CN118161954A - 一种高纯氧发生组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高纯氧发生组件，包括：吸附壳，具有吸氮腔、缓冲腔和吸氧腔，吸氮腔内设置有吸氮分子筛，吸氧腔内设置有吸氧分子筛；通断组件；输气组件，包括输气壳和调压单元，输气壳内置相隔离的输氧腔和输氮腔；单向阀，设置于输氧腔和吸氧腔之间、输氮腔和吸氮腔之间、排氧口远离输氧腔的一侧以及排氮口远离排氧腔的一侧；储氧罐。该高纯氧发生组件通过将吸氮腔、缓冲腔和吸氧腔集成于吸附壳内，减小占用空间并降低成本，利用通断组件控制腔体之间的连通和断开，首先由吸氮分子筛吸收大部分氮气，再由吸氧分子筛吸附氮气浓度降低、氧气浓度升高的混合气体，在吸氧分子筛达到饱和后，将吸收的混合气体抽走，从而制得更高纯度的氧气。

Description

一种高纯氧发生组件

技术领域

本发明涉及制氧技术领域，尤其是涉及一种高纯氧发生组件。

背景技术

分子筛制氧技术是一种基于变压吸附（PSA）原理的制氧方法，其工作原理是通过分子筛对空气进行选择性吸附，有效去除氮气，从而收集高纯度的氧气。

但是，基于上述原理的制氧机在进行制氧时，分子筛无法完全吸附空气中的氮气，通过制氧分子筛的混合气体中，还含有一定量的氮气，导致最终制得的氧气纯度有限；不仅如此，分子筛制氧技术存在一定的局限性，制氧系统需要单独设置吸附塔、缓存罐、储氧罐等大型仪器，集成度低，导致制氧设备体型较大，增加了占用空间，还需要设置多个管路连通，并于管路上设置阀门，以控制管路的通断，进一步导致结构复杂，增加了制氧成本。

因此，有必要对现有技术中的制氧装置进行改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种提高制氧纯度、减小体型以减小占用空间、并降低成本的高纯氧发生组件。

为实现上述技术效果，本发明的技术方案为：一种高纯氧发生组件，包括：

吸附壳，所述吸附壳具有依次分布的吸氮腔、缓冲腔和吸氧腔，所述吸氮腔内设置有吸氮分子筛，所述吸氧腔内设置有吸氧分子筛，所述吸附壳上设置有与所述吸氮腔连通且连接进气阀门的进气口和与所述吸氧腔连通且连接排气阀门的排气口；

通断组件，所述通断组件用于控制所述吸氮腔与所述缓冲腔的连通和断开以及所述缓冲腔与所述吸氧腔的连通和断开；

输气组件，所述输气组件包括输气壳和调压单元，所述输气壳内置相隔离的输氧腔和输氮腔，所述输气壳上还设置有与所述输氧腔连通的排氧口和与所述输氮腔连通的排氮口，所述调压单元用于同时调节所述输氧腔内气压和所述输氮腔内气压，所述输氧腔和所述输氮腔分别与所述吸氧腔和所述吸氮腔连通；

单向阀，所述单向阀设置于所述输氧腔和所述吸氧腔之间、所述输氮腔和所述吸氮腔之间、所述排氧口远离所述输氧腔的一侧以及所述排氮口远离所述排氧腔的一侧，以将所述吸氧分子筛所吸附的氧气依次通过所述吸氧腔和所述输氧腔排出，并将所述吸氮分子筛所吸附的氮气依次通过所述吸氮腔和所述输氮腔排出；

储氧罐，所述储氧罐与所述排氧口所对应的单向阀连接，所述储氧罐设置有输出口，所述输出口连接有输出阀门。

优选的，为了减小占地面积，所述吸附壳为沿铅垂方向延伸的吸附塔，所述吸氮腔、所述缓冲腔和所述吸氧腔沿铅垂方向依次分布。

优选的，为了保证使用过程中，吸氮分子筛和吸氧分子筛在相同或者相近的时间内达到饱和状态，所述吸氮分子筛的体积吸附容量与所述吸氧分子筛的体积吸附容量之比为3.5～4。

优选的，为了保证输氮腔内部气压和输氧腔内部气压相同或者相近，所述输氮腔的容积与所述输氧腔的容积之比与所述吸氮分子筛的体积吸附容量与所述吸氧分子筛的体积吸附容量之比一致。

优选的，为了方便调节输氮腔和输氧腔的内部压力，以实现氧气和氮气的输送，所述输气壳包括输氮桶、输氧桶、输氮盖和输氧盖，所述输氧桶位于所述输氮桶的内侧，所述输氧盖沿所述输氧桶的轴向滑动于所述输氧桶内侧且与所述输氧桶围合形成所述输氧腔，所述输氮盖沿所述输氮桶的轴向滑动于所述输氮桶内侧且与所述输氮桶、所述输氧桶围合形成所述输氮腔，所述调压单元包括用于驱动所述输氧盖和所述输氮盖同步移动的往复移动机构。

优选的，为了能够控制吸氮腔与缓冲腔之间的连通和断开以及缓冲腔与吸氧腔之间的连通和断开，所述通断组件包括控制单元和两个通断单元，两个所述通断单元分别设置于所述吸氮腔和所述缓冲腔之间以及所述缓冲腔和所述吸氧腔之间，所述通断单元包括活动隔板和与固定于所述吸附壳周向内壁且与所述活动隔板密封贴合的固定隔板，所述固定隔板上设置有固定通孔，所述活动隔板上设置有活动通孔，所述控制单元驱动所述活动隔板活动，以调节所述活动通孔的位置，实现所述固定通孔与所述活动通孔的连通和断开。

