CN1672743A

CN1672743A - 分子筛psa医疗保健用氧气机

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Publication number: CN1672743A
Application number: CN 200510046296
Authority: CN
Inventors: 欧阳才峰; 黄克敏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2025-04-22
Also published as: CN100391555C

Abstract

本发明公开了一种分子筛PSA医疗保健用氧气机，它具有氧气回收率高、生产成本低廉，氧气浓度安全可靠、可直接用于医疗保健的特点。它包括空气压缩机、高温油分离器、自动排水过滤器、电磁换向阀、自干式分子筛吸附器、缓冲罐、稳压节流阀和单向阀，空气压缩机、高温油分离器、冷却器、自动排水过滤器、单向阀串联联接在电磁换向阀的压缩空气入口a上，两个自干式分子筛吸附器的进气口分别与电磁换向阀的c口和d口联接，出气口经单向阀连接到氮气排气口上，缓冲罐、稳压节流阀、流量计、加湿器和富氧气排气口串联联接在电磁换向阀的富氧气出气口b上。本发明解析时排出的富氧气浓度为35％－45％左右，特别适合制作医疗保健用氧。

Description

分子筛PSA医疗保健用氧气机

技术领域：

本发明涉及医疗保健器械技术领域，确切地说是一种分子筛PSA医疗保健用氧气机。

背景技术：

由于人们对环境质量的关注和保健意识的提高，对氧气机的使用越来越重视。目前，在氧气制备工艺过程中，普遍采用沸石分子筛作为吸附剂，压缩空气进入吸附器后，沸石分子筛吸附氮气排出氧气，氧气浓度可达90％以上，解析时排出的富氮气体浓度为93％左右，其余7％左右为氧气；原料气与产气量比为6/1至7/1之间，氧气回收率相对较低。由于制氧工艺对压缩空气气源的特殊要求，空气压缩机必须提供一个纯净的、不含润滑油微粒及油蒸汽的压缩空气气源，所以，在绝大部分制氧工艺中都是利用无油润滑压缩机来提供压缩空气气源的；但是由于无油润滑压缩机内所有摩擦幅均不采用润滑油润滑，而利用充填石墨等自润滑材料润滑。所以，无油润滑压缩机与有油润滑压缩机相比，不仅使用寿命短，维护费用大、周期短，使用成本高，而且普遍存在着功耗大、噪音高、价格高、整机寿命短的缺点。从而造成了制氧系统总体成本的提高。另外，现有小型制氧设备中均没有压缩空气除湿装置，从而降低分子筛的使用寿命，产品保证寿命最长的一年，最短的才3000小时，而且还要1000小时更换一次。附图2是上述制氧工艺流程图，图中：1、进气过滤器，2、无油润滑压缩机，3、冷却器，4、自动排水过滤器，5、单向阀，6、电磁换向阀，7、沸石分子筛吸附器，8、节流阀，9、单向阀，10、缓冲罐，11、节流阀，12、流量计，13、加湿器，14、富氧气排气口，15、氮气排气口。由于现有制氧工艺都是采用变压吸附(PSA)方式制氧的，其气流周期性变化所带来的气流不稳定也是较为突出的问题之一。

氧气广泛用于工业、医疗、保健、潜水、增氧等各各行业，用途不同，对氧气的浓度要求也不尽相同。在医疗保健行业，医学上规定吸氧浓度是不得高于45％的，否则将产生氧中毒或形成依赖性，所以上述氧气机所产生的高浓度氧气是不能直接吸用的，如果在不知情的情况下直接吸用，将产生严重后果，只有将高浓度氧气稀释到45％以下并保证气流的稳定才能安全使用。可见，在医疗保健行业准确掌握氧气的浓度以及解决气流的稳定问题是非常重要的。如使用上述工艺流程制备医用氧气不但存在安全问题，也会提高使用成本，并且会给使用者带来很多不便。

