CN207042185U - 一种o2提纯系统及气体处理系统 - Google Patents

Abstract

一种O₂提纯系统及气体处理系统，涉及O₂提纯技术领域。O₂提纯系统包括原料气管路、产品气管路、抽空管路、旋转阀和吸附塔。旋转阀包括非转动件和转动件，非转动件具有第一流道，转动件具有第二流道。转动转动件以使第二流道将原料气管路、产品气管路、抽空管路和吸附塔选择性连通。气体处理系统包括上述O₂提纯系统。二者均用一个旋转阀对多管路进行控制，降低成本，控制方便。

Description

一种O2提纯系统及气体处理系统

技术领域

本实用新型涉及O₂提纯技术领域，具体而言，涉及一种O₂提纯系统及气体处理系统。

背景技术

变压吸附提纯O₂系统由于包含许多操作步骤，造成程控阀数量非常多，增加了整个装置的投资费用和设备安装成本，且阀架区占地面积大，不利于装置成撬。

变压吸附提纯O₂系统由于循环时间短，造成程控阀开关频率高，阀门各部件故障几率大幅增大。同时，在变压吸附压力平衡过程中，阀芯受高速气流冲刷，阀门密封面容易损坏，造成阀门内漏，影响装置运行，增加装置的日常维护费用和维修难度，并延长了生产时耗，增加了生产成本。

从目前变压吸附提纯O₂装置的运行情况来看，程控阀故障或密封面内漏是影响整个装置稳定运行的最大瓶颈。虽然可以通过改进阀门设计和优化密封面结构的形式延长程控阀使用时间，但无法从根本上避免程控阀故障和密封面内漏的问题。

一般情况下，O₂的吸附过程中吸附操作的时间短(不到一秒)，如此短的时间要求程控阀必须能够快速响应，这对程控阀的要求非常高，使程控阀的成本大大增加。

实用新型内容

本实用新型的第一个目的在于提供一种O₂提纯系统，其通过旋转阀代替传统多管路工艺过程中错综复杂的程控阀，实现了一个旋转阀同时对多个管路进行切换控制的目的，相比于传统程控阀，显著减少了生产设备的耗材，降低了设备投入成本，同时使对阀门的控制更加方便，减小阀门的故障率，降低了维修成本。

本实用新型的第二个目的在于提供一种气体处理系统，其利用旋转阀代替传统多管路工艺过程中错综复杂的程控阀，实现了一个旋转阀同时对多个管路进行切换控制的目的，相比于传统程控阀，显著减少了生产设备的耗材，降低了设备投入成本，同时使对阀门的控制更加方便，减小阀门的故障率，降低了维修成本。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种O₂提纯系统，其包括原料气管路、产品气管路、抽空管路、旋转阀和至少一个吸附塔。吸附塔具有与其吸附腔连通的第一接口和第二接口。旋转阀包括非转动件和可相对非转动件转动的转动件，非转动件具有贯穿其侧壁的第一流道，第一流道包括第一子流道、第二子流道、第三子流道、第四子流道和第五子流道，转动件具有第二流道。第一接口与第一子流道连通，第二接口与第二子流道连通，原料气管路与第三子流道连通，产品气管路与第四子流道连通，抽空管路与第五子流道连通。

旋转阀的转动件用于相对非转动件转动，以使在转动件的一个转动周期内：第二流道将第一子流道与第三子流道选择性地连通，并同时将第二子流道与第四子流道选择性地连通，且针对单个吸附塔而言，第一子流道与第三子流道的连通时长、第二子流道与第四子流道的连通时长均占转动周期的八分之三；第二流道将第一子流道与第五子流道选择性地连通，且针对单个吸附塔而言，第一子流道与第五子流道的连通时长占转动周期的八分之三。

进一步地，O₂提纯系统还包括冲洗气入口管，第一流道还包括第六子流道，冲洗气入口管与第六子流道连通。旋转阀的转动件用于相对非转动件转动，以使在转动周期内：第二流道将第六子流道与第二子流道选择性地连通，且针对单个吸附塔而言，第六子流道与第二子流道的连通时长占转动周期的八分之一。

进一步地，第六子流道同第二子流道连通时，第五子流道同第一子流道连通。

进一步地，O₂提纯系统还包括终充气管路，第一流道还包括第七子流道，终充气管路与第七子流道连通。旋转阀的转动件用于相对非转动件转动，以使在转动周期内：第二流道将第七子流道与第二子流道选择性地连通，且针对单个吸附塔而言，第七子流道与第二子流道的连通时长占转动周期的四分之一。

进一步地，第七子流道同第二子流道连通时，第三子流道同第一子流道连通，且第四子流道同第二子流道连通。

进一步地，第一接口、第二接口、原料气管路、产品气管路和抽空管路均与非转动件连接。

进一步地，第二流道包括多个环形流道和多个层间流道；环形流道由转动件的外壁朝远离非转动件的一侧凹陷，环形流道沿转动件的周向设置且环形流道呈大致的扇环状或圆环状，环形流道所对应的圆周的圆心位于转动件的转动轴心线，每个层间流道连通至少两个环形流道。旋转阀的转动件用于相对非转动件转动，以使在转动周期内：环形流道与层间流道将第一子流道与第三子流道选择性地连通，并同时将第二子流道与第四子流道选择性地连通；环形流道与层间流道将第一子流道与第五子流道选择性地连通。

进一步地，转动件包括多个平行且同轴设置的单元层，多个单元层的轴心线均与转动件的转动轴心线重合设置，每个单元层设有至少一个环形流道。

进一步地，对于任一个子流道及与子流道连通的一个环形流道而言，沿转动件的周向，环形流道的长度及子流道的孔径二者所对应的圆心角度数之和占周角度数的比例为第一比例，子流道与环形流道连通时相应吸附塔所处的吸附流程的流程时间占一个流程周期的比例为第二比例，第一比例与第二比例基本相等。