优选的，为了驱动活动隔板活动，改变活动通孔的位置，使得活动通孔与固定通孔断开或者连通，所述活动隔板为从动齿轮，所述控制单元包括控制电机和与所述控制电机输出端连接的两个主动齿轮，两个所述主动齿轮分别与两个所述通断单元的从动齿轮啮合。

优选的，为了保证缓冲腔的密封性，所述吸附壳上设置有正对两个所述通断单元从动齿轮的开口，所述控制单元还包括密封两个所述开口的密封壳，所述控制电机设置于所述密封壳外和所述吸附壳外。

优选的，为了检测吸氮腔、缓冲腔和吸氧腔的内部压力，以判断吸氮分子筛和吸氧分子筛的工作状态以及缓冲腔的内部压力，所述吸氮腔、所述缓冲腔和所述吸氧腔均连接有气压计。

优选的，为了实现装置的连续制氧，所述吸附壳设置有至少两个，所述吸氧腔和所述输氧腔通过抽氧管连通，所述抽氧管连接有氧气阀门，所述吸氮腔和所述输氮腔通过抽氮管连通，所述抽氮管连接有氮气阀门。

综上所述，本发明高纯氧发生组件与现有技术相比，通过将吸氮腔、缓冲腔和吸氧腔集成于吸附壳内，减小占用空间并降低成本，利用通断组件控制腔体之间的连通和断开，首先由吸氮分子筛吸收大部分氮气，再由吸氧分子筛吸附氮气浓度降低、氧气浓度升高的混合气体，在吸氧分子筛达到饱和后，将吸收的混合气体抽走，从而制得更高纯度的氧气。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明另一视角的结构示意图；

图3是图2的爆炸示意图；

图4是本发明输气壳、调压单元与缓存单元的连接结构示意图；

图5是图4的爆炸示意图；

图6是图4分俯视图；

图7是图6的A-A向剖面图；

图8是图6的B-B向剖面图；

图9是图8的C部放大图；

图10是本发明缓存壳的结构示意图；

图11是本发明吸附壳的结构示意图；

图12是图11的爆炸示意图；

图13是图11的剖面结构示意图；

图14是图13的正视图；

图15是图11的部分结构示意图；

图16是图15的爆炸示意图；

图17是本发明输气壳的结构示意图；

图18是本发明输气壳的剖面结构示意图；

图中：1、吸附壳；11、吸氮腔；111、吸氮分子筛；12、缓冲腔；13、吸氧腔；131、吸氧分子筛；14、进气口；141、进气阀门；15、排气口；151、排气阀门；16、塔身；161、开口；162、抽氧管；163、抽氮管；164、螺栓；165、螺母；166、延伸氧管；167、延伸氮管；17、塔顶；18、塔底；181、支架；19、布气筒；101、抽气口；2、通断组件；21、控制单元；211、控制电机；212、主动齿轮；213、密封壳；214、驱动轴；215、密封管；22、通断单元；221、活动隔板；2211、活动通孔；2212、导槽；222、固定隔板；2221、固定通孔；2222、导环；3、输气壳；31、输氮桶；311、第一透气孔；312、进氮通道；313、出氮通道；32、输氧桶；321、第二透气孔；322、进氧通道；323、出氧通道；33、输氮盖；34、输氧盖；35、输氧腔；36、输氮腔；37、壳盖；371、滑口；38、滤网；4、调压单元；41、往复移动机构；411、驱动电机；412、驱动盘；413、凸轴；414、轴承；415、往复框；416、滑杆；42、调压架；5、单向阀；51、阀管；52、阀芯；53、压簧；54、导杆；55、内凸环；6、储氧罐；61、输出口；62、输出阀门；63、进氧管；7、气压计；8、缓存单元；81、缓存壳；82、氧气阀门；83、氮气阀门；84、缓存氧桶；841、氧气管；85、缓存氮桶；851、氮气管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1-图18所示，本发明的高纯氧发生组件，包括：

吸附壳1，吸附壳1具有依次分布的吸氮腔11、缓冲腔12和吸氧腔13，吸氮腔11内设置有吸氮分子筛111，吸氧腔13内设置有吸氧分子筛131，吸附壳1上设置有与吸氮腔11连通且连接进气阀门141的进气口14和与吸氧腔13连通且连接排气阀门151的排气口15；

通断组件2，通断组件2用于控制吸氮腔11与缓冲腔12的连通和断开以及缓冲腔12与吸氧腔13的连通和断开；

输气组件，输气组件包括输气壳3和调压单元4，输气壳3内置相隔离的输氧腔35和输氮腔36，输气壳3上还设置有与输氧腔35连通的排氧口和与输氮腔36连通的排氮口，调压单元4用于同时调节输氧腔35内气压和输氮腔36内气压，输氧腔35和输氮腔36分别与吸氧腔13和吸氮腔11连通；

