DE602004010465T2

DE602004010465T2 - Druckwechselabsorptionsvorrichtung mit Mehrkammerbehälter

Info

Publication number: DE602004010465T2
Application number: DE602004010465T
Authority: DE
Inventors: Michael P. Roswell Czabala; Robert W. Woodstock Murdoch
Original assignee: RIC Investments LLC
Current assignee: Respironics Inc
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2018-01-31
Also published as: AU6054598A; ES2297337T3; DE602004010465D1; US5997617A; ES2230672T3; EP0968043A4; EP0968043B1; WO1998033579A1; CA2278093C; DE69826991T2; CA2278093A1; DE69826991D1; EP0968043A1; US6190441B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckwechselabsorptionskammer, und genauer auf ein Sauerstoffanreicherungssystem, das einen Mehrkammerbehälter aufweist zum Aufnehmen von verdichteter Luft von einem Kompressor und zum Führen der Luft durch eine Folge von Kammern, die in einer einzigen Anordnung integriert sind zum Herstellen von angereichertem Sauerstoff in einem Druckwechselabsorptionssystem.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Druckwechselabsorptionssysteme werden für das Abscheiden eines gewünschten Gases aus einer Gasmischung, wie Luft, verwendet. Ein übliches Druckwechselabsorptionssystem ist ein Sauerstoffanreicherer, der Sauerstoff aus der Luft abscheidet, für nachfolgendes Einatmen durch einen Patienten. Ein Sauerstoffanreicherer oder ein ähnliches Druckwechselabsorptionssystem umfasst üblicherweise mehrere Molekularsiebbetten zum Abscheiden des Gases in einen Sauerstoff- und einen Stickstoffanteil, wobei der Sauerstoff anschließend einem Patienten zur Verfügung gestellt wird, während der Stickstoff im Siebbett zurückgehalten wird und anschließend entleert wird. Üblicherweise umfassen Sauerstoffanreicherer mehrere Komponenten wie einen Luftkompressor, zwei 3-Wege-Luftventile, mehrere Behälter, die jeweils ein gesondertes Molekularsieb aufnehmen und einen Produktvorrattank. Solche Strukturen verlangen umfangreiche Ventil- und Verbindungsarbeiten, was die Effizienz und Kosten von diesen Systemen beeinflusst.
Das US-Patent Nr. 5,578,115 offenbart einen Behälter für einen Druckwechselsauerstoff-anreicherer zum Aufnehmen von mehreren Molekularsieben. Ein Strangpressprofil wird auf eine gewünschte Länge geschnitten und Endkappen werden am Strangpressprofil mit Schrauben und federnden Dichtungen gesichert. Eine dritte Vertiefung dient als ein Speicher zum Aufnehmen und Speichern von angereichertem Sauerstoff. Während eine solche Struktur ausreichend für ihren vorgesehenen Zweck ist, kann ein verbessertes Design zum Einbauen der Operationen ei nes Sauerstoffanreicherer innerhalb eines einzigen Gehäuseaufbaus erhalten werden.
Entsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Druckwechselabsorptionssystem zur Verfügung zu stellen, das einen Mehrkammerbehälteraufbau aufnimmt zum Verbessern der Effizienz des Systems;
Weiterhin ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Druckwechselabsorptionssystem zur Verfügung zu stellen, das einen Mehrkammerbehälteraufbau aufnimmt zum Verbessern der Kosten des Systems.