进一步地，吸附塔为多个，第一子流道与第二子流道也为多个，每个第一子流道与至少一个第一接口连通，每个第二子流道与至少一个第二接口连通，旋转阀的转动件用于相对非转动件转动，以使第二流道将各个第二子流道选择性连通。

进一步地，吸附塔、第一子流道与第二子流道均为2个，第一接口与第一子流道一一对应连通，第二接口与第二子流道一一对应连通。旋转阀的转动件用于相对非转动件转动，以使在转动周期内：环形流道与层间流道将两个吸附塔的第二接口选择性地连通，且两个吸附塔的第二接口的连通时长占转动周期的四分之一。

一种气体处理系统，其包括上述的O₂提纯系统。

本实用新型实施例的有益效果是：

本实用新型实施例提供的O₂提纯系统通过旋转阀代替传统多管路工艺过程中错综复杂的程控阀，实现了一个旋转阀对多个管路进行切换控制的目的。通过转动旋转阀的转动件，可以使第二流道将第一流道的各个子流道选择性连通，进而使吸附塔与各个管路选择性连通，从而来完成变压吸附中的各个流程。相比于传统程控阀，显著减少了生产设备的耗材，降低了设备投入成本和安装成本，简化了设备安装，缩短了设备安装与拆卸的时间消耗。同时，通过转动旋转阀的转动件即可实现对整个系统的管路的连接方式进行控制和调整，大大简化了阀门在切换时的操作负担，使对阀门的控制更加方便，减小阀门的故障率，降低了维修成本。

本实用新型实施例提供的O₂提纯系统通过转动旋转阀即可改变整个管路的连接关系，通过调整用于驱动旋转阀的驱动电机的转速或调整计时器设置，可以有效降低变压吸附循环时间，使吸附操作步骤运行时间低于2秒成为可能，而常规变压吸附程控阀由于程控阀开关时间的限制，无法做到操作步骤运行时间低于2秒。通过减少变压吸附循环时间，可以使吸附剂快速进行吸附工作，进而减小吸附剂的装填尺寸，并且以此来减少设备成本投资。此外，由于变压吸附循环时间缩短，减小了吸附塔的尺寸，便于整个装置成撬，减少装置的制造和安装成本。同时，旋转阀完全可以满足O₂提纯系统对快速切换的要求。

本实用新型实施例提供的气体处理系统，其利用旋转阀够代替传统多管路工艺过程中错综复杂的程控阀，同时对多个管路进行切换控制，相比于传统程控阀，显著减少了生产设备的耗材，降低了设备投入成本，同时控制更加方便，减小了故障率，降低了维修成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的O₂提纯系统的示意图；

图2为图1中的O₂提纯系统的旋转阀的非转动件的侧壁及第一流道沿旋转阀的轴向进行切割并展开后的平面示意图；

图3为图1中的O₂提纯系统的旋转阀的转动件的第二流道沿旋转阀的轴向进行切割并展开后的平面示意图；

图4为图1中的O₂提纯系统的环形流道与子流道所对应的圆弧的示意图；

图5为图1中O₂提纯系统的密封件的示意图。

图标：1000-O₂提纯系统；100-旋转阀；110-转动件；120-非转动件；130-第一流道；131-第一子流道；131a-子流道；131b-子流道；132-第二子流道；132a-子流道；132b-子流道；133-第三子流道；134-第四子流道；135-第五子流道；136-第六子流道；137-第七子流道；140-第二流道；01-环形流道；02-环形流道；03-环形流道；031-环形流道；032-环形流道；04-环形流道；05-环形流道；051-环形流道；052-环形流道；053-环形流道；054-环形流道；06-环形流道；07-环形流道；001-层间流道；002-层间流道；003-层间流道；004-层间流道；005-层间流道；006-层间流道；210-吸附塔；210a-第一接口；210b-第二接口；211-吸附塔；211a-第一接口；211b-第二接口；220-原料气管路；230-产品气管路；240-冲洗气入口管；250-终充气管路；260-抽空管路；290-连接管；300-密封件。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

“大致”、“基本”等用语旨在说明相关内容并不是要求绝对的精确，而是可以有一定的偏差。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

请参照图1，本实施例提供一种O₂提纯系统1000，O₂提纯系统1000包括旋转阀100、吸附塔单元(图中未标出)、原料气管路220、产品气管路230、冲洗气入口管240、终充气管路250和抽空管路260。

原料气管路220、产品气管路230、冲洗气入口管240、终充气管路250、抽空管路260以及吸附塔单元均与旋转阀100连接。需要说明的是，图1仅仅示出了上述的各个管道以及吸附塔单元的各个接口与旋转阀100之间的连接关系，图1为连接关系的示意图，并未对连接的位置进行限定。

旋转阀100在转动过程中可以将原料气管路220、产品气管路230、冲洗气入口管240、终充气管路250和抽空管路260同吸附塔单元选择性连通，并可以将吸附塔单元内的各个吸附塔之间相互选择性连通，以使吸附塔单元可以顺利完成整个吸附流程。

O₂提纯系统1000通过旋转阀100代替传统多管路工艺过程中错综复杂的程控阀，实现了旋转阀100同时对多个管路进行切换控制的目的。相比于传统程控阀，显著减少了生产设备的耗材，降低了设备投入成本，同时使对阀门以及管路切换的控制更加方便，减小阀门的故障率，降低了维修成本。

