空气，并将压缩的大气和经过滤的空气供给到氮气膜115，如图3所示。同样，应当理解，压力控制装置30的位置可以不同，并且压力控制装置可以位于压缩机102和氮气膜115之间的任何合适的点。
压力控制装置30可以是完全自主的，或者可以与气体发生装置/气体处理装置A’的控制系统集成在一起。
参照图3，现在将描述本发明的气体发生装置/气体处理装置A’的操作。
在起动压缩机102以生成气体之前，压力控制装置30被通电，并且控制模块38打开阀模块的阀36a，以将压缩机102上游的任何压力释放到大气中。这可以进行大约5s到20s。一旦完成，压缩机102被通电以从气体发生装置/气体处理装置A’中将任何水冲出去。然后关闭阀36a。
来自进气过滤器101(空气进气单元的示例)的压缩的大气空气被压缩机102压缩，且然后在进入三重过滤单元108、109和110(过滤单元的示例)之前在翅片管冷却器107处被冷却。
三重过滤单元108、109和110被配置成从压缩的大气空气中去除水和/或水蒸气。这种类型的过滤器可以被称为“空气干燥器”。
当压缩的大气空气穿过每个过滤器108、109和110时，经过滤的水或冷凝的水蒸气由于重力而被供给到排水阀111中。
三重过滤单元108、109、110的输出是具有降低了水或水蒸气含量的压缩的大气空气。该压缩的大气空气然后被传递到再加热线圈113，在此该压缩的大气空气在进入氮气膜115(气体分离器的示例)之前被加热。压力控制装置30在其流体入口32a处接收该压缩的大气空气。
氮气膜115被配置成从压缩的大气空气中过滤或分离出除氮气之外的所有组成的大气气体组分。应当理解，气体发生装置/气体处理装置A’的其他类型的气体分离器可以是碳分子筛过滤器或摩尔筛过滤器、催化反应器、烃分子筛等。
氮气膜过滤器115可连接到储气罐117，储气罐117被配置成在其中接收和存储经过滤压缩的氮气。然而，应当理解，气体储存罐不是必需的，且替代地，氮气可以直接被供给到输出端121a(分离气体出口的示例)。
如图3所示，气体发生装置/气体处理装置A’包括用于操作系统的许多其它部件。这些部件在气体发生装置的操作中是很好理解的，这里不提供对它们操作的进一步解释。图3的气体发生装置/气体处理装置A’包括以下部件：
| 101.入口过滤器 | 113.再加热线圈 |
| 102.压缩机 | 115.氮气膜 |
| 103.压缩机卸载阀 | 116.氢气塔过滤器 |
| 104.消音器 | 117.氮气储罐 |
| 105.安全泄压阀 | 118.细颗粒过滤器 |
| 106.止回阀 | 119.输出压力调节器 |
| 107.翅片管冷却器 | 120.输出压力表 |
| 108.水分离器 | 121.流量传感器 |
| 109.粗颗粒过滤器 | 121a输出端/分离气体出口 |
| 110.细颗粒过滤器 | 122.手动球阀 |
| 111.排水阀 | |
| 112.压力传感器 |
气体发生装置/气体处理装置A’的持续操作导致水在每个排水阀111中积聚。排水阀111被周期性地致动以打开并从中排出水。
当压缩机102继续操作时，发生器A’和压力控制装置30的主体部分32中的压缩的大气空气的压力上升。压力传感器模块34测量气体的压力并将其信号输出到控制模块38。如果气体达到压力设置点(即，预定最大预设压力)，则控制模块38操作阀模块36以通过将多余的压力从流体出口32b排出来降低主体部分32中的气体压力。
如上所述，控制模块32成比例地控制阀36a的打开和关闭。也就是说，阀36被打开的程度可以与所测量的压力和预定压力之间的差成比例。预定压力可以是压力控制装置30的压力设置点。
以这种方式致动阀36a将气体压力基本上保持在预定设置点，即，在主体部分32或气体发生装置/气体处理装置A’中的气体的压力没有显著下降。因此，将气体保持在该压力下也保持了压缩空气通过气体发生装置/气体处理装置A’到达氮气膜115的流速。
