三塔结构分子筛制氧系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种三塔结构分子筛制氧系统，包括三个吸附塔、四个储气罐、电磁阀组、实时监控和报警装置、冷干机降温干燥装置、空压机以及自动排水装置。所述的三个吸附塔的出气口通过单向阀连接储气罐；所述的实时监控和报警装置包括压力传感器以及温度传感器；所述的压力传感器的输入端连接储气罐的输出端；所述的温度传感器的检测探针设置在空压机的箱体内。本实用新型具有体积小、产氧量高、出口压力大、可移动的特点；并提高了三塔分子筛的使用效率，出氧稳定。
【专利说明】三塔结构分子筛制氧系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种分子筛制氧系统，尤其是一种小体积且具有三个吸附塔结构的分子筛制氧系统。
【背景技术】
[0002]氧气作为一种重要的原料在工业冶炼、造纸漂白、污水处理、医疗保健、高原补氧、科研氧源等领域有着广泛的用途。随着变压吸附法(Pressure Swing Adsorpt1n ,简称PSA)制氧技术于20世纪60年代开发成功以后，其利用分子筛吸附剂对氮气和氧气有不同的吸附能力制氧，产氧快、安全、经济、方便等特点展露出优势，轻松取代过去的瓶装氧和化学制氧。直到20世纪80年代美国Praxair公司研制的第一台小型制氧机问世后，小型分子筛制氧机市场占有率也在逐年上升。
[0003]目前，常用的PSA制氧工艺分为两塔分子筛制氧、三塔分子筛制氧和四塔分子筛制氧，而变压吸附法大体可以分为吸附、放空、冲洗、均压这几个步骤。。
[0004]两塔分子筛制氧工艺常见于小型分子筛制氧机，其两个分子筛吸附塔交替循环产氧，工艺流程简单操作容易，但其氧气回收效率经研究发现只有30%，且出氧流量和压力都受到限制。
[0005]三塔分子筛制氧和四塔分子筛制氧常见于大流量大体积的分子筛制氧机。其中四塔分子筛制氧在目前市面上有两种方式，一种是利用两个两塔结构的制氧机级联进气和出气，达到名义上的四塔制氧，这种方法制氧效率低且与两塔制氧原理类似；另一种是实际意义上的四塔制氧，即每个吸附塔都要经过四个步骤的循环产氧，工艺流程复杂，操作麻烦。
[0006]三塔分子筛制氧机由于产氧量大，出口压力较大，氧气产生效率较高，在一些工业领域使用性价比较高，但目前三塔结构分子筛制氧机大部分都是大型设备，耗费材料，不易移动；且电磁阀使用数量较多，达到15个左右，控制起来较为繁琐；系统监控不完善，设备及操控者的安全性较低；由于三塔制氧机的运行压力较高，经过压缩的空气温升很高，目前市面上的三塔制氧机没有较好的降温系统。
实用新型内容
[0007]本实用新型要解决的技术问题是:提供一种三塔结构分子筛制氧系统，具有体积较小可移动，电磁阀使用少控制方便，产氧能力强、成本较低、散热系统先进等优点。
[0008]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种三塔结构分子筛制氧系统，包括三个吸附塔、四个储气罐、电磁阀组、实时监控和报警装置、冷干机降温干燥装置、空压机以及自动排水装置；
[0009]本实用新型所述的三个吸附塔具有桶体；所述的桶体为铝合金筛桶，直径为86^90mm ;所述的储气罐为铝合金储气罐；所述的储气罐的罐体的直径为76?80mm ;配备四个铝合金储气桶用于缓冲通过分子筛分离出的氧气，达到高压、高浓度氧气持续稳定的供
5口 O
[0010]本实用新型所述的电磁阀组包括9个电磁阀:第一进气阀、第二进气阀、第三进气阀、第一废气阀、第二废气阀、第三废气阀、第一均压阀、第二均压阀、第三均压阀；所述的第一进气阀、第二进气阀、第三进气阀的进气端与压缩机出气端相连；所述的第一进气阀的出气端与第一吸附塔的进气端以及第一废气阀的进气端相连；所述的第二进气阀的出气端与第二吸附塔的进气端以及第二废气阀的进气端相连；所述的第三进气阀的出气端与第三吸附塔的进气端以及第三废气阀的进气端相连；所述的第一废气阀、第二废气阀和第三废气阀的出气口全部接入排气消音系统；所述的第一均压阀、第二均压阀、第三均压阀分别对应接入第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔的出气口，将第一吸附塔、第二吸附塔以及第三吸附塔两两级联起来；所述的三个吸附塔的出气口通过单向阀连接储气罐；