Es ist ebenfalls ein Ziel der vorliegenden Erfindung einen Mehrkammerbehälteraufbau für ein Druckwechselabsorptionssystem zur Verfügung zu stellen, wobei die Temperaturdifferenz zwischen Molekularsieben minimal ist, auf Grund ihrer Anordnung innerhalb des Behälters;
Ebenfalls ist es Ziel der vorliegenden Erfindung einen Mehrkammerbehälteraufbau für ein Druckwechselabsorptionssystem zur Verfügung zu stellen, wobei mehrere Operationen des Druckwechselabsorptionssystems in einem einzigen Gehäuseaufbau aufgenommen werden.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung, wird ein Druckwechselabsorptionssystem zur Verfügung gestellt, um Luft aus der Umgebung in eine angereicherte Gaskomponente abzuscheiden, wobei das System umfasst:
einen Mehrkammerbehälter mit allgemeiner Länge, der eine Außenwand und in einem Innenraum definierte, mehrere Kammerteile hat, wobei der Mehrkammerbehälter aufweist:
eine erste Molekularsiebkammer, um ein erstes Molekularsieb aufzunehmen, um Luft aus der Umgebung in eine angereicherte Gaskomponente abzuscheiden,
mindestens eine zweite Molekularsiebkammer, um ein zweites Molekularsieb aufzunehmen, um Luft aus der Umgebung in eine angereicherte Gaskomponente abzuscheiden,
eine Zufuhrkammer, um Luft aus der Umgebung aufzunehmen und die Luft zu den ersten und zweiten Molekularsiebkammern zu leiten;
eine Produktkammer, um eine Komponente angereicherten Gases von entweder der ersten oder zweiten Molekularsiebkam mer für die nachfolgende Abgabe an einen Patienten aufzunehmen; und
eine Auslaßkammer, um Abgas von der ersten und zweiten Molekularsiebkammer aufzunehmen und das Abgas an die Umgebung abzulassen;
ein erstes Ventilsteuerungssystem zum Regulieren eines Fluidflusses, zwischen der Zuführkammer und der ersten und zweiten Molekularsiebkammer; und
ein zweites Ventilsteuerungssystem zum Regulieren eines Fluidflusses zwischen der ersten und zweiten Molekularsiebkammer und der Produktkammer.
Die Konstruktion, die dazu ausgebildet ist, die Erfindung zusammen mit anderen Eigenschaften auszuführen, wird nachstehend beschrieben. Die Erfindung wird leicht verstanden beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung und mit Bezug zu den angefügten Zeichnungen, die einen Teil davon bilden, wobei ein Beispiel der Erfindung gezeigt wird und wobei:
1 eine perspektivische Ansicht eines Druckwechselabsorptionssystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Explosionsansicht eines Druckwechselabsorptionssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
3 eine perspektivische Ansicht eines Mehrkammerbehälters zur Verwendung in einem Druckwechselabsorptionssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
4a eine perspektivische Ansicht eines oberen Deckels zum Kommunizieren von Fluidfluss innerhalb eines Mehrkammerbehälters zur Verwendung in einem Druckwechselabsorptionssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
4b eine perspektivische Ansicht eines oberen Deckels zum Kommunizieren von Fluidfluss innerhalb eines Mehrkammerbehälters zur Verwendung in einem Druckwechselabsorptionssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
5 eine perspektivische Ansicht eines Bodendeckels zum Kommunizieren von Fluidfluss innerhalb eines Mehrkammerbehälters zur Verwendung in einem Druckwechselabsorptionssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und
6 eine perspektivische Ansicht eines Ventilsystems zum Kommunizieren von Fluidfluss innerhalb eines Mehrkammerbehälters zur Verwendung in einem Druckwechselabsorptionssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Wie in den 1 und 3 dargestellt ist, umfasst das Druckwechselabsorptionssystem A einen Kompressor 10, welcher einen Einlass zum Aufnehmen von Luft aus der Umgebung aufweist. Der Kompressor 10 verdichtet die Luft und liefert die verdichtete Luft zu einem Mehrkammerbehälter 12. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel fraktioniert das Druckwechselabsorptionssystem A Sauerstoff aus der Luft in ein Sauerstoffanreicherungssystem. Die Funktion eines Sauerstoffanreicherungssystems ist beschrieben im US-Patent Nr. 5,183,483 unter dem Titel "Pneumatic Circuit Control for Pressure Swing Adsorption Systems".
