一种具有低供氧间隔的医用制氧机及制氧方法技术

本发明专利技术提供一种具有低供氧间隔的医用制氧机及制氧方法，所述制氧机包括至少两个装填有吸附剂的吸附罐，与所述吸附罐连接的气体管路，及配置在所述气体管路上的若干控制阀；每个所述吸附罐内由同心布置的大锥筒和小锥筒及设在所述罐体、大锥筒、小锥筒之间或内部的定位组件分隔为上、中、下游三段吸附剂层，且三段吸附剂层的吸附剂颗粒尺寸梯度缩小；所述大锥筒和小锥筒均采用倒置锥台结构，且所述大锥筒的倾斜度大于所述小锥筒，从而使得上游段和中游段可以通过流动截面的变化补偿氮气吸附造成的压降，并且，上游段的补偿速率大于中游段的补偿速率。

【技术实现步骤摘要】
一种具有低供氧间隔的医用制氧机及制氧方法
本专利技术涉及一种医疗设备，具体涉及一种具有低供氧间隔的医用制氧机及制氧方法。
技术介绍
富氧空气吸入治疗在心脑血管、呼吸系统疾病纠治过程中是一种重要手段。双塔变压吸附制氧(即PSA制氧)，是一种以空气为原料，分子筛等为吸附剂，采用一塔高压吸附氮气产生富氧空气，另一塔低压或常压逆放，释放吸附剂所吸附的氮气从而完成吸附剂再生的制氧工艺。与深冷制氧工艺不同，PSA制氧工艺依赖于高压环境下分子筛吸附剂对氮气和氧气的吸附性能差异。而由于氮气在空气中所占比例远大于氧气，因此，在空气流穿透吸附剂层的过程中，随着氮气被吸附剂的持续吸收，空气流的压力会出现沿流动路径的显著下降，继而引起吸附剂床层上下游处于不同的压力条件，且下游侧吸附剂的利用效率显著低于上游侧吸附剂。中国专利(CN2647412Y)涉及了这一问题，该专利主要关注的是空气流穿透吸附剂过程中流速的变化，及由此导致的空气流在吸附剂床层中的扩散(影响气流在床层中的均匀分布)问题。该专利的解决方案为：在圆柱状吸附剂罐内设置倒置的锥筒状内筒，从而在罐内构造折返空气流路，且流动过程中，由于内筒的锥筒结构，流通截面积持续缩小，进而用于对空气流的流动进行补偿，该专利还特意限制了内筒大端内径为吸附剂罐内径的倍，以保持流道转折处吸附剂层截面积的连续性，这一限定对于通过截面变化补偿气流压降而言是重要的，其防止了气体流动过程中压力的突然性波动，并保证了整个压力补偿过程的连贯性。同时该专利还提出，下端口截面积与下端环形吸附剂截面积的比值等于产品气量与进口混合气量的比值，期望恰好的补偿因氮气吸附导致的压力损失。该专利中，对于吸附罐下端口截面积与下端环形吸附剂截面的比值限定实质上是一种极端状态，其状态要求空气恰好在到达吸附罐下端口时达到目标含氧量，换言之，其要求在空气穿过吸附剂床层的整个流动过程中，气流中的含氧量持续变化，从而该截面积比值限定才能够恰好补偿因氮气吸附导致的压力损失。但众所周知的是，双塔(罐)PSA制氧机的每个罐体，在吸附-逆放-均压的循环操作中，只有吸附过程才能正常的输出氧气，因此，为保证制氧过程的连续性和效率，通常希望延长吸附持续过程，而缩短逆放和均压过程。为此，通常均在吸附罐内设置余量的吸附剂以防止上游吸附剂到达吸附饱和后(通常很快即到达保护)，床层的有效吸附长度缩短，从而引起出口气体含氧量下降。换言之，在吸附制氧的大部分时间段内，气体在到达床层末端之前即已达到目标含氧量。在上述专利的截面积比值限定下，若想较好的补偿氮气吸附导致的压力损失，则床层的吸附路径长度显然过短，不能保持较长的吸附制氧过程。除此之外，由于随着吸附过程的持续进行，气流中的氮气含量越来越少，所以，气流在吸附床层的上下游因氮气吸附导致的压力损失的变化速率是不同的，在床层上游处，氮吸附导致的压力损失迅速增加，而在床层下游，由于氮气在气流中的占比越来越小，氮气吸附导致的压力损失变化速率越来越小。而上述专利采用了单一倾斜度的内筒，流动截面的变化不能很好的匹配上述因氮气吸附导致的压力损失。并且，上述专利的罐体结构使得进出气口均位于罐体下方，而真空接口位于罐顶，这导致在逆放过程中氮气排放不完全，且在逆放后的均压过程中，高含氧的均压气体难以进入外层吸附剂区域，从而导致床层性能差异。另一方面，上述专利中，由于内筒的存在，上游的吸附剂采用环形布置，在这样的布置方式下，偏置的进气口极易导致气流在吸附剂层中的分布差异，从而影响吸附剂的整体利用效率。
技术实现思路
