CN220302798U - 一种制氧分离阀上的旋转密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种制氧分离阀上的旋转密封装置，包括阀底座、阀盘、旋转盘，其特征在于：还包括中心轴套，所述阀盘固封在所述阀底座上，所述中心轴套贯穿于所述阀盘上排气口，且镶嵌在所述阀底座上的中心轴孔，所述旋转盘上的下密封端面与所述阀盘相接触；在工作状态下，电机驱动所述旋转盘围绕所述中心轴套作圆周旋转运动。该旋转密封装置具有同轴度高、气密封好、制造成本低、寿命长、旋转阻力小、制氧稳定性可靠、密封上有自我补偿功能等优点。

Description

一种制氧分离阀上的旋转密封装置

技术领域

本实用新型涉及一种分离阀的密封装置，尤其是涉及一种制氧分离阀上的旋转密封装置。

背景技术

目前，制氧分离阀是PSA制氧系统的重要一环，其性能直接影响机器制氧效果，分离阀核心件为阀盘、旋转盘、电机。工作时，旋转盘在气压的轴向压力的作用下、与阀盘紧密贴合在一起，电机驱动旋转盘作圆周运动，其次通过旋转盘、阀盘的各自的气道结构在相对旋转运动的同时实现制氧及排氮规律有序交替进行，旋转过程中，旋转盘在旋转运动过程中，在轴向压力的作用下所产生的摩擦力，直接影响电机的寿命。

市场上流通的制氧分离阀，旋转盘没有中心定位，导致旋转盘侧向偏移,侧向偏移会继续增加旋转阻力，需要进一步提高电机的输出扭矩，使得电机的寿命进一步降低，与此同时，侧向偏移使得原有的流道的位置发生改变，以及密封状况发生改变，导致制氧效果不稳定、制氧效率低。

原有的阀盘和旋转盘基本是由陶瓷材料组成，陶瓷材料制造出来的阀盘和旋转盘需要对其密封端面进行进一步研磨，且该研磨工艺比较费时，生产成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种制氧分离阀上的旋转密封装置。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种制氧分离阀上的旋转密封装置，包括阀底座、阀盘、旋转盘,还包括中心轴套，阀盘固封在阀底座上，中心轴套贯穿于阀盘上的排气口，且镶嵌在阀底座上的中心轴孔，旋转盘上的下密封端面与阀盘相接触,在工作状态下，电机驱动旋转盘围绕中心轴套作圆周旋转运动。

优选的，中心轴孔在阀底座的中心；中心轴孔的两边设有大小相同且位置对称的A孔定位圆、B孔定位圆。

优选的，排气口在阀盘的中心；排气口的两边设有大小相同且位置对称的A口、B口。

优选的，A口的下方形成向下凸起的A定位孔柱，A定位孔柱与A孔定位圆相对应；B口的下方形成向下凸起的B定位孔柱，B定位孔柱与B孔定位圆相对应；阀盘分别通过A定位孔柱、B定位孔柱嵌入A孔定位圆、B孔定位圆。

优选的，在上述一种制氧分离阀上的旋转密封装置中，阀盘包括上密封端面，上密封端面与A口、B口、排气口相连通；上密封端面的平面度：0～8μm。

优选的，旋转盘包括密封内槽，密封内槽包括封闭内槽、与中心轴套相配的定心圆，定心圆在旋转盘的中心位置且定心圆与封闭内槽侧向相连通。

优选的，密封内槽的上方形成一个向上凸起的、且与定心圆同轴的中心定位轴；密封内槽的上方还形成向上凸起、与行星齿轮相配的行星齿轮轴；行星齿轮轴的数量是2个以上，且行星齿轮轴均布在同一个分度圆上，该分度圆与中心定位轴同心。

优选的，密封内槽的下方形成一个向下凸起的密封台阶，密封台阶与封闭内槽、定心圆相连接。

优选的，密封台阶的下面形成一个与阀盘上的上密封端面密封吻合的下密封端面；下密封端面的平面度：0～8μm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的效果：

根据上述设计，本实用新型通过旋转盘的中心定位轴以及固定在阀盘和阀底座上的中心轴套，使得旋转盘在电机的驱动下，始终围绕中心作圆周运动，无侧向阻力产生，保证了电机的使用寿命；与此同时，也保证了制氧的稳定性和密封的可靠性。

