CN215626790U - 一种压缩分离同步制氧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种压缩分离同步制氧装置，包括缸体、活塞、驱动机构和控制系统，缸体的一端设有缸体进气口，另一端设有缸体排气口，缸体排气口设有排气阀，活塞内设有分子筛，活塞靠近缸体进气口的一端设有活塞进气孔，活塞进气孔设有单向阀，塞靠近缸体排气口的一端设有活塞排气孔，控制系统控制驱动机构使活塞在缸体内往复运动，控制系统还用于控制排气阀的开合。本实用新型的有益效果在于：提供了一种结构合理，将分子筛与压缩机结合的压缩分离同步制氧装置，通过该装置可充分利用压缩机的工作机制进行制氧，大大提高了制氧效率，节约部件成本，使装置整体体积更为小巧，能够应用于更多场合，大大增加了产品的适用性。

Description

一种压缩分离同步制氧装置

技术领域

本实用新型涉及制氧装置技术领域，尤其是指一种压缩分离同步制氧装置。

背景技术

分子筛变压吸附法是现代常用制备氧气的方法之一，其原理是：当将空气加压到一定压力时，分子筛会将流过分子筛的空气中的氮气分子吸附，而氧气则通过分子筛后被收集成为富氧气体。当将空气压力下降到一定程度时，吸附了氮气的分子筛则会解吸，此时采用少量富氧气体对分子筛冲洗进行活化，即可恢复分子筛的吸氮能力。然而，现有的分子筛制氧设备都是采用压缩机和分子筛分离的结构，无法做到小型化。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种结构合理，紧凑高效的压缩分离同步制氧装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种压缩分离同步制氧装置，包括缸体、活塞、驱动机构和控制系统，所述缸体的一端设有缸体进气口，所述缸体的另一端设有缸体排气口，所述缸体排气口设有排气阀，所述活塞内设有分子筛，所述活塞靠近所述缸体进气口的一端设有活塞进气孔，所述活塞进气孔设有单向阀，所述活塞靠近所述缸体排气口的一端设有活塞排气孔，所述控制系统控制所述驱动机构使活塞在所述缸体内往复运动，所述控制系统还用于控制所述排气阀的开合。

进一步的，所述缸体排气口包括第一排气口和第二排气口，所述排气阀包括第一排气阀和第二排气阀，所述第一排气阀用于控制第一排气口的开合，所述第二排气阀用于控制第二排气口的开合。

进一步的，所述第二排气阀为压力阀。

进一步的，所述活塞的活塞进气孔与所述活塞排气孔错位设置。

进一步的，所述活塞的分子筛与所述活塞进气孔之间设有分子筛滤网；所述活塞的分子筛与所述活塞排气孔之间设有分子筛滤网。

进一步的，所述分子滤网为活性氧化铝滤网或其它具备吸湿能力的滤网。

进一步的，所述缸体内设有气压传感器，所述气压传感器与所述控制系统连接。

进一步的，还包括活塞位置传感器，所述活塞位置传感器用于检测活塞在缸体中的位置。

进一步的，所述活塞包括活塞本体、上盖和下盖，所述活塞本体呈圆筒状，所述上盖和所述下盖分别可拆卸地设置于所述活塞本体的两端。

进一步的，所述上盖与所述活塞本体通过螺纹连接；所述下盖与所述活塞本体通过螺纹连接。

本实用新型的有益效果在于：提供了一种结构合理，将分子筛与压缩机结合的压缩分离同步制氧装置，通过该装置可充分利用压缩机的工作机制进行制氧，大大提高了制氧效率，节约部件成本，使装置整体体积更为小巧，能够应用于更多场合，大大增加了产品的适用性。

