CN210480862U - 矩阵式一体化psa高效制氧系统 - Google Patents

Abstract

一种矩阵式一体化PSA高效制氧系统，包括箱体，箱体内设有气体过滤单元、与气体过滤单元连接的管道单元以及与管道单元连接的氮氧过滤单元；箱体内安装有一组纵向设置的分隔板，箱体通过分隔板形成多层安装层，气体过滤单元、氮氧过滤单元存在于安装层内，其中氮氧过滤单元置于最上端的安装层内，气体过滤单元安装于置于最上端的安装层下端的安装层内。本实用新型采用多机多塔矩阵并列，可分整体一层或多层整体纵向垂直布置设计有效减少管道经过的长度，充分提高流通截面面积，实现大流量、低压力、安全可靠且静音的高效率制氧，值得推广。

Description

矩阵式一体化PSA高效制氧系统

技术领域

本实用新型涉及PSA制氧系统，尤其是一种矩阵式一体化PSA高效制氧系统。

背景技术

随着分子筛变压吸附(Pressure Swing Adsorption，PSA)技术飞速发展，随着人们对环境保护及污染治理的要求，目前已经广泛的应用于钢铁生产、气体工业、电子工业、石油化工、农副渔业和医疗卫生等诸多行业。变压吸附制氧系统包括空气压缩机、冷干机、过滤装置、分子筛吸附塔及相应的控制装置，使用变压吸附原理，利用洁净的压缩空气进入吸附塔，通过加压吸附饱和后，再生解析实现氮气、氧气分离的原理。现有的分子筛PSA 制氧系统，普遍结构复制、系统繁琐、整体性差、噪音高、制造成本加高、能效比差、维护麻烦且频繁费用高、制氧速度慢。

实用新型内容

本实用新型要解决上述现有技术的缺点，提供一种融气源、气源处理及制氧为一体的矩阵式一体化PSA高效制氧系统，具有制氧速度快、维护简单次数少费用低、重量轻、噪声低、制氧量大、功耗低、无采用压力容器提高安全性以及可移动性强的优点，方便快捷。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案：这种矩阵式一体化PSA高效制氧系统，包括箱体，箱体内设有气体过滤单元、与气体过滤单元连接的管道单元以及与管道单元连接的氮氧过滤单元，气体过滤单元包括与管道单元连接的一级过滤器、通过管道单元与一级过滤器连接的压缩机组以及通过管道单元与压缩机组连接的二级过滤器，压缩机组包括一组矩阵式分布的压缩机，氮氧过滤单元包括与管道单元连接的分子筛塔、通过管道单元与分子筛塔连接的三级过滤器，分子筛塔通过管道单元与二级过滤器连接；箱体内安装有一组纵向设置的分隔板，箱体通过分隔板形成多层安装层，气体过滤单元、氮氧过滤单元存在于安装层内，其中氮氧过滤单元置于最上端的安装层内，气体过滤单元安装于置于最上端的安装层下端的安装层内。这样，本系统为制氧系统，且具有融气源、气源处理及制氧一体式的功能，具有节能、低耗、使用安全性高的优点，气体过滤单元为融气源、气源处理功能，用于将吸气和初步处理气体，经过两次过滤后，实现去除气体内所参杂的尘、水，使得气体的洁净度达到一定值，用于前序的初步处理，氮氧过滤单元将气体分派至分配至分子筛塔的AB塔内，由分子筛吸附在压力差的作用下进行氮氧分离，剥离气体中的氮气，得到高浓度氧气，同时使用分子筛塔内高效脱水剂吸附可实现高效脱水，代替了传统使用冷干机的设置，降低了能耗，最后剥离得到的氧气经过三级过滤器过滤后得到高洁净度的氧气，使用效果好，同时箱体通过分隔层实现多层设置，实现制氧系统整体多层纵向垂直布置设计，如此一来气体过滤单元也可以应需求呈单个或者多个设置，有效减少管道经过的长度充分提高流通截面面积实现大流量低压力安全可靠高效率的制氧，同时多机矩阵组合是在单机出现故障时不会引起整系统停止运行，同时可以在无需全负荷输出时可关闭其中几组气体过滤单元来降低功耗，实现根据实际需求量来取相对应的能源补给整体运行，减少能耗，方便快捷；箱体的设置还可以使得整体布局明确，而且存在箱体内便于移动整个制氧系统，使用灵活性好。

