專利名稱：高濃度分子篩制氧設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制氧設(shè)備，特別涉及一種高濃度分子篩制氧設(shè)備。
技術(shù)背景
分子篩制氧技術(shù)已在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中得到廣泛的應(yīng)用，但多數(shù)采用制氧分子篩吸附氮而使氧得到濃縮的辦法，由于氮?dú)庠诳諝庵姓?8%左右，氧氣只占20. 9%左右，因而設(shè)備中吸附柱的體積特別龐大，同時(shí)氧濃度一般在90%左右，特別是醫(yī)用制氧設(shè)備制氧濃度達(dá)不到國(guó)家藥典規(guī)定的大于99. 5%的標(biāo)準(zhǔn)，而且壽命有限，導(dǎo)致推廣緩慢。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的高濃度分子篩制氧設(shè)備，主要解決制氧濃度低、壽命短的問(wèn)題，以及利用碳分子篩優(yōu)先吸附氧來(lái)去除氮和氬的方法，縮小吸附柱的體積。
本發(fā)明是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的高濃度分子篩制氧設(shè)備，是由脫水裝置、吸氧裝置和吸氮裝置依次串聯(lián)而成；所述的吸氧裝置包括有兩個(gè)相并聯(lián)的碳分子篩吸附柱、氣罐、真空泵，每個(gè)碳分子篩吸附柱的上、下端分別連接有一個(gè)電磁閥，位于上端的電磁閥的另外一個(gè)通口均與壓力釋放閥的進(jìn)口連接，位于下端的電磁閥的另外兩個(gè)通口分別與脫水裝置和氣罐連接，氣罐與真空泵連接；所述的吸氮裝置包括有兩個(gè)相并聯(lián)的氧分子篩吸附柱、氣罐、真空泵，每個(gè)氧分子篩吸附柱的上、下端分別連接有一個(gè)電磁閥，位于上端的電磁閥的另外一個(gè)通口均與氣罐連接， 位于下端的電磁閥的另外兩個(gè)通口分別與吸氧裝置和真空泵連接。
上述本發(fā)明的高濃度分子篩制氧設(shè)備，為了進(jìn)一步提高脫水效果，所述脫水裝置采用以下方案脫水裝置包括空氣壓縮機(jī)、汽水分離器、分子篩脫水裝置和氣罐，所述的分子篩脫水裝置包括有兩個(gè)相并聯(lián)的脫水分子篩吸附柱、氣罐，每個(gè)脫水分子篩吸附柱的上端分別連接有一個(gè)單向節(jié)流閥，每個(gè)單向節(jié)流閥的出口均與壓力釋放閥連接，壓力釋放閥的出口與氣罐連接，每個(gè)脫水分子篩吸附柱的下端分別連接有一個(gè)電磁閥，電磁閥的另一個(gè)通口均與汽水分離器的出口連接，汽水分離器的進(jìn)口與空氣壓縮機(jī)連接。
上述本發(fā)明的高濃度分子篩制氧設(shè)備，其優(yōu)選方案為所述碳分子篩吸附柱和氧分子篩吸附柱上端的電磁閥均為二位二通電磁閥，所述碳分子篩吸附柱、氧分子篩吸附柱和脫水分子篩吸附柱的下端的電磁閥均為二位三通電磁閥。
上述本發(fā)明的高濃度分子篩制氧設(shè)備，其優(yōu)選方案為所述的空氣壓縮機(jī)為無(wú)油空氣壓縮機(jī)，所述的真空泵為無(wú)油真空泵。
上述本發(fā)明的高濃度分子篩制氧設(shè)備，所述的脫水分子篩吸附柱的吸附劑為5A 分子篩或13X分子篩。
本專利的發(fā)明人為寶豐電氣企業(yè)法人李樹(shù)森先生，至1970年開(kāi)始研制無(wú)熱自動(dòng)再生式分子篩干燥電纜自動(dòng)充氣設(shè)備，是全國(guó)最早研制分子篩變壓吸附的廠家之一(當(dāng)時(shí)李樹(shù)森先生擔(dān)任濟(jì)南鐵路局電務(wù)工廠充氣設(shè)備公司經(jīng)理)。曾多次獲得鐵道部、山東省、濟(jì)南鐵路局科技成果獎(jiǎng)，獲得濟(jì)南鐵路局先進(jìn)生產(chǎn)者稱號(hào)、全局優(yōu)秀工人技師稱號(hào)、全局技術(shù)能手稱號(hào)、路局物資工業(yè)總公司技術(shù)創(chuàng)新標(biāo)兵稱號(hào)，并晉升為高級(jí)技師。