发明内容：

本发明的目的就是解决现有氧气制备工艺中存在的不足，提供一种氧气回收率高、设备功耗和使用成本低、产品利用率高、供气气流稳定的分子筛PSA医疗保健用氧气机。

本发明的目的是这样实现的，分子筛PSA医疗保健用氧气机包括，进气过滤器、空气压缩机、高温油分离器、自动排水过滤器、电磁换向阀、自干式分子筛吸附器、缓冲罐、稳压节流阀和单向阀，进气过滤器(1)安装在空气压缩机(2)的前端，其特征在于：空气压缩机(2)、高温油分离器(3)、冷却器(4)、自动排水过滤器(5)、单向阀(6)串联联接在电磁换向阀(7)的压缩空气入口a上，两个自干式分子筛吸附器(8)的进气口分别与电磁换向阀(7)的c口和d口联接，出气口经单向阀(10)连接到氮气排气口(11)上，两个出气口之间的管路上装有节流阀(9)，缓冲罐(16)、稳压节流阀(15)、流量计(14)、加湿器(13)和富氧气排气口(12)串联联接在电磁换向阀(7)的富氧气出气口b上，通过电磁换向阀(7)的定时转换，两个自干式分子筛吸附器(8)的进气口分别在压缩空气入口a和富氧气出气口b之间转换。自干式分子筛吸附器(8)包括吸附器筒、隔板、筛网、13X分子筛、分子筛和弹簧，下隔板(68)、下筛网(67)、上筛网(70)、上隔板(71)和弹簧(61)从下至上安装在吸附器筒(65)内，装有接头(62)的吸附器盖(69)安装在吸附器筒(65)的两端，吸附器盖(69)和吸附器筒(65)之间装有密封圈(63)，13X分子筛(66)和分子筛(64)从下至上充填在下筛网(67)和上筛网(70)之间。

与现有技术相比，本发明采用分子筛作为吸附剂，加压时吸附氧气排出氧氮气，氮气浓度达到99.9％以上，氧气回收率高，原料气与产气量比在3/1至4/1之间，解析时排出的富氧气浓度为35％-45％左右，可直接用于医疗保健；有油润滑压缩机与高温油分离器串联使用，解决了无油润滑压缩机寿命短，功耗大、噪音高、整机寿命短的问题；输出端采用稳压节流阀，可以使排气气流稳定而不受变压吸附压力变化的影响，使用更加安全；增加了冷却器和自动排水过滤器后，可将压缩机排出的高温空气中的大部分水分排出，再经自干式分子筛吸附器吸收剩余的少量水分，可大幅度提高分子筛的使用寿命，延长更换周期。

附图说明：

图1是本发明的工艺流程图。

图2是常见的现有技术工艺流程图。

图3是高温油分离器3的结构示意图。

图4是稳压节流阀15的结构示意图。

图5是自干式分子筛吸附器8的结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

如附图1所示，本发明中的进气过滤器1、空气压缩机2、冷却器4、自动排水过滤器5、电磁换向阀7、节流阀9，缓冲罐16、流量计14、加湿器13和数个单向阀均可采用现有技术中的标准器件。