进一步完善，管道单元包括进气管、环绕呈圈设置的第一分气管、集气管、第二分气管、氧气汇流管、氮气汇流管、氮气排放管、进气连接管以及出气连接管，进气管引导气体至第一分气管内且通过一级过滤器过滤，进气连接管一端连接于第一分气管上，进气连接管一端连接于压缩机的进气端，出气连接管一端连接于压缩机的出气端，出气连接管一端连接于集气管上，集气管的出气端与二级过滤器连接，二级过滤器通过进气连接管与第二分气管连接，第二分气管通过进气连接管与分子筛塔的进气端连接，分子筛塔的氧气出气端和氮气出气端均通过各自出气连接管与氧气汇流管和氮气汇流管连接，氮气汇流管与氮气排放管连接，氧气汇流管与三级过滤器之间通过进气连接管连接，氧气通过三级过滤器输出，其中连接于第二分气管上的进气连接管、连接于分子筛塔的氧气出气端的出气连接管以及分子筛塔的氮气出气端的出气连接管均呈排设置。这样，本管道单元通过多根管道构成，如此一来即可应用“肌肤效应”，实现多吸收减少管道经过的长度充分提高流通截面面积实现低压力高效率的制氧，而且如此的方式使得布局明确，可添加多个过滤器实现多次过滤，通过多级净化使得氧气的纯度高，氧气的质量好，使用效果好。

进一步完善，二级过滤器下端安装有除水器。这样，用来收集气体中夹带的飘滴的装置，如此一来即可增加气体的干燥度，使用效果好，方便快捷。

进一步完善，分子筛塔的氧气出气端上安装有与出气连接管连接的减压阀。这样，减压阀是通过调节，将进口压力减至某一需要的出口压力，并依靠介质本身的能量，使出口压力自动保持稳定的阀门，对氧气输出压力起到的稳定作用。

进一步完善，分子筛塔端面安装有电磁阀，其中分子筛塔的进气端和氮气出气端均安装于电磁阀上。这样，电磁阀用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，并不限于液压、气动，调整介质的方向、流量、速度和其他的参数，电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够保证，对于气体进、出入分子筛塔有良好的控制，实现氮氧分离。

进一步完善，氮气排放管的外周面上开有排放口，排放口上安装有消音器。这样，利用消音器实现消音排气，减少噪音。

进一步完善，三级过滤器下端安装有用于控制排放流量的控制阀，该控制阀为球阀。这样，利用控制阀可控制氧气的是否排放，同时还可以根据控制阀来调节排放量，采用球阀是考虑到球阀的技术成熟，使用频率高，且操作方便，本身密封性也好，在闭合状态下不会出现泄气的情况。

进一步完善，三级过滤器上连接有用于监测氧气流量的转子流量计。这样，转子流量计是根据节流原理测量三级过滤器内的气体通过流量，从而实现监测，同时利用监测所得到的信息来调节压缩机组于制氧机组半启闭、全开的开启状态，减少功耗。

进一步完善，压缩机组单元前端设置有冷风机组，冷风机组包括一排冷风机。这样，冷风机用于降低压缩机的工作温度，防止过热，降低压缩机的损耗。

进一步完善，压缩机底面的四个边角处安装有安装柱，安装柱上安装有弹簧，弹簧下端安装于分隔板上。这样，压缩机在运行中会出现震动，如果直接连接会导致整体晃动产生振动，故通过弹簧来消震，实现减震，增加使用稳定性。

本实用新型有益的效果是：本实用新型应用“肌肤效应”原理，采用多机多塔矩阵并列，可分整体一层或多层整体纵向垂直布置设计有效减少管道经过的长度，充分提高流通截面面积，实现大流量、低压力、安全可靠且静音的高效率制氧，而且多机矩阵组合是在单机出现故障时不会引起整系统停止运行，同时可以在无需全负荷输出时可关闭其中几组气体过滤单元来降低功耗，实现根据实际需求量来取相对应的能源补给整体运行，减少能耗，使用效果好，值得推广。

