吸附式制氧系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种吸附式制氧系统及方法，涉及制氧技术领域，尤其涉及一种吸附式制氧设备，还涉及一种制氧方法。吸附式制氧系统，包括风机、吸附塔和氧气储罐。吸附塔的上过滤板和下过滤板之间设置有芯筒，芯筒的外圆面上沿第一螺旋方向设置有多个平板组件；相邻的平板组件通过螺旋板相接，螺旋板、平板组件、芯筒和罐体围成沿第二螺旋方向布置的螺旋通道；分子筛颗粒放置在该螺旋通道中；第一螺旋方向和第二螺旋方向的旋向相反；平板组件上设置有可开闭的通气口。本发明专利技术可以解决单吸附塔方案中存在的解吸效率低的问题，同时还具有结构简单、控制方便的优点。制方便的优点。制方便的优点。

【技术实现步骤摘要】
吸附式制氧系统及方法


[0001]本专利技术涉及制氧
，尤其涉及一种吸附式制氧设备，还涉及一种制氧方法。

技术介绍

[0002]吸附式制氧是常见的制氧方式。工作时，加压的空气进入装满分子筛颗粒的吸附塔，空气中的氮气被吸附在分子筛颗粒中，氧气通过吸附塔、被输送到终端。吸附一段时间后，需要反向抽真空将吸附塔中的氮气解吸出来。因此，为了实现连续供氧，通常设置两组吸附塔分别进行“吸附——解吸”循环，一组吸附塔制氧时，另一组吸附塔进行解吸，二者交替供氧。但这种方式存在占地面积大、成本高的问题。
[0003]为了解决上述问题，现有技术中提出了单塔吸附方案。例如公布号为CN111634886A的中国专利技术专利申请公开了一种吸附真空解吸制氧设备及方法，它利用可以正反转的罗茨风机完成吸附和解吸。正转时加压吸附，反转时真空解吸，同时配备氧气存储单元，确保解吸时的正常连续供氧。另外解吸时，还可以通过氧气缓冲单元中的氧气对吸附塔进行反向冲洗（即回吹），提高解吸效率。
[0004]上述解决方案仍存在以下缺陷：现有的吸附塔都是将分子筛颗粒直接堆积到罐体中。为了确保吸附效果，吸附塔高度较高，以容纳更多的分子筛颗粒并提供足够的吸附路径长度。但在真空解吸和回吹时，过多的分子筛颗粒和较长的吸附路径导致罗茨风机难以在短时间内实现真空，同时也给回吹造成了巨大的阻力，影响解吸效果。同时，氧气存储单元的容量有限，如果无法在较短的时间内完成解吸，势必影响氧气的连续供给。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出了一种吸附式制氧系统及方法，其目的是：解决单吸附塔方案中存在的解吸效率低的问题。
[0006]本专利技术技术方案如下：一种吸附式制氧系统，包括风机、吸附塔和氧气储罐；所述吸附塔包括罐体，所述罐体的底端为进气口、顶端为出气口，罐体内还安装有上过滤板和下过滤板，上过滤板和下过滤板之间放置有分子筛颗粒；所述风机的出气口与吸附塔的进气口直接或间接相连通，所述吸附塔的出气口与氧气储罐的进气口直接或间接相连通，所述上过滤板和下过滤板之间还设置有芯筒，所述芯筒的外圆面上沿第一螺旋方向设置有多个平板组件；相邻的平板组件通过螺旋板相接，所述螺旋板、平板组件、芯筒和罐体围成沿第二螺旋方向布置的螺旋通道；所述分子筛颗粒放置在该螺旋通道中；所述第一螺旋方向和第二螺旋方向的旋向相反；所述平板组件上设置有可开闭的通气口。
[0007]作为所述吸附式制氧系统的进一步改进：所述芯筒内安装有可上下移动的活塞组件，活塞组件上设置有多组磁块，每一平板组件对应一组磁块，且每一组磁块包括上下设置的、磁极相反的第一磁块和第二磁块；
所述平板组件中设置有可沿罐体径向方向往复移动、以控制通气口开闭的滑动挡板，滑动挡板的内端安装有用于感应第一磁块和第二磁块的第三磁块。