Der Mehrkammerbehälter 12 enthält mehrere Kammern zum Erzeugen von angereichertem Sauerstoff aus verdichteter Luft. Der Behälter 12 ist vorzugsweise ein zylindrisch verlängertes Gehäuse, das ausreichend Volumen für die jeweiligen Kammern bereitstellt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Behälter 12 aus einem Strangpressprofil gefertigt, aber er kann aus gesonderten verbundenen Gehäusen bestehen, die eine Behälteranordnung bilden. Eine Zufuhrkammer 14 nimmt die verdichtete Luft vom Kompressor zur Lieferung an die Molekularsiebe auf. Die erste Molekularsiebkammer 16 ist angrenzend an die zweite Molekularsiebkammer 18 angeordnet, die Zeolith oder ein anderes geeignetes Material aufnehmen zum Fraktionieren von Luft in Sauerstoff und ein Abfallprodukt, wie Stickstoff. Die erste Molekularsiebkammer 16 und die zweite Molekularsiebkammer 18 haben angrenzende Wände 20 und 22, um eine konstante Temperatur zwischen den Kammern aufrecht zu erhalten, was den Wechsel in der Sauerstoffkonzentration zwischen den zwei Kammern reduziert. Eine Produktkammer 24 ist in Fluidkommunikation sowohl mit der ersten Molekularsiebkammer 16 als auch mit der zweiten Molekularsiebkammer 18 zum Aufnehmen und Speichern des angereicherten Sauerstoffs, der durch das jeweilige Sieb erzeugt wurde. Eine Abgaskammer 26 ist in Fluidkommunikation mit sowohl der ersten Molekularsiebkammer 16 als auch der zweiten Molekularsiebkammer 18 und nimmt das Abfallproduktgas auf, welches von einem entsprechenden Molekularsieb entleert wurde. Jede dieser Kammern erstreckt sich entlang der Länge des Mehrkammerbehälters 12.
Wie in der 3 gezeigt, ist der Mehrkammerbehälter 12 vorzugsweise als ein einzelnes Strangpressprofil ausgebildet und hat eine einzelne Behältergehäusewand 100 mit all den entsprechenden Kammern, die innerhalb der Gehäusewand 100 definiert sind. Die erste Molekularsiebkammer 16 ist durch das Molekularsiebkammerteil 102 definiert, das mit Behältergehäusewand 100 verbunden ist. Das erste Molekularsiebkammerteil 102 hat ein erstes und ein zweites Ende, das mit der Behälterwand 100 verbunden ist.
Ein Zwischenabschnitt des ersten Molekularsiebkammerteils 104 ist zur Behälterwand 100 versetzt, um das Definieren der ersten Molekularsiebkammer 16 zu unterstützen. Wie die erste Molekularsiebkammer 16, ist die zweite Molekularsiebkammer 18 durch das zweite Molekularsiebkammerteil 106 definiert, das mit der Behältergehäusewand 100 verbunden ist. Das zweite Molekularsiebkammerteil 106 hat ein erstes und ein zweites Ende, das mit der Behälterwand 100 verbunden ist. Ein Zwischenabschnitt des zweiten Molekularsiebkammerteils 108 ist zur Behälterwand 100 versetzt, um das Definieren der zweiten Molekularsiebkammer 18 zu unterstützen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel grenzen die Zwischenabschnitte 104 und 108 entsprechend aneinander an, um eine einheitliche Temperatur zwischen den zwei Molekularsiebbetten zu unterhalten.
Wie weiter in 3 gezeigt, ist die Zufuhrkammer 14 im Mehrkammerbehälter 12 durch ein Zufuhrkammerteil 110, das versetzt zur Behältergehäusewand 100 ist, definiert.
Die Abgaskammer 26 kann durch ihr eigenes Abgaskammerteil definiert sein, oder wie in 3 als ein Ausführungsbeispiel gezeigt ist, durch die Versetzungen der ersten und zweiten Molekularsiebteile 102 und 106 in Verbindung mit der Versetzung des Zufuhrkammerteils 110 definiert sein. Gleichermaßen kann die Produktkammer 24 durch ihr eigenes Produktkammerteil definiert sein, das versetzt zur Behältergehäusewand 100 ist, oder als ein Ausführungsbeispiel, abgegrenzt durch die Versetzungen der ersten und zweiten Molekularsiebteile 102 und 106 in Verbindung mit einer Versetzung mit der Behältergehäusewand 100. Jede der entsprechenden Trennwände erstreckt sich entlang der Länge des Mehrkammerbehälters 12. Es ist verständlich, dass mehrere Kammerkonfigurationen innerhalb des Gehäuses vorhanden sein können und dass eine bestimmte Kammer durch entweder ihr eigenes bestimmtes Teil oder als eine Versetzung zwischen zwei anderen Teilen definiert sein kann.