如附图3所示的高温油分离器3可以直接设置在空气压缩机2的壳体33内，空气压缩机2上的进气口34与进气过滤器1相联，出气口29与冷却器4联接，空气压缩机压缩空气出口32联接到筒体25的筒壁上，挡水板31安装在筒体25内，上部出气口29从筒体25的上面伸出并利用螺母30将筒体25、机壳33和挡水板31紧固在一起，滤芯27套装在挡水板31下部的外缘上，挡水板31和滤芯27与筒体25的内壁之间装有密封垫28，旋风叶片26套装在滤芯27外，筒体25的下腔内装有浮筒24，筒体25的下端口用设有回油口21的底盖22和密封圈23封闭。筒体25可用金属板材经冲压制成，空气压缩机压缩空气出口32沿筒体25内壁的切向焊接在筒体25的筒壁上，出气口29联接冷却器4。挡水板31、旋风叶片26和底盖22可采用金属材料经机加工制成，滤芯27可采用标准滤油器件，密封垫28和密封圈23应采用耐油、耐高温的橡胶密封材料，浮筒24可用金属板材经焊接制成。滤芯27、旋风叶片26、密封垫28依次套装在挡水板31上后，从筒体25的后腔装入筒体25，上部的出气口29从筒体25上面的圆孔中伸出并用螺母30拧紧；再将浮筒24装入筒体25的后腔；装上密封圈23，最后装上底盖22，并将底盖22的外缘卷起、压紧在筒体25的筒壁上密封。为便于拆卸，底盖22也可用螺钉安装在筒体25的筒壁上。

工作时，空气由进气口34进入压缩机，经压缩后的高温高压气体在未冷却的状态下经压缩空气出口32沿筒体25内壁和旋风叶片26的切向进入筒体25中，形成漩涡气流，在离心力的作用，压缩空气中的润滑油微粒大部分被分离出来。压缩空气再经滤芯27进一步过滤，便成为纯净的、无油压缩空气，经挡水板31和出气口29输送到无油供气系统中去。分离出来的润滑油沿筒体25的内壁流到筒体25下腔，集蓄到一定高度时将浮筒24浮起，并经底盖22上的回油口21重新回到压缩机中去。

稳压节流阀15的结构如附图4所示，阀壳42上设有进气口45和出气口47，设有进气节流口44的滑阀54安装在阀壳42内，装有调压螺栓59的螺母57固定在阀壳42的一端，调压弹簧55安装在滑阀54和调压螺栓59之间，滑阀54上装有密封圈43和53，阀壳42上设有溢流口41，调压螺栓59上装有锁母58，阀壳42内设有出气节流口46，装有节流阀杆49的螺母48固定在阀壳42的另一端，节流阀杆49上装有密封圈51和锁母50。阀壳42、滑阀54、调压螺栓59、螺母57、节流阀杆49和螺母48均可采用金属材料经机加工获得；密封圈43、51和53，调压弹簧55，锁母50和58以及垫圈56可使用标准件。溢流口41在阀壳42上位置应保证滑阀54向左滑动时不将其封闭；螺母57和48装入阀壳42后，应用螺钉或键将两者固定在一起；节流阀杆49与出气节流口46应同心，以保证气流调整的稳定性；密封圈43可采用“Y”型密封圈，51和53可采用“O”型密封圈；垫圈56是为增加调压弹簧55的稳定性而设置的，52为气室。进气口45与缓冲罐16相联、出气口7与流量计14相联。如附图4所示，压缩空气从进气口45进入，经进气节流口44进到气室52内，再经出气节流口46和节流阀杆49之间形成的调整通道，从出气口47排除；利用节流阀杆49即可调整出气气流的大小，调整后用锁母50将节流阀杆49锁紧。当气源压力波动、气室52内的气压达到一定值时，作用于滑阀54上的压力克服调压弹簧55的弹力，推动滑阀54向左移动，滑阀54左腔的空气从溢流口41排出；这时进气节流口44与进气口45的位置相互错开，进气节流口44的截面积逐渐变小，进气量也随之减少，当气室52内压力与设定的压力平衡、即与调压弹簧55的弹力平衡时，滑阀54停止移动，使得气室52内压力保持稳定。气室52内的压力值是依靠调压螺栓59来设定的，弹簧55被压缩的越紧，气室52内的压力设定值就越高；压力调整后用锁母58将调压螺栓59锁紧。工作过程中，滑阀54将随着气源气压的波动而左右滑动，从而保证出气气压的稳定。