请参阅图2和图3，旋转阀100包括转动件110和非转动件120，转动件110可转动地容置于非转动件120。在本实施例中，转动件110呈大致的圆柱状，非转动件120呈大致的圆筒状，非转动件120套设于转动件110，且非转动件120与转动件110同轴设置，非转动件120的内侧壁与转动件110的外侧壁相抵。需要说明的是，在本实用新型的其他实施例中，转动件110也可以呈大致的圆筒状。

进一步地，非转动件120具有第一流道130，第一流道130包括第一子流道131、第二子流道132、第三子流道133、第四子流道134、第五子流道135、第六子流道136和第七子流道137。第一流道130均贯穿非转动件120的侧壁。转动件110具有第二流道140。第一流道130用于同吸附塔单元以及各个管路连通，通过对第一流道130与第二流道140的连通关系的控制，间接实现对吸附塔单元的吸附状态的控制。

进一步地，吸附塔单元包括吸附塔210和吸附塔211。其中，吸附塔210具有与其吸附腔连通的第一接口210a和第二接口210b；吸附塔211具有与其吸附腔连通的第一接口211a和第二接口211b。原料气管路220、产品气管路230、冲洗气入口管240、终充气管路250、抽空管路260以及全部第一接口和全部第二接口均连接于非转动件120的外侧壁。

需要说明的是，各个吸附塔内均装填由用于特异性吸附杂质气体的吸附剂。具体地，其中水分、二氧化碳、及少量其他气体在吸附塔入口处被装填于底部的活性氧化铝所吸附，随后氮气被装填于活性氧化铝上部的沸石分子筛所吸附。氧气(为产品气)作为非吸附组分从吸附塔顶部出口排出。吸附剂并不限于此，还可以是其他可以用于吸附杂质气体的吸附剂。

在本实施例中，具体地，第一子流道131和第二子流道132均为2个，2个第一子流道131和2个第二子流道132均沿非转动件120的周向均匀间隔设置。

2个第一子流道131与吸附塔单元的2个第一接口一一对应连接并连通；2个第二子流道132与吸附塔单元的2个第二接口一一对应连接并连通；原料气管路220与第三子流道133连接并连通；产品气管路230与第四子流道134连接并连通；抽空管路260与第五子流道135连接并连通；终充气管路250与第七子流道137连接并连通；冲洗气入口管240与第六子流道136连接并连通。

通过转动转动件110，可以使转动件110相对非转动件120发生转动，从而使第二流道140相对第一流道130发生转动，从而改变第二流道140与第一流道130之间的连通关系，进而改变整个O₂提纯系统1000的管路连通关系，达到在不同的吸附阶段之间进行切换的目的。

请参阅图2和图3。图2为非转动件120的侧壁及第一流道130沿旋转阀100的轴向进行切割并展开后的平面示意图，朝向我们的这一面为非转动件120的内侧壁。图3为转动件110的第二流道140沿旋转阀100的轴向进行切割并展开后的平面示意图，朝向我们的这一面为转动件110的内侧。

需要说明的是，在图2和图3中，对非转动件120和转动件110的平面展开图均进行了分区。沿旋转阀100的周向，将非转动件120和转动件110的平面展开图均平均分成了8个连续的小区域，分别编号为1～8，其中，在展开之前，1与8两个区域是相连的，为了方便表示，图中是沿1与8的边界将非转动件120和转动件110展开的。沿旋转阀100的轴向，转动件110具有多个平行且同轴设置的单元层，多个单元层的轴心线均与转动件110的转动轴心线重合设置，这些单元层分别代表7个层状区域，分别编号为A～G。这些单元层所对应的区域A～G均相互间隔设置。

在本实用新型的实施例中，第一流道130与第二流道140的宽度是指沿旋转阀100的轴向的宽度，第一流道130与第二流道140的长度是指沿旋转阀100的周向的长度。上述的编号为1～8的各个小区域沿旋转阀100的周向的长度均表示为1格，编号为A～G的7个小区域沿旋转阀100的轴向的宽度相等。

具体地，第二流道140包括环形流道单元(图中未标出)和层间流道单元(图中未标出)。环形流道单元包括多个环形流道，多个环形流道均由转动件110的外侧壁朝远离非转动件120的一侧凹陷，多个环形流道均沿转动件110的周向设置，且多个环形流道呈大致的扇环状或圆环状，多个环形流道所对应的圆周的圆心位于转动件110的转动轴心线，转动转动件110以使多个环形流道与第一流道130选择性连通。环形流道设于单元层所对应的区域A～G。层间流道单元包括多个层间流道，层间流道用于将两个环形流道连通。

环形流道用于与第一流道130进行选择性连通，通过转动转动件110即可使环形流道转动，从而改变环形流道与第一流道130的连通关系。而层间流道是用于连通两个环形流道的，利用层间流道的间接连通作用，可以使第一流道130的两个子流道间接连通，从而使各个吸附塔以及各个管路之间相互连通，并且可以通过转动转动件110来改变各个吸附塔以及各个管路之间的连通关系，从而达到控制O₂提纯系统1000的吸附状态的目的。

需要说明的是，由于非转动件120的内侧壁与转动件110的外侧壁相抵，所以非转动件120对环形流道具有密封作用，使进入环形流道的气体不会从非转动件120与转动件110之间逸出，保证了环形流道内的气体可以顺利、准确的进入预设的路径。而在本实用新型的其他实施例中，层间流道还可以是用于将三个或者更多个的环形流道连通，并且两个环形流道之间也不一定只是由一个层间流道来连通，两个环形流道之间也可以是由两个或更多个的层间流道来连通。

