专利名称：一种用于变压吸附制氧机的双向组合低压差膜片式单向阀的制作方法
技术领域：
一种用于变压吸附制氧机的双向组合低压差膜片式单向阀所属技术领域[0001]本实用新型涉及一种用于变压吸附式制氧机的双向组合膜片式单向阀。
技术背景[0002]近年来，随着制氧分子筛性能的提高，变压吸附制氧技术得到了迅猛的发展。 所谓变压吸附是指在一定温度下，根据不同吸附质在同一吸附剂上不同压力下的吸附量 不同，通过改变压力这一热力学参量，将不同吸附质进行分离的循环过程。以空气分离 制氧为例，变压吸附制氧是以沸石分子筛吸附剂为核心，根据吸附剂在较高压力下选择 吸附氮气，对空气进行氮、氧分离的循环过程。分离装置主体一般包括两个吸附塔和一 个储氧罐，整个吸附周期分两步完成，第一步其中一个吸附塔(L)进行高压吸附，将 塔顶部产生的高浓度氧输出至储氧罐，而另一塔(R)从下部进行解吸；第二步R塔进行 高压吸附，上端产生的氧气排至储氧罐，而L塔进行解吸。这样反复循环，始终保证 储氧罐中一直有较高压力的高浓度氧。这样，要求两个吸附塔与储氧罐之间必须有一单 向阀，使吸附器解吸处于低压状态时，储氧罐中的氧气不至于回流到解吸塔中。目前， 变压吸附制氧装置一般采用两个独立的单向阀，而且单向阀多为弹簧式，即当高压端与 低压端压差大于弹簧的弹力时，气压顶开由钢球、钢锥之类组成的活塞，气流通过；反 之，当高压端与低压端压差小于弹簧的弹力时，弹簧的弹力推动活塞顶住气路，从而实 现“单向”的目的。这种单向阀的优点在于可以承受较高的压差，但是该种阀门不利于 变压吸附制氧，原因在于[0003](1)单向阀通径较小，限制了气体流量。[0004](2)弹簧压力较高，高压端与低压端压差必须高于某一压力时才能推动活塞。[0005]C3)单向阀水平放置与垂直放置会影响开关压力，当垂直放置，活塞位于弹簧下 方时，由于活塞一般为钢件，质量较大，高压端与低压端压差必须同时克服弹簧弹力和 活塞重力才能打开气路；反之，活塞处于弹簧上方时，活塞自身重力又会压缩弹簧，使 活塞打开，造成漏气。[0006]变压吸附制氧机中吸附塔向储氧罐注入高浓度氧时，压差是一个由高向低的下 降过程，理想情况下，希望将处于高压吸附时的吸附塔上端的氧气尽可能排至储氧罐， 提高氧气产量。但是，由于采用弹簧式单向阀，会导致压差在下降过程中出现某一阈 值，提前关闭气路，减少了产气量。[0007]另一种单向阀如ZL 97234431.4所述气路膜式单向阀，该种单向阀虽然采用膜片 式，但是气流从高压端流向低压端时要通过多孔通道，限制了气体流量；并且该种单向 阀垂直放置时也会出现类似弹簧式单向阀的问题，膜片自身重力会提前打开气路，导致漏气。[0008]ZL200520113827.X提供了一种用于臭氧/臭氧水回路中的薄膜式单向阀，该种 单向阀与ZL 97234431.4相似，但其特征在于膜片厚度为0.03_0.2mm，因此，在承受较大 压差时，薄膜易发生损坏，不适于压差变化范围较大的场合。应用于变压吸附过程的单向阀必须应满足以下几点[0009](1)气体从一吸附塔单向流至储氧罐，中间不能回流；[0010](2)可以承受较大的压差变化范围，0 4bar;[0011](3)无论阀门如何放置，不会出现漏气现象；[0012](4)灵敏度高，在较小的压差范围内即可连通气路。[0013]随着变压吸附制氧的迅速发展，其规模越来越大，单向阀已经成为一个至关重 要的配件，为了降低成本，减轻重量和减少配件数量，开发组合式单向阀是变压吸附制 氧装置模块化的重要组成部分。