一种节能制氧系统及轨道车辆技术方案

本实用新型专利技术提供了一种节能制氧系统，包括空压机和制氧机，所述空压机向所述制氧机提供高压空气，所述制氧机生成高压的富氧空气和富氮空气，所述制氧机的富氮空气出口通过富氮管路与所述空压机连通，向所述空压机提供高压富氮空气做辅助动力。本实用新型专利技术进一步提供了一种安装有所述节能制氧系统的轨道车辆。本实用新型专利技术提供的节能制氧系统及轨道车辆，将富氮空气收集起来用作空压机的一部分动力源，无需专门对制氧机生成的富氮空气设置降压设备，降低产品成本，节能降耗。节能降耗。节能降耗。

【技术实现步骤摘要】
一种节能制氧系统及轨道车辆


[0001]本技术涉及轨道车辆
，尤其是一种节能制氧系统及安装有所述节能制氧系统的轨道车辆。

技术介绍

[0002]目前，高原轨道车辆采用正压式膜进行制氧，由空压机提供压缩空气，空气经缓冲罐、除湿、过滤杂质后，进入制氧机膜分离器，分离出富氧空气排放到车内，富氮空气排放到车外。这种制氧方式安全可靠，但是存在能耗高的问题。青藏客车硬座车制氧系统排放到车外的富氮空气压力约为8bar，流量约120Nm3/h，每小时的压力能约为9kWh，整列车平均每车制氧功率约35kW以上，能耗大，运营成本高。
[0003]如图1所示，目前的制氧系统包括空压机1
′
、缓冲罐2
′
、制氧机3
′
等部件，制氧机3
′
在制备35％～45％富氧空气排放至客室的同时，也排放出大量的富氮空气，排放到车外大气，而且排放的富氮空气的量要大于生成的富氧空气，为降低排放富氮空气时产生的噪音，在排气管路上还设置有消音器4
′
。空压机1
′
提供8bar～10bar的压缩空气，经过膜组件进行空气分离后，制氧机内富氮空气排风口的空气压力约8bar，为避免直接排放高压富氮空气对车外的行人或其他物体造成伤害，通常对高压富氮空气降压后排放到车外，在排放过程不，不权未对压力能进行回收利用，而且需要额外设置降压设备，造成车体自重增加，并增加成本。
[0004]制氧系统应用于其他
时，同样存在类似的问题。
技术内容
[0005]本技术主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种节能制氧系统和轨道车辆，将富氮空气收集起来用作空压机的一部分动力源，无需专门对制氧机生成的富氮空气设置降压设备，降低产品成本，节能降耗。
[0006]为实现技术目的，本技术首先提供了一种节能制氧系统，其技术方案是：
[0007]一种节能制氧系统，包括空压机和制氧机，所述空压机向所述制氧机提供高压空气，所述制氧机生成高压的富氧空气和富氮空气，所述制氧机的富氮空气出口通过富氮管路与所述空压机连通，向所述空压机提供高压富氮空气做辅助动力。
[0008]进一步的，所述空压机为涡轮增压空压机，包括涡轮，所述富氮管路与所述涡轮相通，所述富氮空气驱动所述涡轮对所述空压机进口空气进行一级压缩。
[0009]进一步的，所述空压机为气、电复合动力空压机，包括可输出机械能的膨胀机，所述富氮管路与所述膨胀机相通，所述膨胀机输出机械能作用于所述空压机的压缩机头驱动轴上。
[0010]进一步的，所述膨胀机的额定转速高于所述压缩机头驱动轴的转速，当所述膨胀机的转速低于所述压缩机头驱动轴转速时，所述膨胀机与所述压缩机头驱动轴断开。
[0011]进一步的，所述空压机还包括发电机，所述膨胀机在所述富氮空气的作用下驱动
所述电机输出电能给所述空压机。
[0012]进一步的，所述空压机包括对压缩后的空气冷却用的换热器，所述膨胀机工作时，对所述富氮空气降温降压后对外输出作功作用于所述压缩机头驱动轴，降温降压后所述富氮空气进入所述换热器。
[0013]进一步的，所述制氧系统还包括汽轮发电机，所述富氮管路与所述汽轮发电机相通，所述汽轮发电机与所述空压机电连接，高压的所述富氮空气驱动所述发电机发电向所述空压机供电。
[0014]进一步的，所述汽轮发电机与所述空压机集成或单独安装。
[0015]进一步的，所述空压机处设置有低压低温富氮空气的排放口。
[0016]本技术的另一专利技术目的在于提供一种轨道车辆，采用如下技术方案：
[0017]一种轨道车辆，设置有如前文所述的一种节能制氧系统。
[0018]综上所述，本技术提供的一种节能制氧系统及轨道车辆，与现有技术相比，具有如下技术优势：
