CN2352508Y - 人力制氧机 - Google Patents

Abstract

一种人力制氧机，它包括两个分子筛罐，一个贮氧罐，一个供应气流的无油空气压缩机及控制气流方向的一个气动组合阀和连接管路，其特征是，无油空气压缩机与其被驱动的人力驱动的加速机构连接。该人力制氧机应用变压吸附法，结构简单紧凑，可靠性高，成本低，易于维修。由于利用人力驱动，可用于无电源地方生产医疗用氧气，亦可作为一种新颖的自供氧运动器材。

Description

人力制氧机

本实用新型涉及一种小型医疗制氧机，具体地说，是一种利用人力驱动的小型制氧机。

应用变压吸附法的医疗用小型制氧机是甚为普遍的商品，它已经进入欧美各国很多家庭中供医疗保健用。如美国5～6家最大的生产商，每家都年产小型制氧机1～3万台。

用变压吸附法的小型制氧机，一般设有两个分子筛罐(SieveTank)，罐内装有分子筛(Molecular Sieve)。分子筛有均匀的相当于分子尺寸的微细孔。这些微细孔能选择性地吸附氮分子，但不吸附氧分子。因此吸附法能够将空气中的氮氧分离，得到纯度高的氧气。

常用的变压吸附法制氧过程如下述。首先以医疗用的无油空气压缩机将室内空气压缩到0.15～0.30MPa压力。一套由气动原件组成的气动回路将压缩空气导入第一个分子筛罐。第一个分子筛罐内的分子筛受压，即吸附压缩空气中的氮分子，余下的氧分子由罐的另一端排出。第一个分子筛罐是处于“吸附工序”。排出的纯氧一部分进入一个贮氧罐，经调压过滤，供病人吸用。另一部分氧气进入第二个分子筛罐。第二个分子筛罐由气动回路控制，此时是和大气接通的，内部无压力。罐内的分子筛在上一周期吸附的氮分子即处于游离状态。输入的纯氧把氮分子“冲洗”混合还原为低含氧量空气，由第二个分子筛罐另一端排入大气中。第二个分子筛罐在此阶段称为“解附工序”。

约10～15秒钟后，第一个分子筛罐即“饱和”而第二个分子筛罐已“冲洗”还原。于是由气动回路自动控制气流逆转，压缩空气换向，进入第二个分子筛罐，压缩内部的分子筛进行吸附工序，生产氧气。同时第一个分子筛罐改为排气，内部无压力。第二个分子筛罐输出的部分氧气进入第一个分子筛罐进行解附工序。独立的贮氧罐不断由两个分子筛罐交替送来氧气，供吸氧者使用。两个分子筛罐循环不息的吸附和解附，除电力消耗外，不再消耗其他物质，不断地把氧气由空气中分离出来。

相关文献中介绍了多种变压吸附法制氧机，现提供检索的专利文献如下：

美国专利        5,183,483

美国专利        4,545,790

美国专利        3,659,399

中国专利        95244068.7

中国专利        95190507.4

中国专利        94115637.0

中国专利        91214831.4

中国专利        CN87206425U

中国专利        CN87206076U

上列文献中，部分是大型的制氧装置，结构复杂，体积庞大，成本高，不适宜应用在小型制氧机上。

有关小型制氧机的介绍，都是用交流电动机驱动压缩机。气动控制回路都使用了较多的气阀，用电子板控制先导阀，由先导阀控制换向阀。不足之处是：

a．气动元件较多，压力管道多，接头多，增加漏气的可能性；

b．电气线路多，接头多，易出故障；

c．电子电气线路复杂，一般维修人员较难了解及维修。

d．由于用电动机驱动空气压缩机，制氧机内部产生较多的热量，使内部温度增高。影响出氧纯度，及使各部件易出故障。

发明人在中国实用新型专利申请98205049.6中公开了一种由气动组合阀控制的全新的变压吸附法制氧机，大大简化了制氧机中的气动控制，结构简单、可靠性高。然，此制氧机中所用空气压缩机要由电驱动，在无电源的地方，无法使用，因而在使用范围上受到了局限。

本实用新型的目的，是要研制一种不用电能的小型制氧机，即提供一种应用人力驱动产生氧气，结构简单、紧凑，元件少，无电线，可靠性高，操作稳定，价格较低，维修保养方便的人力制氧机，使之适于发展中国家各种不良的条件下使用。如无电源地区，经济落后地区，交通不便之偏远山区等。同时亦作为健身器材用于体育界、健身院等。

为实现上述目的，本实用新型的人力制氧机，包括两个分子筛罐、一个贮氧罐、一个供应气流的无油空气压缩机及控制气流方向的一个气动组合阀和连接管路等，其中，所述无油空气压缩机以一人力驱动加速机构驱动。

上述人力驱动的加速机构为人力二级加速机构，第一级用滚子链条及链轮加速，第二级用三角皮带及皮带轮加速。

上述人力驱动可以利用脚踏或手摇。

上述无油空气压缩机为双气缸无油空气压缩机。

可在所述制氧机出氧管道上安装氧气纯度表，以监视氧气质量。

还可在所述氧气罐出口安装一细菌过滤器以得到无细菌无尘的清洁氧气。

还可在制氧机出氧口之前，安装一湿化器，以增加氧气湿度。

上述技术方案，由于没有电子、电气零件组件，无电动机，只用一个小型的气动组合阀自动控制全机的运作。人力制氧机结构简单紧凑，可靠性高，易于维修保养。因零部件少，制造成本亦降低。内部无电动机，无电器，减少了很多热来源，内部温度大大降低，消除了高温引起的各种故障。达到预期的目的。同时，由于不须任何电源，应用范围非常广泛，以人力驱动空气压缩机，不仅可作为医疗保健设备，还可作为健身器材。