再次通过旋转盘上的密封台阶，在材料磨损的情况，具有自我补偿功能，进一步保证了制氧阀的使用寿命。

附图说明

结合附图对本实用新型做进一步说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中阀底座的结构示意图；

图3为本实用新型中阀盘的结构示意图；

图4为本实用新型中旋转盘的结构示意图一；

图5为本实用新型中旋转盘的结构示意图二；

图中，1-阀底座,101-阀座底面，102-A孔定位圆，103-B孔定位圆，104-中心轴孔；

2-中心轴套；

3-阀盘，301-上密封端面，302-A口，303-B口，304-排气口，305-A定位孔柱，306-B定位孔柱；

4-旋转盘，401-中心定位轴，402-行星齿轮轴，404-密封内槽，4041-封闭内槽，4042-定心圆，4043-下密封端面。

具体实施方式

下面参考附图对本实用新型的实施例进行说明。在此过程中，为确保说明的明确性和便利性，我们可能对图示中线条的宽度或构成要素的大小进行夸张的标示。

另外，下文中的用语基于本实用新型中的功能而定义，可以根据使用者、运用者的意图或惯例而不同。因此，这些用语基于本说明书的全部内容进行定义。

参照图1，具体结合图2～图5所示，对本实用新型所述的一种制氧分离阀上的旋转密封装置，作进一步地阐释。如下所述：

一种制氧分离阀上的旋转密封装置，包括阀底座1、阀盘3、旋转盘4、中心轴套2，阀盘3固封在阀底座1上，中心轴套2贯穿于阀盘3上的排气口304，且镶嵌在阀底座1上的中心轴孔104，旋转盘4上的下密封端面4043与阀盘3的上密封端面301相接触。

首先先阐述变压吸附原理，以助于快速理解本发明制氧阀的工作原理。具体如下所述：

变压吸附制氧机是以沸石分子筛为吸附剂，利用加压吸附，降压解吸的原理从空气中吸附和释放氮气，从而分离出氧气的自动化设备。沸石分子筛是一种经过特殊的孔型处理工艺加工而成的，表面和内部布满微孔的球形颗粒吸附剂呈白色。其孔型特性使其能够实现O2、N2的动力学分离。沸石分子筛对O2、N2的分离作用是基于这两种气体的动力学直径的微小差别，N2分子在沸石分子筛的微孔中有较快的扩散速率，O2分子扩散速率慢。压缩空气中的水和CO2的扩散同氮相差不大。最终从吸附塔富集出来的是氧气分子。为了便于理解，本发明中将两个装有沸石分子筛塔分别定义为A塔、B塔。

空气经空压机压缩后，经过除尘、除油、干燥后，进入空气储气罐，经过制氧分离阀、A口(302)进入A塔，A塔压力升高，压缩空气中的氮分子被沸石分子筛吸附，未吸附的氧气穿过吸附床，经过A产气阀、氧气产气阀进入氧气储罐，这个过程称之为A吸，持续时间为六十秒左右。A吸过程结束后，A塔与B塔通过均压阀连通，使两塔压力达到均衡，这个过程称之为均压，持续时间为3～5秒。均压结束后，压缩空气经过制氧分离阀、B口(303)进入B塔，B塔压力升高，压缩空气中的氮分子被沸石分子筛吸附，未吸附的氧气穿过吸附床，经过B产气阀、氧气产气阀进入氧气储罐，这个过程称之为B吸，持续时间为六十秒左右。同时A塔中沸石分子筛吸附的氧气通过排气口304降压释放回大气当中，此过程称之为解吸。反之A塔吸附时B塔同时也在解吸。为使分子筛中降压释放出的氮气排放到大气中，氧气通过一个常开的反吹阀扫正在解吸的吸附塔，反塔内的氧气吹出吸附塔。这个过程称之为反吹，它与解吸是同时进行的。B吸结束后，进入均压过程，再切换到A吸过程，一直循环进行下去。