附图说明

图1为本实用新型正面偏右的立体结构示意图；

图2为本实用新型背面的平面结构示意图；

图3为本实用新型图2中A部分的局部放大示意图；

图4为本实用新型背面偏右的立体结构示意图；

图5为本实用新型图4中B部分的局部放大示意图。

附图标记说明：气体过滤单元1，管道单元2，氮氧过滤单元3，一级过滤器4，压缩机组5，压缩机5-1，二级过滤器6，分子筛塔7，三级过滤器8，进气管9，第一分气管10，集气管11，第二分气管12，氧气汇流管13，氮气汇流管14，氮气排放管15，进气连接管16，出气连接管17，除水器18，减压阀19，电磁阀20，排放口21，消音器22，控制阀23，冷风机组24，冷风机24-1，箱体25，安装层25-1，分隔板26，安装柱27，弹簧28，转子流量计29。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

参照附图：这种矩阵式一体化PSA高效制氧系统，包括箱体25，箱体25内设有气体过滤单元1、与气体过滤单元1连接的管道单元2以及与管道单元2连接的氮氧过滤单元3，气体过滤单元1包括与管道单元2连接的一级过滤器4、通过管道单元2与一级过滤器4连接的压缩机组5以及通过管道单元2与压缩机组5连接的二级过滤器6，压缩机组5包括一组矩阵式分布的压缩机5-1，氮氧过滤单元3包括与管道单元2连接的分子筛塔7、通过管道单元2与分子筛塔7连接的三级过滤器8，分子筛塔7通过管道单元2与二级过滤器6连接；箱体25内安装有一组纵向设置的分隔板26，箱体25通过分隔板26形成多层安装层 25-1，气体过滤单元1、氮氧过滤单元3存在于安装层25-1内，其中氮氧过滤单元3置于最上端的安装层25-1内，气体过滤单元1安装于置于最上端的安装层25-1下端的安装层 25-1内；

管道单元2包括进气管9、环绕呈圈设置的第一分气管10、集气管11、第二分气管12、氧气汇流管13、氮气汇流管14、氮气排放管15、进气连接管16以及出气连接管17，进气管9引导气体至第一分气管10内且通过一级过滤器4过滤，进气连接管16一端连接于第一分气管10上，进气连接管16一端连接于压缩机5-1的进气端，出气连接管17一端连接于压缩机5-1的出气端，出气连接管17一端连接于集气管11上，集气管11的出气端与二级过滤器6连接，二级过滤器6通过进气连接管16与第二分气管12连接，第二分气管12 通过进气连接管16与分子筛塔7的进气端连接，分子筛塔7的氧气出气端和氮气出气端均通过出气连接管17与氧气汇流管13和氮气汇流管14连接，氮气汇流管14与氮气排放管 15连接，氧气汇流管13与三级过滤器8之间通过进气连接管16连接，氧气通过三级过滤器8排出，其中连接于第二分气管12上的进气连接管16、连接于分子筛塔7的氧气出气端的出气连接管17以及分子筛塔7的氮气出气端的出气连接管17均呈排设置。