其研制的ZCS- II 型電纜自動(dòng)充氣設(shè)備獲得國(guó)家級(jí)重點(diǎn)新產(chǎn)品稱號(hào)，2004年李樹(shù)森先生在高新區(qū)創(chuàng)辦瑞萊電氣有限公司，將充氣設(shè)備這一傳統(tǒng)產(chǎn)品嵌入先進(jìn)的控制技術(shù)和生產(chǎn)工藝使其成為新一代的高新技術(shù)產(chǎn)品，并通過(guò)山東省科技廳技術(shù)鑒定，達(dá)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，被濟(jì)南市政府認(rèn)定為高新技術(shù)產(chǎn)品，瑞萊電氣有限公司成為濟(jì)南市首批高新技術(shù)企業(yè)之一，2008年李樹(shù)森先生再次獲得濟(jì)南市科技成果獎(jiǎng)，近年來(lái)看到國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的分子篩制氧機(jī)魚(yú)目混雜，很少有技術(shù)創(chuàng)新， 國(guó)家也沒(méi)有完善的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，只是籠統(tǒng)的規(guī)定氧濃度達(dá)90%即可，不提在多少流量的前提下，不少制氧機(jī)流量在一升時(shí)能達(dá)到90%，而在三升的流量下氣濃度只有60%-80%，根本達(dá)不到治療作用，這是一種嚴(yán)重?fù)p害消費(fèi)者利益的行為。而且中華人民共和國(guó)藥典中規(guī)定，醫(yī)用氧氣的氧濃度應(yīng)達(dá)99. 5%以上，現(xiàn)在的分子篩制氧機(jī)更是望塵莫及。李樹(shù)森決心用自己三十五年研制分子篩吸附的經(jīng)驗(yàn)研制一種新型的制氧機(jī)達(dá)到和超過(guò)國(guó)家藥典規(guī)定的99. 5% 的標(biāo)準(zhǔn)，2010年在高新區(qū)注冊(cè)寶豐電氣有限公司。開(kāi)始研制高濃度分子篩制氧設(shè)備，在兩年多的時(shí)間里，經(jīng)過(guò)上百次的試驗(yàn)終于獲得成功，氧濃度可達(dá)到99. 99%，超過(guò)了國(guó)家藥典標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)寶豐電氣全體員工，正在進(jìn)行產(chǎn)品的試制工作，爭(zhēng)取早日投放市場(chǎng)。
本發(fā)明的高濃度醫(yī)用分子篩制氧設(shè)備，采用無(wú)熱自動(dòng)再生分子篩干燥技術(shù)脫除空氣中的水、二氧化碳、二氧化硫等有害氣體。用碳分子篩優(yōu)先吸附氧來(lái)脫除氮?dú)夂蜌鍤猓醚醴肿雍Y脫除殘留的氮?dú)?，使氧濃度達(dá)到99. 6以上，最高可達(dá)到99. 99%以上。由于真空變壓吸附不使用產(chǎn)品氧氣做再生氣體，不僅提高了氧回收率，也解決了使用壽命問(wèn)題，廣泛用于工業(yè)、醫(yī)院和國(guó)防建設(shè)等領(lǐng)域。


附圖1中本發(fā)明的示意框中，1、為無(wú)油空氣壓縮機(jī)，2、為汽水分離器，3、4、10、11、17、18為二位三通電磁閥，5、 6為單向節(jié)流閥，7、14為溢流閥，8、15、21為氣罐，12、13、19、20為二位二通電磁閥，9、16為無(wú)油真空泵。
A、B為5A分子篩吸附柱，C、D為碳分子篩吸附柱，E、F為氧分子篩吸附柱。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明作具體的說(shuō)明。
如圖1所示，本發(fā)明的高濃度分子篩制氧設(shè)備，是由脫水裝置、吸氧裝置和吸氮裝置依次串聯(lián)而成。
脫水裝置包括有無(wú)油空氣壓縮機(jī)(1)，汽水分離器(2)、兩個(gè)二位三通電磁閥(3、 4)，兩個(gè)5A分子篩吸附柱(A、B)，二個(gè)單向節(jié)流閥(5、6)，一個(gè)溢流閥(7)，氣罐(8)。
汽水分離器為普通的市售汽水分離器，主要是脫除空氣中的大部分水分。
5A分子篩的孔徑為4. 5-5A，用于脫除剩余的小部分水分，以及部分的二氧化碳、 二氧化硫等雜質(zhì)。