进一步地，在本实施例中，环形流道单元包括环形流道01、环形流道02、环形流道03、环形流道04、环形流道05、环形流道06和环形流道07。

更具体地，环形流道01对应G1～G8的整个环状区域，环形流道01为圆环状。环形流道02对应F1～F8的整个环状区域，环形流道02也为圆环状。

环形流道03包括环形流道031和环形流道032。环形流道031为对应E7～E1区域的连续扇环状，其中，环形流道031在E7区域的长度为整个E7区域长度的一半，即环形流道031的长度为2.5格。类似的，若未给出特定说明，就表示占据了整个对应区域。环形流道032为对应E3～E5区域的连续扇环状，其中，环形流道032在E3区域的长度为整个E3区域长度的一半，即环形流道032的长度为2.5格。

环形流道04对应D3区域的连续扇环状，环形流道04的长度为0.5格，且环形流道04位于D3区域的靠近D4区域的一端。

环形流道05包括环形流道051、环形流道052、环形流道053和环形流道054。环形流道051为对应C7～C1区域的连续扇环状，其中，环形流道051在C7区域的长度为整个C7区域长度的一半，即环形流道051的长度为2.5格。环形流道052为对应C2区域的连续扇环状，其中，环形流道052在C2区域的长度为整个C2区域长度的一半，即环形流道052的长度为0.5格，且环形流道052与环形流道051的间距为0.5格。环形流道053为对应C3区域的连续扇环状，其中，环形流道053在C3区域的长度为整个C3区域长度的一半，即环形流道053的长度为0.5格，且环形流道053与环形流道052之间的距离为0.5格。环形流道054为对应C6区域的连续扇环状，其中，环形流道054在C6区域的长度为整个C6区域长度的一半，即环形流道054的长度为0.5格，且环形流道054与环形流道053之间的距离为2.5格。

环形流道06对应B1区域的连续扇环状，环形流道06的长度为0.5格，且环形流道06位于B1区域的靠近B2区域的一端。环形流道07对应A1～A8的整个环状区域，环形流道07为圆环状。

层间流道单元包括层间流道001、层间流道002、层间流道003、层间流道004、层间流道005和层间流道006。

其中，层间流道001将环形流道01和环形流道031连通；层间流道002将环形流道02和环形流道032连通；层间流道003将环形流道04和环形流道053连通；层间流道004将环形流道052和环形流道054连通；层间流道005将环形流道051和环形流道06连通；层间流道006将环形流道051和环形流道07连通。

需要说明的是，在本实施例中，各个层间流道均为设于转动件110的连通管道，每个层间流道用于连通特定的两个环形流道，且不会对其他环形流道或其他层间流道造成干扰。较优选地，各个层间流道均呈大致的弧形，这样可以减小气流所受的阻力，提高气体流动过程中的稳定性。在本实用新型的其他实施例中，各个层间流道的形状并没有特别的限制和规定，可以将特定的两个环形流道连通即可。在本实用新型的另一些实施例中，各个层间流道还可以是由转动件110的侧壁朝远离非转动件120的一侧凹陷形成的连通槽，但不限于此。

进一步地，在本实施例中，第一流道130为沿非转动件120的径向贯穿非转动件120的通孔。在本实施例中，每个第一子流道131之间的间隔为3.5格，每个第二子流道132之间的间隔也为3.5格，且每个第一子流道131以及每个第二子流道132的长度均为0.5格。2个第一子流道131分别为子流道131a和子流道131b。2个第二子流道132分别为子流道132a和子流道132b。

而第三子流道133、第四子流道134、第五子流道135、第六子流道136和第七子流道137的个数均为一个且长度均为0.5格。沿旋转阀100的轴向，子流道131a、子流道132a、第三子流道133、第四子流道134、第五子流道135、第六子流道136和第七子流道137呈大致线性排布。

需要说明的是，在本实用新型的其他实施例中，第一流道130还可以是其他形状，对第一流道130的形状并没有限制，只要第一流道130可以将特定环形流道和外部管路连通即可。

具体地，在本实施例中，子流道131a位于E2区域且位于E2区域的靠近E1区域的一端，第一子流道131用于与环形流道03连通。子流道132a位于C2区域且位于C2区域的靠近C1区域的一端，第二子流道132用于与环形流道05连通。第三子流道133位于G2区域且位于G2区域的靠近G1区域的一端，第三子流道133用于与环形流道01连通。第四子流道134位于A2区域且位于A2区域的靠近A1区域的一端，第四子流道134用于与环形流道07连通。第五子流道135位于F2区域且位于F2区域的靠近F1区域的一端，第五子流道135用于与环形流道02连通。第六子流道136位于D2区域且位于D2区域的靠近D1区域的一端，第六子流道136用于与环形流道04连通。第七子流道137位于B2区域且位于B2区域的靠近B1区域的一端，第七子流道137用于与环形流道06连通。

需要说明的是，2个第一接口和2个第二接口与非转动件120之间为间接连接。连接管290将2个第一接口和2个第二接口连接至非转动件120。即第一接口210a与子流道131a由连接管290连通，第一接口211a与子流道131b由连接管290连通；第二接口210b与子流道132a由连接管290连通，第二接口211b与子流道132b由连接管290连通。

下面结合O₂提纯系统1000的具体吸附流程对旋转阀100以及O₂提纯系统1000进行详细说明。

O₂提纯系统1000的运转时序表如表1所示，其中：A表示吸附；ED表示均压降；V表示抽空；ER表示均压升；FR表示最终升压；P表示冲洗。每个时序均表示同样长度的时间段。

