CN206203881U - 具有闭环控制系统的高海拔环境制氧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有闭环控制系统的高海拔环境制氧系统，包括鼓风机、制氧机构、真空泵、缓冲罐和储氧罐；鼓风机的进气管连通大气；鼓风机连接有出气管；真空泵连接有抽气管和排气管；缓冲罐顶部连接有进氧管，进氧管上设有进氧阀；缓冲罐的另一侧底部连接有出氧管，出氧管连接所述储氧罐；所述制氧机构在缓冲罐进氧管、鼓风机的出气管以及真空泵的抽气管之间并联设有两套。本实用新型结构简单，便于安装使用。两套制氧机构能够轮流工作，大大提高了制氧效率。利用氧气对需要反冲洗的吸附塔内的分子筛进行反冲洗，效率高，反冲洗耗时短。

Description

具有闭环控制系统的高海拔环境制氧系统

技术领域

本实用新型涉及高海拔制氧技术领域，尤其涉及一种吸附式制氧系统。

背景技术

随着科学技术和工业革命的飞速发展，大气中维持人体生命的氧含量呈逐渐下降趋势，加之部分长期生活在高海拔地区人群因缺氧和低气压原因最终呼吸到血液中的氧含量也出现相对减少，严重影响高海拔地区人群的生命质量和工作效率。因此，建设高海拔地区富氧环境，是适应和应对高海拔地区恶劣自然环境对人体乃至工作、生活带来不利影响的有效途径之一。

常用的制氧技术主要包括空气分离法、化学法、电化学法等。其中空气分离法是以空气为原料，将空气中的氧和氮分离而得到氧气，国内外使用的空分制氧技术主要有三种：包括深冷法、变压吸附法（PSA）和膜分离法。

化学法制氧所需原料贵重、消耗量大、成本高、生产能力小、不适宜大量生产氧气，不适合高原使用。水电解法制氧耗电量太大，另外，电解水制氧同时产生氢气，氢气属于易燃易爆气体，存在安全隐患，因此不适合高原使用。深冷法制氧设备复杂，投资巨大，基建费用和运行成本高，运营中耗电量大。另外，深冷法不能及时提供氧气，从开机到产氧长达30h左右。膜分离法制氧产氧浓度低，无法满足高压氧疗、高原急救的需求。变压吸附法可制取浓度90%以上的氧气，产氧量可大可小，从每分钟1 升至每小时几百立方米均可；产品形式灵活，可以是便携式、车载式、移动式、固定式；产氧时间短，装置简单，安装运输快捷，故障率低，易于维修，自动化程度高，操作方便，能耗低，只有0.4 kW·h/m3。因此，在高原地区采用变压吸附法制氧是最经济、方便、可靠和灵活的制氧方法。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适于高海拔地区使用的具有闭环控制系统的高海拔环境制氧系统，能够制氧和储氧，反冲洗时间短，制氧效率较高。

为实现上述目的，本实用新型的具有闭环控制系统的高海拔环境制氧系统包括鼓风机、制氧机构、真空泵、缓冲罐和储氧罐；

鼓风机的进气管连通大气；鼓风机连接有出气管；真空泵连接有抽气管和排气管；缓冲罐顶部连接有进氧管，进氧管上设有进氧阀；缓冲罐的另一侧底部连接有出氧管，出氧管连接所述储氧罐；

所述制氧机构包括吸附塔，吸附塔顶部通过出口管路连接所述进氧管，出口管路上设有出口阀；吸附塔底部通过进口管路连接所述鼓风机的出气管，进口管路上设有进口阀；吸附塔的底部通过抽真空管路连接所述真空泵的抽气管，抽真空管路上设有抽气阀；

所述制氧机构在缓冲罐进氧管、鼓风机的出气管以及真空泵的抽气管之间并联设有两套。

所述出氧管上设有增压气泵。

所述鼓风机的进气管末端连接有外大内小的进气喇叭口，鼓风机的进气管和出气管之间设有连通管，连通管上设有连通阀。

所述真空泵的抽气管连接有压力平衡阀，压力平衡阀连接有卸压喇叭口。

本实用新型具有如下的优点：

本实用新型结构简单，便于安装使用。两套制氧机构能够轮流工作，大大提高了制氧效率。利用氧气对需要反冲洗的吸附塔内的分子筛进行反冲洗，效率高，反冲洗耗时短。

卸压喇叭口能够迅速消除系统内的负压。增压气泵能够实现增压储氧，增加储氧密度，减少储氧所需占用的空间。进气喇叭口使鼓风机能够更顺畅地吸入空气，减少鼓风机的能耗。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