[0011]为了保证机器运行的正常稳定和操作的使用安全，本实用新型所述的实时监控和报警装置包括压力传感器以及温度传感器；所述的压力传感器的输入端连接储气罐的输出端；所述的温度传感器的检测探针设置在空压机的箱体内；
[0012]为了保证经过压缩机压缩后的压缩空气能迅速降温和干燥，防止吸附塔内的分子筛因为高温而吸附解析效率降低和受潮导致分子筛失效的后果，本实用新型加入了冷干机降温干燥装置；所述的冷干机降温干燥装置包括冷凝器、蒸发器、分离装置以及过滤干燥装置；所述的冷凝器的输入端连接空压机的输出端；所述冷凝器的输出端通过过滤干燥装置与蒸发器相连接；
[0013]本实用新型所述的自动排水装置具有排水阀以及控制装置；所述的排水阀的输入端通过连接管路与冷干机降温干燥装置的底部出口相连接；所述的排水阀与控制装置电路连接。
[0014]进一步的说本实用新型所述的实时监控和报警装置还包括显示装置，所述的显示装置为IXD液晶面板。
[0015]本实用新型的有益效果是，解决了【背景技术】中存在的缺陷，具有体积小、产氧量高、出口压力大、可移动的特点；减少了电磁阀的使用，减少了原材料成本的同时，提高了三塔分子筛的使用效率，出氧稳定；具有一定的干燥能力，将高压空气中的一部分水汽进行干燥，延长了分子筛的寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0017]图1是本实用新型的电气连接图；
[0018]图2是本实用新型电磁阀组的电气图；
[0019]图3是本实用新型冷干机降温干燥装置的结构框图。
【具体实施方式】
[0020]现在结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
[0021]一种三塔结构分子筛制氧系统，包括三个吸附塔、四个储气罐、电磁阀组、实时监控和报警装置、冷干机降温干燥装置、空压机以及自动排水装置；系统电气连接图如图1所/Jn ο
[0022]三个吸附塔具有桶体；桶体为铝合金筛桶，直径为86、0mm ;储气罐为铝合金储气罐；储气罐的罐体的直径为76?80_ ;配备四个铝合金储气桶用于缓冲通过分子筛分离出的氧气，达到高压、高浓度氧气持续稳定的供给。
[0023]如图2所示，9个电磁阀，分别是:第一进气阀A、第二进气阀B、第三进气阀C、第一废气阀A、第二废气阀B、第三废气阀C、第一均压阀A、第二均压阀B、第三均压阀C，用于控制压缩空气、氧气和废气的导通路径。其中，第一进气阀A、第二进气阀B、第三进气阀C的进气端与压缩机出气端相连，第一进气阀A的出气端与第一吸附塔A的进气端和第一废气阀A的进气端相连，第二进气阀B的出气端与第二吸附塔B的进气端和第二废气阀B的进气端相连，第三进气阀C的出气端与第三吸附塔C的进气端和第三废气阀C的进气端相连，第一废气阀A、第二废气阀B和第三废气阀C的出气口全部接入排气消音系统。第一均压阀A、第二均压阀B、第三均压阀C分别接入第一吸附塔A、第二吸附塔B、第三吸附塔C的出气口，将第一吸附塔A、第二吸附塔B、第三吸附塔C两两级联起来。吸附塔出气口连接储气桶，中间用单向阀导通。
[0024]系统运行循环包括了三个大循环和四个小循环，合计12个步骤完成I次制氧周期。三个大循环包括:A塔循环供氧一C塔循环供氧一B塔循环供氧，之后重新进入A塔循环供氧；四个小循环包括为在每个大循环的过程中，都要进行4步骤运行，以A塔循环供氧为例，4个步骤A塔均在进行充气吸附制氧过程，而C塔在前两个步骤进行解吸排放废气，同时A塔对B塔、B塔对C塔进行均压，后两个步骤在B塔对C塔完成均压过程后，开始B塔进行解吸排放废气和A塔与C塔的均压过程。同样，进入C塔循环供氧也将延续前一步骤，以C塔吸附制氧为主体，依次从C塔到A塔到B塔的均压过程，排除B塔和A塔的解吸废气，完成4个内部小循环。
[0025]整机运行监控方面，为了保证机器运行的正常稳定和操作的使用安全，系统监控中通过压力传感器MPX5500DP的探测，加入了运行压力的时时监控和报警系统，其中包括低压报警和高压报警；MPX5500DP为压力传感装置，从储气罐的输出端连接管路至该压力传感器接口处，用来检测氧气出口压力值；DS18B20温度传感器装置，将探头部分深入无油空压机所处箱体环境，保护整机的温度安全及正常运行。数据显示在LCD液晶面板上。