单向阀5，单向阀5设置于输氧腔35和吸氧腔13之间、输氮腔36和吸氮腔11之间、排氧口远离输氧腔35的一侧以及排氮口远离排氧腔的一侧，以将吸氧分子筛131所吸附的氧气依次通过吸氧腔13和输氧腔35排出，并将吸氮分子筛111所吸附的氮气依次通过吸氮腔11和输氮腔36排出；

储氧罐6，储氧罐6与排氧口所对应的单向阀5连接，储氧罐6设置有输出口61，输出口61连接有输出阀门62。

该装置使用时，进气口14处的进气阀门141打开，用于向吸附壳1内通入洁净的压缩空气，需要说明的是，洁净的压缩空气可由空气压缩机采集外部空气后，形成压缩空气，压缩空气再通入冷干机和多个过滤器所组成的过滤装置，以滤除压缩空气中混入的水分、油滴以及固体颗粒等杂质后，形成洁净的压缩空气，再将上述洁净的压缩空气通过进气口14输送至吸附壳1内。

洁净的压缩空气在吸附壳1内流动时，依次通过吸氮腔11、缓冲腔12和吸氧腔13，排气阀门151打开后，再从排气口15处排出。具体而言，通断组件2首先控制吸氮腔11与缓冲腔12连通，而缓冲腔12与吸氧腔13断开，由于洁净的压缩空气主要包括氮气和氧气，因此，在通过吸氮腔11内时，吸氮分子筛111首先吸附压缩空气中的绝大部分氮气，使得压缩空气在进入到缓冲腔12内后，混合气体中氮气的浓度大幅度降低，而相应的氧气的浓度大幅度升高，即混合气体中仅含有少量未被吸氮分子筛111所吸附的氮气，而缓冲腔12能够起到稳定气流，减小系统压力波动的功能，如此，使得缓冲腔12内能够形成具有一定压力且含有较高浓度氧气的混合气体。

在缓冲腔12内存入具有一定量的高浓度氧气的混合气体后，通断组件2控制缓冲腔12与吸氧腔13连通，并控制排气阀门151打开，如此，使得上述具有高浓度氧气的混合气体通过吸氧腔13时，吸氧分子筛131能够吸附上述混合气体中的大部分氧气，而仅有少量的氮气通过排气口15排出。

如此，通过进气口14向吸附壳1内持续通入洁净的压缩空气，使得吸氧分子筛131所吸附的氧气和吸氮分子筛111所吸附的氮气逐渐增多，最终吸氧分子筛131和吸氮分子筛111达到饱和状态。此时，进气阀门141和排气阀门151关闭，通断组件2控制吸氮腔11与缓冲腔12断开，同时缓冲腔12与吸氧腔13断开，而后，通过调压单元4调节输气壳3内输氧腔35和输氮腔36内的气压，具体而言，首先降低输氧腔35和输氮腔36内的气压，使得吸氮腔11内吸氮分子筛111所吸附的氮气通过单向阀5输送至输氮腔36内，同时吸氧腔13内吸氧分子筛131所吸附的氧气通过单向阀5输送至输氧腔35内，而后调压单元4增加输氧腔35和输氮腔36内的气压，本实施例中，排氮口与外界连通，如此，使得进入输氮腔36内的氮气通过排氮口和排氮口对应连接的单向阀5排放到外界，而进入输氧腔35的氧气通过排氧口和排氧口所对应的单向阀5输送至储氧罐6内，实现氧气的收集。在需要使用氧气时，打开输出阀门62，即可由储氧罐6输出氧气。

由于本发明中，压缩空气预先通过吸氮分子筛111，使得与吸氧分子筛131所接触的混合气体中，氧气浓度大幅度提升，氮气浓度大幅度减小，使得吸氧分子筛131所吸附的氧气浓度升高，因此，通过抽取吸氧分子筛131所吸附的气体，并输送至储氧罐6内，可得到更高纯度的氧气，满足氧气需求浓度更高的场所使用。

不仅如此，本发明中，吸氮腔11、缓冲腔12和吸氧腔13依次分布于吸附壳1内，相比于现有技术中氮气吸附塔、缓冲塔和氧气吸附塔分别独立设置，集成度更高，更有利于运输和安装，且无需多个管路将氮气吸附塔、缓冲塔和氧气吸附塔依次连通，因此，更能减少占用空间，同时还能降低成本。

进一步的改进是，吸附壳1为沿铅垂方向延伸的吸附塔，吸氮腔11、缓冲腔12和吸氧腔13沿铅垂方向依次分布。

本发明中，吸氮腔11、缓冲腔12和吸氧腔13从下而上依次分布，当然，分布方式也可从上而下依次分布，使得吸附壳1为沿铅垂方向延伸设置的吸附塔，如此，能够减小装置的占地面积。

具体而言，吸附壳1包括沿铅垂方向设置的塔身16，塔身16为筒状结构，其两端周向外缘固定有环形的第一翻边，塔身16的顶端设置有塔顶17，塔身16的底端设置有塔底18，进气口14设置于塔底18的底部，排气口15设置于塔顶17的顶部，塔顶17底部的周向外缘和塔底18顶部的周向外缘均设置有环形的第二翻边，第一翻边与第二翻边通过螺纹连接的螺栓164和螺母165固定连接，从而将塔底18、塔身16和塔顶17依次固定连接；塔底18的底部固定有支架181，用于支撑塔底18、塔身16和塔顶17。