还有，本实用新型附加的细菌过滤器、氧气纯度表、湿化器等，大大提高了制出氧气的质量，保证了卫生、有益；制氧机排气口增加的排气消声器，消除了工作噪音，使工作环境安静，使用者可以在令人愉快的氛围下使用本制氧机。

图1为本实用新型较佳实施例各部件的连接关系示意图。图中同时示出了气流的一种走向。

图2为本实用新型所用气动组合阀的各部件连接关系图，同时示出了对应图1工作状态的气流走向。

以下结合附图说明本实用新型的较佳实施例。

请参阅图1，操作者坐在坐鞍1上，用两脚驱动脚踏3，每分钟转速可以是40～50转。经过滚子链轮2，滚子链条4加速三倍；再经皮带轮5，三角带6，又加速六倍；由此组成的二级加速机构，将无油空气压缩机7加速十八倍，到每分钟转速为720-900转。

室内空气经过进气过滤器8，管道9，进入空气压缩机7。空气被压缩后，通过管10进入气动组合阀16。气动组合阀16将压缩空气经管27分配到分子筛罐26，分子筛26罐是在吸附工序。它吸附了空气中的氮分子，氧气即由上部的管21排出进入氧气罐19。另一部分氧气经限流量孔20及管18进入分子筛罐15。分子筛罐15是在解附工序，进入的氧气即冲洗上一周期吸附的氮分子，混合成低含氧量的空气，经管14，气动组合阀16，管13，再经排气消声器12降低噪音，排入大气。

氧气罐19内的氧气，由调压阀17降压到0.04MPa，通过细菌过滤器29过滤细菌等极微物质，由管22进入流量调节器28。经调节定量的氧气由管24进入湿化器25，加湿后排出供人吸用。此外亦有小量氧气流过氧气纯度表23，用数字显示氧气浓度。

由于空气压缩机7不断输出压缩空气，而限流量孔20限制着气体通过，气动回路系统内的压力逐渐增加。约经过12～18秒时间，压力增加到给定的切换压力时，气动组合阀即自动切换气流方向，逆转流向。

压缩空气改由管14进入分子筛罐15，使罐15变为吸附工序，生产氧气。而分子筛罐26改变为解附工序，部分氧气由管21进入其内部冲洗氮分子，混合成低含氧量的空气由管27排出分子筛罐26，经由气动组合阀16、管11、消声器12排入大气。如是不断循环。

本实用新型所用的气动组合阀16，已由实用新型专利申请98205049.6详细公开，如图2所示，它是由两个双气控二位五通阀31、34，一个单向气缸32和一个机械二通阀36组成，各种气动元件通过在阀体上孔相连通；其中一个二位五通阀为控制阀31，用于控制两个分子筛罐26、15的供气和排气；另一个二位五通阀为分配阀34，与控制阀31相连，用于分配控制阀31的两侧气流通道；机械二通阀36与分配阀34相连通，用于压力切换时给分配阀34和控制阀31供应气流；单向气缸32与机械二通阀36处于同一水平位置，起位移或压力传感器的作用，发信号给机械二通阀36；单向气缸32内部有弹簧33和活塞35，活塞杆部长度可调。

依据本实用新型技术方案研制了样机，经试验达到的性能如下：

氧气流量：       0.5-2公升/分，可调

氧气压力：       0.04Mpa

氧气纯度：       90％-96％

输入功率：      150瓦

驱动转速：      40-50转/分

传动比：        18∶1

样机经过相当长时期试验，证实工作稳定，可靠，使用方便。输出氧气质量达到美国药典USP23 Oxygen93的标准。

上述制氧机，可以用于无电源地方供应医疗用氧，亦可以作为一种新颖的自供氧运动器材。

Claims (10)

1．一种人力制氧机，包括两个分子筛罐(15、26)、一个贮氧罐(19)、一个供应气流的无油空气压缩机(7)及控制气流方向的一个气动组合阀(16)和连接管路，其特征在于，该无油空气压缩机(7)与使其被驱动的人力驱动的加速机构连接。

2．根据权利要求1所述的人力制氧机，其特征在于，所述人力驱动的加速机构为人力二级加速机构，第一级用滚子链条(4)及链轮(2)加速，第二级用三角皮带(6)及皮带轮(5)加速。

3．根据权利要求2所述的人力制氧机，其特征在于，所述人力驱动可以采用脚踏或手摇。

4．根据权利要求1-3任一项所述的人力制氧机，其特征在于，所述无油空气压缩机(7)为双气缸无油空气压缩机。

5．根据权利要求1-3任一项所述的人力制氧机，其特征在于，制氧机出氧管道(22)上安装氧气纯度表(23)，以监视氧气质量。

6．根据权利要求1-3任一项所述的人力制氧机，其特征在于，在所述氧气罐(19)出口安装一细菌过滤器(29)，以得到无细菌无尘的清洁氧气。

7．根据权利要求6所述的人力制氧机，其特征在于，在制氧机出氧管道(22)上安装氧气纯度表(23)，以监视氧气质量。

8．根据权利要求1-3任一项所述的人力制氧机，其特征在于，在制氧机出氧口之前，安装一湿化器(25)，以增加氧气湿度。

9．根据权利要求6所述的人力制氧机，其特征在于，在细菌过滤器(29)之后安装湿化器(25)，以得到无菌、潮湿的氧气。

10．根据权利要求7所述的人力制氧机，其特征在于，在出氧口之前安装湿化器(25)。

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