根据上述装置，对制氧分离阀上的旋转密封装置的动作原理作进一步地解释,如下所述：旋转盘4在轴向压力的作用下，与阀盘3紧密贴合；电机通过减速箱驱动旋转盘4，旋转盘4上的中心定位轴401在减速箱的中心位置，与旋转盘4围绕中心轴套2作圆周运动。旋转盘4在电机的驱动下，中心轴套2的内孔依次与A口302的内孔相通、B口303的内孔相通。当中心轴套2的内孔与A口302的内孔相通，即密封内槽404覆盖于中心轴套2的内孔、A口302，此时为低压区，处于排氮状态；B口303与B塔处于制氧状态。当中心轴套2的内孔与B口303的内孔相通，即密封内槽404覆盖于中心轴套2的内孔、B口303，此时为低压区，处于排氮状态；A口303与A塔处于制氧状态。根据上述动作原理，实现了制氧及排氮规律有序交替进行。

根据上述动作原理，参照图2对阀底座1作进一步地阐释，如下所述：

为了降低制造成本和材料成本，该阀底座1优先采用的工艺是注塑工艺，材料可以是PA材质，如PA6、PA66等等，或者是POM、或者是PPS。

其中，在阀底座1的中心设有中心轴孔104；该中心轴104的目的用于安装固定中心轴套2，固定方式可以用耐高低温、食品级的胶水，或者采用过盈配合的方式。中心轴孔的下方直接与大气相连通，利用PSA变压吸附的原理直接将氮气排出阀体内部。

其中，中心轴孔104的下方设有消音内槽，消音内槽用于内置消音棉或者消音泡沫板，有利于降低噪音。

其中，中心轴孔104的两边设有大小相同且位置对称的A孔定位圆102、B孔定位圆103。A孔定位圆102的下方的通道与A塔相连通，B定位圆103下方的通道与B相连通，目的在于：当中心轴套2的内孔与A口302的内孔相通，即密封内槽404覆盖于中心轴套2的内孔、A口302，此时为低压区，处于排氮状态；B口303与B塔处于制氧状态；中心轴套2的内孔与B口303的内孔相通，即密封内槽404覆盖于中心轴套2的内孔、B口303，此时为低压区，处于排氮状态；A口303与A塔处于制氧状态。

其中，阀底座1的端面形成阀底座面101，该阀底座面1与A孔定位圆102、B孔定位圆103、中心轴孔104相连通，主要用于阀盘3的紧密贴合。

再根据上述动作原理，参照图3对阀盘3作进一步地阐述，如下所述：

其中，在阀盘3的中心设有与中心轴孔104同轴、与中心轴套2相配的排气口304；

其中，排气口304的两边设有大小相同且位置对称的A口302、B口303。A口302的下方形成向下凸起的A定位孔柱305，A定位孔柱305与A孔定位圆102相对应；B口303的下方形成向下凸起的B定位孔柱306，B定位孔柱306与B孔定位圆103相对应；阀盘4分别通过A定位孔柱305、B定位孔柱306嵌入A孔定位圆102、B孔定位圆103。A定位孔柱305与A孔定位圆102、B定位孔柱306与B孔定位圆103的固封方式为胶水固封或者是O型圈加过盈配合固定，使阀盘3的下端面紧密贴合在阀座底面101上。采用固封的方式是避免A口302与B口303串气，影响制氧效率以及稳定性。

其中，阀盘3的端面形成上密封端面301，上密封端面301与A口302、B口303、排气口304相连通；为了保证密封的稳定性和使用寿命，上密封端面301的平面度为0～8μm，且上密封端面301的表面光洁。提高密封的稳定性，该阀盘3所采用的材质为耐磨的材料，如氧化铝陶瓷、铜合金、不锈钢等。

最后根据上述动作原理，参照图4和图5对旋转盘4作进一步地阐述，如下所述：

其中，旋转盘4包括密封内槽404，密封内槽404包括封闭内槽4041、与中心轴套2相配的定心圆4042，定心圆4042在旋转盘4的中心位置且定心圆4042与封闭内槽4041侧向相连通。为了保证旋转盘4的使用寿命，定心圆4042的高度大于中心轴套2露出来的高度，即中心轴套2上端面到上密封端面301的距离。设置定心圆4042的主要作用是防止旋转盘4在做圆周运动时产生偏移现象，避免A口302与B口303串气，保证制氧的稳定性和制氧效率。

其中，密封内槽404的上方形成一个向上凸起的、且与定心圆4042同轴的中心定位轴401；密封内槽404的上方还形成向上凸起、与行星齿轮相配的行星齿轮轴402；行星齿轮轴402的数量是2个以上，且行星齿轮轴402均布在同一个分度圆上，该分度圆与中心定位轴401同心。将旋转盘4作为行星变速箱组件的一部分，有利于进一步降低制造成本；中心定位轴401的目的在于进一步保证旋转盘4的同轴度。