附图说明

下面结合附图详述本实用新型的具体结构：

图1为本实用新型的一个实施例的整体结构示意图；

图2为本实用新型的活塞的爆炸结构示意图；

图3为本实用新型的另一个实施例的整体结构示意图；

1-缸体；101-缸体进气口；102-缸体排气口；103-排气阀；112-第一排气口；113-第一排气阀；114-第二排气口；115-第二排气阀；

2-活塞；21-分子筛；22-单向阀；23-分子筛滤网；24-上盖；241-活塞排气孔；25-下盖；251-活塞进气孔；

3-驱动机构；4-三通阀；5-氧气收集罐。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

实施例1

请参阅图1以及图2，一种压缩分离同步制氧装置，包括缸体、活塞、驱动机构和控制系统，所述缸体的一端设有缸体进气口101，缸体进气口101与大气连通，所述缸体的另一端设有缸体排气口102，所述缸体排气口102设有排气阀103，排气阀103与三通阀4的第一端口连接，三通阀4的第二端口与氧气收集罐5连接，三通阀4的第三端口与氮气罐连接或与装置的排气口连接。

所述活塞2内设有分子筛21，所述活塞2靠近所述缸体进气口的一端设有活塞进气孔251，所述活塞进气孔251设有单向阀22，所述活塞2靠近所述缸体排气口的一端设有活塞排气孔241，需要说明的是，缸体进气口到单向阀之间形成的空间为吸气空间，单向阀到排气口之间形成的空间为排气空间，活塞运动的过程中，吸气空间和排气空间的容积均不断变化，单向阀可使空气从吸气空间流通至排气空间，同时阻止排气空间的气体进入吸气空间。

所述控制系统控制所述驱动机构使活塞在所述缸体内往复运动，具体的，所述驱动机构包括驱动杆和驱动电机，所述驱动电机为直线往复电机，驱动电机带动驱动杆做直线往复运动，从而带动活塞在缸体中做直线往复运动。

所述控制系统还用于控制所述排气阀的开合，当缸体内气压达到预设气压时，控制系统控制排气阀开启，使排气空间中的气体由缸体排气口排出。

本实施例中，活塞初始处于缸体的底部的缸体进气口一侧，当活塞开始向缸体排气口方向运动时，此时缸体进气口与大气相连，空气通过活塞进气孔的单向阀进入活塞内部并通过活塞排气孔进入活塞上部的空间，此时控制系统控制排气阀处于关闭状态。

活塞继续向缸体排气口方向运动，逐渐压缩排气空间中的空气，当排气空间中的空气压强达到分子筛氮氧分离压强值时，排气空间中的空气中的氮气被吸附于活塞内部的分子筛中，氧气被分离出来。

活塞继续向缸体排气口方向运动，当排气空间中的空气压强达到开启预设值时，控制系统控制排气阀打开，氧气由缸体排气口排出，与此同时，控制系统控制三通阀将氧气收集罐与缸体排气口连通，氧气被氧气收集罐所收集，排气空间中的空气压强逐渐降低，当排气空间中的空气压强降低至关闭预设值时，控制系统控制三通阀将排气空间与氮气罐连接或与装置的排气口连接，活塞开始向缸体进气口方向移动，此时排气空间的空气压强继续降低，当空气压强降低到分子筛解吸氮气的压强时，氮气从分子筛中分离出来，此时由于排气空间的空气压强依然大于大气压强，因此进气空间中的空气无法从单向阀进入排气空间，氮气则通过排气口排出，直到排气空间的空气压强与外界大气压强一致，或当活塞运动至缸体底部时，控制系统控制排气阀关闭，一个制氧周期完成，接着活塞又开始向缸体排气口方向运动，开始执行下一制氧周期。驱动电机持续工作，反复执行多个周期，即可实现持续制氧的目的。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：提供了一种结构合理，将分子筛与压缩机结合的压缩分离同步制氧装置，通过该装置可充分利用压缩机的工作机制进行制氧，大大提高了制氧效率，节约部件成本，使装置整体体积更为小巧，能够应用于更多场合，大大增加了产品的适用性。

实施例2

在实施例1的基础上，所述缸体排气口包括第一排气口112和第二排气口114，所述排气阀包括第一排气阀113和第二排气阀115，所述第一排气阀113用于控制第一排气口112的开合，所述第二排气阀115用于控制第二排气口114的开合。