表1O₂提纯系统1000运转时序表

请参阅图2和图3，以吸附塔210为例，如表1所示，当O₂提纯系统1000即将进入时序1时，此时，图3中转动件110的小区域1与图2中的非转动件120的小区域1重合，转动件110的小区域8与非转动件120的小区域8也相互重合。此时环形流道031即将与子流道131a连通，环形流道051即将与子流道132a连通，环形流道06即将与第七子流道137连通，吸附塔210即将进入吸附/最终升压阶段。需要说明的是。在O₂提纯系统1000的整个时序中，转动件110的转动方向为沿旋转阀100的周向的方向K，而非转动件120保持不动，即转动件110相对非转动件120转动。

当O₂提纯系统1000进入时序1，环形流道031即与子流道131a连通，环形流道051与子流道132a连通，环形流道06与第七子流道137连通，吸附塔210进入吸附/最终升压阶段。原料气由原料气管路220经第三子流道133进入环形流道01，再由层间流道001进入环形流道031并经子流道131a和第一接口210a进入吸附塔210，进行吸附。需要说明的是，在原料气开始进入吸附塔210时，用于最终升压的升压气也由终充气管路250依次经第七子流道137、环形流道06、层间流道005、环形流道031、子流道132a和第二接口210b进入吸附塔210，对吸附塔210进行最终升压处理。

由于吸附塔210在经过均压升之后，吸附塔210的吸附腔内的压力并没有完全达到设定的吸附压力，而当原料气开始进入吸附塔210时，吸附塔210的靠近第一接口210a的一端的压力迅速上升并更加接近设定的吸附压力，但是吸附塔210的靠近第二接口210b的一端压力仍然较低，无法很好的满足吸附要求。于是，在原料气刚刚开始进入吸附塔210时，利用终充气对吸附塔210进行最终升压处理，以使吸附塔210的靠近第一接口210a的一端和靠近第二接口210b的一端二者的压力平衡并接近设定吸附压力，以保证吸附塔210的吸附工作可以高效进行，并提高吸附效果。

需要说明的是，对吸附塔210进行最终升压处理是在吸附塔210的吸附阶段刚刚开始时进行，且最终升压处理的时间较短，并不是必须占到整个吸附时间的三分之一，而是可以根据实际情况来确定最终升压的时间长短的。

在本实施例中，由于环形流道051与子流道132a的长度和为3格，且环形流道031与子流道131a的长度和也为3格。故吸附塔210的整个吸附阶段会持续3格长度所对应的时间，即吸附塔210的吸附阶段占整个周期的比例为3格/8格，等于八分之三，这与时序表中吸附塔210的吸附阶段占整个时序周期的比例3/8一致。吸附塔210的整个吸附阶段持续整个时序1至时序3。

而在吸附塔210的整个吸附阶段，由于环形流道06与第七子流道137的长度和为1格。故吸附塔210的整个最终升压阶段会持续1格长度所对应的时间，吸附塔210的最终升压阶段持续整个时序1。在时序1时，吸附塔210的最终升压阶段与吸附塔210的吸附阶段是同时进行的，即为吸附/最终升压阶段。而吸附塔210的最终升压阶段的终充气为产品气。在时序2至时序3时，环形流道06与第七子流道137已经断开，吸附塔210只进行吸附工作。产品气则由第二接口210b依次经子流道132a、环形流道051、层间流道006、环形流道07、第四子流道134后进入产品气管路230排出。在吸附阶段，原料气中的杂质气体大部分都被吸附剂吸附，产品气中只有很少量的杂质气体，甚至不存在杂质气体。

需要说明的是，环形流道031与子流道131a的长度和占整个8格的比例为第一比例，环形流道051与子流道132a的长度和占整个8格的比例也为第一比例，吸附阶段占整个时序周期的比例为第二比例。理论上，第一比例与第二比例应该相等。需要注意的是，如图4所示，环形流道031的长度是指环形流道031沿旋转阀100的周向所对应的弧长L3，子流道131a的长度是指子流道131a的孔径L1沿旋转阀100的周向所对应的弧长L2，特别说明，子流道131a的长度并不是指子流道131a的孔径L1，而是指子流道131a的孔径L1沿旋转阀100的周向所对应的弧长L2。L2与L3的长度和占转动件110的周长的比例即等于相应阶段占整个时序周期的比例。上述的比例还可以用L2与L3所对应的圆心角的度数之和占圆周角的比例来表示，即L2与L3所对应的圆心角的度数之和占圆周角的比例等于相应阶段占整个时序周期的比例。在本实施例中，为了简便，采用长度比来表示。但在实际生产过程中，上述的两个比例很难达到完全一致，一般都会存在一定的误差，只要不影响O₂提纯系统1000的正常功能，一定的误差是可以接受的。因此，第一比例与第二比例基本相等也是可以的。全部的环形流道和子流道均符合该要求。

请继续参阅图2和图3，当吸附塔210的吸附阶段刚刚结束并即将进入均压降时，即吸附塔210即将进入时序4时，转动件110的小区域1与非转动件120的小区域4重合。此时，子流道132a刚刚与环形流道051断开，且即将与环形流道054连通；子流道131a刚刚与环形流道031断开。当吸附塔210进入时序4，环形流道054即与子流道132a连通，而此时环形流道052与子流道132b连通，且层间流道004将环形流道054与环形流道052连通，吸附塔210与吸附塔211连通，吸附塔210处于均压降阶段，吸附塔211处于均压升阶段。而子流道131a处于断开状态。

在该阶段中，由于子流道132a与环形流道054的长度和为1格，且子流道132b与环形流道052的长度和也为1格，故吸附塔210的均压降阶段和吸附塔211的均压升阶段的持续时间均为整个时序周期的八分之一。吸附塔210的均压降阶段和吸附塔211的均压升阶段持续整个时序4。

