CN118179202A - 气体发生器的热量排放或分配装置和气体发生器制造方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及气体发生器的热量排放或分配装置和气体发生器制造方法。一种用于气体发生器(1)的热量排放或分配装置，热量排放或分配装置(11)包括：容器(2)，具有外表面(12)和内表面(13)；和热传导装置(14)，配置为设置到容器(2)上；其中，至少一个容器(2)能够容纳热传输介质，热传输介质配置为允许在吸附阶段期间进行热量排放；其中，热传导装置(14)配置为在气体发生器(1)的操作期间允许连续的热量排放，从而能够从容器(2)提取热量；其中，热传输介质和热传导装置(14)合作以使得能够从气体发生器(1)排放热量。
Description
技术领域
本发明涉及用于气体发生器的热量排放或分配装置。
背景技术
众所周知，为了产生气体，例如氧气，基于不同的原理存在不同类型的设备或气体发生器。
这些设备中的大多数基于吸附原理，通过使气体混合物(例如空气)与吸附剂(例如沸石)接触来净化气体混合物。
例如，基于吸附剂温度周期性变化的所谓变温吸附和基于待处理气体混合物与吸附剂接触时待处理气体混合物压力周期性变化的变压吸附是已知的。
本发明特别用于基于变压吸附原理的设备。
这种设备通常设有压力容器，在压力容器中设置吸附剂。当气体混合物在压力下被引导穿过压力容器和吸附剂时，气体混合物的一种组分将被吸附剂吸附，已净化气体将离开设备。
在下一个循环中，降低压力容器中的压力，从而气体混合物的被吸附组分释放并且可以从吸附剂中排出。这个过程在下文中被称为解吸。
通常，这种已知的设备包含多个压力容器，例如两个，它们交替地吸附和解吸。
在吸附过程中，会产生热量。在解吸过程中，热量被提取。
由于吸附过程的效率随着温度升高而降低，这从本质上导致了吸附过程越来越低效。
发明内容
本发明旨在解决上述缺点和其它缺点中的至少一个。
本发明的目的是提供一种用于气体发生器的热量排放或分配装置，热量排放或分配装置包括：
至少一个容器，具有外表面和内表面；和
一个或多个热传导装置，配置为设置到容器上或集成在容器中；
其中，所述至少一个容器能够容纳热传输介质，热传输介质配置为允许在吸附阶段期间进行热量排放；
其中，所述一个或多个热传导装置配置为在气体发生器的操作期间允许连续的热量排放，从而能够从容器提取热量或者能够在容器中重新分配热量；和
其中，热传输介质和所述一个或多个热传导装置合作以使得能够从气体发生器排放热量或在气体发生器中分配热量。
在容器中，设置气体发生器的吸附剂，例如沸石。
热传输介质是指例如水、空气、氨、冷却剂等，但也是指例如金属或相变材料。
热传导装置包括例如管、管道、导管、冷却翅片等或热管。
在热管的情况下，热传输介质将包含相变材料。
优点是，通过使热传输介质穿过或沿着热传导装置流动，热量排放或分配装置将能够使在容器吸附阶段产生的热量排放或重新分配。
这将导致吸附剂的温度升高较少，甚至几乎不升高，使得吸附将在整个吸附阶段最佳地进行。结果，气体发生器的效率增大。
热量排放或分配装置既可用于钢制容器，也可用于(挤压)铝制容器。
在实际实施例中，所述至少一个容器包括设置在外表面上的一个或多个外部管。
可替代地，所述至少一个容器也可以包括集成在容器的外表面上或中的一个或多个中空结构。
热传导装置可以设置在外部管或中空结构中，或者外部管或中空结构本身可以是热传导装置。
在前一种情况下，例如，热管将设置在外部管或中空结构中，而在后一种情况下，热传输介质将流动穿过外部管或空心结构。
在一优选实施例中，所述一个或多个热传导装置安装在容器的内表面上。
当然，这样做的优点是，热传导装置定位成紧靠产生热量的吸附剂。
根据一实施例，外部管或中空结构沿容器的纵向延伸，并沿容器的圆周均匀分布。
根据一实施例，所述一个或多个热传导装置位于容器内，周围是处于容器中的吸附剂。