當(dāng)一個(gè)5A分子篩吸附柱處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，另一個(gè)5A分子篩吸附柱處于解吸狀態(tài)， 并且使用運(yùn)行狀態(tài)的5A分子篩吸附柱的空氣吹掃另一 5A個(gè)分子篩吸附柱，以吹除其中的水分。一個(gè)周期后(一般為10秒)，兩個(gè)5A分子篩吸附柱進(jìn)行交換運(yùn)行狀態(tài)。
吸氧裝置包括有兩個(gè)二位三通電磁閥(10、11)，兩個(gè)碳分子篩吸附柱(C、D)，兩個(gè)二位二通電磁閥(12、13)，一個(gè)溢流閥(14)，氣罐(15)。
吸氧裝置采用碳分子篩吸附柱用于吸附氧氣，排出氮?dú)夂投栊詺怏w等其它氣體， 并將吸附的氧氣抽到氣罐(15)中。
當(dāng)一個(gè)碳分子篩吸附柱(C)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，氧氣被吸附在碳分子篩吸附柱上，氮?dú)馔ㄟ^(guò)二位二通電磁閥(12)和溢流閥(14)排出；同時(shí)，另一個(gè)碳分子篩吸附柱(D)處于解吸狀態(tài)，通過(guò)真空泵(9)將碳分子篩吸附柱(D)吸附的氧氣吸到氣罐(15)內(nèi)。一個(gè)周期后 (一般為10秒)，兩個(gè)碳分子篩吸附柱進(jìn)行交換運(yùn)行狀態(tài)。
吸氮裝置包括有一個(gè)無(wú)油真空泵(16)，兩個(gè)二位三通電磁閥(17、18)，兩個(gè)氧分子篩吸附柱(E、F)，兩個(gè)二位二通電磁閥(19、20 )，氣罐(21)。
吸氮裝置采用氧分子篩吸附柱用于吸附剩余的氮?dú)夂推渌鼩怏w，使最后產(chǎn)生的氧氣過(guò)到99. 6以上，最高達(dá)99. 99%。
當(dāng)一個(gè)氧分子篩吸附柱(E)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，氮?dú)獾入s質(zhì)氣體被吸附在氧分子篩吸附柱(E)上，氧氣通過(guò)二位二通電磁閥(19)排至氣罐(21)內(nèi)；同時(shí)，另一個(gè)分子篩吸附柱 (F)處于解吸狀態(tài)，通過(guò)真空泵(16)和二位三通電磁閥(18)將氧分子篩吸附柱(F)吸附的氮?dú)馀懦觥Ｒ粋€(gè)周期后(一般為10秒)，兩個(gè)分子篩吸附柱進(jìn)行交換運(yùn)行狀態(tài)。
其運(yùn)行方式為第一上電，控制電路驅(qū)動(dòng)，無(wú)油空氣壓縮機(jī)(1)、無(wú)油真空泵(9、16)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)油真空壓縮機(jī)(1)為吸附5A分子篩吸附柱(A、B)提供原料氣體，無(wú)油真空泵(9、16)將碳分子篩吸附柱(C、D)、氧分子篩吸附柱(E、F)和氣罐(15)抽真空，清掃殘留氣體。
第二無(wú)油空氣壓縮機(jī)(1)產(chǎn)生的氣體首先進(jìn)入5A分子篩吸附柱(A)，使其處于吸附狀態(tài)，裝在5A分子篩吸附柱(A)的5A分子篩將空氣中的水、二氧化碳、二氧化硫和一部分氮?dú)馕降?，?jīng)凈化的空氣通過(guò)溢流閥(7)進(jìn)入氣罐(8)，同時(shí)通過(guò)單向節(jié)流閥(6)分出一小部分氣體吹掃5A分子篩吸附柱(B)，5A分子篩吸附柱(B)處于解吸狀態(tài)，10秒后控制電路轉(zhuǎn)換5A分子篩吸附柱(A)和5A分子篩吸附柱(B)吸附和解吸狀態(tài)，使凈化后的氣體連續(xù)不斷的進(jìn)入氣罐(8)。
第三控制電路將二位三通電磁閥(10、11)交替打開(kāi)(周期為10秒)，使氣罐(8)內(nèi)的氣體交替進(jìn)入碳分子篩吸附柱(C、D)，裝在碳分子篩吸附柱(C、D)內(nèi)的碳分子篩交氧氣抽出進(jìn)入氣罐(15)內(nèi)。