优选的，密封内槽404的下方形成一个向下凸起的密封台阶，密封台阶与封闭内槽4041、定心圆4042相连接。密封台阶的下面形成一个与阀盘3上的上密封端面301密封吻合的下密封端面4043；下密封端面4043的平面度：0～8μm。设置密封台阶的目的在于：当旋转盘4在长时间经过运转后，会出现磨损情况，为了保证其使用寿命，会重新形成新的下密封端面4043，实现了自我补偿功能。与此同时，为了提高旋转盘的使用寿命，旋转盘4所采用的材质是POM，或者是PA、或者是PEEK。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本实用新型；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内可利用以上所揭示的技术内容而作出更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时，凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种制氧分离阀上的旋转密封装置，包括阀底座(1)、阀盘(3)、旋转盘(4)，其特征在于：还包括中心轴套(2)，所述阀盘(3)固封在所述阀底座(1)上，所述中心轴套(2)贯穿于所述阀盘(3)上的排气口(304)，且镶嵌在所述阀底座(1)上的中心轴孔(104)，所述旋转盘(4)上的下密封端面(4043)与所述阀盘(3)相接触；

在工作状态下，电机驱动所述旋转盘(4)围绕所述中心轴套(2)作圆周旋转运动。

2.根据权利要求1所述的一种制氧分离阀上的旋转密封装置，其特征在于：

所述中心轴孔(104)在所述阀底座(1)的中心；

所述中心轴孔(104)的两边设有大小相同且位置对称的A孔定位圆(102)、B孔定位圆(103)。

3.根据权利要求2所述的一种制氧分离阀上的旋转密封装置，其特征在于：所述排气口(304)在阀盘(3)的中心；

所述排气口(304)的两边设有大小相同且位置对称的A口(302)、B口(303)。

4.根据权利要求3所述的一种制氧分离阀上的旋转密封装置，其特征在于：所述A口(302)的下方形成向下凸起的A定位孔柱(305)，所述A定位孔柱(305)与A孔定位圆(102)相对应；

所述B口(303)的下方形成向下凸起的B定位孔柱(306)，所述B定位孔柱(306)与B孔定位圆(103)相对应；

所述阀盘(3)分别通过所述A定位孔柱(305)、所述B定位孔柱(306)嵌入所述A孔定位圆(102)、所述B孔定位圆(103)。

5.根据权利要求1、4任一项所述的一种制氧分离阀上的旋转密封装置，其特征在于：所述阀盘(3)包括上密封端面(301)，所述上密封端面(301)与A口(302)、B口(303)、排气口(304)相连通；

所述上密封端面(301)的平面度：0～8μm。

6.根据权利要求1所述的一种制氧分离阀上的旋转密封装置，其特征在于：所述旋转盘(4)包括密封内槽(404)，所述密封内槽(404)包括封闭内槽(4041)、与所述中心轴套(2)相配的定心圆(4042)，所述定心圆(4042)在旋转盘(4)的中心位置且所述定心圆(4042)与所述封闭内槽(4041)侧向相连通。

7.根据权利要求6所述的一种制氧分离阀上的旋转密封装置，其特征在于：所述密封内槽(404)的上方形成一个向上凸起的、且与所述定心圆(4042)同轴的中心定位轴(401)；

所述密封内槽(404)的上方还形成向上凸起、与行星齿轮相配的行星齿轮轴(402)；

所述行星齿轮轴(402)的数量是2个以上，且所述行星齿轮轴(402)均布在同一个分度圆上，该分度圆与所述中心定位轴(401)同心。

8.根据权利要求6或7任一项所述的一种制氧分离阀上的旋转密封装置，其特征在于：所述密封内槽(404)的下方形成一个向下凸起的密封台阶，所述密封台阶与封闭内槽(4041)、定心圆(4042)相连接。

9.根据权利要求8所述的一种制氧分离阀上的旋转密封装置，其特征在于：所述密封台阶的下面形成一个与阀盘(3)上的上密封端面(301)密封吻合的下密封端面(4043)；

所述下密封端面(4043)的平面度：0～8μm。