专利名称：膜分离富氧装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及富氧装置，是一种流量大、体积小的中空纤维膜分离富氧装置。
背景技术：
膜分离制氧技术作为一种新型的分离富集技术，在石油化工、轻工、纺织、食品、生 物技术、医药、环境保护领域得到了广范应用和快速发展。我国对膜分离富氧技术的研究始 于20世纪80年代初，先由中国科学院组织多家化学研究所协同攻关，进行高分子膜富氧技 术的研究，研究的分离膜最高氧浓度30%，主要用于大型工业助燃富氧装置。由于膜组件的 体积大，没有相应的小型化产品，致使膜分离富氧装置在小型化应用方面相对滞后。特别是 富氧流量大于10升每分钟以上的小型化富氧装置的实物样机研究基本上未见报道。正常 氧疗保健吸氧时，一般氧浓度控制在30% 40%之间，以避免氧气浓度大于50%时氧中毒的 危险，这也正是膜分离富氧技术(氧浓度25% 50%)在氧疗保健供氧装置方面的一大优点。 目前在流量方面，由于受膜分离组件的限制，富氧装置的流量相对较低，主要是流量和氧浓 度二者的变化呈反比变化，要保证较高的氧浓度，势必流量降低，反之亦然，正是由于这种 原因，致使膜分离富氧装置在小型化后普遍存在氧浓度和流量偏低。
发明内容本实用新型目的是通过工艺流程的创新，提供一种小型化、氧浓度高、流量大的中 空纤维膜分离富氧装置，以确保在医疗保健方面的吸氧需求。本实用新型的技术解决方案是设计一种膜分离富氧装置，各部组件由进气管路 和连接管路依次连接空气过滤器、压缩机、热管风冷散热器、除水过滤器、原料气缓冲瓶、压 力调节阀、中空纤维膜分离器、氧气缓冲瓶、气体流量计至氧气出口的吸氧面罩；其特征是 在原料气缓冲瓶出口和氧气缓冲瓶出口之间，通过管路连接有安全调节阀和单向阀构成流 量回补调节控制机构。所述的中空纤维膜分离器的氮气排放口连接有流量调节阀和排气消声器，氮气经 过排气消声器排放。所述的气体流量计的氧气出口通过四根供氧管路和一个1立方容积的气体试验 柜连接；气体试验柜相应和供氧进气口有相同大小的对流孔。本实用新型结构简单、布局紧凑，使用方便。创新性采用流量回补调节控制系统， 确保氧气浓度的同时，显著提高流量。实现了体积小、流量大、浓度高且符合医疗保健吸氧 需求的目标。本实用新型与现有技术相比具有以下优点和积极效果1.运行控制简单，无频繁 运行的切换阀门，一键式操作，方便使用，可靠性高。2.采用系统集成技术，体积小，结构紧 凑，适合车载使用。3.创新性采用流量回补调节控制系统，确保氧气浓度的同时，流量比一 般工艺流程技术有效提高70%。4.氧浓度稳定输出控制在30% 50%范围，流量可保证在 10L/min 22L/min范围内，可保证3到5人医疗保健方面的吸氧需求，其使用效果符合安全性和经济性要求。以下结合附图对本实用新型进一步说明。
图1本实用新型系统结构示意方框图；图2是本实用新型电路控制原理图。图中1、进气管路；2、空气过滤器；3、压缩机；4、热管风冷散热器；5、除水过滤器；
6、原料气缓冲瓶；7、压力调节阀；8、中空纤维膜分离器；9、流量调节阀；10、排气消声器； 11、氮气；12、氧气缓冲瓶；13、气体流量计；14、吸氧面罩；15、单向阀；16、安全调节阀；17、 电源按钮；18、启动按钮。
具体实施方式
实施例1设计的这种膜分离富氧装置，各部组件由进气管路1和连接管路依次连 接空气过滤器2、压缩机3、热管风冷散热器4、除水过滤器5、原料气缓冲瓶6、压力调节阀
7、中空纤维膜分离器8、氧气缓冲瓶12、气体流量计13至氧气出口的吸氧面罩14；与常规 膜分离富氧装置的不同之处在于，在原料气缓冲瓶6出口和氧气缓冲瓶12入口之间，通过 管路连接增加了安全调节阀16和单向阀15组成流量回补调节控制系统，其特征是在原料 气缓冲瓶6出口和氧气缓冲瓶12入口之间，通过管路连接装有安全调节阀16和单向阀15 构成流量回补调节控制机构。实施例2如
