吸附分离装置的制作方法

本公开涉及气体分离领域，特别涉及一种吸附分离装置。

背景技术：

吸附分离装置主要是用于去除压缩空气中的水分，或从压缩空气中分离出氮气或氧气。传统的吸附分离装置包括吸附组件、电气控制模块、进出气控制阀座等部件，其中吸附组件包括两组吸附管，一组吸附管用于吸附分离，另一组用于吸附再生，两组交替进行吸附和再生。每一组吸附管至少包括多个吸附管。发明人发现该传统吸附分离装置使用一段时间后，有些吸附管在较短时间内吸附饱和，而有些吸附管经很长时间吸附后才会饱和，对于较短时间内吸附饱和的吸附管，吸附能力下降，对气体的分离效率有所降低，影响输出气体的干燥度或纯度。

技术实现要素：

为了解决相关技术中存在的吸附管之间吸附饱和时间存在较大差异的问题，本公开提供了一种能够提高气流分布均匀性而减低吸附管吸附饱和时间差异的吸附分离装置。

本公开提供一种吸附分离装置，包括：

两组吸附组件，两组所述吸附组件交替进行吸附和再生，每一所述吸附组件包括多个吸附管，各所述吸附管内部填充有吸附剂，各组所述吸附管排列成排，每排所述吸附管的其中两相邻所述吸附管之间间隔有安装空间；

上气管，设置在所述吸附组件的顶部，所述上气管包括多个上气腔，每一上气腔与一排所述吸附管相连通；

下气管，设置在所述吸附组件的底部，所述下气管包括多个下气腔，每一下气腔与一排所述吸附管相连通；

控制模块，位于所述安装空间内；及

进气阀组件，设置在所述下气管上，且位于所述安装空间内，所述进气阀组件包括进气阀座和设置在所述进气阀座内部的阀体，所述进气阀座内形成有进气阀腔，所述进气阀腔与进气接口连通，当所述阀体开启时，所述进气阀腔和所述下气腔连通。

可选的，所述控制模块和所述进气阀组件沿所述吸附管的高度方向上下布置，且所述控制模块位于所述进气阀组件的上方。

可选的，所述安装空间位于各组所述吸附组件的每排所述吸附管的中间位置；

所述进气阀腔和所述下气腔的连通口位于所述下气管沿长度方向的中间位置。

可选的，所述控制模块包括后面板、设置在所述后面板上的控制器和与所述控制器电连接的电磁阀，所述后面板位于所述安装空间的侧部，且从所述上气管延伸至所述下气管；

所述进气阀组件还包括设置在所述进气阀座上的控制气缸，所述控制气缸控制所述阀体开启或关闭所述进气阀腔和所述下气腔之间的连通口，所述进气阀腔形成在所述进气阀座内，所述电磁阀控制所述控制气缸动作。

可选的，所述进气阀座沿所述下气管的宽度方向设置；

每一个下气腔对应设置有一所述控制气缸和所述阀体。

可选的，所述吸附分离装置还包括出气阀座以及设置在所述出气阀座上的出气单向阀，所述出气阀座内形成有出气阀腔；

所述出气阀座设置在所述上气管的下表面上，位于所述安装空间内且位于所述控制模块的上方；

所述出气阀腔与出气接口连通，所述出气单向阀在所述上气管的上气腔内的气体压力达到预定值时开启，使所述上气管的上气腔与所述出气阀腔连通；

每一所述上气腔对应设置有一所述出气单向阀。

可选的，所述下气管的下表面上设置有排气阀座，所述排气阀座与所述进气阀座在高度方向上下对齐，所述排气阀座内形成有排气阀腔。

可选的，所述阀体包括外轴杆、可相对所述外轴杆伸缩的内轴杆、设置在所述外轴杆上的进气压板和设置在所述内轴杆上的排气压板；

在所述控制气缸控制所述进气压板关闭所述下气管的下气腔与所述进气阀腔之间的连通口时，所述控制气缸控制所述排气压板开启所述下气管的下气腔与所述排气阀腔之间的连通口；在所述控制气缸控制所述进气压板开启所述下气管的下气腔与所述进气阀腔之间的连通口时，所述控制气缸控制所述排气压板关闭所述下气管的下气腔与所述排气阀腔之间的连通口。