发明内容[0014]本实用新型的目的是提供一种大通量、低压差、高灵敏度的双向组合低压差膜 片式单向阀，解决传统膜片单向阀的漏气现象，同时集两个单向阀于一体，结构更加紧 凑，可以承受较大的逆向压力。特别适用于变压吸附制氧过程，也同样适用于其它气体 分离中气流单向流动环节。[0015]一种用于变压吸附制氧机的双向组合低压差膜片式单向阀，其特征在于，该单 向阀由进气阀体1、出气阀体2、O型密封圈3、膜片4、限位压片5、紧固螺栓6、沉孔 螺栓7和韧性垫片8组成，其中进气阀体中A进气通道9和B进气通道10均具有一进气 凹台14，出口阀体的C出气通道12有一出气凸台13，气流由A进气通道9和B进气通 道10流入，经挤压膜片4进入空腔11，再经过C出气通道12流出。[0016]膜片4和限位压片5被紧固螺栓6压在进气阀体1上，限位压片5在膜片4上 方。进气阀体1与出气阀体2通过沉孔螺栓7连接在一起，在压紧过程中，O型密封圈 3和韧性垫片8起到软密封的作用。限位压片5由薄片弹性金属构成。阀体中空腔11截 面积必须大于A进气通道9和B进气通道10截面积的1.5倍。[0017]由于变压吸附制氧过程中两吸附塔出口压力交互变化，两塔出口气压力一高一 低，因此，双向组合低压差膜片式单向阀A进气通道(或B进气通道)处于高压时，B 进气通道(或A进气通道)处于低压状态，不会出现两通道串流现象。[0018]其中所述进气阀体与出气阀体可由铝、铜等可塑金属毛坏加工制作，也可由聚 四氟乙烯等塑料加工而成。[0019]所述进气阀体A进气通道和B进气通道中凹台是为螺母设计，保证有较好的气 密性。[0020]所述出气阀体C出气通道凸台是为了节省物料，减轻重量，同时保证安装强度。[0021]所述阀体中核心部件膜片可采用0.1 Imm硅胶垫、橡胶垫或具有弹性恢复的 其它韧性垫片，中央打有小孔，用于安装紧固螺栓，保证在较小气流压力下即可打开膜 片。[0022]所述限位压片保持膜片张开时不易发生错位，当压差减小时，膜片可恢复原 状，限位压片中央打孔，大于紧固螺栓外径。[0023]紧固螺栓可以对限位压片和膜片进行定位，当双向组合低压差膜片式单向阀处 于垂直放置时，膜片在紧固螺栓和限位压片作用下不会脱离原来位置，膜片在自身弹力作用下封位进气通道，防止漏气和串气发生。[0024]所述阀体中空腔是保证气流大通量的重要部位，气流在从A进气通道和B进气 通道流至C出气通道时，不会因限流而发生阻塞，产生大的压降；[0025]所述阀体中O型密封圈是保证进气阀体与出气阀体严密，不会发生漏气现象， 也可采用螺纹、焊接、胶接等方式密封。[0026]所述阀体中沉孔螺栓是为了保证进气阀体与出气阀体安装成整个阀体。[0027]所述韧性垫片是保证沉孔螺栓在加固过程中不会发生腔体漏气，韧性垫片不能 采用金属或其它硬质材料。[0028]所述阀体的安装过程如下[0029]将膜片放在进气阀体上表面中央部位，用限位压片压住膜片，将紧固螺栓通过 限位压片和膜片穿入进气阀体中央的螺纹中，拧紧。将O型密封圈置于出气阀体平台 上，然后与进气阀体扣合，将韧性垫片置于进气阀体背部的沉孔中，再放入沉孔螺栓， 用六角扳手拧紧。单向阀安装完毕。
[0030]图1是本实用新型的双向组合低压差膜片式单向阀的结构示意图，左半部分为 剖面图，右半部分为主视图。[0031 ] 图2为阀体从H-H切面仰视示意图。[0032]图3为阀体从H-H切面俯视示意图。[0033]图1中1.进气阀体；2.出气阀体；3.0型密封圈4.膜片5.限位压片6.紧固螺 栓7.沉孔螺栓8.韧性垫片9.A进气通道10.B进气通道11.空腔12.C出气通道13.出气凸 台14.进气凹台具体实施方式