第四進(jìn)入氣罐(15)內(nèi)的氧氣通過(guò)無(wú)油真空泵(9)送入二位三通電磁閥(17、18)， 控制電路命令二位三通電磁閥(17、18)交替工作，裝在二位三通電磁閥(17、18)內(nèi)的氧分子篩交替工作的同時(shí)，交殘留的氮?dú)膺M(jìn)一步吸附，二位二通電磁閥(19、20)與二位三通電磁閥(17、18)同步交替打開(kāi)，將凈化后的氧氣送入氣罐(21 )，真空泵(16)將處于解吸狀態(tài)的氧分子篩吸附柱(E、F)抽真空再生。流入氣罐(21)的氧氣用醫(yī)用表檢測(cè)氧氣濃度，可穩(wěn)定達(dá)到99. 99%以上。權(quán)利要求
1.一種高濃度分子篩制氧設(shè)備，其特征在于是由脫水裝置、吸氧裝置和吸氮裝置依次串聯(lián)而成；所述的吸氧裝置包括有兩個(gè)相并聯(lián)的碳分子篩吸附柱、氣罐、真空泵，每個(gè)碳分子篩吸附柱的上、下端分別連接有一個(gè)電磁閥，位于上端的電磁閥的另外一個(gè)通口均與壓力釋放閥的進(jìn)口連接，位于下端的電磁閥的另外兩個(gè)通口分別與脫水裝置和氣罐連接，氣罐與真空泵連接；所述的吸氮裝置包括有兩個(gè)相并聯(lián)的氧分子篩吸附柱、氣罐、真空泵，每個(gè)氧分子篩吸附柱的上、下端分別連接有一個(gè)電磁閥，位于上端的電磁閥的另外一個(gè)通口均與氣罐連接， 位于下端的電磁閥的另外兩個(gè)通口分別與吸氧裝置和真空泵連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濃度分子篩制氧設(shè)備，其特征在于所述的脫水裝置包括空氣壓縮機(jī)、汽水分離器、分子篩脫水裝置和氣罐，所述的分子篩脫水裝置包括有兩個(gè)相并聯(lián)的脫水分子篩吸附柱、氣罐，每個(gè)脫水分子篩吸附柱的上端分別連接有一個(gè)單向節(jié)流閥， 每個(gè)單向節(jié)流閥的出口均與壓力釋放閥連接，壓力釋放閥的出口與氣罐連接，每個(gè)脫水分子篩吸附柱的下端分別連接有一個(gè)電磁閥，電磁閥的另一個(gè)通口均與汽水分離器的出口連接，汽水分離器的進(jìn)口與空氣壓縮機(jī)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高濃度分子篩制氧設(shè)備，其特征在于所述碳分子篩吸附柱和氧分子篩吸附柱上端的電磁閥均為二位二通電磁閥，所述碳分子篩吸附柱、氧分子篩吸附柱和脫水分子篩吸附柱的下端的電磁閥均為二位三通電磁閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高濃度分子篩制氧設(shè)備，其特征在于所述的空氣壓縮機(jī)為無(wú)油空氣壓縮機(jī)，所述的真空泵為無(wú)油真空泵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高濃度分子篩制氧設(shè)備，其特征在于所述的脫水分子篩吸附柱的吸附劑為5A分子篩或13X分子篩。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制氧設(shè)備，特別涉及一種高濃度醫(yī)用分子篩制氧設(shè)備，是由脫水裝置、吸氧裝置和吸碳裝置依次串聯(lián)而成；所述的吸氧裝置包括有兩個(gè)相并聯(lián)的碳分子篩吸附柱、氣罐、真空泵；所述的吸碳裝置包括有兩個(gè)相并聯(lián)的氧分子篩吸附柱、氣罐、真空泵。本發(fā)明的高濃度醫(yī)用分子篩吸附柱制氧設(shè)備，采用無(wú)熱自動(dòng)再生分子篩干燥技術(shù)脫除空氣中的水、二氧化碳、二氧化硫等有害氣體。用碳分子篩優(yōu)先吸附氧來(lái)脫除氮?dú)夂蜌鍤?，用氧分子篩脫除殘留的氮?dú)猓寡鯘舛茸罡呖蛇_(dá)到99.99%以上。由于真空變壓吸附不使用產(chǎn)品氧氣做再生氣體，不僅提高了氧回收率，也解決了使用壽命問(wèn)題，廣泛用于工業(yè)、醫(yī)院和國(guó)防建設(shè)等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C01B13/02GK102502511SQ201110339689
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者李樹(shù)森 申請(qǐng)人:濟(jì)南寶豐電氣有限公司