一种带脉冲供氧功能的便携式制氧机的制作方法

1.本实用新型涉及制氧机技术领域，具体为一种带脉冲供氧功能的便携式制氧机。


背景技术：

2.随着西部开发的不断推进，越来越多的人员进入高原地区从事工作或旅游，分子筛制氧机的应用场景越来越广泛，但目前的分子筛制氧机在使用和存放过程中，一般只能正放，不能倾斜或倒置，且目前的分子筛制氧机体积和重量较大，不方便随身携带使用。当前市面上的一些便携式氧机智能供氧功能有限，多采用连续供氧的方式对人员进行供氧。连续供氧将致使制氧机产出的大部分氧气被浪费，导致制氧机的产氧能耗过高，续航时间短。目前的便携式制氧机多采用内部电源供电，内部电源耗尽后，制氧机将无法使用，需要立刻进行充电，在一些灾害救援现场，将导致待救援人员宝贵的吸氧时间流失。
3.由于便携式制氧机使用场景的特殊性及使用方式，因此要求其内部结构设计尽量紧凑小巧，但内部空间紧凑又会导致其散热难度的增加，增加散热风扇功率又将导致设备续航时间变短。同时，考虑到用户需佩戴在身上移动使用，因此其结构设计必须要考虑其进气及排热的位置及风道设计。
4.为解决上述问题，因此我们提出一种带脉冲供氧功能的便携式制氧机。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种带脉冲供氧功能的便携式制氧机，为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：
6.本实用新型提供了一种带脉冲供氧功能的便携式制氧机，包括外壳组件及设于外壳组件内的机芯组件、脉冲供氧系统、控制系统，
7.所述外壳组件包括前壳、后壳，所述前壳设有进风口；
8.所述机芯组件包括压缩机单元、两个冷却风扇，所述压缩机单元包括压缩机及设于压缩机上的两个l型接头，两个所述l型接头上各连接有压缩机吸气管，所述压缩机上方设有压缩机排气管，所述压缩机吸气管另一端连接有进气缓冲舱后盖，进气缓冲舱后盖与后壳连接且两者之间围成过滤器安装舱及进气缓冲舱，所述过滤器安装舱内设有过滤器，所述过滤器安装舱上设有若干贯通进气缓冲舱的出气孔，所述冷却风扇通过风扇支架固定在前壳上。
9.如上所述的一种带脉冲供氧功能的便携式制氧机中，所述外壳组件还包括面板、电源插座、顶盖、吸氧口、过滤器舱盖、排风窗，所述排风窗由前壳、后壳夹紧安装在一起，所述吸氧口铰接在前壳上，所述进风口内侧面设有除尘过滤棉，所述过滤器舱盖安装在后壳上且两者为按压式卡扣连接。
10.如上所述的一种带脉冲供氧功能的便携式制氧机中，所述机芯组件还包括冷凝管、吸附塔、内部电池、氧气缓冲罐，所述吸附塔通过两个吸附塔支架安装在后壳上，所述冷凝管与压缩机出气口上的排气管连接且通过冷凝管固定夹固定在吸附塔支架上，所述氧气
缓冲罐安装在吸附塔下方。
11.如上所述的一种带脉冲供氧功能的便携式制氧机中，所述吸附塔包括吸附塔上盖、吸附塔下盖，所述吸附塔上盖、吸附塔下盖的相对侧外壁上设有铝筒安装槽，所述铝筒安装槽内对应设有铝筒a、铝筒b，所述铝筒a、铝筒b内部上下两端各设有分子筛上压板、分子筛下压板，所述分子筛上压板、分子筛下压板之间设有分子筛。
12.如上所述的一种带脉冲供氧功能的便携式制氧机中，所述分子筛上压板上端设置有压紧弹簧，所述压紧弹簧对分子筛上压板产生弹性抵顶力，进而压实所述分子筛。
