专利名称：医用分子筛变压吸附制氧机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于制氧机类，更具体讲涉及一种适用于医疗单位集中供氧的分子筛变压吸附制氧机。
医用氧气的制取方法，传统有电解水法、化学制氧法和深冷空分法。其中电解水法和化学制氧法，因其成本高昂，故只适用于需气量很小的场合；深冷空分法，其生产装置复杂、设备投资高，占地面积大，操作和维修麻烦，且生产出的氧气，需装入钢瓶或液氧罐，无论运输、储存，还是使用，都给用户带来诸多不便。
分子筛变压吸附制氧，纵观已公开的技术有专利号93246466.1“一种多用制氧机”和专利号95234667.2“一种保健急救用超小型制氧机”。专利号93246466.1所采用的控制方法为延时集成电路直接控制电磁阀组，工艺流程中各工序所需时间为不可调；吸附塔中采用的分流挡板，会造成分子筛在气流作用下与分流挡板发生刚性碰撞，降低分子筛寿命。专利号95234667.2，采用低压吸附，真空解析的方法，氧气出口压力低；仅用一只吸附塔，产氧量低。
本实用新型的目的在于克服上述现有技术不足之处，提供一种低压吸附、常压解析分子筛变压吸附制氧机。该机稳定可靠，分子筛寿命长，运行费用低，产气量高，可适于医疗单位集中供氧。
本实用新型是通过以下技术措施来实现其目的的。一种医用分子筛变压吸附制氧机，包括空压机、空气过滤器、空气贮罐、与空气贮罐连通含有分子筛的吸附塔、与吸附塔连通的贮氧罐、在空气贮罐与吸附塔之间设置的控制器和执行系统。吸附塔为两个筒体，其构造为底部设有气体分布器、上面垫有椰丝垫，筒顶装有棕树丝垫，下面设有气体分布器和椰丝垫，上下椰丝垫间填满分子筛。控制器为PLC可编程序控制器，执行系统由先导电磁阀组、气动阀以及它们之间的连接管件组成，控制器与先导电磁阀组电线连接，每个电磁阀为单向二位五通结构，它有与气源连通的入口，有与气动阀两个入口连通的出口，气动阀的两个出口与吸附塔和气源或氧气贮罐连通。空压机为包含空气压缩、冷冻干燥、过滤的空压机组。
气体分布器是由两片均布圆孔的钢制花板，中间垫以不锈钢丝网组成，分布器外径与吸附塔内径相同。气动阀包括两个进气阀、两个排气阀、两个产气阀、两个均压阀，进气阀、排气阀和一个均压阀并列连接，产气阀和另一个均压阀并列连接。进气阀、排气阀、产气阀、均压阀，由气缸和开闭腔两部分构成，气缸活塞与开闭腔活基连为一体，气缸上开有进气A口、B口与所述电磁阀的出口连通，开闭腔上开有出气P口、O口，进气阀、排气阀的开闭腔上的P口分别与气源、吸附塔底部连通，O口与分别与吸附塔底部、消音器连通，产气阀的开闭腔上的P口与吸附塔连通，O口与贮氧罐连通，均压阀的开闭腔上的P口、O口分别与两个吸附塔连通。空压机组与空气贮罐之间，还设有调压阀；空气贮罐与吸附塔之间在电磁阀组的前面还设置过滤器、调压阀；氧气贮罐的底部出口连接有予过滤器、无菌过滤器、调压阀和流量计。PLC可编程序控制器置于控制箱内，设有电源开关、手动开关组、手动自动转换开关、自动运行开关、插座、电源显示灯、自动运行显示灯、低氧报警显示灯并线路连接。执行系统还可以由系统控制器直接控制的开闭电磁阀，开闭电磁阀包括两个兼作进气和均压的电磁阀、两个排气电磁阀并列连接，与两个吸附塔的底部入口相通，两个均压阀、两个单向阀、一个针阀并列连接，与两个吸附塔的顶部出口相通，串联的两个单向阀中间通过硬管与流速控制阀、针阀、产气电磁阀和氧气贮罐连通，在吸附塔、贮氧罐底部还分别设有泄压阀。氧气贮罐出口的调压阀，用软管还连接有控氧仪，它与PLC控制器和低氧报警显示灯电线连接。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为气动阀的结构示意图；图3为气体分布器的花板结构示意图；图4为本实用新型电器原理图；图5为本实用新型实施例的工流程图；图6为本实用新型另一个实施例的工艺流程图。