进一步的改进是，吸氮分子筛111的体积吸附容量与吸氧分子筛131的体积吸附容量之比为3.5～4。优选的，吸氮分子筛111的体积吸附容量与吸氧分子筛131的体积吸附容量之比为3.715。

由于外界空气中，氮气的体积分数为78%，而氧气的体积分数为21%，二者的体积分数之比约为3.715，因此，将吸氮分子筛111的体积吸附容量与吸氧分子筛131的体积吸附容量之比控制在3.715，能够保证吸附壳1内吸氮分子筛111和吸氧分子筛131能够同时达到饱和状态，或者吸氮分子筛111和吸氧分子筛131达到饱和状态的时间极为接近，当二者中其中一个达到饱和状态时，即可由通断组件2控制吸氮腔11与缓冲腔12断开，同时缓冲腔12与吸氧腔13断开，而后由调压单元4同时调节输氧腔35和输氮腔36内的气压，从而将吸氧腔13内吸氧分子筛131所吸附的氧气抽入输氧腔35内后输送至储氧罐6内，并同时将吸氮腔11内吸氮分子筛111所吸附的氮气抽入输氮腔36内后通过排氮口排放到外界中。

进一步的改进是，输氮腔36的容积与输氧腔35的容积之比与吸氮分子筛111的体积吸附容量与吸氧分子筛131的体积吸附容量之比一致。如此，保证了输氧腔35和输氮腔36的内部气压始终处于相同或者相近的状态，避免二者内部气压不一致，影响调压单元4的顺利工作。

进一步的改进是，输气壳3包括输氮桶31、输氧桶32、输氮盖33和输氧盖34，输氧桶32位于输氮桶31的内侧，输氧盖34沿输氧桶32的轴向滑动于输氧桶32内侧且与输氧桶32围合形成输氧腔35，输氮盖33沿输氮桶31的轴向滑动于输氮桶31内侧且与输氮桶31、输氧桶32围合形成输氮腔36，调压单元4包括用于驱动输氧盖34和输氮盖33同步移动的往复移动机构41。

采用上述结构后，通过往复移动机构41，带动输氧盖34和输氮盖33做同步移动，也即输氧盖34和输氮盖33的移动速度相同，而输氧腔35和输氮腔36沿输气壳3的轴向，端部齐平，如此，保证输氮腔36的容积与输氧腔35的容积之比始终固定不变，且与吸氮分子筛111的体积吸附容量与吸氧分子筛131的体积吸附容量之比保持一致，有利于输氮腔36和输氧腔35内部气压保持平衡一致；此外，还能保证在抽取氧气和氮气时，相同压强下，抽取的氮气体积与抽取的氧气体积之比与吸氮分子筛111的体积吸附容量与吸氧分子筛131的体积吸附容量之比保持一致，即，保证吸氮分子筛111和吸氧分子筛131以相同或者相近的速度进行再生恢复。

输气壳3的具体结构如图4-图8所示，输氮桶31和输氧桶32同轴心线且一体连接，输氮桶31和输氧桶32的两端齐平，输氮桶31和输氧桶32均沿铅垂方向延伸且顶部敞口，输氧盖34的周向外缘与输氧桶32的周向内壁密封连接，输氮盖33为环形板，其周向内壁与输氧桶32的周向外缘密封连接，周向外缘与输氮桶31的周向内壁密封连接，如此，使得输氧盖34与输氧桶32围合形成输氧腔35，输氮盖33与输氮桶31、输氧桶32围合形成输氮腔36。输氧盖34和输氮盖33位于同一水平面。往复移动机构41的输出端与输氧盖34和输氮盖33固定连接，如此，保证输氧腔35和输氮腔36的体积之比保持固定不变。

调压单元4还包括与输氮桶31外侧壁固定连接的调压架42，往复移动机构41设置于调压架42上，具体而言，往复移动机构41包括驱动电机411，驱动电机411的机壳固定于调压架42上，输出轴同轴心线固定连接有驱动盘412，驱动盘412远离驱动电机411的一面固定有凸轴413，凸轴413的轴心线与驱动盘412的轴心线均水平且二者之间存在间距，即凸轴413为偏心轴，凸轴413外设置有水平的往复框415，往复框415为长条的矩形框，往复框415的底部固定有沿铅垂方向延伸的三个滑杆416，其中一个滑杆416的底端与输氧盖34固定连接，另外两个滑杆416的底端与输氮盖33固定连接。为了减小凸轴413与往复框415之间的摩擦力，二者之间设置有轴承414，轴承414的内圈与凸轴413固定连接，外圈的周向外缘与往复框415的内顶壁和内底壁贴合。为了保证往复框415和滑杆416沿铅垂方向往复移动，输气壳3还包括固定盖设于输氮桶31和输氧桶32顶部的壳盖37，壳盖37上设置有沿自身厚度方向延伸且为通孔状的三个滑口371，三个滑口371与三个滑杆416一一对应，且滑杆416的周向外缘与滑口371的周向内壁密封连接，如此，通过滑口371能够限定滑杆416，保证其与往复框415和输氮盖33、输氧盖34的移动方向。

采用上述结构后，驱动电机411启动，带动驱动盘412和凸轴413绕驱动盘412轴心线转动，转动过程中，凸轴413改变轴承414的高度位置，轴承414作用于往复框415的内顶壁或者内底壁上，从而带动往复框415沿铅垂方向进行往复移动，在滑杆416和滑口371的滑动配合作用下，使得输氮盖33和输氧盖34在铅垂方向上保持同步的往复移动，改变输氮腔36和输氧腔35的体积和内部压力。