根据一实施例，所述一个或多个热传导装置包括设置在容器的外表面上的一个或多个冷却翅片。
根据一实施例，热量排放或分配装置是一个整体结构。
根据一实施例，通过挤压工艺将容器和所述一个或多个热传导装置形成为一个单体结构。
根据一实施例，容器在两端设有可移除的元件，其中，在一个元件中设有气体入口，并且在另一个元件中设有气体出口。
本发明还涉及一种使用挤压工艺制造根据本发明的气体发生器的方法，其中，该方法：
A、包括以下步骤：
通过挤压用于容器的型材、向型材提供底盖、用吸附剂填充型材、和提供顶盖来组装容器；
将一个或多个外部管安装到容器的外表面上；
或者：
B、包括以下步骤：
挤压用于容器的型材，型材设有中空结构；
用热传输介质填充中空结构；
调节中空结构中的热传输介质的压力；
密封中空结构；
通过向型材提供底盖、用吸附剂填充型材、和提供顶盖来进一步组装容器。
附图说明
在下文中，为了更好地展示本发明的特征，将参照附图描述根据本发明的用于气体发生器的热量排放或分配装置和制造这种气体发生器的方法的一些优选变型，其中：
图1示意性地示出了气体发生器；
图2-图5示意性地示出了根据本发明的用于气体发生器的热量排放或分配装置。
具体实施方式
图1中示意性示出的气体发生器1大体上包括两个容器2，每个容器都有气体入口3和气体出口4并且填充有吸附剂5。
在本例中，但不是本发明所必需的，容器2在两端6处设置有可移除的元件7。
这些元件7可以被认为是容器2的底部和盖的一种类型，气体入口3设置在一个元件7中，而气体出口4设置在另一个元件中。
在本例中，吸附剂例如是硅胶，但也可以是沸石等。对于氧气发生器，总是使用沸石。
气体发生器1设置有用于待净化气体的入口8和用于已净化气体的出口9。
通过阀系统10，每个容器2的气体入口3和气体出口4分别连接到气体发生器的入口8和出口9。
阀系统10将允许将待净化气体引导至两个容器2中用于吸附的一个容器，并且还允许分离一部分已净化气体以将其引导至用于对已饱和吸附剂进行再生的另一个容器2。
显然，气体发生器1的具体实施方式并不限制本发明，具有吸附剂5的容器2的数量、阀系统10的实施方式、吸附剂5本身等可以以许多不同的方式设计。
根据本发明的气体发生器1还设置有根据本发明的热量排放或分配装置11。
图2-图4示出了热量排放或分配装置11的不同实施方式。
热量排放或分配装置11包括至少一个容器2，该容器2具有外表面12和内表面13。
在本例中，气体发生器1的容器2构成热量排放或分配装置11的容器2。因此，在本例中，存在热量排放或分配装置11的两个容器2。
热量排放或分配装置11还设置有多个热传导装置14，热传导装置14配置为被设置到容器2上。
在图2的例子中，所述至少一个容器2包括设置在外表面12上的一个或多个外部管15。图2示出了热量排放或分配装置11的两个容器2中的一个，第二容器2设计相同。
这些外部管15用作热传导装置14。然而，也可以在外部管15中设置热传导装置14；这将在下文中说明。
在所示的例子中，这些外部管15沿容器2的纵向X-X’延伸。
此外，外部管15沿着容器2的圆周均匀地分布。
在图2的例子中，有八个外部管15，沿容器2的圆周成对地等距放置。
外部管15也可以沿着圆周一个个地等距放置。对于本发明而言，外部管15的数量也不是限制性的。
热传导装置14配置为允许在气体发生器1操作期间连续的热量排放，从而能够从容器2中提取热量。这例如是通过将热传导装置14设置到容器2上而实现的。
热量排放或分配装置的所述至少一个容器2(或者更具体地热传导装置14)能够容纳热传输介质，热传输介质配置为允许在吸附阶段期间进行热量排放。
这里，热传输介质也意味着例如水、空气、氨、冷却剂或其他相变材料等介质。
特别地，根据本发明，热传输介质和一个或多个热传导装置14合作以使得能够从气体发生器1排放热量或在气体发生器1中分配热量。
这种“合作”可以通过多种方式实现。
