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加压式制氧机

加压式制氧机

  • 专利类型:发明专利
  • 有效期:2021-11-29至2023-11-29
  • 发布日期:2021-11-29
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  • 申请号 CN201910694019.3 
  • 公开号 CN110433603A 
  • 申请日 2019/07/30 
  • 公开日 2019/11/12 
  • 申请人 薛青  
  • 优先权日期  
  • 发明人 薛青 薛超  
  • 主分类号 B01D53/04 
  • 申请人地址 214400江苏省无锡市江阴市青阳镇昌里村昌里39号 
  • 分类号 B01D53/04;B01D46/00;C01B13/02 
  • 专利代理机构 北京商专永信知识产权代理事务所(普通合伙) 11400 
  • 当前专利状态 发明专利申请公布 
  • 代理人 朱锦国 
  • 有效性 审查中-实审 
  • 法律状态 发明专利申请公布
  •  
  • 01

    项目简介

    本发明公开了加压式制氧机,包括相连通的空气进入端、空气过滤器组、空气压缩机、电磁阀,以及吸附塔组、氧气缓冲罐和氧气出口管路,吸附塔组至少设有两组,每组吸附塔组包括连通的第一、第二分子筛塔,第一分子筛塔与电磁阀通过出气总管连通,第二分子筛塔均设单向阀,第二分子筛塔中部通过出气支管连接出气总管,第一、第二分子筛塔上下两端均设分流器且在第二分子筛塔内的出气支管的上方设有分流器,各分流器之间填充分子筛,单向阀通过氧气汇总管与氧气缓冲罐连通,氧气缓冲罐的出口依次连接氧气过滤器组、流量计、氧气出口管路。本发明确保制氧的持续性可提高制得氧气的纯度,在第二分子筛塔中接入出气支管,提高制氧效率。