在气体发生装置/气体处理装置A’的操作期间，压力控制装置30继续以这种方式操作。因此，压力控制装置30被配置成根据从压力传感器模块34接收的压力信号自动操作，并控制主体部分32和气体发生器装置/气体处理装置A’中的气体压力。
以上述方式降低压力控制装置30的主体部分32和气体发生装置/气体处理装置A’中的压力不会显著降低气体发生装置/气体处理装置A’中的压力。这是因为控制模块38以比例控制来致动阀模块36的阀36a，这避免了压力的任何阶跃变化。
装置30的阀模块36的阀36a的操作与主体部分32中的压力成比例。如上所述，阀36a被打开的程度可以与所测量压力和预定压力设置点之间的差成比例。
压力控制装置30可以通过24VDC和0.5A的电源进行操作。操作温度范围可以在-10℃至+85℃之间。压力控制装置30可以在水穿过主体部分32的情况下操作，即，装置30是“额定水”的。压力设置的精度为1％。
预定泄压设置点可以是例如80psi和140psi。然而，应当理解，可以选择其他压力设置点。
提供根据本发明的压力控制装置30确保由气体发生装置/气体处理装置A’产生的气体始终具有高纯度。这是因为压力控制装置30允许在气体从装置30的主体部分32的泄压操作期间有效地保持气体发生装置/气体处理装置A’中的压力。这确保了当压缩空气穿过氮气膜115时，压缩空气中没有显著的压降或流速的降低。
此外，由于压力控制装置30使用电子控制阀36a，因此不存在与阀36a不能正常关闭有关的问题，这避免了与气体发生装置/气体处理装置A’中的压力泄漏有关的问题。这意味着压缩机102不会不必要地运行以及过度工作，这降低它们的操作寿命。因为不像已知的泄压阀那样需要比打开阀所需的泄压压力稍高的压力和比关闭阀所需的泄压压力稍低的压力，利用本发明的装置30的阀模块36，避免了在打开和/或关闭阀期间产生有效压差的问题。
另外，由于利用控制模块38设置预定压力释放设置点的设置，避免了与手动调节物理阀部件以设置泄压点相关联的问题。这也避免了与在不同环境条件下在不同位置使用装置30相关联的问题，因为装置30的压力设置点可以在使用位置进行设置。
在不脱离本发明的范围的情况下，可以对上述内容进行修改和改进。
例如，尽管这里已经示出和描述了压力控制装置与气体发生装置/气体处理装置一起使用，但是压力控制装置可以用于其他系统或装置中。在其他系统或装置中，应当理解，压力控制装置可以操作以通过允许主体部分和压力传感器模块与系统中的流体流体地连接使得压力传感器模块可以感测流体压力并且控制模块可以控制阀模块的操作来控制系统或装置的至少一部分中的压力。因此，本发明的压力控制装置可以作为独立的部件起作用，其可以被安装或改装到其中需要去除流体同时降低其中的压降的现有的系统或装置上。
此外，尽管气体发生装置/气体处理装置A’已经在上面被示出和描述为包括储气罐，但是应该理解，这不是必需的，且替代地，可以将气体直接供给到输出端121a(分离气体出口/气体出口的示例)。
另外，尽管气体发生装置/气体处理装置A’已经在上面被示出和描述为包括过滤单元108、109、110(过滤单元的示例)和氮气膜(气体分离器的示例)，但是应当理解，这些过滤单元108、109、110和氮气膜不是必需的。在这种布置中，该装置可以包括进气单元、压缩机单元、气体出口和压力控制装置，并且压力控制装置控制在该装置中在压缩机单元下游的压力。然而，应当理解，气体发生装置/气体处理装置A’可以包括过滤单元108、109、110(过滤单元的示例)和氮气膜(气体分离器的示例)部件中的一个或两个。
Claims (27)
1.一种气体发生装置，包括：
进气单元；
压缩机单元，所述压缩机单元能够操作以通过所述进气单元抽吸气体并将气体抽吸到所述压缩机单元中；
气体分离器，所述气体分离器被配置成分离来自所述压缩机单元的压缩气体；
分离气体出口，所述分离气体出口被配置成接收来自所述气体分离器的经分离压缩的气体；以及