本实用新型将结合附图通过实施例进一步详细说明。
如图1所示，一种医用分子筛变压吸附制氧机，由包含空气压缩、冷冻干燥、过滤的空压机组1，通过硬管连接调压阀2和空气过滤器4至空气储罐5。从空气储罐引出的洁净压缩空气，如图5所示流程，分出两支一支通过耐压软管连接油水过滤器28和调压阀30，到先导电磁阀组31的气源入口处，穿过先导电磁阀组31出口处分为两组接入气动阀。
如图2所示，气动阀由气缸38、和开闭腔40构成，气缸活塞39与开闭腔活塞连为一体。气缸上开有进气A口、B口，开闭腔上开有出气P口、O口。
如图1所示，由先导电磁阀组引出的两组管路，一组由红色软管接入气动阀11、12、13、14、15、17、18、19的A口；另一组通过白色软管接入上述气动阀的B口。
如图1所示，由空气贮罐引出的两支管路，另一支通过无缝钢管经球阀10进入进气阀11、12的P口，进气阀的O口与吸附塔底部相通，与进气阀11、12并列连接的有均压阀13和排气阀14、15，在排气阀14、15的中间接出消音器9。两个吸附塔6、7的顶部出气孔分别与两个产气阀18、19的P口相通，与产气阀18、19并列连接的有均压阀17和针阀16，两个吸附塔分别接有氧压表20和21。在两个产气阀18、19、O口的中间通过无缝钢管与球阀22相连进入氧气贮罐8的顶部，氧气贮罐底部出口连接予过滤器23、无菌过滤器24、调压阀25和流量计27，气体即可输送到工作面。在三支调压阀2、30、25上，还分别装有压力表3、29、26。
气源通过进气阀进入吸附塔的底部，吸附塔底部焊接有气体分布器35，其上垫有椰丝垫36，气流均匀地从吸附塔内分子筛37截面向上流动，吸附塔内分子筛的顶部装入椰丝垫36，其上有气体分布器35和被压缩的棕树丝垫34。气体分布器由两片如图3所示的均布圆孔的钢制花板，中间垫以不锈钢丝网构成，分布器外径与吸附塔内径相同。
如图1、2、4所示，电源控制箱32与先导电磁阀组31由电线组连接，将PLC控制器45发出自动运行指令的电信号，传达给先导电磁阀组31，该电磁阀的阀芯动作，即可切换气动阀B、A口与P口接通状态，打开或关闭P口与O口状态。控氧仪33从专用插座上接取电源，其测氧的样氧通过软管从调压阀25处接入，当氧气浓度低于设定指标时，通过低氧显示灯49报警。正常工作状态下，控氧仪33由数码管实时显示氧气浓度。
本实用新型除空压机组外，安装于槽钢和钢板制作的底座上。
如图5所示，本实用新型工艺流程(参看图4)如下空压机组1接通电源，提供洁净的压缩空气，变压吸附分离装置接通电源开关41，将自动手动开关43置于手动档，通过手动开关组42，检查系统连接是否正常，而后将自动开关43置于自动档，按下系统自动运行按钮44，制氧机开始根据PLC内工艺程序自动运行。
当进气阀11，排气阀15和产气阀18接通时，气源进入吸附塔6开始吸附氮气，大部分氧气经产气阀18、球阀22进入氧气储罐；一小部分氧气通过针阀16进入吸附塔7吹扫其吸析出的氮气，并经排气阀15排空；当吸附塔6内分子筛接近饱和时，产气阀18、进气阀11、排气阀15关闭，均压阀13和17打开，吸附塔6向吸附塔7均压，1-3秒后，均压阀13和17关闭，进气阀12、产气阀19和排气阀14打开，吸附塔7开始吸附，大部分氧气通过产气阀19，经球阀22进入氧气储罐。小部分氧气经针阀16吹扫吸附塔6解析出的氮气，经排气阀14排空；当吸附塔7内分子筛接近饱和时，气动阀12、19和14关闭，均压阀13和17打开，吸附塔7向吸附塔6均压1-3秒，均压阀13和17关闭。然后吸附塔6又开始吸附，重复吸附—均压—解析之过程，吸附塔6和7交替进行，不断产生氧气。