在使用时，压缩机组5启动，通过进气管9吸收带杂质的气体，带杂质的气体首先经过一级过滤器4内做第一次气体净化，同时进气管9上可安装连接分支管的管端口，如此一来在使用多组气体过滤单元1时就可以将这些气体过滤单元1所吸收的气体汇聚，使得进气量大，带杂质的气体完成第一次气体净化后被送至第一分气管10实现将第一次气体净化后的气体汇集于内，然后由压缩机5-1的进气端上所连接的进气连接管16将气体导入只压缩机5-1内，再由压缩机5-1的出气端上所连接的出气连接管17将气体送至第一分气管 10内，气体过第一分气管10进入二级过滤器6内，经过第二次过滤后，气体杂质均以处理干净，气体为带有氮气的干净气体，完成第二过滤后，通过进气连接管16实现将气体送至第二分气管12内，再由连接于第二分气管12上的进气连接管16进入至分子筛塔7内，进入分子筛塔7后的气体做氮氧分离处理，将气体分派至分配至分子筛塔7的AB塔内，由分子筛吸附在压力差的作用下进行氮氧分离，剥离气体中的氮气，得到高浓度氧气，同时使用分子筛塔7内高效脱水剂吸附可实现高效脱水，代替了传统使用冷干机的设置，降低了能耗，最后剥离得到的氧气通过出气连接管17进入至氧气汇流管13，氮气通过出气连接管 17进入至氮气汇流管14，氮气由氮气排放管15排出，氧气经过三级过滤器8过滤后得到高洁净度的氧气，并由三级过滤器8排出，整个系统分工明确，采用多机多塔矩阵并列，可分整体一层或多层整体纵向垂直布置设计有效减少管道经过的长度，充分提高流通截面面积，实现大流量、低压力、安全可靠且的高效率制氧，而且多机矩阵组合是在单机出现故障时不会引起整系统停止运行，同时可以在无需全负荷输出时可关闭其中几组气体过滤单元来降低功耗，实现根据实际需求量来取相对应的能源补给整体运行，减少能耗，使用效果好，值得推广。

实施例2：二级过滤器6下端安装有除水器18。在使用时，除水器18的设置用来收集气体中夹带的飘滴的装置，如此一来即可增加气体的干燥度，使用效果好。

实施例3：分子筛塔7的氧气出气端上安装有与出气连接管17连接的减压阀19。在使用时，减压阀19是通过调节，将进口压力减至某一需要的出口压力，并依靠介质本身的能量，使出口压力自动保持稳定的阀门，对氧气输出压力起到的稳定作用。

实施例4：分子筛塔7端面安装有电磁阀20，其中分子筛塔7的进气端和氮气出气端均安装于电磁阀20上。在使用时，电磁阀20用来控制流体的自动化基础元件，安装于分子筛塔7的进气端和氮气出气端，属于执行器，并不限于液压、气动，调整介质的方向、流量、速度和其他的参数，电磁阀20可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够保证，对于气体进、出入分子筛塔有良好的控制，实现氮氧分离。

实施例5：氮气排放管15的外周面上开有排放口21，排放口21上安装有消音器22。在使用时，利用消音器实现消音排气，减少噪音，使得生产环境好。

实施例6：三级过滤器8下端安装有用于控制排放流量的控制阀23，该控制阀23为球阀。在使用时，利用控制阀23可控制氧气的是否排放，同时还可以根据控制阀23来调节排放量，采用球阀是考虑到球阀的技术成熟，使用频率高，且操作方便，本身密封性也好，在闭合状态下不会出现泄气的情况.

实施例7：三级过滤器8上连接有用于监测氧气流量的转子流量计29。在使用时，转子流量计29是根据节流原理测量三级过滤器8内的气体通过流量，从而实现监测，同时利用监测所得到的信息来调节压缩机组5于制氧机组半启闭、全开的开启状态，减少功耗。

实施例8：压缩机组5前端设置有冷风机组24，冷风机组24包括一排冷风机24-1。在使用时，冷风机24-1用于降低压缩机的工作温度，防止过热，降低压缩机5-1的损耗，呈排的设置提升降温效果。

实施例9：压缩机5-1底面的四个边角处安装有安装柱27，安装柱27上安装有弹簧28，弹簧28下端安装于分隔板26上。在使用时，压缩机5-1在运行中会出现震动，如果直接连接会导致整体晃动产生振动，故通过弹簧28来消震，实现减震，增加使用稳定性。

虽然本实用新型已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。

Claims (10)