自干式分子筛吸附器8的结构如附图5所示，下隔板68、下筛网67、上筛网70、上隔板71和弹簧61从下至上安装在吸附器筒65内，13X分子筛66和分子筛64从下至上充填在下筛网67和上筛网70之间，装有接头62的吸附器盖69安装在吸附器筒65的两端，吸附器盖69和吸附器筒65之间装有密封圈63。上下隔板68和71、上下筛网67和70、弹簧61、接头62、吸附器盖69、密封圈63可以采用现有技术。工作时，压缩空气经接头62进入吸附器筒65，压缩空气首先流过吸水剂13X分子筛66，将残留的水分吸附后，再流过吸附剂分子筛64，分子筛吸附氧气(工业用氧分子筛作为吸附剂吸附氮气)，氮气(采用工业用氧分子筛作为吸附剂时为氧气)经上部的上筛网70、上隔板71、弹簧61，从接头62排出；解析时富氧气体(采用工业用氧分子筛作为吸附剂时为富氧气体)经下部接头62输入到缓冲罐16内，吸水剂13X分子筛66所吸收的残余的水分同时解析出来。

最后，按照附图1所示的联接关系，将所有部件组装在一起即可。

系统工作时，空气经进气过滤器1进入空气压缩机2，排出的含油高温压缩空气经过高温油分离器3后变成洁净的无油气体，再经冷却器4冷却后由自动排水过滤器5将大部分冷凝水排出，冷干后的压缩空气经单向阀6、电磁换向阀7进入自干式吸附器8的左罐，压缩空气先经过吸水剂13X分子筛排除残余的水分再由碳分子筛吸附氧气，浓度为99.9％的氮气经单向阀10和氮气排气口11排出；同时自干式吸附器8的右罐处于解析状态中，浓度为35％-45％的富氧气体经电磁换向阀7进入缓冲罐16内。右罐解析过程结束之后，电磁换向阀7动作，压缩空气进入自干式分子筛吸附器8的右罐，左罐解析过程开始，排出氧气。呈周期变化的富氧气体经稳压节流阀15稳压节流后形成压力稳定、流量可调的状态，经流量计14、加湿器13，从富氧气排气口12输出，供消费者使用。一部分氮气经节流阀8反吹到自干式分子筛吸附器解析罐内，能起到提高分子筛利用率和增加氧气回收率的作用。

Claims

1、分子筛PSA医疗保健用氧气机，它包括进气过滤器、空气压缩机、高温油分离器、自动排水过滤器、电磁换向阀、自干式分子筛吸附器、缓冲罐、稳压节流阀和单向阀，进气过滤器(1)安装在空气压缩机(2)的前端，其特征在于：空气压缩机(2)、高温油分离器(3)、冷却器(4)、自动排水过滤器(5)、单向阀(6)串联联接在电磁换向阀(7)的压缩空气入口a上，两个自干式分子筛吸附器(8)的进气口分别与电磁换向阀(7)的c口和d口联接，出气口经单向阀(10)连接到氮气排气口(11)上，缓冲罐(16)、稳压节流阀(15)、流量计(14)、加湿器(13)和富氧气排气口(12)串联联接在电磁换向阀(7)的富氧气出气口b上。

2、根据权利要求1所述的一种分子筛PSA医疗保健用氧气机，其特征在于：两个自干式分子筛吸附器出气口之间的管路上装有节流阀(9)。

3、一种如权利要求1所述的分子筛PSA医疗保健用氧气机用的自干式分子筛吸附器，包括吸附器筒、隔板、筛网、13X分子筛、分子筛和弹簧，下隔板(68)、下筛网(67)、上筛网(70)、上隔板(71)和弹簧(61)从下至上安装在吸附器筒(65)内，装有接头(62)的吸附器盖(69)安装在吸附器筒(65)的两端，吸附器盖(69)和吸附器筒(65)之间装有密封圈(63)，其特征在于：吸附器筒(65)内分子筛分为两层，一层为13X分子筛(66)，一层为分子筛(64)，从下至上充填在下筛网(67)和上筛网(70)之间。