13.如上所述的一种带脉冲供氧功能的便携式制氧机中，所述吸附塔上盖上连接有消声器盖，所述消声器盖顶部设置有排氮孔，所述消声器盖与吸附塔上盖之间还设置有消声器盖密封圈，使其二者能够密封连接，所述消声器盖内部还设置有消声棉，所述吸附塔上盖的下端设置有子弹阀座，所述子弹阀座上安装有子弹阀a和子弹阀b，所述子弹阀座与吸附塔上盖之间设置有子弹阀座密封圈，使其二者能够密封连接，所述子弹阀座上设置有阀座进气口，所述阀座进气口与冷凝管连接。
14.如上所述的一种带脉冲供氧功能的便携式制氧机中，所述分子筛上压板、分子筛上压板各包括有导流片，所述导流片上均匀布置有圆形小孔，所述导流片下方还设置有毛毡过滤片，所述羊毛毡过滤片下方设置有金属压板，所述金属压板上设置有三个圆孔，圆孔套装在导流片下方的三个圆柱支腿中。
15.如上所述的一种带脉冲供氧功能的便携式制氧机中，所述吸附塔下盖上连接有吸附塔下盖板，所述吸附塔下盖板中间位置设置有两个产氧口，所述产氧口上方设置有单向阀片，所述单向阀片上方设置有单向阀压板，所述单向阀压板通过螺钉与吸附塔下盖板连接固定，所述吸附塔下盖板氧气流道中间位置还设置有节流阀，所述节流阀为圆柱体结构且其中间设置有一个0.3mm节流孔，所述节流孔上、下方各设置了一个节流阀密封圈以确保气流只能通过节流孔出入，在所述节流阀顶部设置有一个缺口，所述缺口与单向阀压板限位筋嵌套，防止节流阀转动。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：体积小巧，用户佩戴在身上时，进风口及排风口通畅，不会因为身体原因遮挡影响散热性能。同时，该制氧机除内部电源供电之外，还兼容外部移动电源供电、车载电源供电、电网供电等方式。在供氧功能方面，除了常规的连续模式供氧，还具备智能呼吸监测，脉冲式供氧的优点。
附图说明
17.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
18.图1为本实用新型中外壳组件的结构示意图；
19.图2为图1中结构的侧视角度示意图；
20.图3为本实用新型中机机组件的结构示意图；
21.图4为图3中结构的侧视角度示意图；
22.图5为本实用新型中过滤器安装舱、进气缓冲舱连接示意图；
23.图6为本实用新型中过滤器安装舱、进气缓冲舱侧视剖视示意图；
24.图7为本实用新型中吸附塔的结构示意图；
25.图8为图7中结构的剖视示意图；
26.图9为本实用新型中吸附塔上盖的结构示意图；
27.图10为图9中结构的剖视示意图；
28.图11为本实用新型中分子筛上压板的结构示意图；
29.图12为图11中结构的剖视示意图；
30.图13为本实用新型中吸附塔下盖的结构示意图；
31.图14为图13中结构的剖视示意图；
32.图15为本实施例中吸附塔氮氧分离工序原理示意图；
33.图16为本实施例中脉冲供氧系统的结构示意图；
34.图17为本实施例中控制系统的框架结构示意图。