为了方便输氮桶31和输氧桶32的顶部透气，输氮桶31的顶部环形阵列分布有第一透气孔311，输氧桶32的顶部环形阵列分布有第二透气孔321，第一透气孔311和第二透气孔321均为通孔，如此，避免了输氮桶31和输氧桶32内的上部空间封闭，而影响输氮盖33和输氧盖34的活动。为了避免外部尘粒杂质进入输氮桶31内的上部和输氧桶32内的上部，输氮桶31的顶部外固定套设有环形的滤网38，滤网38的周向内壁与输氮桶31的周向外缘固定连接，滤网38覆盖第一透气孔311，如此，在保证透气的基础上，通过滤网38能够阻隔外部的尘粒杂质通过第一透气孔311进入输氮桶31内，进而还能防止杂质通过第二透气孔321进入输氧桶32内。

不仅如此，在采用上述结构后，通过单个驱动电机411带动驱动盘412转动，利用凸轴413、轴承414和往复框415之间的配合，能够同时带动输氮盖33和输氧盖34同步往复移动，进而能够同时抽取吸氮腔11内的氮气和吸氧腔13内的氧气，并将抽取的氮气排放到外界，将抽取的氧气输送到储氧罐6内，利用单向阀5能够限定氮气和氧气的流向，因此，仅需单个驱动源即可实现吸取饱和状态下吸氮分子筛111所吸附的氮气和饱和状态下吸氧分子筛131所吸附的氧气，且无需设置多个阀门以及设置两个负压装置抽取氮气和氧气，因此，相比于现有技术，进一步提高了集成度，简化了结构，且降低了运行成本。并且，由于吸氮分子筛111和吸氧分子筛131同时或者几乎同时达到吸附饱和状态，使得装置通过调压单元4能够同时抽取吸氮分子筛111所吸附的氮气和吸氧分子筛131所吸附的氧气，操作更方便，更容易执行，无需分步分批次抽取吸氮分子筛111所吸附的氮气和吸氧分子筛131所吸附的氧气，运行成本更低。

单向阀5的具体结构如图9所示，单向阀5包括阀管51，阀管51的两端即为单向阀5的进气端和出气端，阀管51内设置有阀芯52、压簧53、导杆54和内凸环55，其中，内凸环55同轴心线一体成型于阀管51的周向内壁上，内凸环55上设置有偏离其轴心线的四个导向孔，导杆54设置有四个，与四个导向孔一一对应且导杆54通过导向孔与内凸环55滑动配合，导杆54轴心线方向和滑动方向均与阀管51的轴向平行，阀芯52固定于导杆54与进气端相邻的一端，具体而言，阀芯52为圆锥桶状结构，其尖端朝向进气端， 另一端位于尖端和出气端之间，外径大于进气端的内径，且该端周向外缘一体成型有翻边，翻边与导杆54端部固定连接，压簧53设置有四个，一一对应套设于四个导杆54外，压簧53的两端分别与翻边和内凸环55连接。如此，方便限定气体通过该单向阀5的流向，即使得气体仅能从进气端流向出气端，而当气体进入出气端时，气压和压簧53共同作用于阀芯52上，阀芯52堵住进气端，进而使得气体无法从进气端流出，也即气体仅能按照从进气端向出气端的方向通过阀管51。

进一步的改进是，通断组件2包括控制单元21和两个通断单元22，两个通断单元22分别设置于吸氮腔11和缓冲腔12之间以及缓冲腔12和吸氧腔13之间，通断单元22包括活动隔板221和与固定于吸附塔1周向内壁且与活动隔板221密封贴合的固定隔板222，固定隔板222上设置有固定通孔2221，活动隔板221上设置有活动通孔2211，控制单元21驱动活动隔板221活动，以调节活动通孔2211的位置，实现固定通孔2221与活动通孔2211的连通和断开。

具体的，本发明中，塔身16的周向内壁与两个通断单元22围合形成缓冲腔12，缓冲腔12用于起到缓冲气流压力，保证气流稳定的技术效果；下方的通断单元22与塔身16的周向内壁和塔底18的内壁围合形成吸氮腔11，上方的通断单元22与塔身16的周向内壁和塔顶17的内壁围合形成吸氧腔13。

通过控制单元21控制活动隔板221运动，改变活动隔板221上活动通孔2211的位置，当活动通孔2211与固定通孔2221相互连通后，缓冲腔12与上述活动通孔2211所相邻的腔体（若活动通孔2211在上方，则该腔体为吸氧腔13，反之，若活动通孔2211在下方，则该腔体为吸氮腔11）相互连通，当活动通孔2211与固定通孔2221相互断开后，缓冲腔12与上述活动通孔2211所相邻的腔体相互断开。

进一步的改进是，活动隔板221为从动齿轮，控制单元21包括控制电机211和与控制电机211输出端连接的两个主动齿轮212，两个主动齿轮212分别与两个通断单元22的从动齿轮啮合；吸附壳1上设置有正对两个通断单元22从动齿轮的开口161，控制单元21还包括密封两个开口161的密封壳213，控制电机211设置于密封壳213外和吸附壳1外。