Eine Explosionsansicht der Mehrkammerbehälteranordnung ist in 2 gezeigt. Das Oberteil 28 des Mehrkammerbehälters 12 trägt einen oberen Deckel 30. Der Deckel 30 umschließt das Oberteil der entsprechenden Kammern des Mehrkammerbehälters 12 und enthält mehrere Düsen, die Fluidfluss zwischen den jeweiligen Kammern ermöglichen, welches nachstehend genauer beschrieben wird. Ein Ventil 32 leitet die Kommunikation des Fluidfluss zwischen den Düsen des Deckels 30 und den jeweiligen Kammern des Mehrkammerbehälters 12. Eine Deckeldichtung 34 dichtet die Verbindung zwischen dem Deckel 30 und dem Mehrkammerbehälter 12 ab. Ein Druckregler 36 regelt den Druck des angereicherten Sauerstoffs, der von der Produktkammer 24 zu einem Patienten geliefert wird. Der untere Abschnitt 38 des Mehrkammerbehälters 12 trägt einen Bodendeckel 40. Der Bodendeckel 40 umschließt den Boden der entsprechenden Kammern des Mehrkammerbehälters 12 und sorgt für die Fluidkommunikation zwischen den zugehörigen Kammern, wie nachstehend genauer beschrieben wird.
Eine Bodendeckeldichtung 42 dichtet die Verbindung zwischen dem Bodendeckel 40 und dem Mehrkammerbehälter 12 ab.
Der Deckel 30 ist genauer in den 4a und 4b gezeigt und umfasst einen Ventilsitz 44. Der Deckel 30 umfasst den ersten Molekularsiebdeckelboden 46 und zweiten Molekularsiebdeckelboden 48. Im ersten Molekularsiebdeckelboden 46 ist an einem Punkt, der mit dem Ventilsitz 44 ausgerichtet ist, der erste Molekularsiebeinlassanschluss 50 angeordnet, der Fluidkommunikation mit dem ersten Molekularsieb 16 bereit stellt. Im zweitem Molekularsiebdeckelboden 48 ist an einem Punkt, der mit dem Ventilsitz 44 ausgerichtet ist, der zweite Molekularsiebeinlassanschluss 52 angeordnet, der Fluidkommunikation mit dem ersten Molekularsieb 18 bereitstellt. Der Deckel 30 enthält weiterhin einen Abgasanschluss 54, der mit der Abgaskammer 26 kommuniziert, um das Ab- bzw. Auslassen von Abfallproduktgas aus dem System zu ermöglichen. Darüber hinaus ist im Deckel 30 der Zufuhranschluss 56 angeordnet, der mit der Zufuhrkammer 14 kommuniziert. Federn 58 werden vom Deckel 30 getragen, um das Molekularsiebzeolithmaterial innerhalb der jeweiligen Molekularsiebkammern in Position zu halten.
Der Ventilsitz 44 enthält verschiedene Anschlüsse, die zu den oben genannten Anschlüssen des Deckels 30 korrespondieren, zum Kommunizieren des Fluidflusses während des Druckwechselabsorptionszyklus.
Der Ventilsitz des ersten Molekularsiebanschlusses 60 kommuniziert mit dem ersten Molekularsiebanschluss 50, der Ventilsitz des zweiten Molekularsiebanschlusses 62 kommuniziert mit dem zweiten Molekularsiebanschluss 52, ein Ventilsitzabgasanschluss 64 kommuniziert mit dem Abgasanschluss 54 und ein Ventilsitzzufuhranschluss 66 kommuniziert mit dem Zufuhranschluss 56. Das Ventil 32 wird vom Ventilsitz 44 getragen, zum Leiten des Fluidflusses zwischen den entsprechenden Anschlüssen während des Betriebs des Druckwechselabsorptionssystems.