本实施例中，为了进一步节省装置的部件以缩小体积，简化结构，请参阅图2以及图3，一种压缩分离同步制氧装置，包括缸体1、活塞2、驱动机构3和控制系统，所述缸体1的一端设有缸体进气口101，缸体进气口101与大气连通，所述缸体1的另一端设有缸体排气口，所述缸体排气口设有排气阀，其中缸体排气口为两个，包括第一排气口112和第二排气口114，排气阀为两个，包括第一排气阀113和第二排气阀115，其中第一排气口112通过第一排气阀113与氧气收集罐连接，第二排气口114通过第二排气阀115与氮气收集罐或装置的排气口连接。

所述活塞2内设有分子筛21，所述活塞2靠近所述缸体进气口的一端设有活塞进气孔251，所述活塞进气孔251设有单向阀22，所述活塞2靠近所述缸体排气口的一端设有活塞排气孔241，需要说明的是，缸体进气口到单向阀之间形成的空间为吸气空间，单向阀到排气口之间形成的空间为排气空间，活塞运动的过程中，吸气空间和排气空间的容积均不断变化，单向阀可使空气从吸气空间流通至排气空间，同时阻止排气空间的气体进入吸气空间。

所述控制系统控制所述驱动机构使活塞在所述缸体内往复运动，具体的，所述驱动机构包括驱动杆和驱动电机，所述驱动电机为直线往复电机，驱动电机带动驱动杆做直线往复运动，从而带动活塞在缸体中做直线往复运动。

所述控制系统还用于控制所述第一排气阀和第二排气阀的开合，当缸体内气压达到预设排氧气压值时，控制系统控制第一排气阀开启，使排气空间中的富氧气体由第一排气口排出，当缸体内气压达到预设排氮气压值时，控制系统控制第一排气阀关闭，控制第二排气阀开启，使排气空间中的富氮气体由第二排气口排出。

具体的，活塞初始处于缸体的底部的缸体进气口一侧，当活塞开始向缸体排气口方向运动时，此时缸体进气口与大气相连，空气通过活塞进气孔的单向阀进入活塞内部并通过活塞排气孔进入活塞上部的空间，此时控制系统控制第一排气阀及第二排气阀处于关闭状态。

活塞继续向缸体排气口方向运动，逐渐压缩排气空间中的空气，当排气空间中的空气压强达到分子筛氮氧分离压强值时，排气空间中的空气中的氮气被吸附于活塞内部的分子筛中，氧气被分离出来。

活塞继续向缸体排气口方向运动，当排气空间中的空气压强达到预设排氧气压值时，控制系统控制第一排气阀打开，富氧气体由第一排气口排出，并通过氧气收集罐收集，排气空间中的空气压强则逐渐降低，当排气空间中的空气压强降低至预设排氮气压值时，控制系统控制第一排气阀关闭，并将第二排气阀打开，活塞开始向缸体进气口方向移动，此时排气空间的空气压强继续降低，当空气压强降低到分子筛解吸氮气的压强时，氮气从分子筛中分离出来，此时由于排气空间的空气压强依然大于大气压强，因此进气空间中的空气无法从单向阀进入排气空间，富氮气体则通过排气口排出，直到排气空间的空气压强与外界大气压强一致，或当活塞运动至缸体底部时，控制系统控制第二排气阀关闭，一个制氧周期完成，接着活塞又开始向缸体排气口方向运动，开始执行下一制氧周期。驱动电机持续工作，反复执行多个周期，即可实现持续制氧的目的。

实施例3

在实施例2的基础上，所述第一排气阀113为压力阀。

本实施例中，第一排气阀采用压力阀，可以让气压在到达预设排氧气压值时自动导通，当气压低于预设排氧气压值时，压力阀又会自动关闭，免除控制系统的干预，进一步简化装置的复杂程度。