    展开
  • 02

    说明书

    技术领域
    本发明涉及制造氧气的设备技术领域,更具体涉及一种加压式制氧机。
    背景技术
    工业制氧机分离空气主要由两个填满分子筛的吸附塔组成,在常温条件下,将压缩空气经过过滤、除水等净化处理后进入吸附塔,在吸附塔中空气中的氮气等被分子筛所吸附,而使氧气在气相中得到富集,从出口流出贮存在氧气缓冲罐中,而在另一塔已完成吸附的分子筛被迅速降压,解析出已吸附的成分,两塔交替循环,即可得到纯度为90%左右的廉价的氧气。目前的制氧机存在一些缺陷:一是,吸附塔内主要采用一种分子筛进行氮气的吸附,产氧率一定的情况下,产量要求越大,分子筛用量就越大,设备设计、选型也就越大,那么压缩空气就不容易相对均匀地充满整个吸附塔;二是,压缩空气进入吸附塔后,需要穿过分子筛之间的间隙,这样越来越没有压力,影响制氧的效率;三是,制得氧气的纯度一般在90%左右,难以突破;四是,分子筛经过长时间使用久,容易蠕动甚至粉化,整个制氧设备的纯度会下降;五是,分子筛在吸附氮气后,单纯通过降压来使分子筛解吸,容易导致解吸不彻底,也容易加快分子筛的损耗。
    发明内容
    为了解决上述问题,本发明提供了一种能均匀分流气体、提高效率的加压式制氧机,所制得氧气纯度高。根据本发明的一个方面,提供了加压式制氧机,其包括空气进入端、空气过滤器组、空气压缩机、电磁阀、吸附塔组、氧气缓冲罐和氧气出口管路,空气进入端与空气过滤器组的进口连通,空气过滤器组的出口与空气压缩机的进口连通,空气压缩机的出口通过进气总管与电磁阀的进口连通,电磁阀设有富氮废气排出口,吸附塔组至少设有两组,每组吸附塔组均包括第一分子筛塔和第二分子筛塔,第一分子筛塔的进口均与电磁阀的出口通过出气总管连通,第一分子筛塔的出口连接第二分子筛塔的进口,第二分子筛塔的出口均分别设有单向阀,第二分子筛塔的中部通过出气支管连接于出气总管,出气支管延伸至第二分子筛塔的内部,第一分子筛塔的上下两端均设有分流器且分流器之间填充分子筛,第二分子筛塔的上下两端均设有分流器,在第二分子筛塔内的出气支管的上方设有分流器,在第二分子筛塔内的分流器之间填充分子筛,单向阀通过氧气汇总管与氧气缓冲罐的进口连通,氧气缓冲罐的出口处连接有氧气过滤器组,氧气过滤器组的出口连接有流量计,流量计的出口连接氧气出口管路。由此,各组吸附塔组交替进行工作,保持制氧的持续性,外部空气经空气过滤器组进入空气压缩机中,通过进气总管进入电磁阀,再从电磁阀经出气总管进入其中一组的第一分子筛塔中,氮气被分子筛吸附,分离出来的气体继续进入第二分子筛塔中,气体相当于进行了二次吸附,这样会提高分离出来的氧气的纯度,但是由于吸附塔组内的压强越来越弱,此时在第二分子筛塔中接入出气支管,可加快气体的流动性,提高制氧的效率;在吸附塔组内设有多个分流器用于将一股气流分割为若干个气流,使得气体均匀地充满整个吸附塔组;分离出来的氧气经单向阀流向氧气汇总管进入到氧气缓冲罐内,氧气缓冲罐可平衡气流,氧气经过氧气过滤器组过滤掉分离过程中产生的粉尘等杂质再经流量计进入到氧气出口管路收集起来。在一些实施方式中,分流器包括上分流板、下分流板和第一钢丝网,上分流板、下分流板设有若干分流孔,第一钢丝网位于上分流板和下分流板之间并将该三者固定。由此,气体引入第一分子筛塔或第二分子筛塔时,都会被分流器将一股气流分割为若干个气流,使得气体均匀地充满整个第一分子筛塔或第二分子筛塔。在一些实施方式中,第一分子筛塔和第二分子筛塔内上端的分流器上方均设有弹簧。由此,分子筛在进行吸附氮气时容易蠕动甚至粉化,设置弹簧可使得分流器之间的分子筛始终处于相对压紧状态,减少蠕动,也能降低粉化,这样可以降低分子筛的损耗,延长分子筛的使用寿命,同时也能降低制得的氧气中含有的粉尘量,进而提高了氧气的纯度。在一些实施方式中,延伸至第二分子筛塔的内部的出气支管的出口呈漏斗状,且出气支管的出口处覆盖有第二钢丝网。由此,呈漏斗状的出气支管的出口可以使得气流在出口处面积变大,分得气流更分散也便于分流器分流气体。在一些实施方式中,每组第二分子筛塔与单向阀之间设有支路并连接有再生气阀。由此,单纯通过降压来使分子筛解吸,容易导致解吸不彻底,时间长了也容易加快分子筛的损耗,因此可利用逆向引入再生气来使得分子筛彻底解吸。在一些实施方式中,空气过滤器组的出口与空气压缩机的进口之间设有进气消声器,空气过滤器组包括依次连接的第一空气过滤器、第二空气过滤器和第三空气过滤器。由此,在进口处设进气消声器可降低噪音,空气过滤器组设有三组空气过滤器,严格将空气进行除尘、除油和干燥。