具体的，塔身16为圆筒形，塔身16的侧壁上沿自身轴向开设有两个开口161，两个开口161处分别设置有将其覆盖的两个密封壳213，密封壳213内设置有主动齿轮212，活动隔板221为设置于塔身16内且与主动齿轮212啮合的从动齿轮；进一步的，开口161的宽度与活动隔板221的厚度一致，通断单元22包括两个固定隔板222，两个固定隔板222分别设置于开口161的侧上方和侧下方，且分别与活动隔板221的顶面和底面密封贴合，以进一步保证密封性；为了保证活动隔板221的稳定转动并减轻控制单元21的驱动负载，活动隔板221的顶面和底面均设置有导槽2212，导槽2212为与活动齿轮、塔身16同轴心线的环形槽，固定隔板222与活动隔板221相邻的一面设置有导环2222，导环2222与塔身16同轴心线且与导槽2212相适配。固定通孔2221和活动通孔2211均偏离塔身16的轴心线。

控制电机211固定于上方的密封壳213上，其输出端同轴心线固定连接有驱动轴214，驱动轴214沿铅垂方向向下延伸且贯穿密封壳213和主动齿轮212，驱动轴214与主动齿轮212固定连接；驱动轴214外套设有密封管215，密封管215的两端与密封壳213固定连接，以加强密封性。

采用上述结构后，控制电机211启动，通过驱动轴214带动两个主动齿轮212同步转动，两个主动齿轮212分别与两个活动隔板221啮合，从而使得两个活动隔板221同时转动，改变两个活动隔板221上活动通孔2211的位置，使得活动通孔2211与固定通孔2221连通或者断开，进而能够控制吸氮腔11与缓冲腔12之间的连通和断开以及缓冲腔12与吸氧腔13之间的连通和断开。

进一步的改进是，吸氮腔11、缓冲腔12和吸氧腔13均连接有气压计7。

具体的，吸附壳1上设置有三个气压计7，三个气压计7从下而上分别与塔底18、塔身16和塔顶17连接，通过三个气压计7，能够检测吸氮腔11、缓冲腔12和吸氧腔13内的气压，以判断吸氮分子筛111和吸氧分子筛131的工作状态，通过检测腔体内部气压，配合通断组件2，控制吸氮腔11与缓冲腔12之间的连通和断开以及缓冲腔12与吸氧腔13之间的连通和断开。

为了保证抽气时，能够提高抽氮效率和抽氧效率，并保证吸氮分子筛111和吸氧分子筛131各处的抽取作用力均匀一致，吸附壳1还包括沿铅垂方向依次分布的四个布气筒19，四个布气筒19中，其中两个分别固定套设于塔底18和塔顶17外，另外两个固定套设于塔身16外，位于下方的两个布气筒19分别设置于吸氮分子筛111和进气口14之间，位于上方的两个布气筒19分别设置于吸氧分子筛131和排气口15之间；四个布气筒19与塔身16、塔顶17和塔底18围合形成四个环形腔，塔身16、塔顶17和塔底18上均环形阵列分布有抽气口101，抽气口101与环形腔连通，布气筒19的周向侧壁上还设置有出气口，其中下方两个布气筒19上的出气口与输氮腔36连通，上方两个布气筒19上的出气口与输氧腔35连通。

如此，通过沿铅垂方向分布的四个布气筒19和环形阵列分布于吸附壳1上的抽气口101，能够分别从吸氮分子筛111的上下两侧周向和吸氧分子筛131的上下两侧周向抽取所吸附的氮气和氧气，保证抽取吸附作用力一致，提高了抽气效率，改善了抽气效果，避免由于抽吸面单一所导致的抽吸不彻底，影响制氮分子筛111和制氧分子筛131的再生速度。

进一步的改进是，吸附壳1设置有至少两个，吸氧腔13和输氧腔35通过抽氧管162连通，抽氧管162连接有氧气阀门82，吸氮腔11和输氮腔36通过抽氮管163连通，抽氮管163连接有氮气阀门83。

本发明中，吸附壳1和与吸附壳1对应连接的通断组件2均设置有两个，以减小该高纯氧发生组件中吸附壳1和通断组件2的数量，降低成本。装置使用时，其中一个吸附壳1用于通入洁净的压缩空气，且该吸附壳1所对应的氧气阀门82和氮气阀门83保持关闭，而另一个吸附壳1内吸氮分子筛111和吸氧分子筛131达到饱和状态，该吸附壳1内的通断组件2控制吸氮腔11、缓冲腔12和吸氧腔13相互隔离，且该吸附壳1所对应的氧气阀门82和氮气阀门83保持打开，并通过调压单元4调节输氮腔36和输氧腔35的内部压力，抽取吸氮分子筛111所吸附的氮气后输入到输氮腔36内，然后排出到外界，同时抽取吸氧分子筛131所吸附的氧气后，输入到输氧腔35内，而后将高纯度的氧气通入储氧罐6内。

随着装置的持续运行，之前通入洁净压缩气体的吸附壳1内，吸氮分子筛111和吸氧分子筛131达到饱和状态，而另一吸附壳1内吸氮分子筛111和吸氧分子筛131所吸附的氮气和氧气被抽走，此时，原先打开状态的氧气阀门82和氮气阀门83切换为关闭状态，原先关闭状态的氧气阀门82和氮气阀门83切换为打开状态，洁净的压缩空气从打开状态的氧气阀门82和氮气阀门83所对应连接的吸附壳1内进入，而调压单元41保持持续运行的状态，从另一吸附壳1内饱和状态下的吸氮分子筛111和饱和状态下的吸氧分子筛131吸取氮气和氧气，分别输送至输氮腔36和输氧腔35内，并将所抽取的氮气排放到外界，而抽取的氧气输送到储氧罐6内。