[0008]作为所述吸附式制氧系统的进一步改进：所述活塞组件包括上下设置的第一活塞和第二活塞，第一活塞和第二活塞均与所述芯筒的内壁相配合；第一活塞和第二活塞还通过连接筒相连接，所述第一磁块和第二磁块安装在连接筒的外壁上；所述芯筒的上端和下端还分别安装有上限位块和下限位块。
[0009]作为所述吸附式制氧系统的进一步改进：所述平板组件包括上板体和下板体扣合而成的本体，所述本体的内腔中安装有所述滑动挡板；所述上板体上设有沿罐体的径向方向布置的第一格栅通气孔，所述滑动挡板上设有与所述第一格栅通气孔相对应的第二格栅通气孔，所述下板体上开设有通气缺口。
[0010]作为所述吸附式制氧系统的进一步改进：所述滑动挡板的外端安装有复位弹簧，所述复位弹簧的外端与所述本体内腔的外端相接触。
[0011]作为所述吸附式制氧系统的进一步改进：所述滑动挡板的底部设有两组分别位于第二格栅通气孔两侧的第一斜面，所述第一斜面的内端高于外端；所述本体内还设置有与所述第一斜面相配合的滚轮。
[0012]作为所述吸附式制氧系统的进一步改进：所述滑动挡板的底部还设置有多组第二斜面，所述第二斜面与第二格栅通气孔间隔布置；所述第二斜面的外端高于内端。
[0013]作为所述吸附式制氧系统的进一步改进：还包括回吹系统；所述回吹系统包括回吹塔、第一单向阀、第二单向阀、第一电磁阀和第二电磁阀；所述回吹塔的进出气口依次通过第一电磁阀及第一单向阀与吸附塔的出气口相连通，所述第一单向阀的导通方向为回吹塔至吸附塔；所述回吹塔的进出气口还依次通过第二电磁阀及第二单向阀与吸附塔的出气口相连通，所述第二单向阀的导通方向为吸附塔至回吹塔。
[0014]作为所述吸附式制氧系统的进一步改进：所述吸附塔的出气口还通过并联的第三单向阀和第三电磁阀与氧气储罐的进气口相连通，所述第三单向阀的导通方向为吸附塔至氧气储罐；所述风机的第一连接端与过滤器相连接，第二连接端依次通过消音器及换热器与所述吸附塔的进气口相连通。
[0015]本专利技术还公开了一种基于上述吸附式制氧系统的制氧方法：步骤1.切换至吸附制氧模式：控制风机正向旋转，将外部空气输送至吸附塔；然后，关闭第一电磁阀、打开第二电磁阀；步骤2.向上进入吸附塔的空气上推活塞组件，使每个第二磁块分别移动到与所对应的滑动挡板相齐平的位置，在第二磁块和第三磁块的相互作用下，各滑动挡板向靠近芯筒的一侧移动，使第一格栅通气孔与第二格栅通气孔交错，阻挡空气通过平板组件；此时，进入吸附塔内的空气沿螺旋通道向上流动，空气中的氮气被分子筛颗粒吸附；步骤3.吸附塔出气口输出的氧气一路经过第二电磁阀到达回吹塔，另一路进入氧气储罐；步骤4.当回吹塔内的压力达到预设值，关闭第二电磁阀；步骤5. 吸附制氧的时间到达预设时间后，切换至解吸回吹模式：打开第一电磁
阀、关闭第二电磁阀，然后控制风机反向旋转，将回吹塔内的气体从吸附塔顶部的出气口抽入吸附塔，然后从吸附塔底部的进气口输送出去；步骤6. 向下进入吸附塔的空气下推活塞组件，使每个第一磁块分别移动到与所对应的滑动挡板相齐平的位置，在第一磁块和第三磁块的相互作用下，各滑动挡板向远离芯筒的一侧移动，第一格栅通气孔与第二格栅通气孔重合，使平板组件切换至上下贯通的状态；此时，进入吸附塔内的空气一部分沿螺旋通道向下流动，另一部分沿贯通的平板组件所组成的另一路螺旋路径向下流动，直至吸附塔内达到真空状态并维持一段时间，使分子筛颗粒中的氮气被解吸出去；步骤7.解吸时间达到预设值后，执行步骤1，切换至吸附制氧模式。