5 stellt den Bodendeckel 40 dar, der den Fluss zwischen den jeweiligen Molekularsieben 16 und 18 während des Entleerungszykluses steuert und ebenfalls die Zufuhr von Produktgas von den entsprechenden Molekularsieben zur Produktkammer 24 steuert. Der Bodendeckel 40 enthält den Bodendeckelboden des ersten Molekularsiebs 66, den Bodendeckelboden des zweiten Molekularsiebs 68, den Bodendeckelboden der Zufuhrkammer 70, einen Abgaskammerauslassanschluss 72 und einen Bodendeckelboden des Produkttanks 74. Der Bodendeckel 40 enthält Vertiefungen in der Weise, dass die jeweiligen Kammern definiert sind durch den Mehrkammernbehälter 12 in Verbindung mit dem Bodendeckel 40. Zum Beispiel enthält der Bodendeckel 40 die Bodenwand der ersten Molekularsiebkammer 76, die Bodenwand der zweiten Molekularsiebkammer 78, eine Produkttankbodenwand 80 und eine Zufuhrkammerbodenwand 82. Die Kombination der Bodenwände und Böden umschließen die jeweiligen Kammern des Mehrkammerbehälters 12.
Die Lieferung von Produktgas zur Produktkammer 24 von den jeweiligen Molekularsieben wird teilweise vom Lieferungssystem 84 gesteuert. Das Lieferungssystem 84 umfasst den ersten Gasauslassanschluss 86, der innerhalb der Bodenwand der ersten Molekularsiebkammer 76 definiert ist und den zweiten Gasauslassanschluss 88, der innerhalb der Bodenwand der zweiten Molekularsiebkammer 78 definiert ist. Der erste Gasauslassanschluss 86 kommuniziert mit dem erstem Zulieferungskanal 90 und endet am ersten internen Gasauslassanschluss 92, der innerhalb der Produktkammer 24 angeordnet ist, zur Lieferung von angereichertem Sauerstoff von der ersten Molekularsiebkammer 16 zur Produktkammer 24. Der zweite Gasauslassanschluss 88 kommuniziert mit dem zweiten Zulieferungskanal 94 und endet am zweiten Gasauslassanschluss 96, zur Zulieferung von angereichertem Sauerstoff von der zweiten Molekularsiebkammer 18 zur Produktkammer 24. Ein Doppel-Rückschlagventil 98 liegt sowohl über einem ersten als auch über einem zweiten internen Gasauslassanschluss 92 und 96. Sowohl der erste als auch der zweite interne Gasauslassanschluss 92 und 96 werden mit der Produktkammer 24 kommunizieren, wenn sie offen sind. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel, befinden sich der erste und der zweite interne Gasauslassanschluss 92 und 96 und das Doppel-Rückschlagventil 98 innerhalb der Zufuhrkammer 24. Eine Rückschlagventilhalterung 100 hält Druck am Doppel-Rückschlagventil 98 aufrecht, um den ersten und zweiten internen Gasauslassanschluss 92 und 96 zu schließen, um einen Rückfluss des Produktgases zu einem entsprechenden Molekularsieb zu verhindern und sicherzustellen, dass das Produktgas an die Produktkammer 24 geliefert wird.
Während des Entleerungszykluses jedes Molekularsiebs kommuniziert eine Entleerungs- bzw. Spülüberwachungsdüse 102 verdichtetes Gas von einem molekularen Sieb, das einen Beladungszyklus durchläuft, zum anderen Molekularsieb. Die Entleerungsüberwachungsdüse 102 erstreckt sich durch die angrenzenden Wände der ersten und zweiten Molekularsiebkammer 16 und 18. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Mehrkammerbehälter 12 ein einzelnes Strangpressprofil, so dass die erste und zweite Molekularsiebkammer 16 und 18 sich eine gemeinsame Wand 104 teilen, jedoch kann Mehrkammerbehälter 12 in eine Anordnung von gesonderten Kammern integriert sein, um einen Mehrkammeraufbau zu bilden. In diesem Zustand wird die gemeinsame Wand 104 aus gesonderten angrenzenden Molekularsiebkammerwänden bestehen. Diese Ausführung unterstützt das Erhalten einer gleichmäßigen Temperatur zwischen den Molekularsieben, was es ermöglicht, dass die Sauerstoffkonzentration, die von jedem entsprechenden Sieb hergestellt wird, ungefähr gleiche Konzentrationsniveaus aufweist.