[0034]参见图1、图2和图3，膜片4放置于进气阀体1上平面，以覆盖A进气通道和 B进气通道为准，再放置限位压片5，通过紧固螺栓6固定。进气阀体1与出气阀体2通 过O型密封圈3和韧性垫片8密封，通过沉孔螺栓7加固，当变压吸附制氧机一塔(以下 称A塔)处于高压吸附产氧时，另一塔(以下称B塔)处于解吸状态，此时，A塔上端 氧压力较高，通过双向组合低压差膜片式单向阀A进气通道9流至膜片4处，由于空腔11 内压力较低，氧气在膜片4前后压差作用下向限位压片5—方张开，氧气流至空腔11，由 于储氧罐一端压力较低，氧气通过C出气通道12流至储氧罐，B塔压力虽低，但由于B 塔端膜片4具有单向性，气流无法从空腔11流至B塔；反之，当B塔处于高压吸附产氧 时，氧气经B进气通道10流至空腔11，再流至储氧罐。这样，阀体实现了气流的双向 组合，即从不同方向来的气流最终从一路输出，大大减小了零配件。在使用过程中可以 防止因双向组合低压差膜片式单向阀放置方式不同而导致的漏气现象。由于膜片4采用 胶垫，打开膜片4所需压差较小，减小了阻力损失。气流流经双向组合低压差膜片式单 向阀时内部有一大体积空腔11，而不是孔道，不会对气流产生限流作用。当气流逆向流 动时，由于有限位压片5压住膜片4，膜片4不会发生错位而产生局部漏气。
权利要求1.一种用于变压吸附制氧机的双向组合低压差膜片式单向阀，其特征在于，该单向 阀由进气阀体(1)、出气阀体O)、O型密封圈(3)、膜片0)、限位压片(5)、紧固螺栓 (6)、沉孔螺栓(7)和韧性垫片(8)组成，其中进气阀体中A进气通道(9)和B进气通道 (10)均具有一进气凹台(14)，出口阀体的C出气通道(12)有一出气凸台(13)，气流由 A进气通道(9)和B进气通道(10)流入，经挤压膜片(4)进入空腔(11)，再经过C出气 通道(12)流出；膜片(4)和限位压片(5)被紧固螺栓(6)压在进气阀体(1)上，限位压片(5)在膜片 (4)上方；进气阀体(1)与出气阀体( 通过沉孔螺栓(7)连接在一起。
2.根据权利要求1所述的用于变压吸附制氧机的双向组合低压差膜片式单向阀，其特 征在于阀体中核心部件膜片(4)采用0.1 Imm硅胶垫、橡胶垫或具有弹性恢复的其它 韧性胶垫。
3.根据权利要求1所述的用于变压吸附制氧机的双向组合低压差膜片式单向阀，其特 征在于限位压片(5)由薄片弹性金属构成。
4.根据权利要求1所述的用于变压吸附制氧机的双向组合低压差膜片式单向阀，其特 征在于阀体中空腔(11)截面积必须大于A进气通道(9)和B进气通道(10)截面积的1.5倍。
专利摘要一种用于变压吸附制氧机的双向组合低压差膜片式单向阀，其特征在于，该双向组合低压差膜片式单向阀由进气阀体、出气阀体、O型密封圈、膜片、限位压片、紧固螺栓、沉孔螺栓和韧性垫片组成。由于变压吸附制氧过程中两吸附塔出口压力交互变化，两塔出口气压力一高一低，因此，单向阀某一进气通道(A进气通道或B进气通道)处于高压时，另一通道(B进气通道或A进气通道)处于低压状态，不会出现A进气通道和B进气通道串流现象，实现了气流的双向组合，即从不同方向来的气流最终从一路输出，大大减小了零配件。当气流逆向流动时，由于限位压片压住膜片，膜片不会发生错位而产生局部漏气。打开膜片所需压差较小，减小了阻力损失；气流无阻塞现象。
文档编号F16K15/14GK201810832SQ20102027291
公开日2011年4月27日 申请日期2010年7月23日 优先权日2010年7月23日
发明者刘应书, 刘文海, 张辉 申请人:北京科技大学