图1中箭头所示方向为制氧时该处的气体流动方向。

如图1所示，本实用新型的具有闭环控制系统的高海拔环境制氧系统包括鼓风机1、制氧机构、真空泵2、缓冲罐3和储氧罐4；

鼓风机1的进气管5连通大气；鼓风机1连接有出气管6；真空泵2连接有抽气管7和排气管8；

缓冲罐3顶部连接有进氧管9，进氧管9上设有进氧阀10；缓冲罐3的另一侧底部连接有出氧管11，出氧管11连接所述储氧罐4；

所述制氧机构包括吸附塔12，吸附塔12顶部通过出口管路13连接所述进氧管9，出口管路13上设有出口阀14；吸附塔12底部通过进口管路15连接所述鼓风机1的出气管6，进口管路15上设有进口阀16；吸附塔12的底部通过抽真空管路17连接所述真空泵2的抽气管7，抽真空管路17上设有抽气阀18；

所述制氧机构在缓冲罐3的进氧管9、鼓风机1的出气管6以及真空泵2的抽气管7之间并联设有两套。

所述真空泵2的排气管8连接有排氮消声器19，排氮消声器19的氮气排放管20连通大气。排氮消声器19减小排放噪声，减少噪音污染。

所述出氧管11上设有增压气泵21。从而能够实现增压储氧，增加储氧密度，减少储氧所需占用的空间。

所述鼓风机1的进气管5末端连接有外大内小的进气喇叭口22，从而使鼓风机1能够更顺畅地吸入空气，减少鼓风机1的能耗。鼓风机1的进气管5和出气管6之间设有连通管23，连通管23上设有连通阀24。

所述真空泵2的抽气管7连接有压力平衡阀25，压力平衡阀25连接有卸压喇叭口26。

系统不工作时，关闭所有阀门。工作时首先打开进氧阀10。工作时，两套制氧机构轮流制氧、轮流再生（即反冲洗），从而实现连续制氧作业。

其中一套制氧机构制氧时，打开该制氧机构的出口阀14、进口阀16，保持其抽气阀18处于关闭状态；启动鼓风机1，将空气由进气喇叭口22抽入，经出气管6和进口管路15进入吸附塔12，在吸附塔12内的分子筛处，空气中的氮气分子被吸附，氧气分子则继续通过出口管路13和进氧管9进入缓冲罐3。缓冲罐3充满后，启动增压气泵21，将氧气压缩后充入储氧罐4，实现高压储氧，节约储氧所需空间，也便于运送氧气。当该制氧机构中吸附塔12内的分子筛中充满氮气分子，达到吸附饱和阶段后，关闭进氧阀10，将两套制氧机构的出口阀14均打开，关闭需要反冲洗的制氧机构的进口阀16，使另一套制氧机构内的富氧气体从需要反冲洗的制氧机构的顶部反向流入，在通过分子筛时将分子筛中的氮气分子清除出去。在进行反冲洗的制氧机构的吸附塔12内的压力降低到预定值后，关闭进行反冲洗的制氧机构的出口阀14，打开该制氧机构的抽气阀18，启动真空泵2进行抽真空，将吸附塔12内的氮气排出。达到一定真空度后，再次利用另一制氧机构中的富氧气体或者利用缓冲罐3内的部分氧气对进行反冲洗的制氧机构的吸附塔12内的分子筛进行冲洗，从而使吸附剂彻底解吸。吸附剂解吸过程完成后，用缓冲罐3内的部分氧气对吸附塔12进行充压，充压至某一低真空度值后关闭进氧阀10，打开鼓风机1和进口阀16对该吸附塔12进行充压，为下一次吸附制氧做准备。使用富氧气体进行反冲洗，反冲洗所需时间大大缩短，制氧效率较高。

以上实施例仅用以说明而非限制本实用新型的技术方案，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.具有闭环控制系统的高海拔环境制氧系统，其特征在于：包括鼓风机、制氧机构、真空泵、缓冲罐和储氧罐；

鼓风机的进气管连通大气；鼓风机连接有出气管；真空泵连接有抽气管和排气管；

缓冲罐顶部连接有进氧管，进氧管上设有进氧阀；缓冲罐的另一侧底部连接有出氧管，出氧管连接所述储氧罐；

所述制氧机构包括吸附塔，吸附塔顶部通过出口管路连接所述进氧管，出口管路上设有出口阀；吸附塔底部通过进口管路连接所述鼓风机的出气管，进口管路上设有进口阀；吸附塔的底部通过抽真空管路连接所述真空泵的抽气管，抽真空管路上设有抽气阀；

所述制氧机构在缓冲罐进氧管、鼓风机的出气管以及真空泵的抽气管之间并联设有两套。

2.根据权利要求1所述的具有闭环控制系统的高海拔环境制氧系统，其特征在于：所述出氧管上设有增压气泵。

3.根据权利要求2所述的具有闭环控制系统的高海拔环境制氧系统，其特征在于：所述鼓风机的进气管末端连接有外大内小的进气喇叭口，鼓风机的进气管和出气管之间设有连通管，连通管上设有连通阀。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的具有闭环控制系统的高海拔环境制氧系统，其特征在于：所述真空泵的抽气管连接有压力平衡阀，压力平衡阀连接有卸压喇叭口。