[0016]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术首先通过在吸附塔内设置螺旋通道，使进入的空气螺旋上升，延长了吸附路径，提高了分子筛颗粒的利用率，有利于缩小吸附塔的高度，在此基础上，通过在平板组件上开设可开闭的通风口，使得解吸时气体可以沿两路相反旋向的螺旋路径分别流动，提高了解吸时的气体反向流动的速度，而且由于吸附塔的高度可以降低，因此实际的反向解吸路径被大大缩短，解吸效率得到显著提高；（2）本专利技术巧妙的利用吸附和解吸时的气体压力来控制活塞组件动作，通过活塞组件上的磁铁来驱动各个平板组件中的滑动挡板移动，实现通气口的自动开闭，无需单独设置相关的控制元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吸附式制氧系统，包括风机（12）、吸附塔（8）和氧气储罐（9）；所述吸附塔（8）包括罐体，所述罐体的底端为进气口、顶端为出气口，罐体内还安装有上过滤板（801）和下过滤板（802），上过滤板（801）和下过滤板（802）之间放置有分子筛颗粒；所述风机（12）的出气口与吸附塔（8）的进气口直接或间接相连通，所述吸附塔（8）的出气口与氧气储罐（9）的进气口直接或间接相连通，其特征在于：所述上过滤板（801）和下过滤板（802）之间还设置有芯筒（803），所述芯筒（803）的外圆面上沿第一螺旋方向设置有多个平板组件（805）；相邻的平板组件（805）通过螺旋板（804）相接，所述螺旋板（804）、平板组件（805）、芯筒（803）和罐体围成沿第二螺旋方向布置的螺旋通道；所述分子筛颗粒放置在该螺旋通道中；所述第一螺旋方向和第二螺旋方向的旋向相反；所述平板组件（805）上设置有可开闭的通气口。2.如权利要求1所述的吸附式制氧系统，其特征在于：所述芯筒（803）内安装有可上下移动的活塞组件，活塞组件上设置有多组磁块，每一平板组件（805）对应一组磁块，且每一组磁块包括上下设置的、磁极相反的第一磁块（811）和第二磁块（812）；所述平板组件（805）中设置有可沿罐体径向方向往复移动、以控制通气口开闭的滑动挡板（8058），滑动挡板（8058）的内端安装有用于感应第一磁块（811）和第二磁块（812）的第三磁块（8059）。3.如权利要求2所述的吸附式制氧系统，其特征在于：所述活塞组件包括上下设置的第一活塞（807）和第二活塞（808），第一活塞（807）和第二活塞（808）均与所述芯筒（803）的内壁相配合；第一活塞（807）和第二活塞（808）还通过连接筒（810）相连接，所述第一磁块（811）和第二磁块（812）安装在连接筒（810）的外壁上；所述芯筒（803）的上端和下端还分别安装有上限位块（806）和下限位块（809）。4.如权利要求2所述的吸附式制氧系统，其特征在于：所述平板组件（805）包括上板体（8052）和下板体（8056）扣合而成的本体，所述本体的内腔中安装有所述滑动挡板（8058）；所述上板体（8052）上设有沿罐体的径向方向布置的第一格栅通气孔（8053），所述滑动挡板（8058）上设有与所述第一格栅通气孔（8053）相对应的第二格栅通气孔（1001），所述下板体（8056）上开设有通气缺口（8054）。5.如权利要求4所述的吸附式制氧系统，其特征在于：所述滑动挡板（8058）的外端安装有复位弹簧（8050），所述复位弹簧（8050）的外端与所述本体内腔的外端相接触。6.如权利要求4所述的吸附式制氧系统，其特征在于：所述滑动挡板（8058）的底部设有两组分别位于第二格栅通气孔（1001）两侧的第一斜面（1002），所述第一斜面（1002）的内端高于外端；所述本体内还设置有与所述第一斜面（1002）相配合的滚轮（8057）。7.如权利要求4所述的吸附式制氧系统，其特征在于：所述滑动挡板（8058）的底部还设置有多组第二斜面（1003...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗惠，杜剑锋，王传鑫，石伟，李越峰，黄永杰，
申请(专利权)人：化生医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：