压力控制装置，所述压力控制装置能够操作以控制在所述气体发生装置中在所述压缩机单元和所述气体分离器之间的压力，所述压力控制装置包括：
主体部分，所述主体部分具有流体入口和流体出口；
压力传感器模块，所述压力传感器模块被配置成测量所述主体部分中的流体的压力；
阀模块，所述阀模块能够操作以控制从所述主体部分的所述流体出口流出的流体流；以及
控制模块，所述控制模块被配置成接收来自所述压力传感器模块的输出信号，并且操作所述阀模块。
2.根据权利要求1所述的气体发生装置，其中，所述压力传感器模块生成指示所测量的压力的输出信号。
3.根据权利要求2所述的气体发生装置，其中，由所述压力传感器模块生成的所述信号根据所述测量的压力而变化。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的气体发生装置，其中，所述压力传感器模块被配置成连续地向所述控制模块输出信号，或周期性地向所述控制模块输出信号。
5.根据任一项前述权利要求所述的气体发生装置，其中，所述阀模块被配置成允许成比例的流体从所述主体部分通过所述阀模块流向大气。
6.根据任一项前述权利要求所述的气体发生装置，其中，所述阀模块包括阀，所述阀模块能够操作以控制所述阀在完全关闭位置和完全打开位置之间被打开的程度。
7.根据权利要求6所述的气体发生装置，其中，所述阀是电子控制阀或机电阀。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的气体发生装置，其中，所述控制模块被配置成致动所述阀。
9.根据权利要求8所述的气体发生装置，其中，所述控制模块被配置成调节所述阀的打开和关闭。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的气体发生装置，其中，所述控制模块被配置成打开和/或关闭所述阀的程度与所测量的压力和预定压力之间的差成比例。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的气体发生装置，其中，所述控制模块使用可变脉冲或脉宽调制(PWM)来操作所述阀的打开和关闭。
12.根据任一项前述权利要求所述的气体发生装置，其中，所述控制模块被配置成一旦在所述装置的所述主体部分中已经达到预定压力，就操作所述阀模块。
13.根据任一项前述权利要求所述的气体发生装置，其中，所述控制模块包括微控制器MC，所述MC包括电源模块、输入/输出(I/O)模块、处理器模块和编程模块。
14.根据权利要求13所述的气体发生装置，其中，所述控制模块包括一个或更多个可编程存储器设备、一个或更多个存储器存储设备或一个或更多个计算设备，所述控制模块能够操作以运行一个或多个计算机程序。
15.根据任一项前述权利要求所述的气体发生装置，其中，所述控制模块被配置成选择性地接收来自所述压力传感器模块的输出信号，或者连续地接收来自所述压力传感器模块的输出信号。
16.根据任一项前述权利要求所述的气体发生装置，其中，所述控制模块被配置成设置所述压力传感器模块向所述控制模块输出信号时的压力。
17.根据权利要求16所述的气体发生装置，其中，所述控制模块被配置成选择一个或更多个压力设置点，在所述一个或更多个压力设置点处所述压力传感器模块向所述控制模块输出信号。
18.根据权利要求17所述的气体发生装置，其中，所述控制模块包括手动开关，所述手动开关选择所述压力设置点，在所述压力设置点处所述控制模块操作所述阀模块以降低所述主体部分中的流体的压力。
19.一种生成气体的方法，所述方法包括以下步骤：
提供气体发生装置，所述气体发生装置包括：
进气单元；
压缩机单元，所述压缩机单元能够操作以通过所述进气单元抽吸气体并将气体抽吸到所述压缩机单元中；
气体分离器，所述气体分离器被配置成分离来自所述压缩机单元的压缩气体；
分离气体出口，所述分离气体出口被配置成接收来自所述气体分离器的经分离压缩的气体；以及