当吸附塔210的均压降阶段刚刚结束并即将进入抽空阶段时，即吸附塔210即将进入时序5时，转动件110的小区域1与非转动件120的小区域5重合。此时，子流道132a刚刚与环形流道054断开，子流道131a即将与环形流道032连通。当吸附塔210进入时序5，子流道131a与环形流道032连通，吸附塔210处于抽空阶段。而子流道132a处于断开状态。

在该阶段中，由于子流道131a与环形流道032的长度和为3格，故吸附塔210的抽空阶段的持续时间为整个时序周期的八分之三。吸附塔210的抽空阶段持续整个时序5至时序7。

而当吸附塔210即将进入时序7时，子流道132a即将与环形流道053连通。当吸附塔210进入时序7，子流道132a即与环形流道053连通。此时，冲洗气由冲洗气入口管240依次经第六子流道136、环形流道04、层间流道003、环形流道053、子流道132a和第二接口210b进入吸附塔210并对吸附塔210进行冲洗。在冲洗过程中，抽空仍在继续，冲洗后的冲洗气经抽空管路260被抽出。冲洗可以使吸附剂的再生更加彻底，提高了后续吸附阶段的吸附效果。

由于子流道132a与环形流道053的长度和为1格，故吸附塔210的冲洗阶段的持续时间为整个时序周期的八分之一。吸附塔210的冲洗阶段持续整个时序7。

即在时序5至时序6时，吸附塔210只进行抽空，而在时序7时，吸附塔210同时进行抽空和冲洗。需要说明的是，冲洗一般情况下是在抽空的末期进行，这样不仅可以使吸附剂再生更加彻底，而且更加节省冲洗气。冲洗的时间较短，不一定必须占据整个抽空阶段的三分之一，可以根据实际需要进行确定。

在本实用新型的其他实施例中，冲洗和最终升压的持续时间可以不同，可以根据实际需要进行确定。

当吸附塔210的抽空阶段刚刚结束并即将进入均压升阶段时，即吸附塔210即将进入时序8时，转动件110的小区域1与非转动件120的小区域8重合。此时，子流道131a刚刚与环形流道032断开；子流道132a刚刚与环形流道053断开，且即将与环形流道052连通。当吸附塔210进入时序8，环形流道052即与子流道132a连通，而此时环形流道054与子流道132b连通，且层间流道004将环形流道052与环形流道054连通，吸附塔210与吸附塔211连通，吸附塔210处于均压升阶段，吸附塔211处于均压降阶段。而子流道131a处于断开状态。

在该阶段中，由于子流道132a与环形流道052的长度和为1格，且子流道132b与环形流道054的长度和也为1格，故吸附塔210的均压升阶段和吸附塔211的均压降阶段的持续时间均为整个时序周期的八分之一。吸附塔210的均压升阶段和吸附塔211的均压降阶段持续整个时序8。

由此，吸附塔210完成了一个时序周期，若继续下去，吸附塔210则按照上述的流程进行循环。吸附塔211的时序与吸附塔210相似，从表1可以得出吸附塔211在不同时序阶段所处的状态，以及第一流道130、第二流道140和整个管路的连接状态和连接关系。具体请结合表1并参阅图2和图3，此处不再赘述。

由此可以得出：O₂提纯系统1000通过旋转阀100代替了传统多管路工艺过程中错综复杂的程控阀，使数量繁多的程控阀由一个旋转阀100成功替代，实现了一个旋转阀100对整个O₂提纯系统1000进行切换控制的目的。通过转动旋转阀100的转动件110，可以使第二流道140将第一流道130的各个子流道选择性连通，进而使各个吸附塔与各个管路选择性连通，从而来完成变压吸附中的各个流程。

相比于传统程控阀，显著减少了生产设备的耗材，大大降低了设备投入成本和安装成本。并简化了设备安装，缩短了设备安装与拆卸的时间消耗。同时，仅仅通过转动旋转阀100的转动件110即可实现对整个O₂提纯系统1000的各个吸附塔与各个管路之间的连接关系的控制和调整，大大简化了O₂提纯系统1000在吸附状态切换时的工作量和操作负担，使对O₂提纯系统1000的控制更加方便，大大提高了生产效率。由于阀门数量缩减至1个，大大减小了阀门故障率，提高了O₂提纯系统1000整体的稳定性与安全性，降低了维修成本与时间损耗。

O₂提纯系统1000通过转动旋转阀100即可改变整个系统的连接关系，通过调整用于驱动旋转阀100的驱动电机的转速或调整计时器设置，可以有效降低时序周期的循环时间，使吸附操作步骤运行时间低于2秒成为可能。对于常规变压吸附程控阀而言，由于程控阀开关时间的限制，无法做到操作步骤运行时间低于2秒。而利用O₂提纯系统1000，通过减少时序周期的循环时间，可以使吸附剂快速进行吸附和脱吸附，进而减小吸附剂的装填尺寸。这样可以大大减小吸附塔的体积，并且以此来减少设备成本投资。此外，由于时序周期循环时间缩短，减小了吸附塔的体积，便于整个O₂提纯系统1000成撬，减少制造和安装成本。

需要说明的是，在本实用新型的其他的实施例中，O₂提纯系统的结构可以不同，终充气管路250或冲洗气入口管240中任意一者以及其所对应的时序阶段均可作为可选项，选择性地加入到O₂提纯系统中。而此时吸附塔数量、第一流道和第二流道也要作相应的变化和删减，时序表也会不一样。这些变形均可以结合上述内容得出，此处不再赘述。

进一步地，在本实用新型的其他的实施例中，也可以将预吸附、置换等流程加入到O₂提纯系统中，均升与均降的次数也可以根据实际生产需要而进行调整。相应的，这些流程加入后第一流道和第二流道的结构、时序表均会相应改变，这些改变可以根据上述的吸附塔210的吸附流程原理介绍并结合表1、图2和图3得出，此处不再赘述。