实施例4

在实施例3的基础上，所述活塞的活塞进气孔与所述活塞排气孔错位设置。

本实施例中，活塞进气孔活塞排气孔错位设置，可以增加气体在活塞内的行程，增加活塞内分子筛的吸附效果。

实施例5

在实施例4的基础上，所述活塞的分子筛与所述活塞进气孔之间设有分子筛滤网23；所述活塞的分子筛与所述活塞排气孔之间设有分子筛滤网23。

本实施例中，在分子筛与所述活塞进气孔之间以及在分子筛与所述活塞排气孔之间设置分子筛滤网，可有效防止外界异物进入分子筛造成堵塞，有效延长了活塞式分子筛的使用寿命。

实施例6

在实施例5的基础上，所述分子滤网为活性氧化铝滤网或其它具备吸湿能力的滤网。

本实施例中，由于水汽对分子筛的吸附能力有影响，采用吸湿效果好的滤网能够有效增加分子筛的使用寿命。

实施例7

在实施例6的基础上，所述缸体内设有气压传感器，所述气压传感器与所述控制系统连接。

本实施例中，采用气压传感器对缸体内部的气压进行监测，可以让控制系统更为精准地控制第一排气阀和第二排气阀的开合时机，增加制氧效率。

实施例8

在实施例7的基础上，还包括活塞位置传感器，所述活塞位置传感器用于检测活塞在缸体中的位置。

本实施例中，通过气压传感器和活塞位置传感器的配合使用，可以让控制系统更为精准地控制第一排气阀和第二排气阀的开合时机，增加制氧效率。

实施例9

在实施例8的基础上，所述活塞包括活塞本体、上盖24和下盖25，所述活塞本体呈圆筒状，所述上盖24和所述下盖25分别可拆卸地设置于所述活塞本体的两端。

本实施例中，采用可拆卸的活塞能够更为方便地对活塞内的分子筛进行维护。

实施例10

在实施例9的基础上，所述上盖24与所述活塞本体通过螺纹连接；所述下盖25与所述活塞本体通过螺纹连接。

本实施例中，采用螺纹连接的方式能够让对活塞的维护更为便捷。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种压缩分离同步制氧装置，其特征在于：包括缸体、活塞、驱动机构和控制系统，所述缸体的一端设有缸体进气口，所述缸体的另一端设有缸体排气口，所述缸体排气口设有排气阀，所述活塞内设有分子筛，所述活塞靠近所述缸体进气口的一端设有活塞进气孔，所述活塞进气孔设有单向阀，所述活塞靠近所述缸体排气口的一端设有活塞排气孔，所述控制系统控制所述驱动机构使活塞在所述缸体内往复运动，所述控制系统还用于控制所述排气阀的开合。

2.如权利要求1所述的压缩分离同步制氧装置，其特征在于：所述缸体排气口包括第一排气口和第二排气口，所述排气阀包括第一排气阀和第二排气阀，所述第一排气阀用于控制第一排气口的开合，所述第二排气阀用于控制第二排气口的开合。

3.如权利要求2所述的压缩分离同步制氧装置，其特征在于：所述第二排气阀为压力阀。

4.如权利要求3所述的压缩分离同步制氧装置，其特征在于：所述活塞的活塞进气孔与所述活塞排气孔错位设置。

5.如权利要求4所述的压缩分离同步制氧装置，其特征在于：所述活塞的分子筛与所述活塞进气孔之间设有分子筛滤网；所述活塞的分子筛与所述活塞排气孔之间设有分子筛滤网。

6.如权利要求5所述的压缩分离同步制氧装置，其特征在于：所述分子筛滤网为活性氧化铝滤网或其它具备吸湿能力的滤网。

7.如权利要求6所述的压缩分离同步制氧装置，其特征在于：所述缸体内设有气压传感器，所述气压传感器与所述控制系统连接。

8.如权利要求7所述的压缩分离同步制氧装置，其特征在于：还包括活塞位置传感器，所述活塞位置传感器用于检测活塞在缸体中的位置。

9.如权利要求8所述的压缩分离同步制氧装置，其特征在于：所述活塞包括活塞本体、上盖和下盖，所述活塞本体呈圆筒状，所述上盖和所述下盖分别可拆卸地设置于所述活塞本体的两端。

10.如权利要求9所述的压缩分离同步制氧装置，其特征在于：所述上盖与所述活塞本体通过螺纹连接；所述下盖与所述活塞本体通过螺纹连接。

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