压力控制装置，所述压力控制装置能够操作以控制在所述气体发生装置中在所述压缩机单元和所述气体分离器之间的压力，所述压力控制装置包括：
主体部分，所述主体部分具有流体入口和流体出口；
压力传感器模块，所述压力传感器模块被配置成测量所述主体部分中的流体的压力；
阀模块，所述阀模块能够操作以控制从所述主体部分的所述流体出口流出的流体流；以及
控制模块，所述控制模块被配置成接收来自所述压力传感器模块的输出信号，并且操作所述阀模块；
操作所述压缩机单元以通过所述进气单元将气体抽吸到所述压缩机单元中；
利用所述气体分离器分离来自所述压缩机单元的所述压缩气体；
将经分离的气体提供到所述分离气体出口；以及
操作所述压力控制装置以控制在所述气体发生装置中在所述压缩机单元和所述气体分离器之间的压力。
20.一种气体发生装置，包括：
进气单元；
压缩机单元，所述压缩机单元能够操作以通过所述进气单元抽吸气体并将气体抽吸到所述压缩机单元中；
过滤单元，所述过滤单元被配置成过滤来自所述压缩机单元的压缩气体；
气体分离器，所述气体分离器被配置成分离来自所述过滤单元的所述压缩气体；
分离气体出口，所述分离气体出口被配置成接收来自所述气体分离器的经分离压缩的气体；以及
压力控制装置，所述压力控制装置能够操作以控制在所述气体发生装置中在所述压缩机单元和所述气体分离器之间的压力，所述压力控制装置包括：
主体部分，所述主体部分具有流体入口和流体出口；
压力传感器模块，所述压力传感器模块被配置成测量所述主体部分中的流体的压力；
阀模块，所述阀模块能够操作以控制从所述主体部分的所述流体出口流出的流体流；以及
控制模块，所述控制模块被配置成接收来自所述压力传感器模块的输出信号，并且操作所述阀模块。
21.一种产生气体的方法，所述方法包括以下步骤：
提供气体发生装置，所述气体发生装置包括：
进气单元；
压缩机单元，所述压缩机单元能够操作以通过所述进气单元抽吸气体并将气体抽吸到所述压缩机单元中；
过滤单元，所述过滤单元被配置成过滤来自所述压缩机单元的压缩气体；
气体分离器，所述气体分离器被配置成分离来自所述过滤单元的所述压缩气体；
分离气体出口，所述分离气体出口被配置成接收来自所述气体分离器的经分离压缩的气体；以及
压力控制装置，所述压力控制装置能够操作以控制在所述气体发生装置中在所述压缩机单元和所述气体分离器之间的压力，所述压力控制装置包括：
主体部分，所述主体部分具有流体入口和流体出口；
压力传感器模块，所述压力传感器模块被配置成测量所述主体部分中的流体的压力；
阀模块，所述阀模块能够操作以控制从所述主体部分的所述流体出口流出的流体流；以及
控制模块，所述控制模块被配置成接收来自所述压力传感器模块的输出信号，并且操作所述阀模块；
操作所述压缩机单元以通过所述进气单元将气体抽吸到所述压缩机单元中；
利用所述过滤单元过滤来自所述压缩机单元的所述压缩气体；
利用所述气体分离器分离来自第一过滤单元的所述压缩气体；
将经分离的气体提供到所述分离气体出口；以及
操作所述压力控制装置以控制在所述气体发生装置中在所述压缩机单元和所述气体分离器之间的压力。
22.一种气体处理装置，包括：
进气单元；
压缩机单元，所述压缩机单元能够操作以通过所述进气单元抽吸气体并将气体抽吸到所述压缩机单元中；
气体出口，所述气体出口被配置成接收来自所述压缩机单元的压缩气体；以及
压力控制装置，所述压力控制装置能够操作以控制在所述气体处理装置中在所述压缩机单元下游的压力，所述压力控制装置包括：
主体部分，所述主体部分具有流体入口和流体出口；
压力传感器模块，所述压力传感器模块被配置成测量所述主体部分中的流体的压力；
阀模块，所述阀模块能够操作以控制从所述主体部分的所述流体出口流出的流体流；以及
控制模块，所述控制模块被配置成接收来自所述压力传感器模块的输出信号，并且操作所述阀模块。
23.一种气体处理装置，包括：
进气单元；
压缩机单元，所述压缩机单元能够操作以通过所述进气单元抽吸气体并将气体抽吸到所述压缩机单元中；