本实用新型在结构不变的前提下，还可用图6所示执行机构来完成制氧机功能。即系统控制器直接控制开闭电磁阀，来完成吸附—均压—解析之过程。执行系统的构成兼作进气和均压电磁阀61和62、排气电磁阀63和64并列连接，与两个吸附塔的底部入口相通，均压电磁阀53和52、单向阀54、55、针阀16并列连接，与两个吸附塔的顶部出口相通，串联的两个单向阀54、55中间通过硬管与流速控制阀57和针阀56、产气电磁阀58和氧气贮罐8连通，在吸附塔、贮氧罐底部设有泄压阀50、51、60。
如图6所示，本实用新型的工艺流程还可以如下当进气电磁阀62、排气电磁阀64、产气电磁阀58打开时，气源进入吸附塔6开始吸附，大部分产品气通过单向阀54、流速控制阀57、针阀56和产气电磁阀58进入氧气储罐8，小部分氧气通过针阀16，吹扫吸附塔7解析出的氮气，经排气阀64和消音器9排空。当吸附塔6内分子筛吸附接近饱和时，产气阀58和排空阀64关闭，均压阀52、53、61打开，吸附塔6向吸附塔7均压1-3秒；而后关闭电磁阀62、52、53，打开排气阀63和产气阀58，吸附塔7开始吸附，大部分氧气通过单向阀55，流速控制阀57、针阀56和产气电磁阀58进入氧气储罐8，小部分氧气通过针阀16，吹扫吸附塔6解析出的氮气，经排气阀63和消音器9排空。当吸附塔7内分子筛吸附接近饱和时，产气阀58和排空阀64关闭，均压阀52、53和62打开，吸附塔7向吸附塔6均压1-3秒，而后关闭电磁阀61、52和53，打开排气阀64和产气阀58，吸附塔6又一次开始吸附，重复上述步骤，吸附塔6和7交替产生氧气。产气过程由单向阀和产气阀58协调输出，气流不可逆向回吸附塔，增加泄压阀50、51和60来确保系统安全。产气阀58和氧气贮罐8之间还装有氧压表59。
本实用新型与现有技术相比之优点
1、空压机出口压力设定值为6-8个大气压，温度低，含水份低。大大减少油雾对分子筛的污染和水份对分子筛造成的负担。扣除管道压损，氧气出口压力通过调压阀在0.05-0.5MPa可调，满足管道输氧动力要求。可适于医疗单位集中供氧。
2、本机采用两种控制方式之一，均可对制氧机各个工序工作时间长短(如吸附、解析、均压、两吸附塔切换周期)，在不停机的状态下，通过编程器动态调整，达到系统最优化设计，该执行机构可实现零泄露，整机工作稳定、可靠。
3、两只吸附塔内上、下均装有气体分布器，使空气能从底部进入吸附塔，均匀地从吸附塔截面内流过，消除吸附死角；另装有椰丝垫，避免分子筛随气流与分布器的刚性碰撞；顶部装有被压缩的棕树丝垫，靠其弹力，压紧分子筛，避免分子筛随气流在短时间内发生快速位移，导致分子筛相互碰撞摩擦并且与吸附塔发生撞击。克服分子筛粉化失效。大大延长分子筛寿命、产氧量高、运行费用低。
本实用新型生产的氧气，经山西省药品检验所检验，氧浓度94％，二氧化碳含量小于0.01％，无气味。符合国家GB8986-88及医药行业标准。
权利要求1.一种医用分子筛变压吸附制氧机，包括空压机、空气过滤器、空气贮罐、与空气贮罐连通含有分子筛的吸附塔、与吸附塔连通的贮氧罐、在空气贮罐与吸附塔之间设置的控制器和执行系统，其特征在于所述的吸附塔为两个筒体，其构造为底部设有气体分布器(35)、上面有椰丝垫(36)、筒顶装有棕树丝垫(34)、下面设有气体分布器(35)和椰丝垫(36)，上下椰丝垫间填满分子筛(37)；所述的控制器为PLC可编程序控制器(45)，执行系统由先导电磁阀组(31)、气动阀以及它们之间的连接管件组成，控制器与电磁阀组电线连接，每个电磁阀为单向二位五通结构，它有与气源连通的入口，有与气动阀两个入口连通的出口，气动阀的两个出口与吸附塔和气源或氧气贮罐连通；所述的空压机为包含空气压缩、冷冻干燥、过滤的空压机组(1)。