在一些实施方式中,进气总管设有安全阀和冷干机。由此,安全阀可时刻监测整个设备的压力,空气在经过空气压缩机吸入后会发热,利用冷干机可以降温同时也可以进一步去除空气中的水分。在一些实施方式中,氧气过滤器组包括一级氧气过滤器和二级氧气过滤器,二级氧气过滤器的出口依次连接有调压阀、氧气分析仪。由此,由此,制得的氧气经过二级过滤,过滤掉粉尘,氧气依次经过调压阀、氧气分析仪、流量计流向氧气出口管路收集起来。在一些实施方式中,流量计的出口连接有排空口。由此,氧气纯度不达标的,通过排空口排出。在一些实施方式中,吸附塔组设有两组,电磁阀采用二位五通电磁阀,电磁阀设有两个富氮废气排出口,电磁阀设有一个与空气压缩机的出口连通的进口,电磁阀设有两个出口,且均分别通过出气总管与第一分子筛塔的进口连通。由此,二位五通电磁阀可实现两组吸附塔组可以交替工作,保持制氧的持续性,控制结构简单方便。与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明结构简单,各组吸附塔组交替进行工作,保持制氧的持续性,外部空气经空气过滤器组进入空气压缩机中,通过进气总管进入电磁阀,再从电磁阀经出气总管进入其中一组吸附塔组内,吸附塔组内设有多个分流器用于将一股气流分割为若干个气流,使得气体均匀地充满整个吸附塔组,氮气被分子筛吸附,一组吸附塔组有串联的两个分子筛塔,气体相当于进行了二次吸附,提高分离出来的氧气纯度;在第二分子筛塔中接入出气支管,可加快气体的流动性,进一步提高制氧的效率;设置弹簧可使得分流器之间的分子筛始终处于相对压紧状态,减少蠕动、降低粉化,可降低分子筛的损耗,能降低制得的氧气中含有的粉尘量,可利用逆向引入再生气来使得分子筛彻底解吸,延长分子筛的使用寿命,进一步提高氧气的纯度。
    附图说明
    图1是本发明加压式制氧机的一实施方式的结构示意图;图2是第一分子筛塔的结构示意图;图3是第二分子筛塔的结构示意图;图4是分流器的结构示意图;图5是一组吸附塔组制氧时电磁阀的工作状态示意图;图6是另一组吸附塔组制氧时电磁阀的工作状态示意图。
    具体实施方式
    下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。如图1所示,本发明所述一实施方式的加压式制氧机,包括空气进入端1、空气过滤器组2、空气压缩机3、电磁阀4、吸附塔组5、氧气缓冲罐6和氧气出口管路7。空气进入端1与空气过滤器组2的进口连通,空气过滤器组2的出口与空气压缩机3的进口连通,空气压缩机3的出口通过进气总管8与电磁阀4的进口连通。空气过滤器组2包括依次连接的第一空气过滤器21、第二空气过滤器22和第三空气过滤器23,将空气进行除尘、除油和干燥,在第三空气过滤器23的出口与空气压缩机3的进口之间安装进气消声器13,可降低噪音。在进气总管8上安装安全阀14和冷干机15,安全阀14可时刻监测整个设备的压力,空气在经过空气压缩机3吸入后会发热,利用冷干机15可以降温同时也可以进一步去除空气中的水分。电磁阀4设有富氮废气排出口43,吸附塔组5至少设有两组,每组吸附塔组5均包括第一分子筛塔51和第二分子筛塔52。第一分子筛塔51的进口均与电磁阀4的出口通过出气总管9连通,第一分子筛塔51的出口连接第二分子筛塔52的进口,第二分子筛塔52的出口均分别设有单向阀53,第二分子筛塔52的中部通过出气支管91连接于出气总管9,出气支管91延伸至第二分子筛塔52的内部。如图2所示,第一分子筛塔51的上下两端均设有分流器54且分流器54之间填充分子筛55。如图3所示,第二分子筛塔52的上下两端均设有分流器54,在第二分子筛塔52内的出气支管91的上方设有分流器54,在第二分子筛塔52内的分流器54之间填充分子筛55。单向阀53通过氧气汇总管61与氧气缓冲罐6的进口连通,氧气缓冲罐6的出口处连接有氧气过滤器组11,氧气过滤器组11的出口连接有流量计12,流量计12的出口连接氧气出口管路7。如图4所示,分流器54包括上分流板541、下分流板542和第一钢丝网543。上分流板541、下分流板542设有若干分流孔544,第一钢丝网543位于上分流板541和下分流板542之间并将该三者通过螺丝和螺母固定。气体引入第一分子筛塔51或第二分子筛塔52时,都会被分流器54将一股气流分割为若干个气流,使得气体均匀地充满整个第一分子筛塔51或第二分子筛塔52。如图2和3所示,第一分子筛塔51和第二分子筛塔52内上端的分流器54上方均设有弹簧56。