Der Einlass der verdichteten Luft 106 erhält verdichtete Luft von einem Kompressor und leitet das Gas zur Zufuhrkammer 14 durch den Zufuhranschluss 108 weiter, wobei die zweite Molekularsiebkammer 18 umgangen wird. Wie in 1 gezeigt ist, muss, da die verdichtete Luft am Boden des Mehrkammerbehälteraufbaus 12 erhalten wird, die verdichtete Luft durch die Länge des Behälters 12 strömen, um zu Ventil 32 zu gelangen, zum anschließendem Angebot an entweder erste oder zweite Molekularsiebkammer 16 oder 18. Durch das Erfordernis, dass die verdichtete Luft durch die Länge des Behälters 12 strömt, wirken die äußeren Wände des Behälters 12 als ein Wärmetauscher zum Kühlen der verdichteten Luft. Allgemein weist Luft nach Verdichten eine höhere Temperatur auf als die Umgebung. Die Effektivität der Molekularsiebe ist erhöht bei Luft mit einer geringeren Temperatur. Entsprechend erhöht das Kühlen der verdichteten Luft vor dem Eintritt in die Molekularsiebe die Effektivität des Druckwechselabsorptionssystems.
Wie in 4a gezeigt ist, umfasst der obere Deckel 30 die obere Zufuhrkammervertiefung 110, die den oberen Bereich der Zufuhrkammer 24 des Mehrkammerbehälters 12 umschließt. Ein Produktzufuhranschluss 112 kommuniziert das angereicherte Gas durch den Druckregler 36 zu einem Patienten. Ein Produktkammersensorhahn 114 ermöglicht das Montieren eines Drucksensors zum Bestimmen des Drucks in Produktkammer 24.
6 stellt das Ventil 32 dar. Das Ventil 32 wird vom Ventilsitz 44 getragen zum Kommunizieren des Fluidflusses durch den Druckwechselabsorptionszyklus. Ein Ventileinlassanschluss 116 öffnet und schließt zum Kommunizieren von verdichteter Luft aus der Zufuhrkammer 14 zu Molekularsiebkammern 16 und 18. Der erste Molekularsiebventilauslass 118 und der zweite Molekularsiebventilauslass 120 öffnet und schließt, um verdichteter Luft zu erlauben, in das entsprechende Molekularsieb während des Betriebs des Druckwechselabsorptionszyklus zu gelangen. Ein Abgasventilanschluss 122 kommuniziert mit der Abgaskammer 26 und erlaubt entleertem Gas die entsprechenden Molekularsiebe zu verlassen und in die Abgaskammer 26 zu gelangen zum Belüften durch Abgasanschluss 72. Das Ventil 32 wird von einem Mikroprozessor und Magnetspulen (nicht gezeigt) gesteuert, um die Kommunikation von Fluid überall durch das System zu leiten.
Bei einer Anordnung wie in 1 definieren der obere Deckel 30 und der Bodendeckel 40 in Verbindung mit dem Mehrkammerbehälter 12 ein vollständig integriertes System, in dem eine Zufuhrkammer, Produktkammer, Abgaskammer und erste und zweite Molekularsiebkammer in einem allgemeinem Profil, das durch den Mehrkammerbehälter 12 definiert ist, umschlossen sind. Wie zuvor erwähnt wurde, kann der Mehrkammerbehälter 12 ein einzelnes Strangpressprofil oder mehrere Strangpressprofile sein, wobei die Kammern so ausgebildet sind, dass sie in gesonderten Strangpressprofilen eingeschlossen sind, und wobei die mehreren Strangpressprofile so angeordnet sind, dass sie einen Aufbau ähnlich dem in 1 gezeigten definieren.