35.图中：前壳1、面板2、电源插座3、排风口4、后壳5、顶盖6、吸氧口7、过滤器舱盖8、压缩机组件9、冷凝管10、冷却风扇11、风扇支架12、吸附塔固定支架13、吸附塔组件14、冷却管固定夹15、过滤器16、进气缓冲舱后盖17、氧气缓冲罐19、压缩机排气管91、l型接头92、压缩机吸气管93、内部电池18、进气缓冲舱进气口51、过滤器安装舱52、进气缓冲舱进气口51、出气孔53、进气缓冲舱54、吸附塔上盖141、铝筒a142、吸附塔下盖143、铝筒b144、氧气缓冲罐145、压紧弹簧146、分子筛上压板147、分子筛148、分子筛下压板149、消声器盖1411、吸附塔上盖1412、上盖氧气流道a14121、上盖氧气流道b14122、铝筒密封圈1413、子弹阀a1414、子弹阀b1415、消声棉1416、消声器盖密封圈1417、子弹阀座密封圈1418、子弹阀座1419、导流片1471、圆柱支腿14711、羊毛毡过滤片1472、金属压板1473、吸附塔下盖板1431、下盖氧气流道a14311、下盖氧气流道b14312、产氧口a14313、产氧口b14314、铝筒密封圈1413、单向阀片1432、单向阀压板1433、单向阀压板限位筋14331、缓冲罐密封圈1434、节流阀密封圈1435、节流阀1436、节流孔14361、子弹阀a一通道14141、子弹阀a二通道14142、子弹阀a三通道14143、子弹阀b一通道15151、子弹阀b二通道15152、子弹阀b三通道15153、子弹阀座进气口14191、供氧管路a20、脉冲电磁阀21、供氧管路b22、氧浓度传感器23、连接三通24、供氧管路c25、检测管路a26、保护阀27、检测管路b28、差压式传感器29。
具体实施方式
36.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例
37.如图1-17所示，本实施例提供一种技术方案：一种带脉冲供氧功能的便携式分子筛制氧机包括外壳组件、机芯组件、脉冲供氧系统及控制系统。外壳组件包括前壳1、面板2、电源插座3、排风口4、后壳5、顶盖6、吸氧口7、过滤器舱盖8，其中前后壳通过螺钉将排风窗夹紧组装成一个整体，吸氧口与前壳为铰链式连接，其优势在于，铰链式连接可以随时调整出氧口方向，防止用户在移动使用时，防止连接在吸氧口上的鼻氧管被折弯，导致氧气无法正常供应。在前壳正面设置有设备进风口，因为用户在移动使用时，一般都是后壳靠住用户身体，因此在前壳开设进风口不会影响设备进气，且进风口正对压缩机，进入的冷风能够对压缩机进行第一时间的冷却。在前壳进风口反面设置有除尘过滤棉，能够有效对进入设备
内的冷空气进行过滤，防止灰尘或其他杂物进入到设备内部。在前壳上还设置有面板3，方便用户对制氧机进行操作及观察制氧机当前运行状态及运行参数。在后壳上还安装有过滤器舱盖，舱盖与后壳的连接为按压式卡扣连接，打开舱盖后，用户可自行更换或清洁过滤器，过滤器用于过滤进入压缩机的空气，以提高压缩机的使用寿命。所述机芯组件包含压缩机单元，压缩机单元包含压缩机两头的l型接头及插在接头上的压缩机吸气管，还包含压缩机上方的压缩机排气管91，压缩机吸气管93另一头与进气缓冲舱后盖17连接。压缩机通过吸气管与进气缓冲舱后盖连接。进气缓冲舱后盖与后壳通过螺钉连接，形成过滤器安装舱及进气缓冲舱54。外界冷空气通过前壳进风口经除尘过滤棉过滤后，进入到制氧机内部，然后经过后壳反面进气缓冲舱底部的两个（进气缓冲舱）进气口进入过滤器安装舱52。在过滤器安装舱内装有过滤器16，冷空气穿过过滤器二次净化后，通过过滤器安装舱背面4个出气孔流入进气缓冲舱，最终由连接在进气缓冲舱后盖上的压缩机吸气管吸入，经压缩机加压后，形成纯净压缩空气，通过压缩机排气管排出。