ES2621973T3 - Dispositivo de enriquecimiento en oxígeno - Google Patents

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Abstract

Dispositivo de enriquecimiento en oxígeno de tipo adsorción por cambio de presión que comprende: una pluralidad de cilindros de adsorción (131, 132) llenos con un adsorbente que adsorbe selectivamente nitrógeno en relación con oxígeno; un compresor (112) para suministrar aire como material de partida a los cilindros de adsorción; medios para realizar una etapa de adsorción para suministrar aire comprimido a cada uno de los cilindros de adsorción y extraer un gas enriquecido en oxígeno conmutando secuencialmente canales de flujo entre el compresor y cada uno de los cilindros de adsorción; medios para realizar una etapa de desorción para despresurizar cada uno de los cilindros de adsorción y regenerar el adsorbente; medios para realizar una etapa de ecualización de presión (125) para comunicar cada uno de los cilindros de adsorción; medios de conmutación de canal de flujo (121, 122, 123, 124) para repetir la etapa de purga en una sincronización específica, en que se introduce oxígeno altamente concentrado procedente del cilindro de adsorción en la etapa de adsorción en el cilindro de adsorción en la etapa de desorción; un medio de ajuste de flujo (142) para suministrar el gas enriquecido en oxígeno a un usuario a una velocidad de flujo específica; un sensor (144) de la concentración de oxígeno para detectar la concentración de oxígeno del gas enriquecido en oxígeno producido por el dispositivo de enriquecimiento en oxígeno; un sensor de temperatura para medir la temperatura del dispositivo; caracterizado por un medio de control de la etapa de purga que controla la duración de una etapa de producción y purga de salida para maximizar la concentración de oxígeno cambiando la sincronización de apertura/cierre de los medios de conmutación de canal de flujo (121-124) cuando el valor de salida del sensor (144) de la concentración de oxígeno es menor que un valor especificado, o el valor de salida del sensor de temperatura está fuera de un intervalo de temperatura específico.

Description

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(FIG. 3, n.º 10 a n.º 14). Si disminuye la concentración de oxígeno, la duración de la etapa de purga en este punto se registra como punto R1 (FIG. 3, n.º 14).
Tras determinarse el punto R1, se determina un punto S1 en la FIG. 3, que es el punto medio entre los puntos Q1 y R1, como la duración óptima de la etapa de purga. Más específicamente, la duración media de las etapas de purga, concretamente los puntos Q1 y R1, puede determinarse como el punto S1. En el punto S1, puede producirse el gas enriquecido en oxígeno que tiene la concentración de oxígeno máxima en el entorno en que el dispositivo está en funcionamiento.
En el ejemplo anterior, el control para aumentar la duración de la etapa de purga se realiza al comienzo del control de la duración de la etapa de purga. Por el contrario, el control para disminuir la duración de la etapa de purga también puede realizarse en primer lugar. Tal como se muestra en la FIG. 4, la concentración de oxígeno del gas enriquecido en oxígeno inmediatamente antes del comienzo del control de la etapa de purga (FIG. 4, n.º 1) se registra como una concentración de referencia de control, y entonces se disminuye la duración de la etapa de purga en una cantidad específica (FIG. 4, n.º 2). Basándose en la concentración de oxígeno detectada tras una determinada duración, se evalúa la concentración de oxígeno del gas enriquecido en oxígeno producido si la concentración aumenta o disminuye con respecto a la concentración de referencia. Si aumenta la concentración de oxígeno, la concentración de referencia de control se reemplaza por la última concentración y la duración de la etapa de purga disminuye adicionalmente. Este procedimiento de disminución de la duración de la etapa de purga se repite hasta que se detecta una disminución de la concentración de oxígeno (FIG. 4, n.º 2 a n.º 7). Si disminuye la concentración de oxígeno, la duración de la etapa de purga en este punto se registra como punto P2 (FIG. 4, n.º 7).
Cuando se determina el punto P2, se registra la concentración de oxígeno en el punto P2 como una concentración de referencia de control, y se aumenta la duración de la etapa de purga en un tiempo específico (FIG. 4, n.º 8). Tras una determinada duración, se evalúa la concentración de oxígeno del gas enriquecido en oxígeno producido si la concentración aumenta o disminuye con respecto a la concentración de referencia. Si aumenta la concentración de oxígeno, la concentración de referencia de control se reemplaza por la última concentración y la duración de la etapa de purga aumenta adicionalmente. Este procedimiento se repite hasta que se detecta una disminución de la concentración de oxígeno (FIG. 4, n.º 8 a n.º 12). Si disminuye la concentración de oxígeno, la duración de la etapa de purga se registra como punto Q2 (FIG. 4, n.º 12).
Cuando se determina el punto Q2, se registra la concentración de oxígeno en el punto Q2, la última concentración, como una concentración de referencia de control, y se disminuye de nuevo la duración de la etapa de purga en una cantidad específica. Tras una determinada duración, se evalúa la concentración de oxígeno del gas enriquecido en oxígeno producido si la concentración aumenta o disminuye con respecto a la concentración de referencia. Si aumenta la concentración de oxígeno, la concentración de referencia de control se reemplaza por la última concentración y la duración de la etapa de purga disminuye adicionalmente. Este procedimiento se repite hasta que se detecta una disminución de la concentración de oxígeno (FIG. 4, n.º 13 a n.º 17). Si disminuye la concentración de oxígeno, la duración de la etapa de purga en este punto se registra como punto R2 (FIG. 4, n.º 17).
Tras determinarse el punto R2, se determina un punto S2 en la FIG. 4, que es el punto medio entre los puntos Q2 y R2, como la duración óptima de la etapa de purga. Más específicamente, la duración media de las etapas de purga, concretamente los puntos Q2 y R2, puede determinarse como el punto S2. Aunque el punto R2 es el mismo que el punto P2 en este caso, el punto S2 se determina no en el punto medio entre los puntos P2 y Q2, sino en el punto medio entre los puntos Q2 y R2, porque la duración de la etapa de purga en relación con la duración óptima de la etapa de purga no puede saberse al comienzo del control de la etapa de purga.
En la duración óptima de la etapa de purga, el punto S1 o S2, el dispositivo de enriquecimiento en oxígeno puede producir un gas enriquecido en oxígeno con la concentración de oxígeno máxima en el entorno en que el dispositivo está en funcionamiento.
El control descrito anteriormente comienza cuando la concentración de oxígeno del gas enriquecido en oxígeno producido por los cilindros de adsorción es menor que un valor predeterminado. Sin embargo, el control puede realizarse cuando la diferencia entre la temperatura en la puesta en marcha y la temperatura en funcionamiento es mayor que un valor predeterminado debido a un acondicionador de aire en una sala y similares.
La secuencia de funcionamiento para lograr una concentración de oxígeno máxima puede determinarse detectando la concentración de oxígeno en el gas producido y ajustando una duración óptima de la etapa de purga de manera precisa. Con el fin de reducir el suministro de oxígeno en exceso, se suprime el rendimiento del medio de suministro de aire, por ejemplo, reduciendo la velocidad de rotación del compresor, y haciendo funcionar el dispositivo para mantener la concentración de oxígeno del gas enriquecido en oxígeno, por ejemplo al 90%, obteniendo de ese modo la disminución del consumo de energía. Además, el dispositivo de enriquecimiento en oxígeno es capaz de suministrar de manera estable un gas enriquecido en oxígeno aunque el rendimiento de producción de oxígeno disminuya debido al deterioro del entorno de funcionamiento del dispositivo o degradación de las partes componentes.
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