如前所述，外部管15用作热传导装置14，热传输介质将位于这些外部管15中。
另一种可能性是，将热传导装置14插入到外部管15中。热传导装置14则可以包括管、管道、导管等，但也可以包括滑入外部管15中的热管。这尤其用于图3所示的实施例中，如下文所述。
然后将热传输介质设置在这些管、管道或导管中，或者如已知的设置在热管中。
为了进一步实现“合作”，可以提供进一步的措施来让热传输介质在热传导装置14中流动，例如通过提供用于热传输介质的回路、合适的泵、和储存器。还可以提供冷却器等以带走由热传输介质引离的热量。
在图2所示的例子中，热传导装置14(即外部管15)设置在容器2的外表面12上。
两种变型例如图3和图4所示。
图3示出了所述至少一个容器2的变型例，其包括集成在容器2的外表面12上或中的一个或多个中空结构16。
换句话说，中空结构16和容器2是一个整体。
在本例中，热传导装置14被放置在一个或多个中空结构16的内部。热传导装置14则可以包括管、管道、导管等，但也可以包括可以滑入中空结构16中的热管。
然而，当然也可以将中空结构16本身用作热传导装置14。
中空结构16也沿着容器2的纵向X-X’延伸。此外，中空结构16沿着容器2的圆周均匀分布，就像图2的实施例中一样。
因此，在图3中，热量排放或分配装置11被设计为一个整体结构。
在本例中，容器2和一个或多个热传导装置14(即中空结构16)通过挤压工艺形成为一个单体结构。
当然，将热量排放或分配装置11设计为一个整体结构也可以以其他方式实现。
在图2和图3中，热传导装置14设置在容器2的外表面12上。在图4中，示出了最后一种变型例，在本例中一个或多个热传导装置14位于容器2内部，周围是吸附剂5。
提供了四个管17、管道或导管，它们沿容器2的纵向X-X’延伸。它们均匀地分布在内表面13的圆周上。
就像在上述各实施例中一样，热传输介质将在这些管17、管道或导管中流动。
图5示出了热量排放或分配装置11的另一个实施例。
在本例中，热传导装置14被设计为设置在容器2的外表面12上的一个或多个冷却翅片18。
在该实施例中，热传输介质将是空气或其他冷却气体。
气体发生器1的操作，特别是热量排放或分配装置11的操作，是非常简单的，如下所述。
气体发生器1将以已知方式通过吸附来净化待净化气体。
容器2中的一个将吸附气体，而另一个容器2将解吸气体。
在进行吸附的容器2中，将在吸附剂5中产生热量。
该热量通过热量排放或分配装置11从相应的容器2被引离。
为此，热传输介质将被输送穿过热传导装置14。
在图2的外部管15、图3的中空结构16或图4的管17的通流过程中，热传输介质将排放或分配由吸附过程产生的热量，并将容器2顶部产生的热量排放到容器2的底部。
在图5的例子中，冷却空气或冷却气体将沿着冷却翅片18输送。
为此，例如，可以使用风扇等。
通过在从容器2的高温到低温的方向上穿过或沿着热传导装置14输送热传输介质，将可以在不需要有效地排放热量的情况下重新分配容器2中的热量。这是因为，当经历多个循环时将在容器2中产生温度梯度，这对性能产生不利影响。通过重新分配热量，可以使温度梯度变得平滑。
当容器2中的吸附剂5完全饱和时，另一容器2将进行吸附，而第一容器2将进行解吸。
为了制造具有图2中热量排放或分配装置的气体发生器1，采用以下方法：
通过挤压用于容器2的型材、为型材提供底盖、用吸附剂5填充型材、提供顶盖来组装容器2；
将一个或多个外部管15安装到容器的外表面。
换言之，在安装热传导装置14之前，首先完全地完成具有吸附剂5的容器2。
这里，底盖和顶盖是元件7。
为了制造具有图3中热量排放或分配装置11的气体发生器1，采用以下方法：
挤压用于容器2的型材，型材具有中空结构16；
用热传输介质填充中空结构16；
调节中空结构16中的热传输介质的压力；
密封中空结构16；
通过为型材提供底盖、用吸附剂5填充型材、提供顶盖来进一步组装容器2。
在这里，底盖和顶盖同样是元件7。