可选的，所述安装空间的前面侧还设置有前面板，所述前面板从所述上气管处延伸至所述下气管处，并连接所述前面板两侧的吸附管以封闭所述安装空间的前侧面。

可选的，每一所述吸附管包括模芯固定管壳和套设在所述模芯固定管壳中的吸附模芯，所述吸附模芯的内腔中填充有吸附剂，所述模芯固定管壳的其中一端面与所述上气管可拆卸连接，所述模芯固定管壳的另一端面与所述下气管可拆卸连接。

可选的，所述模芯固定管壳包括主管壁和设置在所述主管壁周边的多个安装柱，各所述安装柱从所述主管壁的一端面延伸至所述主管壁的另一端面；

各所述安装柱的两端面上均设置有安装孔，通过所述安装孔与可调紧固件的配合实现与所述上气管或下气管的连接；

所述模芯固定管壳的侧壁的内面上设置有用于对所述吸附模芯进行导向和限位的限位导向条，所述限位导向条由所述侧壁的一端面延伸至所述侧壁的另一端面。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开提供一种吸附分离装置，包括两组吸附组件、上气管、下气管、控制模块和进气阀组件。两组吸附组件交替进行吸附和再生，每一组吸附组件包括多个吸附管，各所述吸附管内部填充有吸附剂，各组吸附管排列成排，每排吸附管的其中两相邻吸附管之间间隔有安装空间。上气管设置在两组吸附组件的顶部，上气管包括多个上气腔，每一上气腔与一排吸附管相连通。下气管设置在两组吸附组件的底部，下气管包括多个下气腔，每一下气腔与一排吸附管相连通。控制模块位于安装空间内。进气阀组件设置在下气管上，且位于该安装空间内，进气阀组件包括进气阀座和设置在进气阀座内部的阀体，进气阀座内形成有进气阀腔，进气阀腔与进气接口连通，当阀体开启时，进气阀腔和下气腔连通。由于在吸附管之间间隔出安装空间，并且进气阀组件设置有该安装空间内，因此气流在下气管中可以从两侧流向吸附管，相对于传统的吸附分离装置通常将进气阀组件设置在吸附组件的端部，只能从一侧方向流向吸附管的方式相比，本公开提高了气流分布的均匀性，缩短了各吸附管的吸附饱和时间差。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据本公开在一示例性实施例中示出的一种吸附分离装置的部分分解图。

图2是根据本公开在一示例性实施例中示出的一种吸附分离装置的模芯固定管壳的截面图。

图3是根据本公开在一示例性实施例中示出的一种吸附分离装置的模芯固定管壳的立体示意图。

图4是根据本公开在一示例性实施例中示出的一种吸附分离装置的吸附模芯的截面图。

图5是根据本公开在一示例性实施例中示出的一种吸附分离装置的吸附模芯分解示意图。

图6是根据本公开在一示例性实施例中示出的一种吸附分离装置去除前面板后的正视图。

图7是沿图6中剖面线a-a的剖视图。

图8是根据本公开在一示例性实施例中示出的一种吸附分离装置后视图。

图9是根据本公开在一示例性实施例中示出的一种吸附分离装置前视图。

图10是根据本公开在一示例性实施例中示出的一种吸附分离装置右视图。

具体实施方式

为了进一步说明本公开的原理和结构，现结合附图对本公开的优选实施例进行详细说明。

本公开提供一种吸附分离装置，根据其填充的吸附材料的作用，可用于去除气体中的水分，或分离空气中氧气和氮气。例如，若是填充的吸附材料为氧化铝，则该吸附分离装置去除的是气体中的水分；若填充的吸附材料为碳分子筛，则去除的是空气中的氧气；若填充的吸附材料为氟石，则去除的是空气中的氮气。本公开的吸附分离装置可根据实际需求，实现不同的功能。

本公开一种吸附分离装置，包括两组吸附组件、上气管、下气管、控制模块和进气阀组件。两组所述吸附组件交替进行吸附和再生，每一组吸附组件包括多个吸附管，各所述吸附管内部填充有吸附剂，各组所述吸附管排列成排，每排所述吸附管的其中两相邻所述吸附管之间间隔有安装空间。上气管设置在两组吸附组件的顶部，上气管包括多个上气腔，每一上气腔与一排吸附管相连通。下气管设置在两组吸附组件的底部，下气管包括多个下气腔，每一下气腔与一排吸附管相连通。控制模块位于安装空间内。进气阀组件设置在下气管上，且位于该安装空间内，进气阀组件包括进气阀座和设置在进气阀座内部的阀体，进气阀座内形成有进气阀腔，进气阀腔与进气接口连通，当阀体开启时，进气阀腔和下气腔连通。