[0019]通过利用制氧系统排放到车外废弃的高压富氮空气蕴含的压力能，实现了降低制氧系统能耗的问题，同时无需设置降压设备，降低产品整体成本；
[0020]利用高压富氮空气驱动汽轮发电机发电，将生成的电力用于空压机，降低空压机的能源消耗；
[0021]利用膨胀机，将压力能转换成机械能，直接作用到压缩机的输放轴承上，降低电机的输出功率；
[0022]实现降本增效，初步估算，通过回收压力能可实现空压机节能15％以上。
附图说明：
[0023]图1：现有技术中制氧系统组成结构示意图；
[0024]图2：本技术一种节能制氧系统实施例一示意图；
[0025]图3：本技术一种节能制氧系统实施例二示意图；
[0026]图4：本技术一种节能制氧系统实施例三示意图；
[0027]图中：空压机1
′
，缓冲罐2
′
，制氧机3
′
，消音器4
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，空压机1，涡轮增压器11，涡轮111，排气口112，进气口113，一级压缩腔114，压缩机头12，电机13，膨胀机14，换热器15，缓冲罐2，制氧机3，汽轮发电机4，富氧管路5，富氮管路6。
具体实施方式
[0028]下面结合附图与具体实施方式对本技术作进一步的详细描述。
[0029]本技术提供了一种节能制氧系统，包括空压机1和制氧机3，空压机1向制氧机3提供高压空气，制氧机3生成高压的富氧空气和富氮空气，制氧机3的富氮空气出口通过富氮管路6与空压机1连通，向空压机1提供高压富氮空气做辅助动力。
[0030]以轨道车辆用制氧系统为例，介绍本技术提供的一种节能制氧系统的组成以及应用方法，具体如图2至图4所示，本技术提供的节能制氧系统，包括通过空气管路连接的空压机1、缓冲罐2和制氧机3，空压机1上设置空气进气口113将，外界空气进入到空压机1内被压缩成高温高压的气体后进入到缓冲罐暂存，稳压后的压缩空气经空气管路进入
制氧机3内，生成的高压富氧空气经富氧管路5排放到车厢的客室内，生成的高压富氮空气经富氮管路重新回到空压机1内，为空压机1提供辅助能源，以降低空压机1的能耗。
[0031]在本实施例中，富氮管路6的进气端与制氧机3的富氮排气口连通，出气端与空压机1连通，富氮管路6与空压机1的连接及利用方式包括以下几种实施方式，图中键头所示方向为空气(包括压缩空气、富氧空气和富氮空气)：
[0032]实施例一
[0033]如图2所示，空压机1采用涡轮增压空压机，涡轮增压器11集成安装在空压机1内，由涡轮111对进入一级压缩腔114的空气进行一级压缩，被一级压缩后空气再进入到空压机1内，空压机1内置的电机13驱动压缩机头12，实现空气压缩。在一级压缩腔114与涡轮111连接，实现空气压缩，富氮管路6的出气端与涡轮111连通，高压的富氮空气做为涡轮111的动力源，驱动涡轮111动作，实现一级压缩腔114对腔内空气的一级压缩，一级压缩后的空气再进入到空压机1内进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种节能制氧系统，包括空压机和制氧机，所述空压机向所述制氧机提供高压空气，所述制氧机生成高压的富氧空气和富氮空气，其特征在于：所述制氧机的富氮空气出口通过富氮管路与所述空压机连通，向所述空压机提供高压富氮空气做辅助动力。2.如权利要求1所述的一种节能制氧系统，其特征在于：所述空压机为涡轮增压空压机，包括涡轮，所述富氮管路与所述涡轮相通，所述富氮空气驱动所述涡轮对所述空压机进口空气进行一级压缩。3.如权利要求1所述的一种节能制氧系统，其特征在于：所述空压机为气、电复合动力空压机，包括可输出机械能的膨胀机，所述富氮管路与所述膨胀机相通，所述膨胀机输出机械能作用于所述空压机的压缩机头驱动轴上。4.如权利要求3所述的一种节能制氧系统，其特征在于：所述膨胀机的额定转速高于所述压缩机头驱动轴的转速，当所述膨胀机的转速低于所述压缩机头驱动轴转速时，所述膨胀机与所述压缩机头驱动轴断开。5.如权利要求3所述的一种节能制氧系...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘效宙，郭丹，王宗昌，周新喜，陶桂东，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：新型
国别省市：