为解决现有技术中的上述问题，本专利技术提供一种具有低供氧间隔的医用制氧机及制氧方法，其能够实现更长的吸附制氧时间，同时具有更低的逆放、均压耗时，并且具有更高的吸附剂整体利用率。为实现这一目的，本专利技术具体提供如下方案：一种具有低供氧间隔的医用制氧机，包括至少两个装填有吸附剂的吸附罐，与所述吸附罐连接的气体管路，及配置在所述气体管路上用于控制气体流通路径的若干控制阀；所述的吸附罐具有圆柱状的罐体1，所述罐体1底部设有与所述罐体1同轴的进气口104，所述罐体1的上端设有可移除的盖体2，所述盖体2上设有与所述盖体2同轴的出气口201，及位于所述盖体2内侧，并与所述出气口201连通的连接管202；在所述罐体1内部，位于所述吸附剂层下方还设有布气装置6。与所述罐体1同轴设置的进气口104及所述布气装置6允许待处理气流在到达所述吸附剂层前在所述吸附剂层的水平截面上均匀的分布。优选的，所述罐体1的包括圆柱状的筒壁，与所述筒壁底部边缘连接的环形底板101，与所述环形底板101的内缘连接，且在所述罐体1高度方向向下延伸的连接壁102，所述连接壁102可以是圆柱或者倒置的锥筒；还包括与所述连接壁102的下端连接并封闭所述罐体1的底部的圆形底板103；所述进气口104设在所述圆形底板103上。优选的，所述吸附罐内部设置有折流组件，其用于在所述吸附罐内构造折返流路，从而延长气体流通路径，所述折返流路沿气体流通路径被分割为上游(本文中所述的上游、中游、下游均按照吸附制氧阶段的气体流动方向)段、中游段和下游段；其中，上游段和中游段可以通过流动截面的变化补偿氮气吸附造成的压降，并且，上游段的补偿速率大于中游段的补偿速率。具体的，所述上游段和中游段补偿速率的差异通过如下手段实现：使用同轴设置的大锥筒3和小锥筒4构造所述折流组件；其中，所述小锥筒4的上端与所述连接管202匹配(指具有相同的内外径尺寸)并密封连接，所述大锥筒3和小锥筒4均为倒置的锥筒结构；且所述大锥筒3的倾斜度(指锥筒母线与竖直方向之间的锐角夹角)大于小锥筒4的倾斜度。优选的，所述大锥筒3的底端连接有底筒5，所述底筒5可以是圆柱形筒或导致的锥筒，且所述底筒5的底部设有封闭所述底筒5的封闭板501。所述底筒5及所述封闭板501构造出位于大锥筒3底部的封闭的气腔，所述气腔提供气体从大锥筒内侧转入小锥筒内腔的转折流路。所述大锥筒3被设置为相对于罐体1同轴的定位，例如，可以借助位于所述圆形底板103内侧(指位于罐体内的一侧)，且间隔设置的若干凸块105，以支撑和固定所述封闭板501。优选的，所述布气装置6为旋流叶片，所述旋流叶片固定设置在所述底筒5的外表面。所述连接壁102、圆形底板103、底筒5、封闭板501及位于所述底筒5外表面的旋流叶片共同构成罐体1的进气腔。优选的，所述底筒5的至少一部分位于所述环形板101的下方，且所述旋流叶片被布置在所述底筒5的外壁与所述连接壁102之间，从而能够提供仅位于内侧(指相对于环形板101的内缘)的局部旋流引导，防止在整个截面进行旋流引导时，气体因过强的离心作用，在外侧过度富集；从而有利于改善气流沿罐体径向的分布均匀性。优选的，当所述吸附罐1组装完成后，所述大锥筒3与所述小锥筒4的上下端均处于相同的水平高度。优选的，所述封闭板501上设有至少一个通孔502，所述通孔502内嵌设有胶阀7；所述胶阀包括阀帽701，阀塞702，及连接所述阀帽701和所述阀塞702的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有低供氧间隔的医用制氧机，包括至少两个装填有吸附剂的吸附罐，与所述吸附罐连接的气体管路，及配置在所述气体管路上用于控制气体流通路径的若干控制阀；所述的吸附罐具有圆柱状的罐体(1)，其特征在于：所述罐体(1)底部设有与所述罐体(1)同轴的进气口(104)，所述罐体(1)的上端设有可移除的盖体(2)，所述盖体(2)上设有与所述盖体(2)同轴的出气口(201)，及位于所述盖体(2)内侧，并与所述出气口(201)连通的连接管(202)；在所述罐体(1)内部，位于吸附剂层下方还设有布气装置(6)；其中，所述罐体(1)的包括圆柱状的筒壁，与所述筒壁底部边缘连接的环形底板(101)，与所述环形底板(101)的内缘连接，且在所述罐体(1)高度方向向下延伸的连接壁(102)；还包括与所述连接壁(102)的下端连接并封闭所述罐体(1)的底部的圆形底板(103)；所述进气口(104)贯穿设在所述圆形底板(103)上；所述吸附罐内部设置有折流组件，其用于在所述吸附罐内构造折返流路，所述折返流路包括上游段、中游段和下游段；其中，上游段和中游段可以通过流动截面的变化补偿氮气吸附造成的压降，并且，上游段的补偿速率大于中游段的补偿速率。/n...