为了方便输氮腔36与吸氮腔11的连通和断开，以及输氧腔35与吸氧腔13的连通和断开，并且方便管路的连接，输气壳3和吸附壳1之间还设置有缓存单元8，缓存单元8包括缓存壳81，缓存壳81用于临时缓存从吸氮分子筛111抽出并流向输氮腔36内的氮气以及临时缓存从吸氧分子筛131抽出并流向输氧腔35内的氧气。

具体的，如图4-图8所示，缓存壳81顶部敞口且沿铅垂方向设置，缓存壳81的顶部固定于输气壳3的底面，缓存壳81包括同轴心线且两端齐平的缓存氧桶84和缓存氮桶85，缓存氮桶85的底部两侧固定有与其内腔连通的氮气管851，缓存氧桶84的底部两侧固定有与其内腔连通的氧气管841，氧气管841位于氮气管851的内侧，氧气管841远离缓存氧桶84的一端与氮气管851远离缓存氮桶85的一端齐平，氧气阀门82设置于氧气管841内侧，氮气阀门83设置于氧气管841和氮气管851之间。

四个布气筒19中，位于下方的两个布气筒19上设置有与布气筒19所对应环形腔连通的出氮口，位于上方的两个布气筒19上设置有与布气筒19所对应环形腔连通的出氧口；抽氧管162具有一个输出端和两个输入端，两个输入端分别与两个出氧口对应连通，输出端一体连接有水平的延伸氧管166，同样，抽氮管163具有一个输出端和两个输入端，两个输入端分别与两个出氮口对应连通，输出端一体连接有延伸氮管167，延伸氧管166同轴心线位于延伸氮管167的内侧，延伸氧管166与氧气管841连通，延伸氮管167与氮气管851连通；抽氧管162和抽氮管163分别连接有两个单向阀5，沿气流方向，单向阀5的进气端靠近吸附壳1，出气端靠近缓存壳81。

与缓存壳81对应的输气壳3具体结构如图17和图18所示，输氮桶31和输氧桶32均为厚底结构，输氮桶31的底部设置有沿铅垂方向延伸的进氮通道312和出氮通道313，进氮通道312为通孔状，位于缓存氮桶85的正上方，以实现缓存氮桶85内腔与输氮腔36的连通，出氮通道313位于缓存氮桶85的外侧且沿铅垂方向向下延伸，出氮通道313连接有单向阀5，单向阀5的进气端位于出气端的上方；出氮通道313远离输氮桶31的一端形成出氮口，出氧通道323远离输氧桶32的一端形成出氧口。

输氧桶32的底部设置有进氧通道322和出氧通道323，进氧通道322为通孔状，位于缓存氧桶84的正上方，以实现缓存氧桶84内腔与输氧腔35的连通，出氧通道323成型于输气壳3的底部，其一端向上延伸至输氧桶32的内底壁上，另一端沿径向延伸至输气壳3的外侧壁上，出氧通道323连接有单向阀5，单向阀5的进气端与输氧腔35相邻，出气端通过进氧管63与储氧罐6的内腔连通。

采用上述结构后，往复移动机构41保持持续运行，通过氧气阀门82和氮气阀门83的开启和关闭，能够控制吸氮腔11与输氮腔36之间的连通和断开以及吸氧腔13和输氧腔35之间的连通和断开。

当吸附壳1内的吸氮分子筛111和吸氧分子筛131达到饱和状态时，系统控制上述吸附壳1所对应的氧气阀门82和氮气阀门83打开，往复移动机构41驱动输氮盖33和输氧盖34沿铅垂方向往复移动。

当输氮盖33和输氧盖34同时向上移动时，吸氮腔11内，吸氮分子筛111所吸附的氮气，首先通过抽气口101进入下方的两个环形腔内，而后从两个出氮口进入抽氮管163的两个输入端中，经过抽氮管163流动，进入到延伸氧管166和延伸氮管167之间的流道，再通过氮气管851进入缓存氮桶85，通过进氮通道312进入输氮腔36内；与此同时，吸氧腔13内，吸氧分子筛131所吸附的氧气，首先通过抽气口101进入上方的两个环形腔内，而后从两个出氧口进入抽氧管162的两个输入端中，经过抽氧管162流动，进入到延伸氧管166内，再通过氧气管841进入缓存氧桶84，通过进氧通道322进入到输氧腔35内。

当输氮盖33和输氧盖34同时向下移动时，输氮腔36内的氮气，通过出氮通道313排放到外界，而输氧腔35内的氧气，通过出氧通道323通道进入到进氧管63内，顺着进氧管63流动，最终进入储氧罐6内。

缓存氮桶83的内腔容积与缓存氧桶84的内腔容积之比与输氮腔36的容积和输氧腔35的容积之比一致，以保证输氮腔36的气压和输氧腔35的气压接近或者相同，有利于吸氮分子筛111和吸氧分子筛131以相同或者相近的速度恢复再生。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高纯氧发生组件，其特征在于，包括：