分子筛55在进行吸附氮气时容易蠕动甚至粉化,设置弹簧56可使得分流器54之间的分子筛55始终处于相对压紧状态,减少蠕动,也能降低粉化,这样可以降低分子筛55的损耗,延长分子筛55的使用寿命,同时也能降低制得的氧气中含有的粉尘量,进而提高了氧气的纯度。如图3所示,延伸至第二分子筛塔52的内部的出气支管91的出口呈漏斗状,且出气支管91的出口处覆盖有第二钢丝网92。呈漏斗状的出气支管91的出口可以使得气流在出口处面积变大,分得气流更分散也便于分流器54分流气体。如图1所示,每组第二分子筛塔52与单向阀53之间设有支路57并连接有再生气阀58。如果单纯通过降压来使分子筛55解吸,容易导致解吸不彻底,时间长了也容易加快分子筛55的损耗。因此,可定期利用逆向引入再生气来使得分子筛55彻底解吸,再生气一般采用惰性气体。如图1所示,氧气过滤器组11包括一级氧气过滤器111和二级氧气过滤器112,二级氧气过滤器112的出口依次连接有调压阀16、氧气分析仪17。一级氧气过滤器111和二级氧气过滤器112的过滤精度不同。制得的氧气经过二级过滤,过滤掉粉尘,氧气依次经过调压阀16、氧气分析仪17、流量计12流向氧气出口管路7收集起来。流量计12的出口还连接有排空口71。如果氧气分析仪17检测到的氧气纯度不达标的气体,通过排空口71排出。本实施例中,吸附塔组5设有两组,电磁阀4采用二位五通电磁阀。该电磁阀4具有一个与空气压缩机3的出口连通的进口41、两个出口42且该两个出口42分别通过出气总管9与第一分子筛塔51的进口连通、两个富氮废气排出口43。二位五通电磁阀可实现两组吸附塔组5可以交替工作,保持制氧的持续性,控制结构简单方便。本发明的工作过程:为了便于理解,将二位五通电磁阀4的一个进口41、两个出口42和两个富氮废气排出口43进行编号,如图5和6所示,进口为A、两个出口分别为B和D、两个富氮废气排出口43分别为C和E。外部空气依次经过第一、第二、第三空气过滤器(21、22、23)过滤,将空气进行除尘、除油和干燥,过滤后的空气进入空气压缩机3中,由于吸入空气产生噪音大,因此在空气压缩机3之前的管路上设置进气消声器13降低噪音,空气经过冷干机15冷却除水分;,通过进气总管8进入电磁阀4,空气依次经过A、B进气,C闭合,同时,D、E排气,从B进来的气体经出气总管9进入一组的第一分子筛塔51中,氮气被分子筛55吸附,分离出来的气体继续进入第二分子筛塔52中,气体相当于进行了二次吸附,但是由于吸附塔组5内的压强越来越弱,此时在第二分子筛塔52中接入出气支管91,可加快气体的流动性,提高制氧的效率,D、E排气排出的是另一组吸附塔组5解吸出来的氮气,在吸附塔组5内设有多个分流器54用于将一股气流分割为若干个气流,使得气体均匀地充满整个吸附塔组5;分离出来的氧气经单向阀53流向氧气汇总管61进入到氧气缓冲罐6内,氧气缓冲罐6平衡气流,氧气经过氧气过滤器组11过滤掉分离过程中产生的粉尘等杂质,氧气依次经过调压阀16、氧气分析仪17、流量计12流向氧气出口管路7收集起来。同样,当A、D进气,E闭合,同时,B、C排气,可实现吸附塔组5交替进行工作,保持制氧的持续性。本发明通过二位五通电磁阀控制,控制系统简单,吸附塔组5交替进行工作,保持制氧的持续性。吸附塔组5内设有多个分流器54用于将一股气流分割为若干个气流,使得气体均匀地充满整个吸附塔组5,一组吸附塔组5有串联的两个分子筛塔,第一分子筛塔51制得的气体会进入第二分子筛塔52,相当于进行了二次吸附,提高分离出来的氧气纯度。在第二分子筛塔52中接入出气支管91,增加了压强,可加快气体的流动性,进一步提高制氧的效率。第一、第二分子筛塔(51、52)顶部设置弹簧56可使得分流器54之间的分子筛始终处于相对压紧状态,减少蠕动、降低粉化,可降低分子筛55的损耗,能降低制得的氧气中含有的粉尘量。分子筛55解吸过程中,可利用逆向引入再生气来使得分子筛55彻底解吸,延长分子筛55的使用寿命,进一步提高氧气的纯度。经过检测,通过本设备制得的氧气纯度可达到95%以上。以上所述的仅是本发明的一些实施方式,应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的创造构思的前提下,还可以做出其它变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。

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