[0026]而运行过程中压缩机由于气量增大，相应功耗增加，发热量有一定的提升，故而采用目前市面上探测精度较高的DS18B20温度传感器对压缩机运行过程中的机内环境温度进行检测，并加入高温报警功能，以保证机器的正常运行。同时，加入本次运行时间和累计时间的运行监控，能够有效提醒用户使用时间情况。
[0027]为了保证经过压缩机压缩后的压缩空气能迅速降温和干燥，防止吸附塔内的分子筛因为高温而吸附解析效率降低和受潮导致分子筛失效的后果，在系统中加入了冷干机降温干燥装置，如图3所示；让压缩机压缩过的空气先通过冷干机降温并干燥之后，再让该气体进入分子筛分离系统进行吸附解析，达到分子筛的高效运行。其中冷干机可以随客户要求调整冷却温度，冷干机调温旋钮标注了冷却温度，范围为-30°C -30°C，能满足所有用户的需求。
[0028]在加入了冷干机降温干燥系统的同时，为了适应更大范围的使用环境，保护机器的稳定运行，在控制系统中也加入了自动排水系统。因为在某些地区，常年潮湿，空气湿度较高，即使加入冷干机干燥系统也无法将空气中的水气完全排除，故而影响到分子筛的寿命，所以，在系统中加入自动排水控制，可以由用户按照当地空气湿度情况自行设定自动排水间隔时间，通过排水阀控制排水口，对冷干机或除水器中残留的多余水分进行排除。当冷干机内的水份无法完全排除时，排水阀受控制板控制，间隔设定时间后，排水阀导通，将冷干机内多余水份排出机器，达到机内气体较为干燥的程度，有效延长了分子筛使用的寿命。
[0029]以上说明书中描述的只是本实用新型的【具体实施方式】，各种举例说明不对本实用新型的实质内容构成限制，所属【技术领域】的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的【具体实施方式】做修改或变形，而不背离实用新型的实质和范围。
【权利要求】
1.一种三塔结构分子筛制氧系统，其特征在于:包括三个吸附塔、四个储气罐、电磁阀组、实时监控和报警装置、冷干机降温干燥装置、空压机以及自动排水装置； 所述的三个吸附塔具有桶体；所述的桶体为铝合金筛桶，直径为86、0mm ;所述的储气罐为铝合金储气罐；所述的储气罐的罐体的直径为76?80mm ； 所述的电磁阀组包括9个电磁阀:第一进气阀、第二进气阀、第三进气阀、第一废气阀、第二废气阀、第三废气阀、第一均压阀、第二均压阀、第三均压阀；所述的第一进气阀、第二进气阀、第三进气阀的进气端与压缩机出气端相连；所述的第一进气阀的出气端与第一吸附塔的进气端以及第一废气阀的进气端相连；所述的第二进气阀的出气端与第二吸附塔的进气端以及第二废气阀的进气端相连；所述的第三进气阀的出气端与第三吸附塔的进气端以及第三废气阀的进气端相连；所述的第一废气阀、第二废气阀和第三废气阀的出气口全部接入排气消音系统；所述的第一均压阀、第二均压阀、第三均压阀分别对应接入第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔的出气口，将第一吸附塔、第二吸附塔以及第三吸附塔两两级联起来；所述的三个吸附塔的出气口通过单向阀连接储气罐； 所述的实时监控和报警装置包括压力传感器以及温度传感器；所述的压力传感器的输入端连接储气罐的输出端；所述的温度传感器的检测探针设置在空压机的箱体内； 所述的冷干机降温干燥装置包括冷凝器、蒸发器、分离装置以及过滤干燥装置；所述的冷凝器的输入端连接空压机的输出端；所述冷凝器的输出端通过过滤干燥装置与蒸发器相连接； 所述的自动排水装置具有排水阀以及控制装置；所述的排水阀的输入端通过连接管路与冷干机降温干燥装置的底部出口相连接；所述的排水阀与控制装置电路连接。
2.如权利要求1所述的三塔结构分子筛制氧系统，其特征在于:所述的实时监控和报警装置还包括显示装置，所述的显示装置为LCD液晶面板。
【文档编号】C01B13/02GK204111315SQ201420528626
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2014年9月16日
【发明者】孙保安 申请人:保定迈卓医疗器械有限公司