填充中空结构16可以用热传输介质本身或者用例如具有相变材料的热管来完成。
本发明决不限于作为实例描述并在图中示出的实施例，而是在不超出本发明范围的情况下根据本发明的用于气体发生器的热量排放或分配装置和用于制造这种气体发生器的方法可以根据各种变型来实现。
Claims (13)
1.一种用于气体发生器(1)的热量排放或分配装置，其特征在于，热量排放或分配装置(11)包括：
至少一个容器(2)，具有外表面(12)和内表面(13)；和
一个或多个热传导装置(14)，配置为设置到容器(2)上或集成在容器(2)中；
其中，所述至少一个容器(2)能够容纳热传输介质，热传输介质配置为允许在吸附阶段期间进行热量排放；
其中，所述一个或多个热传导装置(14)配置为在气体发生器(1)的操作期间允许连续的热量排放，从而能够从容器(2)提取热量或者能够在容器(2)中重新分配热量；和
其中，热传输介质和所述一个或多个热传导装置(14)合作以使得能够从气体发生器(1)排放热量或在气体发生器(1)中分配热量。
2.根据权利要求1所述的热量排放或分配装置，其特征在于，所述至少一个容器(2)包括设置在外表面(12)上的一个或多个外部管(15)。
3.根据权利要求2所述的热量排放或分配装置，其特征在于，外部管(15)用作热传导装置(14)，或者热传导装置(14)设置在外部管(15)中。
4.根据权利要求1所述的热量排放或分配装置，其特征在于，所述至少一个容器(2)包括集成在容器(2)的外表面(12)上或中的一个或多个中空结构(16)。
5.根据权利要求4所述的热量排放或分配装置，其特征在于，所述一个或多个热传导装置(14)设置在所述一个或多个中空结构(16)内部，或者中空结构(16)用作热传导装置(14)。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的热量排放或分配装置，其特征在于，外部管(15)或中空结构(16)沿容器(2)的纵向(X-X’)延伸，并沿容器(2)的圆周均匀分布。
7.根据权利要求1所述的热量排放或分配装置，其特征在于，所述一个或多个热传导装置(14)位于容器(2)内，周围是处于容器(2)中的吸附剂(5)。
8.根据权利要求1所述的热量排放或分配装置，其特征在于，所述一个或多个热传导装置(14)包括设置在容器(2)的外表面(12)上的一个或多个冷却翅片(18)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的热量排放或分配装置，其特征在于，热量排放或分配装置(11)是一个整体结构。
10.根据权利要求1所述的热量排放或分配装置，其特征在于，通过挤压工艺将容器(2)和所述一个或多个热传导装置(14)形成为一个单体结构。
11.根据前述权利要求中任一项所述的热量排放或分配装置，其特征在于，容器(2)在两端(6)设有可移除的元件(7)，其中，在一个元件(7)中设有气体入口(3)，并且在另一个元件(7)中设有气体出口(4)。
12.一种制造气体发生器(1)的方法，使用挤压工艺，气体发生器具有根据权利要求2或3所述的热量排放或分配装置(11)，其特征在于，方法包括以下步骤：
通过挤压用于容器(2)的型材、向型材提供底盖、用吸附剂(5)填充型材、提供顶盖来组装容器(2)；
将一个或多个外部管(15)安装到容器(2)的外表面(12)上。
13.一种制造气体发生器(1)的方法，使用挤压工艺，气体发生器具有根据权利要求4或5所述的热量排放或分配装置(11)，其特征在于，方法包括以下步骤：
挤压用于容器(2)的型材，其中，型材设有中空结构(16)；
用热传输介质填充中空结构(16)；
调节中空结构(16)中的热传输介质的压力；
密封中空结构(16)；
通过向型材提供底盖、用吸附剂(5)填充型材、提供顶盖来进一步组装容器(2)。
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