进一步地，在本实施例中，为了提高转动件110与非转动件120之间的密封效果，转动件110的每个环形流道的靠近非转动件120的一端设有用于提高密封效果的密封件300，如图5所示。密封件300环设于每个环形流道，密封件300同时与转动件110以及非转动件120相抵且过盈配合，密封件300连接于转动件110，密封件300随转动件110相对非转动件120转动。密封件300可以进一步提高密封效果，防止气体从转动件110与非转动件120指间逸出，且可以进一步防止不同流道的气体发生混合，保证气体的纯度。具体地，在本实施例中，密封件300为弹性密封圈。需要说明的是，在本实用新型的其他实施例中，密封件300还可以是环设于第一流道130的靠近转动件110的一端。

在本实用新型的其他实施例中，吸附塔的数量可以不同，多个吸附塔的多个第一接口还可以与同一个第一子流道连通，而且多个吸附塔的多个第二接口也与同一个第二子流道连通。此时，多个吸附塔在同一时序处于同一阶段。在本实用新型的另一些实施例中，同一个吸附塔的第一接口还可以同时与多个第一子流道连通，而且同一个吸附塔的第二接口也同时与多个第二子流道连通。此时，多个第一流道和多个第二流道同一时刻均用于对同一吸附塔的气体进行输送。

需要说明的是，由表1可知，在整个时序周期中，吸附和抽空并不是每个时序都在进行，而使具有一定的时序间隔。因此，在本实用新型的其他实施例中，环形流道01、环形流道02和环形流道07中每一者都可以是由多个沿转动件110的周向间隔设置的扇环状的环形流道构成。这些间隔设置的扇环状环形流道的设置方式根据表1确定，即相应阶段发生时，相应的扇环状环形流道就与相应的子流道连通。上述的多个沿转动件110的周向间隔设置的扇环状环形流道之间可以是相互连通的并由同一个原料气管路220、产品气管路230或抽空管路260来与外界连通；或者这些多个沿转动件110的周向间隔设置的扇环状环形流道相互间并不连通，但是每个扇环状环形流道均由一个原料气管路220、产品气管路230或抽空管路260来与外界连通；并不限于此。

在本实用新型的又一些实施例中，旋转阀可以不同，旋转阀的转动件110被固定，不可转动，而非转动件120可以转动相对转动件110转动。第二流道140则被设置于非转动件120的内侧壁，而第一流道则被设置于转动件110，此时的第一流道已与第一流道130不同，此时的第一流道是由转动件110的端部进入转动件110并由转动件110的侧壁贯穿转动件110。该情况下，转动非转动件120即可实现对O₂提纯系统的控制。

在本实用新型的再一些实施例中，转动件为柱状，而非转动件则设置于转动件的端部，转动件可相对非转动件转动。此时，第二流道设于转动件的靠近非转动件的端部，第一流道贯穿非转动件。该情况下，转动转动件也可实现对O₂提纯系统的控制。类似的变形此处不再列举。

在本实用新型的还一些实施例中，环形流道的形状也不一定为扇环状或圆环状，还可以是其他形状，只要能实现其相应的作用即可。

需要说明的是，在本实用新型的实施例中，时序表并不唯一，时序表可以根据实际生产需要进行拟定和调整。修改时序表后，相应的，第一流道和第二流道也会做相应的调整。只要使第一流道和第二流道的结构与相应的时序表对应即可，而第一流道、第二流道二者同时序表的匹配方式可以结合上述内容得出，此处不再赘述。

另一方面，在本实用新型的实施例中，各个层间流道和各个环形流道的位置以及设置的顺序都不是固定不变的，可以根据实际需要灵活调整各个层间流道和各个环形流道的位置以及顺序。此外，第一流道130的各个子流道的位置也不是固定不变的，可以根据实际情况进行改变和调整，只要保证在特定时刻特定的子流道可以与特定的环形流道连通即可。而这些改变和调整均可以根据实际的时序表进行调整。

需要说明的是，还可以将至少两个O₂提纯系统1000串联设置形成O₂多段提纯系统，这样可以进一步提高产品气O₂的纯度。

总体而言，在本实施例中，O₂提纯系统1000通过旋转阀100代替传统多管路工艺过程中错综复杂的程控阀，实现了一个旋转阀100同时对多个管路进行切换控制的目的。降低了成本，减小了故障率，使运行和控制更加方便。

本实施例还提供一种气体处理系统，该气体处理系统包括O₂提纯系统1000。气体处理系统利用旋转阀够代替传统多管路工艺过程中错综复杂的程控阀，同时对多个管路进行切换控制，相比于传统程控阀，显著减少了生产设备的耗材，降低了设备投入成本，同时控制更加方便，减小了故障率，降低了维修成本。

本实施例还提供一种O₂提纯方法。该O₂提纯方法包括转动O₂提纯系统的转动件以使在转动件的一个转动周期内：至少有一个时间段，在该时间段内，第二流道将至少一个第一子流道与第三子流道连通，并同时将至少一个第二子流道与第四子流道连通。且至少有另一个时间段，在该时间段内，第二流道将至少一个第一子流道与第五子流道连通。

进一步地，O₂提纯方法还包括转动O₂提纯系统的转动件以使在一个转动周期内：至少有一个时间段，第二流道将至少一个第二子流道与第六子流道连通，并同时将至少一个第一子流道与第五子流道连通。

进一步地，O₂提纯方法还包括转动O₂提纯系统的转动件以使在一个转动周期内：至少有一个时间段，第二流道将至少一个第二子流道与第七子流道连通，并同时将至少一个第二子流道与第四子流道连通，以及同时将至少一个第一子流道与第三子流道连通。