1.一种矩阵式一体化PSA高效制氧系统，包括箱体(25)，箱体(25)内设有气体过滤单元(1)、与气体过滤单元(1)连接的管道单元(2)以及与管道单元(2)连接的氮氧过滤单元(3)，其特征是：所述气体过滤单元(1)包括与管道单元(2)连接的一级过滤器(4)、通过管道单元(2)与一级过滤器(4)连接的压缩机组(5)以及通过管道单元(2)与压缩机组(5)连接的二级过滤器(6)，所述压缩机组(5)包括一组矩阵式分布的压缩机(5-1)，所述氮氧过滤单元(3)包括与管道单元(2)连接的分子筛塔(7)、通过管道单元(2)与分子筛塔(7)连接的三级过滤器(8)，所述分子筛塔(7)通过管道单元(2)与二级过滤器(6)连接；所述箱体(25)内安装有一组纵向设置的分隔板(26)，箱体(25)通过分隔板(26)形成多层安装层(25-1)，气体过滤单元(1)、氮氧过滤单元(3)存在于安装层(25-1)内，其中氮氧过滤单元(3)置于最上端的安装层(25-1)内，气体过滤单元(1)安装于置于最上端的安装层(25-1)下端的安装层(25-1)内。

2.根据权利要求1所述的矩阵式一体化PSA高效制氧系统，其特征是：所述管道单元(2)包括进气管(9)、环绕呈圈设置的第一分气管(10)、集气管(11)、第二分气管(12)、氧气汇流管(13)、氮气汇流管(14)、氮气排放管(15)、进气连接管(16)以及出气连接管(17)，所述进气管(9)引导气体至第一分气管(10)内且通过一级过滤器(4)过滤，所述进气连接管(16)一端连接于第一分气管(10)上，进气连接管(16)一端连接于压缩机(5-1)的进气端，所述出气连接管(17)一端连接于压缩机(5-1)的出气端，出气连接管(17)一端连接于集气管(11)上，集气管(11)的出气端与二级过滤器(6)连接，二级过滤器(6)通过进气连接(16)与第二分气管(12)连接，第二分气管(12)通过进气连接管(16)与分子筛塔(7)的进气端连接，所述分子筛塔(7)的氧气出气端和氮气出气端均通过出气连接管(17)与氧气汇流管(13)和氮气汇流管(14)连接，所述氮气汇流管(14)与氮气排放管(15)连接，所述氧气汇流管(13)与三级过滤器(8)之间通过进气连接管(16)连接，氧气通过三级过滤器(8)排出，其中连接于第二分气管(12)上的进气连接管(16)、连接于分子筛塔(7)的氧气出气端的出气连接管(17)以及分子筛塔(7)的氮气出气端的出气连接管(17)均呈排设置。

3.根据权利要求2所述的矩阵式一体化PSA高效制氧系统，其特征是：所述二级过滤器(6)下端安装有除水器(18)。

4.根据权利要求2所述的矩阵式一体化PSA高效制氧系统，其特征是：所述分子筛塔(7)的氧气出气端上安装有与出气连接管(17)连接的减压阀(19)。

5.根据权利要求2所述的矩阵式一体化PSA高效制氧系统，其特征是：所述分子筛塔(7)端面安装有电磁阀(20)，其中分子筛塔(7)的进气端和氮气出气端均安装于电磁阀(20)上。

6.根据权利要求2所述的矩阵式一体化PSA高效制氧系统，其特征是：所述氮气排放管(15)的外周面上开有排放口(21)，排放口(21)上安装有消音器(22)。

7.根据权利要求1所述的矩阵式一体化PSA高效制氧系统，其特征是：所述三级过滤器(8)下端安装有用于控制排放流量的控制阀(23)，该控制阀(23)为球阀。

8.根据权利要求1所述的矩阵式一体化PSA高效制氧系统，其特征是：所述三级过滤器(8)上连接有用于监测氧气流量的转子流量计(29)。

9.根据权利要求1所述的矩阵式一体化PSA高效制氧系统，其特征是：所述压缩机组(5)前端设置有冷风机组(24)，所述冷风机组(24)包括一排冷风机(24-1)。

10.根据权利要求1所述的矩阵式一体化PSA高效制氧系统，其特征是：所述压缩机(5-1)底面的四个边角处安装有安装柱(27)，安装柱(27)上安装有弹簧(28)，弹簧(28)下端安装于分隔板(26)上。

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