图1所示，膜分离富氧装置，包括进气管路1、连接管路依次连接空气过 滤器2、压缩机3、热管风冷散热器4、除水过滤器5、原料气缓冲瓶6、压力调节阀7、中空纤 维膜分离器8、氧气缓冲瓶12、气体流量计13至氧气出口的吸氧面罩14。中空纤维膜氮气 8排放口装有流量调节阀9和排气消声器10，氮气11经过排气消声器10排放。气体流量计13的氧气出口通过四根供氧管路和一个1立方容积的气体试验柜连 接；气体试验柜相应和供氧进气口有相同大小的对流孔。控制系统通过电源按钮17和启动按钮18分别控制电源、压缩机3以及热管风冷 散热器4。从而在不增加中空纤维膜分离器的情况下，有效保证了氧气浓度和流量的大幅度 提升。本实用新型的流量回补调节控制系统在使用过程中，相当于电子产品电路系统的 桥式电路，可以起到平衡系统压力，根据压力自动调节系统的氧气浓度和流量的作用；其 另一个作用是可以防止系统管路堵塞后压力遽然升高造成部组件损坏等，确保使用的安全 性。本实用新型的具体工作过程为如图2所示，按下电源按钮17，指示灯Rl亮，表明 电源接通可以启动，按下启动按钮18，指示灯R2亮，表明装置运行开始供氧。系统初始设 置最大流量为21升每分钟，对应氧浓度34. 5%，最小流量10升每分钟，对应氧浓度45. 0%。 使用人员可根据需要，通过气体流量计13的流量调节旋钮进行调节。当需要多人同时供氧 时，将吸氧面罩14取下，在气体流量计13的氧气出口连接多个吸氧面罩14进行分配即可 实现。需要停止供氧时，先按下启动按钮18，再按下电源按钮17即可。[0020]本实用新型的一个实施例的工作过程如下将一台膜分离富氧装置的气体流量计 13的氧气出口通过四根供氧管路和一个1立方容积的气体试验柜连接，气体试验柜相应的 预留和供氧进气口相同大小的对流孔，其余孔位全部保持密封，以模拟密闭环境的人体供 氧试验(预留的4个对流孔，相当于试验过程中有4个人在气体试验柜中消耗等体积的含 氧空气)。经测试，膜分离富氧装置供氧流量为20升每分钟，氧浓度32.0%。50分钟后，气 体试验柜中的氧气浓度达到30. 0%，湿度较试验前上升了 13. 8%。经试验结果证明，本实用 新型制备的氧气中湿度高于环境中的空气湿度，更适合人体呼吸使用，制氧流量可以满足4 个人以上的多人同时供氧需求，还可用于小空间的弥散式供氧，提高环境舒适性。本实用新型并不限于上述举例，他还有一些改进和变型，但不超出本实用新型的 实质范围。
权利要求1.膜分离富氧装置，各部组件由进气管路(1)和连接管路依次连接空气过滤器(2)、 压缩机(3)、热管风冷散热器(4)、除水过滤器(5)、原料气缓冲瓶(6)、压力调节阀(7)、中空 纤维膜分离器(8)、氧气缓冲瓶(12)、气体流量计(13)至氧气出口的吸氧面罩(14);其特 征是在原料气缓冲瓶(6)出口和氧气缓冲瓶(12)出口之间，通过管路连接有安全调节阀 (16)和单向阀(15)构成流量回补调节控制机构。
2.根权利要求1所述的膜分离富氧装置，其特征是所述的中空纤维膜分离器(8)的氮 气排放口连接有流量调节阀(9)和排气消声器(10)，氮气(11)经过排气消声器(10)排放。
3.根权利要求1所述的膜分离富氧装置，其特征是所述的气体流量计(13)的氧气出 口通过四根供氧管路和一个1立方容积的气体试验柜连接；气体试验柜相应和供氧进气口 有相同大小的对流孔。
专利摘要本实用新型涉及富氧装置，是一种流量大、体积小的中空纤维膜分离富氧装置，各部组件由进气管路和连接管路依次连接空气过滤器、压缩机、热管风冷散热器、除水过滤器、原料气缓冲瓶、压力调节阀、中空纤维膜分离器、氧气缓冲瓶、气体流量计至氧气出口的吸氧面罩；其特征是在原料气缓冲瓶出口和氧气缓冲瓶出口之间，通过管路连接有安全调节阀和单向阀构成流量回补调节控制机构。它通过工艺流程的创新，提供一种小型化、氧浓度高、流量大的中空纤维膜分离富氧装置，以确保在医疗保健方面的吸氧需求。
文档编号B01D53/22GK201864560SQ201020627590
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月27日 优先权日2010年11月27日
发明者刘晓峰, 刘黎阳, 夏宝清, 孔庆平, 李宁, 李良, 李重如, 王延琦, 赵利, 韩卫敏 申请人:中国兵器工业集团第五二一研究所