Im Betrieb gelangt Luft in Kompressor 10 und wird verdichtet, was dazu führt, dass die verdichtete Luft eine Temperatur hat, die höher ist als die Umgebung. Die verdichtete Luft gelangt in den Mehrkammerbehälter 12 durch die Bodenabdeckung 40 und wird zur Zufuhrkammer 14 gebracht. Die verdichtete Luft wird durch die Zufuhrkammer 14 zum Ventil 32 durchgeleitet zur Zulieferung an eine entsprechende Molekularsiebkammer 16 oder 18. Da das Ventil 32 an entgegengesetzten Enden des Mehrkammerbehälters 12 angeordnet ist, strömt die verdichtete Luft durch die Länge des Mehrkammerbehälters 12, was dem Behälter 12 erlaubt, als Wärmetauscher zum Kühlen der verdichteten Luft, vor der Lieferung an ein jeweiliges Molekularsieb, zu wirken. Das Ventil 32 öffnet eine entsprechende Molekularsiebkammer und erlaubt es der verdichteten Luft, in die Molekularsiebkammer zu gelangen. Das Molekularsiebmaterial filtert die Stickstoffmoleküle aus der Luft, wodurch eine Anreicherung von Sauerstoff entsteht. Der angereicherte Sauerstoff setzt einen entsprechenden Auslassanschluss 86 oder 88 unter Druck, was eine Rückschlagventilhalterung 100 zwingt, sich zu biegen, wobei das Doppel-Rückschlagventil 98 öffnet, was dem angereicherten Sauerstoff ermöglicht, in die Produktkammer 24 zu gelangen, während gleichzeitig der andere entsprechende Auslassanschluss geschlossen gehalten wird, wodurch ein Rückfluss von angereichertem Sauerstoff in das andere jeweilige Molekularsieb verhindert wird. Der angereicherte Sauerstoff strömt durch die Länge des Mehrkammerbehälters und strömt durch Druckregler 36 aus. Wie gesagt, erlaubt das Durchströmen des angereicherten Sauerstoffs durch die Länge des Mehrkammerbehälters 12, dem Mehrkammerbehälter 12 als Wärmetauscher zum Kühlen des angereicherten Sauerstoffs vor der Lieferung an einen Patienten zu wirken.
Ungefähr ein Drittel des angereicherten Sauerstoffs gelangt in die Produktkammer 24 und erlaubt den restlichen zwei Drittel durch die Auslasskontrolldüse 102 in die andere Molekularsiebkammer zu gelangen. Das Ventil 32 öffnet gleichzeitig den Abgasanschluss 54 und erlaubt Stickstoff aus den entsprechenden Molekularsiebkammern entleert zu werden und durch Abgasanschluss 54 in den Deckel 30 durchzufließen und in die Abgaskammer 26 zu gelangen für ein anschließendes Ablassen bzw. Belüften beim Abgaskammerauslassanschluss 72, der in der Bodenabdeckung 40 angeordnet ist. Der Zyklus von Beladen. und Entleeren der Molekularsiebe ist genauer im US-Patent Nr. 5,183,483 beschrieben.
Somit kann eine verbesserte Auslegung eines Druckwechselabsorptionssystems erhalten werden, mit einem Mehrkammerbehälter, der in einem einzelnen Profil mehrere Kammern umschließt, die im gesamten Druckwechselabsorptionssystem verwendet werden. Durch Anordnen der Komponenten eines Druckwechselabsorptionssystems in einem Mehrkammerbehälter kann eine gleichmäßige Temperatur überall in dem System erhalten werden, was eine verbesserte Konsistenz in der Anreicherung von Sauerstoff erlaubt, wie auch das Vermeiden unvermeidlicher Druckverluste aufgrund von Ventilen und Leitungen, die üblicherweise in Sauerstoffanreicherungssystemen mit gesonderten Komponenten vorhanden sind.