传统的吸附分离装置通常将控制模块和进气阀组件分别设置在吸附组件的两端部，待分离的气体通过端部的进气阀组件进入至下气腔中，再从下气腔中一端部朝一侧方向依次流入到各个吸附管中。由于各吸附管是沿下气管的长度方向并排设置的，因此，靠近进气阀组件的吸附管的气流量最大，随着吸附管与进气阀组件之间的距离的增大，气流量逐渐减少，因此，同一排的各吸附管中的气流分布是不均匀的，导致靠近进气阀组的吸附管的吸附饱和时间短于远离进气阀组的吸附管。本公开在每排吸附管的其中两相邻吸附管之间间隔有安装空间，间隔出的安装空间用于安装进气阀组件，如此，气流从下气管进入后能够同时向两侧流动，提高气流分布的均匀性。

在一实施例中，控制模块和进气阀组件沿吸附管的高度方向上下布置，控制模块位于进气阀组件的上方。相对传统技术，将进气阀腔组件和控制模块设置在吸附组件两端部的方案相比，将进气阀腔组件和控制模块设置在同一安装空间内，且控制组件位于进气组件的上方，减少了控制模块的占地面，缩小了该吸附分离装置的整体尺寸。

如图1所示，吸附分离装置100包括两组吸附组件10a、10b、位于两组吸附组件10a、10b上方的上气管13、位于两组吸附组件10a、10b下方的下气管14、用于电气控制的控制模块12和进气阀组件15。

一组吸附组件10a进行吸附，另一组吸附组件10b进行再生，两组吸附组件10a、10b交替进行吸附和再生。每一吸附组件包括多个吸附管11，各吸附管11内部填充有吸附剂。

在图1中，每组吸附组件包括沿下气管14长度方向排列的一排吸附管11，该排吸附管11包括两个吸附管，但并不限于此，每组吸附组件也可以包括两排以上吸附管11。

上气管13对应每一排吸附管形成有一上气腔，每一吸附管11与对应的一上气腔连通。

下气管14对应每一排吸附管形成有一下气腔，每一吸附管11与对应的一下气腔连通。

本公开所指的“一排吸附管”是指沿上气管或下气管长度方向排布成同一直线的吸附管。一组吸附组件可以包括多排吸附管，例如，第一组吸附组件包括三排吸附管，第二组吸附组件包括两排吸附管，在工作时，第一组吸附组件的三排吸附管均进行吸附工作时，第二组吸附组件的两排吸附管均进行再生工作。

每一组吸附组件的每一排吸附管位于相同列的其中两吸附管之间间隔出安装空间101，如图1中虚线框所包括的空间范围。

在一实施例中，安装空间101可位于各组吸附组件的每排吸附管11的中间位置。也就是说，间隔出该安装空间101的两吸附管是同一排吸附管中的最中间的两吸附管。如此，进一步提高气流分布的均匀性。

该吸附管11包括模芯固定管壳111和套设在模芯固定管壳111中的吸附模芯112。吸附模芯112的内腔中填充有吸附剂，模芯固定管壳111的其中一端面与上气管13可拆卸连接。模芯固定管壳111的另一端面与下气管14可拆卸连接。

结合图2至图3所示，模芯固定管壳111包括主管壁1111和设置在主管壁1111周边的多个安装柱1112，各安装柱1112从主管壁1111的一端面延伸至主管壁1111的另一端面。安装柱1112可以与主管壁1111等高。安装柱1112上设置有安装孔1114，安装孔1114与可调节紧固件配合，实现模芯固定管壳111与上气管13或下气管14的连接。该可调紧固件可以是可调节螺栓。主管壁1111包括四个侧壁1111a，侧壁1111a可为薄型板。各侧壁1111a通过安装柱1112与相邻的侧壁1111a连接，围成方管状。换而言之，四个侧壁1111a和四个安装柱1112围成一个方管的外壁，并形成一个方形的内腔供吸附模芯112插入。该安装柱1112的其中一侧面1112a向该内腔中突出，并且该侧面1112a为弧形面，以便于吸附模芯112插入。该弧形面的两端分别与两相邻侧壁1111a连接。安装柱1112的另两个侧面1112b、1112c相互垂直，两侧面1112b、1112c分别与两相邻侧壁1111a的其中之一相连。