本实施例提供的O₂提纯方法实施方便、操作简单，通过转动旋转阀的转动件即可实现对整个系统的管路的连接方式进行控制和调整，大大简化了阀门在切换时的操作负担，使对阀门的控制更加方便，避免了同时控制大量程控阀带来的的操作负担。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种O₂提纯系统，其特征在于，包括原料气管路、产品气管路、抽空管路、旋转阀和至少一个吸附塔；所述吸附塔具有与其吸附腔连通的第一接口和第二接口；所述旋转阀包括非转动件和可相对所述非转动件转动的转动件，所述非转动件具有贯穿其侧壁的第一流道，所述第一流道包括第一子流道、第二子流道、第三子流道、第四子流道和第五子流道，所述转动件具有第二流道，所述第一接口与所述第一子流道连通，所述第二接口与所述第二子流道连通，所述原料气管路与所述第三子流道连通，所述产品气管路与所述第四子流道连通，所述抽空管路与所述第五子流道连通；

所述旋转阀的所述转动件用于相对所述非转动件转动，以使在所述转动件的一个转动周期内：所述第二流道将所述第一子流道与所述第三子流道选择性地连通，并同时将所述第二子流道与所述第四子流道选择性地连通，且针对单个所述吸附塔而言，所述第一子流道与所述第三子流道的连通时长、所述第二子流道与所述第四子流道的连通时长均占所述转动周期的八分之三；所述第二流道将所述第一子流道与所述第五子流道选择性地连通，且针对单个所述吸附塔而言，所述第一子流道与所述第五子流道的连通时长占所述转动周期的八分之三。

2.根据权利要求1所述的O₂提纯系统，其特征在于，所述O₂提纯系统还包括冲洗气入口管，所述第一流道还包括第六子流道，所述冲洗气入口管与所述第六子流道连通；

所述旋转阀的所述转动件用于相对所述非转动件转动，以使在所述转动周期内：所述第二流道将所述第六子流道与所述第二子流道选择性地连通，且针对单个所述吸附塔而言，所述第六子流道与所述第二子流道的连通时长占所述转动周期的八分之一。

3.根据权利要求2所述的O₂提纯系统，其特征在于，所述第六子流道同所述第二子流道连通时，所述第五子流道同所述第一子流道连通。

4.根据权利要求1或2或3所述的O₂提纯系统，其特征在于，所述O₂提纯系统还包括终充气管路，所述第一流道还包括第七子流道，所述终充气管路与所述第七子流道连通；

所述旋转阀的所述转动件用于相对所述非转动件转动，以使在所述转动周期内：所述第二流道将所述第七子流道与所述第二子流道选择性地连通，且针对单个所述吸附塔而言，所述第七子流道与所述第二子流道的连通时长占所述转动周期的四分之一。

5.根据权利要求4所述的O₂提纯系统，其特征在于，所述第七子流道同所述第二子流道连通时，所述第三子流道同所述第一子流道连通，且所述第四子流道同所述第二子流道连通。

6.根据权利要求1所述的O₂提纯系统，其特征在于，所述第一接口、所述第二接口、所述原料气管路、所述产品气管路和所述抽空管路均与所述非转动件连接。

7.根据权利要求1所述的O₂提纯系统，其特征在于，所述第二流道包括多个环形流道和多个层间流道；所述环形流道由所述转动件的外壁朝远离所述非转动件的一侧凹陷，所述环形流道沿所述转动件的周向设置且所述环形流道呈大致的扇环状或圆环状，所述环形流道所对应的圆周的圆心位于所述转动件的转动轴心线，每个所述层间流道连通至少两个所述环形流道；

所述旋转阀的所述转动件用于相对所述非转动件转动，以使在所述转动周期内：所述环形流道与所述层间流道将所述第一子流道与所述第三子流道选择性地连通，并同时将所述第二子流道与所述第四子流道选择性地连通；所述环形流道与所述层间流道将所述第一子流道与所述第五子流道选择性地连通。

8.根据权利要求7所述的O₂提纯系统，其特征在于，所述转动件包括多个平行且同轴设置的单元层，多个所述单元层的轴心线均与所述转动件的转动轴心线重合设置，每个所述单元层设有至少一个所述环形流道。

9.根据权利要求7或8所述的O₂提纯系统，其特征在于，对于任一个子流道及与所述子流道连通的一个所述环形流道而言，沿所述转动件的周向，所述环形流道的长度及所述子流道的孔径二者所对应的圆心角度数之和占周角度数的比例为第一比例，所述子流道与所述环形流道连通时相应吸附塔所处的吸附流程的流程时间占一个流程周期的比例为第二比例，所述第一比例与所述第二比例基本相等。

10.根据权利要求1所述的O₂提纯系统，其特征在于，所述吸附塔为多个，所述第一子流道与所述第二子流道也为多个，每个所述第一子流道与至少一个所述第一接口连通，每个所述第二子流道与至少一个所述第二接口连通，所述旋转阀的所述转动件用于相对所述非转动件转动，以使所述第二流道将各个所述第二子流道选择性连通。

11.根据权利要求7所述的O₂提纯系统，其特征在于，所述吸附塔、所述第一子流道与所述第二子流道均为2个，所述第一接口与所述第一子流道一一对应连通，所述第二接口与所述第二子流道一一对应连通；

所述旋转阀的所述转动件用于相对所述非转动件转动，以使在所述转动周期内：所述环形流道与所述层间流道将两个所述吸附塔的所述第二接口选择性地连通，且两个所述吸附塔的第二接口的连通时长占所述转动周期的四分之一。

12.一种气体处理系统，其特征在于，包括如权利要求1～11任意一项所述的O₂提纯系统。