Claims

Druckwechselabsorptionssystem, um Luft aus der Umgebung in eine angereicherte Gaskomponente abzuscheiden, wobei das System umfasst: einen Mehrkammerbehälter (12) mit allgemeiner Länge, der eine Außenwand und mehrere in einem Innenraum definierte Kammerteile hat, wobei der Mehrkammerbehälter aufweist: eine erste Molekularsiebkammer (16), um ein erstes Molekularsieb aufzunehmen, um Luft aus der Umgebung in eine angereicherte Gaskomponente abzuscheiden; mindestens eine zweite Molekularsiebkammer (18), um ein zweites Molekularsieb aufzunehmen, um Luft aus der Umgebung in eine angereicherte Gaskomponente abzuscheiden; eine Zufuhrkammer (14), um Luft aus der Umgebung aufzunehmen und die Luft zu der ersten und zweiten Molekularsiebkammer zu führen; eine Produktkammer (24), um eine angereicherte Gaskomponente von entweder der ersten oder zweiten Molekularsiebkammer für die nachfolgende Abgabe an einen Patienten aufzunehmen; und eine Auslasskammer (26), um Abgas von der ersten und zweiten Molekularsiebkammer aufzunehmen und das Abgas in die Umgebung abzulassen; ein erstes Ventilsteuerungssystem (32, 110) zum Regulieren eines Fluidflusses zwischen der Zufuhrkammer und der ersten und zweiten Molekularsiebkammer; und ein zweites Ventilsteuerungssystem (84, 98) zum Regulieren eines Fluidflusses zwischen der ersten und zweiten Molekularsiebkammer und der Produktkammer.
Druckwechselabsorptionssystem nach Anspruch 1, wobei sich die Zufuhrkammer (14) entlang einer allgemeinen Länge des Mehrkammerbehälters (12) erstreckt, wobei die Zufuhrkammer einen Lufteinlass (106) umfasst, um Luft aufzunehmen, wobei der Lufteinlass in einer allgemeinen Entfernung von dort angebracht ist, wo die Zufuhrkammer (14) in Fluidkommunikation mit der ersten oder der zweiten Molekularsiebkammer (16, 18) ist, um dem Behälter (12) zu erlauben, als Wärmetauscher zum Kühlen der von dem Lufteinlass aufgenommenen Luft zu dienen.
Druckwechselabsorptionssystem nach Anspruch 1, aufweisend einen Deckel (10), um die erste und die zweite Molekularsiebkammer, die Zufuhrkammer (14) und die Produktkammer (24) einzuschließen.
Druckwechselabsorptionssystem nach Anspruch 3, wobei der Deckel einen ersten Molekularsiebanschluss (50), einen zweiten Molekularsiebanschluss (52) und einen Zufuhrkammeranschluss (56) umfasst, um eine Fluidkommunikation zwischen der Zufuhrkammer (14) und der ersten und zweiten Molekularsiebkammer (16, 18) zu ermöglichen.
Druckwechselabsorptionssystem nach Anspruch 4, wobei der Deckel einen Ventilsitz (44) zum Tragen eines ersten Ventilsteuerungssystems (32) aufweist, wobei der Ventilsitz einen Ventilsitzanschluss (66) der Zufuhrkammer in Fluidkommunikation mit dem Deckelanschluss (56) der Zufuhrkammer, einen Ventilsitzanschluss (60) des ersten Molekularsiebs in Fluidkommunikation mit dem Deckelanschluss (50) des ersten Molekularsiebs, einen Ventilsitzanschluss (62) des zweiten Molekularsiebs in Fluidkommunikation mit dem Deckelanschluss (52) des zweiten Molekularsiebs umfasst, um es dem ersten Ventilsteuerungssystem (32) zu ermöglichen, Fluid zwischen der Zufuhrkammer (14) und der ersten und zweiten Molekularsiebkammer (16, 18) zu kommunizieren.
Druckwechselabsorptionssystem nach Anspruch 1, aufweisend eine Bodenabdeckung (40), welche das zweite Ventilsteuerungssystem (84, 98) beinhaltet zum Einschlie ßen der ersten und zweiten Molekularsiebkammer (16, 18) und zum Führen von Fluid von der ersten und/oder zweiten Molekularsiebkammer zu der Produktkammer (24).
Druckwechselabsorptionssystem nach Anspruch 1, wobei der Mehrkammerkanister (12) aus mindestens zwei gesonderten Gehäuseteilen besteht, die eine Gehäuseanordnung bilden.