进一步，由于模芯固定管壳111的深度较深，为了使吸附模芯112能够准确插到位，在内腔侧壁上设置有用于对吸附模芯112进行导向和限位的限位导向条1113，该限位导向条1113由侧壁1111a的一端面延伸至侧壁1111a的另一端面。限位导向条1113由该侧壁1111a的内面向该模芯固定管壳111的轴中心的方向突出，突出的长度根据吸附模芯112的直径确定，以能够对吸附模芯112在插入时起导向作用为准。每一侧壁1111a可设置一条、两条或三条以上的限位导向条。

结合图4和图5所示，吸附模芯112呈筒状，每一吸附模芯112包括吸附管1121、拉杆1124以及设置在吸附管1121两端端面的密封圈1122和网板1123。

吸附管1121内填充有吸附剂1125。吸附管1121为圆形，但并不限于此，该吸附管1121也可以是方形或其他形状。

拉杆1124从吸附管1121的一端面贯穿至另一端面，且贯穿位于该吸附管两端的密封圈1122和网板1123。拉杆1124的两端头设置有螺纹，通过螺母1126与螺纹的配合可将密封圈1122、网板1123与吸附管1121锁紧。密封圈1122设置在网板1123和吸附管1121的端部之间。网板1123包括筒部1123a、设置在筒部1123a内腔的网孔层1123c和位于该筒部1123a的端部且外径大于该筒部1123a的凸缘圈1123b。密封圈1122套设在该筒部1123a的外周面上且位于该凸缘圈1123b的下方。如图1所示，凸缘圈1123b突出于模芯固定管壳111，嵌入至上气管13(或下气管14)的卡位内，密封圈1122紧贴该卡位的内周面，实现上气管13(或下气管14)与吸附模芯112的紧密连接，有效保证气密性。

结合图6和图7所示，进气阀组件15设置在下气管14的上表面上，位于安装空间101内，且位于下气管14沿长度方向延伸的中部区域。进气阀组件15包括进气阀座151、设置在进气阀座151上的控制气缸152和设置在进气阀座151内部由控制气缸152控制的阀体153。

进气阀座151沿下气管14的宽度方向设置，横跨在下气管14上，并且横跨长度能够覆盖到下气管14的各个下气腔。进气阀座151的内部形成有进气阀腔1511。进气阀腔1511和下气腔14的连通口位于下气腔14的中部位置。

结合图8所示，进气阀腔1511与进气接口155连通。该进气接口155设置在该进气阀座151的后侧面上。在控制气缸152的控制下，阀体153打开进气阀腔1511和对应下气腔14的连通口，使得从进气接口155进入的气体能够从进气阀腔1511进入到下气腔14中，由于该连通口位于下气管14的非端部位置，因此，气流可从该下气管14中向两则的吸附管11流动，从而提高气流流向的均匀性。在图8中，该连通口可以位于下气管14的中间位置，因此，气流可从该下气腔的中间区域向两则的吸附管11流动，进一步提高气流流向的均匀性。

如图7所示，吸附分离装置100还包括排气阀座17，排气阀座17内形成有排气阀腔171。排气阀座17与进气阀座151在高度方向上下对齐，使得阀体153可从进气阀腔1511进入到排气阀腔171中。

阀体153包括外轴杆1531、可相对外轴杆1531伸缩的内轴杆1532、设置在外轴杆1531上的进气压板1533和设置在内轴杆1532上的排气压板1533。控制气缸152控制进气压板1533关闭或开启下气管14的下气腔与进气阀腔1511之间的连通口，控制气缸153控制排气压板1533开启或关闭下气管14的下气腔与排气阀腔171之间的连通口。具体的，当控制气缸152控制进气压板1533关闭下气管14的下气腔与进气阀腔1511之间的连通口，控制气缸153控制排气压板1533开启下气管14的下气腔与排气阀腔171之间的连通口。当控制气缸152控制进气压板1533开启下气管14的下气腔与进气阀腔1511之间的连通口，控制气缸153控制排气压板1533关闭下气管14的下气腔与排气阀腔171之间的连通口。如此，交替实现排气和进气功能，进而实现对应吸附管进行吸附工作和再生工作时对进气和排气的不同需求。