吸附壳（1），所述吸附壳（1）具有依次分布的吸氮腔（11）、缓冲腔（12）和吸氧腔（13），所述吸氮腔（11）内设置有吸氮分子筛（111），所述吸氧腔（13）内设置有吸氧分子筛（131），所述吸附壳（1）上设置有与所述吸氮腔（11）连通且连接进气阀门（141）的进气口（14）和与所述吸氧腔（13）连通且连接排气阀门（151）的排气口（15）；

通断组件（2），所述通断组件（2）用于控制所述吸氮腔（11）与所述缓冲腔（12）的连通和断开以及所述缓冲腔（12）与所述吸氧腔（13）的连通和断开；

输气组件，所述输气组件包括输气壳（3）和调压单元（4），所述输气壳（3）内置相隔离的输氧腔（35）和输氮腔（36），所述输气壳（3）上还设置有与所述输氧腔（35）连通的排氧口和与所述输氮腔（36）连通的排氮口，所述调压单元（4）用于同时调节所述输氧腔（35）内气压和所述输氮腔（36）内气压，所述输氧腔（35）和所述输氮腔（36）分别与所述吸氧腔（13）和所述吸氮腔（11）连通；

单向阀（5），所述单向阀（5）设置于所述输氧腔（35）和所述吸氧腔（13）之间、所述输氮腔（36）和所述吸氮腔（11）之间、所述排氧口远离所述输氧腔（35）的一侧以及所述排氮口远离所述排氧腔的一侧，以将所述吸氧分子筛（131）所吸附的氧气依次通过所述吸氧腔（13）和所述输氧腔（35）排出，并将所述吸氮分子筛（111）所吸附的氮气依次通过所述吸氮腔（11）和所述输氮腔（36）排出；

储氧罐（6），所述储氧罐（6）与所述排氧口所对应的单向阀（5）连接，所述储氧罐（6）设置有输出口（61），所述输出口（61）连接有输出阀门（62）。

2.根据权利要求1所述的高纯氧发生组件，其特征在于：所述吸附壳（1）为沿铅垂方向延伸的吸附塔，所述吸氮腔（11）、所述缓冲腔（12）和所述吸氧腔（13）沿铅垂方向依次分布。

3.根据权利要求1所述的高纯氧发生组件，其特征在于：所述吸氮分子筛（111）的体积吸附容量与所述吸氧分子筛（131）的体积吸附容量之比为3.5～4。

4.根据权利要求3所述的高纯氧发生组件，其特征在于：所述输氮腔（36）的容积与所述输氧腔（35）的容积之比与所述吸氮分子筛（111）的体积吸附容量与所述吸氧分子筛（131）的体积吸附容量之比一致。

5.根据权利要求4所述的高纯氧发生组件，其特征在于：所述输气壳（3）包括输氮桶（31）、输氧桶（32）、输氮盖（33）和输氧盖（34），所述输氧桶（32）位于所述输氮桶（31）的内侧，所述输氧盖（34）沿所述输氧桶（32）的轴向滑动于所述输氧桶（32）内侧且与所述输氧桶（32）围合形成所述输氧腔（35），所述输氮盖（33）沿所述输氮桶（31）的轴向滑动于所述输氮桶（31）内侧且与所述输氮桶（31）、所述输氧桶（32）围合形成所述输氮腔（36），所述调压单元（4）包括用于驱动所述输氧盖（34）和所述输氮盖（33）同步移动的往复移动机构（41）。

6.根据权利要求5所述的高纯氧发生组件，其特征在于：所述通断组件（2）包括控制单元（21）和两个通断单元（22），两个所述通断单元（22）分别设置于所述吸氮腔（11）和所述缓冲腔（12）之间以及所述缓冲腔（12）和所述吸氧腔（13）之间，所述通断单元（22）包括活动隔板（221）和与固定于所述吸附壳（1）周向内壁且与所述活动隔板（221）密封贴合的固定隔板（222），所述固定隔板（222）上设置有固定通孔（2221），所述活动隔板（221）上设置有活动通孔（2211），所述控制单元（21）驱动所述活动隔板（221）活动，以调节所述活动通孔（2211）的位置，实现所述固定通孔（2221）与所述活动通孔（2211）的连通和断开。

7.根据权利要求6所述的高纯氧发生组件，其特征在于：所述活动隔板（221）为从动齿轮，所述控制单元（21）包括控制电机（211）和与所述控制电机（211）输出端连接的两个主动齿轮（212），两个所述主动齿轮（212）分别与两个所述通断单元（22）的从动齿轮啮合。

8.根据权利要求7所述的高纯氧发生组件，其特征在于：所述吸附壳（1）上设置有正对两个所述通断单元（22）从动齿轮的开口（161），所述控制单元（21）还包括密封两个所述开口（161）的密封壳（213），所述控制电机（211）设置于所述密封壳（213）外和所述吸附壳（1）外。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的高纯氧发生组件，其特征在于：所述吸氮腔（11）、所述缓冲腔（12）和所述吸氧腔（13）均连接有气压计（7）。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的高纯氧发生组件，其特征在于：所述吸附壳（1）设置有至少两个，所述吸氧腔（13）和所述输氧腔（35）通过抽氧管（162）连通，所述抽氧管（162）连接有氧气阀门（82），所述吸氮腔（11）和所述输氮腔（36）通过抽氮管（163）连通，所述抽氮管（163）连接有氮气阀门（83）。