过滤单元，所述过滤单元被配置成过滤来自所述压缩机单元的压缩气体；
气体出口，所述气体出口被配置成接收来自所述压缩机单元的所述压缩气体；以及
压力控制装置，所述压力控制装置能够操作以控制在所述气体处理装置中在所述压缩机单元下游的压力，所述压力控制装置包括：
主体部分，所述主体部分具有流体入口和流体出口；
压力传感器模块，所述压力传感器模块被配置成测量所述主体部分中的流体的压力；
阀模块，所述阀模块能够操作以控制从所述主体部分的所述流体出口流出的流体流；以及
控制模块，所述控制模块被配置成接收来自所述压力传感器模块的输出信号，并且操作所述阀模块。
24.一种处理气体的方法，所述方法包括以下步骤：
提供气体处理装置，所述气体处理装置包括：
进气单元；
压缩机单元，所述压缩机单元能够操作以通过所述进气单元抽吸气体并将气体抽吸到所述压缩机单元中；
气体出口，所述气体出口被配置成接收来自所述压缩机单元的压缩气体；以及
压力控制装置，所述压力控制装置能够操作以控制在所述气体处理装置中在所述压缩机单元下游的压力，所述压力控制装置包括：
主体部分，所述主体部分具有流体入口和流体出口；
压力传感器模块，所述压力传感器模块被配置成测量所述主体部分中的流体的压力；
阀模块，所述阀模块能够操作以控制从所述主体部分的所述流体出口流出的流体流；以及
控制模块，所述控制模块被配置成接收来自所述压力传感器模块的输出信号，并且操作所述阀模块；
操作所述压缩机单元以通过所述进气单元将气体抽吸到所述压缩机单元中；
将所述气体提供到所述气体出口；以及
操作所述压力控制装置以控制在所述气体处理装置中在所述压缩机单元下游的压力。
25.一种处理气体的方法，包括以下步骤：
提供气体处理装置，所述气体处理装置包括：
进气单元；
压缩机单元，所述压缩机单元能够操作以通过所述进气单元抽吸气体并将气体抽吸到所述压缩机单元中；
过滤单元，所述过滤单元被配置成过滤来自所述压缩机单元的压缩气体；
气体出口，所述气体出口被配置成接收来自所述压缩机单元的压缩气体；以及
压力控制装置，所述压力控制装置能够操作以控制在所述气体处理装置中在所述压缩机单元下游的压力，所述压力控制装置包括：
主体部分，所述主体部分具有流体入口和流体出口；
压力传感器模块，所述压力传感器模块被配置成测量所述主体部分中的流体的压力；
阀模块，所述阀模块能够操作以控制从所述主体部分的所述流体出口流出的流体流；以及
控制模块，所述控制模块被配置成接收来自所述压力传感器模块的输出信号，并且操作所述阀模块；
操作所述压缩机单元以通过所述进气单元将气体抽吸到所述压缩机单元中；
利用所述过滤单元过滤来自所述压缩机单元的所述压缩气体；
将所述气体提供到所述气体出口；以及
操作所述压力控制装置以控制在所述气体处理装置中在所述压缩机单元下游的压力。
26.一种压力控制装置，包括：
主体部分，所述主体部分具有流体入口和流体出口；
压力传感器模块，所述压力传感器模块被配置成测量所述主体部分中的流体的压力；
阀模块，所述阀模块能够操作以控制从所述主体部分的所述流体出口流出的流体流；以及
控制模块，所述控制模块被配置成接收来自所述压力传感器模块的输出信号，并且操作所述阀模块。
27.一种控制装置中的流体压力的方法，包括以下步骤：
提供压力控制装置，所述压力控制装置包括：
主体部分，所述主体部分具有流体入口和流体出口；
压力传感器模块，所述压力传感器模块被配置成测量所述主体部分中的流体的压力；
阀模块，所述阀模块能够操作以控制从所述主体部分的所述流体出口流出的流体流；以及
控制模块，所述控制模块被配置成接收来自所述压力传感器模块的输出信号，并且操作所述阀模块，
操作所述压力传感器模块以测量所述装置的所述主体部分中的流体的压力，并向所述控制模块输出信号；以及
根据所述控制模块接收到的信号操作所述阀模块。
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