【技术特征摘要】
1.一种具有低供氧间隔的医用制氧机，包括至少两个装填有吸附剂的吸附罐，与所述吸附罐连接的气体管路，及配置在所述气体管路上用于控制气体流通路径的若干控制阀；所述的吸附罐具有圆柱状的罐体(1)，其特征在于：所述罐体(1)底部设有与所述罐体(1)同轴的进气口(104)，所述罐体(1)的上端设有可移除的盖体(2)，所述盖体(2)上设有与所述盖体(2)同轴的出气口(201)，及位于所述盖体(2)内侧，并与所述出气口(201)连通的连接管(202)；在所述罐体(1)内部，位于吸附剂层下方还设有布气装置(6)；其中，所述罐体(1)的包括圆柱状的筒壁，与所述筒壁底部边缘连接的环形底板(101)，与所述环形底板(101)的内缘连接，且在所述罐体(1)高度方向向下延伸的连接壁(102)；还包括与所述连接壁(102)的下端连接并封闭所述罐体(1)的底部的圆形底板(103)；所述进气口(104)贯穿设在所述圆形底板(103)上；所述吸附罐内部设置有折流组件，其用于在所述吸附罐内构造折返流路，所述折返流路包括上游段、中游段和下游段；其中，上游段和中游段可以通过流动截面的变化补偿氮气吸附造成的压降，并且，上游段的补偿速率大于中游段的补偿速率。


2.如权利要求1所述的具有低供氧间隔的医用制氧机，其特征在于：使用同轴设置的大锥筒(3)和小锥筒(4)构造所述折流组件；其中，所述小锥筒(4)的上端与所述连接管(202)匹配并密封连接，所述大锥筒(3)和小锥筒(4)均为倒置的锥筒结构；且所述大锥筒(3)的倾斜度大于小锥筒(4)的倾斜度；所述大锥筒(3)的底端连接有底筒(5)，所述底筒(5)可以是圆柱形筒或倒置的锥筒，且所述底筒(5)的底部设有封闭所述底筒(5)的封闭板(501)。


3.如权利要求2所述的具有低供氧间隔的医用制氧机，其特征在于：所述布气装置(6)为旋流叶片，所述旋流叶片固定设置在所述底筒(5)的外表面；所述连接壁(102)、圆形底板(103)、底筒(5)、封闭板(501)及位于所述底筒(5)外表面的旋流叶片共同构成罐体(1)的进气腔；所述底筒(5)的至少一部分位于所述环形板(101)的下方，且所述旋流叶片被布置在所述底筒(5)的外壁与所述连接壁(102)之间，从而能够提供仅位于环形板(101)内侧的局部旋流引导。


4.如权利要求2所述的具有低供氧间隔的医用制氧机，其特征在于：所述封闭板(501)上设有至少一个通孔(502)，所述通孔(502)内嵌设有胶阀(7)；所述胶阀(7)包括阀帽(701)，具有贯通内腔的阀塞(702)，及连接所述阀帽(701)和所述阀塞(702)的多个胶条(703)；所述阀帽(701)位于所述封闭板(501)的外侧，且其具有大于所述通孔(502)的底部直径，并能够与所述通孔(502)配合从而封闭所述通孔(502)；所述阀塞(702)的下部密封嵌设于所述通孔(502)内，其上部具有大于所述通孔(502)的直径从而能够限制所述阀塞(702)向所述底筒(5)外侧的移动；所述胶条(703)具有弹性，且其被设置为当所述胶阀(7)被安装在所述通孔(502)中时，所述胶条(703)恰好处于自然状态，且所述阀帽(701)封闭所述通孔(502)；所述连接管(202)上也设有若干胶阀(7)，且所述阀帽(701)位于所述连接管(202)的外壁。


5.如权利要求4所述的具有低供氧间隔的医用制氧机，其特征在于：吸附罐内部还设有定位组件，所述定位组件包括固定在所述大锥筒(3)底端外侧的外底板(301)、固定在所述大锥筒顶端外侧的外顶板(302)、位于大锥筒(3)的底端与所述小锥筒(4)的底端之间的中底板(304)、位于小锥筒(4)的顶端内侧的内顶板(402)、位于所述大锥筒(3)与所述小锥筒(4)之间，且位于所述大锥筒(3)顶端以下的中顶板(303)，以及位于所述小锥筒(4)内部，且位于所述小锥筒(4)底端以上的内底板(401)；所述的外底板(301)、外顶板(30...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚铁军，
申请(专利权)人：尚铁军，
类型：发明
国别省市：江苏;32