2.按照权利要求1所述的医用分子筛变压吸附制氧机，其特征在于所述的气体分布器(35)由两片均布圆孔的钢制花板，中间垫以不绣钢丝网组成，分布器外径与吸附塔内径相同。
3.按照权利要求1所述的医用分子筛变压吸附制氧机，其特征在于所述的气动阀包括两个进气阀(11、12)、两个排气阀(14、15)、两个产气阀(18、19)、两个均压阀(13、17)，进气阀(11、12)、排气阀(14、15)和均压阀(13)并列连接，产气阀(18、19)和均压阀(17)并列连接。
4.按照权利要求3所述的进气阀、排气阀、产气阀、均压阀，由气缸(38)和开闭腔(40)两部分构成，气缸活塞(39)与开闭腔活塞连为一体，气缸上开有进气A口、B口与所述电磁阀的出口连通，开闭腔上开有出气P口、O口，进气阀、排气阀的开闭腔上的P口分别与气源、吸附塔底部连通，O口分别与吸附塔底部、消音器(9)连通，产气阀(18、19)的开闭腔上的P口与吸附塔连通，O口与贮氧罐(8)连通，均压阀(13、17)的开闭腔上的P口、O口分别与两个吸附塔(6、7)连通。
5.按照权利要求1所述的医用分子筛变压吸附制氧机，其特征在于所述的空压机组与空气贮罐之间，还设有调压阀(2)；所述的空气贮罐与吸附塔之间在电磁阀组(31)的前面还设置过滤器(28)、调压阀(30)；所述的氧气贮罐的底部出口连接有予过滤器(23)、无菌过滤器(24)、调压阀(25)和流量计(27)。
6.按照权利要求1所述的医用分子筛变压吸附制氧机，其特征在于所述的PLC可编程序控制器(45)置于控制箱(32)内，设有电源开关(41)、手动开关组(42)、手动自动转换开关(43)、自动运行开关(44)、插座(46)、电源显示灯(47)、自动运行显示灯(48)、低氧报警显示灯(49)并线路连接。
7.按照权利要求1所述的医用分子筛变压吸附制氧机，其特征在于所述的执行系统是由系统控制器直接控制的开闭电磁阀，开闭电磁阀包括两个兼作进气和均压的电磁阀(61、62)、两个排气电磁阀(63、64)并列连接，与两个吸附塔的底部入口相通，两个均压阀(52、53)、两个单向阀(54、55)、一个针阀(16)并列连接，与两个吸附塔的顶部出口相通，串联的两个单向阀(55、54)中间通过硬管与流速控制阀(57)、针阀(56)、产气电磁阀(58)和氧气贮罐(8)连通，在吸附塔、贮氧罐底部还设有泄压阀(50、51、60)。
8.按照权利要求5所述的医用分子筛变压吸附制氧机，其特征在于所述的氧气贮罐出口的调压阀(25)用软管还连接有控氧仪(33)，它与PLC控制器(45)和低氧报警显示灯(49)电线连接。
专利摘要一种医用分子筛变压吸附制氧机,由空压机、空气过滤器、空气贮罐、含分子筛的两个吸附塔、贮氧罐以及控制器和执行系统等构成。吸附塔底部设有气体分布器,上面垫有椰丝垫,顶部装有棕树丝垫,下面设有气体分布器和椰丝垫,上下椰丝垫间填满分子筛。控制器为PLC可编程序控制器,执行系统由电磁阀组的阀芯动作切换气动阀,也可由系统控制器直接控制开闭电磁阀。本实用新型具有分子筛寿命长,运行可靠、产气量高等优点,可适于医疗单位集中供氧。
文档编号C01B13/02GK2409197SQ9925116
公开日2000年12月6日 申请日期1999年10月21日 优先权日1999年10月21日
发明者郭永明, 吕来吉, 白喜福, 刘世华, 贺瑞林, 曹爱珍 申请人:山西埃尔医用氧设备有限公司