如图1所示，控制模块12位于该安装空间101内，也可以说，控制模块12设置在由进气阀组件15向上气管13延伸的空间内。控制模块12和进气阀组件15沿吸附管11的高度方向上下布置，且控制模块12位于进气阀组件15的上方，如此，使得控制模块12不必额外的占地空间，有利于减小整个吸附分离装置的产品尺寸。

控制模块12包括后面板121、设置在后面板121上的控制器122和与控制器122电连接的电磁阀123。该后面板121位于安装空间101的侧部且能够封闭安装空间101后侧的开口。后面板121从上气管13延伸至下气管14。电磁阀122用于控制控制气缸153动作。

该吸附分离装置100还包括出气阀组件16，该出气阀组件16包括出气阀座161以及设置在出气阀座161上的出气单向阀162。对应于每一上气腔设置有一个出气单向阀162。出气阀座161内形成有出气阀腔1611。

出气阀座161设置在上气管13的下表面上，位于安装空间101内且位于控制模块12的上方。出气阀座161横跨在该上气管13的宽度方向上，且横跨的长度能够覆盖上气管13的各个上气腔。

出气阀座161的后侧面上设置有出气接口163，出气阀腔1611与出气接口163连通。出气单向阀162在上气管13的上气腔内的气体压力达到预定值时开启，使上气管162的上气腔与出气阀腔1611连通，从而使分离后的气体从出气接口163流向用气端。

该出气单向阀162包括安装在上气管13上与对应的上气腔连通的阀体外壳1622、贯穿阀体外壳1622的弹簧支架1621和密封压板1623，密封压板1623在气压的作用下能够相对于阀体外壳1622上下移动，以封闭或开启阀体外壳1621与出气阀腔1611之间的连通口。具体地，当密封压板1623在气压的作用下向下移动时，开启阀体外壳1621与出气阀腔1611之间的连通口；当上气腔的气压减小时，密封压板1623在弹簧的恢复力下向上移动时，封闭阀体外壳1621与出气阀腔1611之间的连通口。

如9所示，该安装空间101的前面侧还设置有前面板181，该前面板181从上气管13处延伸至下气管14处，并封闭该安装空间101的前侧面。该前面板181与后面板121、两侧的吸附管11、上气管13和下气管14将安装空间101合围成一个闭合空间。

该前面板181上开设有一个开口，该开口处设置有控制面板182，该控制面板182为用户提供操作界面。

进一步，结合图8和图9所示，排气阀座17的底部还设置有排水阀座183，该排水阀座183内设置有排水腔，分离出的液态水汇聚在该排水腔中，排水阀座183上设置有排水阀1831，用户可定期拧开该排水阀1831进行排水。

进一步，该吸附分离装置100还包括设置在排气口处的消音器184，用于降低气体排放噪声。

进一步，该吸附分离装置100还包括设置在下气管14底部的脚座185，用于支撑该装置。

如图10所示，上气管11的一端面上设置有用于调节气流量的再生调节阀191，每一上气腔对应设置一该再生调节阀191。两组上气管之间的再生调节阀191通过通气管道192连接，如此，再生气流能够从吸附组的上气腔中流入再生组的上气腔中。

以用于去除水分的吸附分离装置为例说明本公开的工作原理：待干燥的气体通过进气接口155进入到下气管14的其中一组的下气腔中，并从该组下气腔中进入到与该下气腔相连通的吸附模芯112(即第一组)中进行吸附脱水，脱水后的气流进入到与该下气腔对应的上气管13的上气腔中，该组上气腔的气流压力推动出气阀组件16的出气单向阀162打开，使该组上气腔连通出气接口163，从而使干燥后的气体流向用气端。该组上气腔中的大部分气流通过该出气接口163流出，小部分气流通过上气管顶部增设的通气管道192进入上气管13的另一组上气腔中，并进入到另一组吸附模芯112(即第二组)中进行吹扫，带走吸附剂中的水分，使吸附剂脱附再生，再生后的气体进入到下气管14的另一组下气腔中并通过排气口排出。当第一组的吸附模芯112吸附饱和后，第二组的吸附模芯112进行吸附干燥，第一组的吸附模芯112进行脱附再生，如此，两组吸附模芯交替进行吸附和再生。

以上仅为本公开的较佳可行实施例，并非限制本公开的保护范围，凡运用本公开说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本公开的保护范围内。