压缩机的吸气管及排气管为pu材质，该材质具备一定的强度和柔韧性，压缩机两个吸气口通过吸气管与进气缓冲舱后盖连接，压缩机出气口通过排气管与冷凝管连接，这样压缩机形成了一个三角形的柔性固定方式，该安装方式使压缩机处于一个相对悬空的状态，这样能够最大限度的降低压缩机在运行时与其他结构件产生的共振影响。机芯组件还包含两个冷却风扇11，冷却风扇安装在风扇支架上面，风扇支架12通过螺钉固定在前壳上，风扇的排气侧正对外壳组件的排风口，能够第一时间降机壳内部的热量带出到机器外部，压缩空气从压缩机排气管出来后，经过冷凝管，冷凝管10为铝制材料，通过冷凝管固定夹15固定在吸附塔支架13上，冷凝管能够快速带走压缩空气中的热量，经过冷却后的压缩空气进入到吸附塔进行氮氧分离工序。
38.所述吸附塔被2个吸附塔固定支架固定在后壳上，吸附塔包含吸附塔上盖141、吸附塔下盖143，在吸附塔上盖与吸附塔下盖之间还安装有铝筒a142、铝筒b144，铝筒为圆柱体结构，两头各有4个螺纹孔，通过螺钉与吸附塔上下盖组件连接固定，在吸附塔上下盖组件铝筒安装槽内还设置有铝筒密封圈1413，使铝筒与吸附塔上下盖组件能形成密封连接。在铝筒内部上下两端分别设置有分子筛上压板147及分子筛下压板149。在分子筛上压板与下压板之间填装有分子筛148。在分子筛上压板上端还设置有压紧弹簧146。压紧弹簧能够对分子筛上压板施加压力，从而将分子筛夯实压紧。在吸附塔下盖上方还安装有氧气缓冲罐，氧气缓冲罐通过螺钉与吸附塔下盖固定，在吸附塔下盖与氧气缓冲罐之间还设置有缓冲罐密封圈，使吸附塔下盖与氧气缓冲罐能形成密封连接，所述吸附塔上盖包括消声器盖1411，消声器盖顶部设置有排氮孔，消声器盖通过螺钉与吸附塔上盖连接，消声器盖与吸附塔上盖之间还设置有消声器盖密封圈，使其二者能够密封连接。在消声器盖内部还设置有消声棉1416，以降低排氮时的噪声。吸附塔上盖下端还设置有子弹阀座1419，子弹阀座上安装有子弹阀a和子弹阀b，子弹阀座通过螺钉与吸附塔上盖连接，在子弹阀座与吸附塔上盖之前还设置有子弹阀座密封圈1418，使其二者能够密封连接。在子弹阀座上还设置有阀座进气口，阀座进气口与冷凝管连接，所述分子筛上下压板包含导流片1471，在导流片1471上均匀布置有圆形小孔，用于分散压缩空气气流，在导流片下方还设置有毛毡过滤片，用于对压缩空气进行过滤，同时防止铝筒中分子筛漏出。在羊毛毡过滤片下方还设置有金属压板1473，金属压板上设置有3个圆孔，圆孔套在导流片下方的三个圆柱支腿14711中，两者形成略微过盈连接。然后通过挤压圆柱支腿使其与金属压板形成较为稳固的铆接固定方式。同
时羊毛毡过滤片1472也被可靠固定在两者之间。该形式的分子筛压板安装方便，且毛毡过滤片能够均匀覆盖铝筒内部。防止羊毛毡过滤片长时间受到气流冲击移位导致的分子筛泄漏情况，所述吸附塔下盖包含吸附塔下盖板1431，在下盖板左右两侧设置有铝筒安装槽，在安装槽内设置有铝筒密封圈。在下盖板中间位置还设置有2个产氧口，产氧口上方设置有单向阀片1432，单向阀片上方设置有单向阀压板，单向阀压板1433通过螺钉与吸附塔下盖板连接固定。在吸附塔下盖板氧气流道中间位置还设置有节流阀1436，节流阀为圆柱体结构，中间设置有一个0.3mm节流孔14361。节流孔上下方还各设置了一个节流阀密封圈1435，以确保气流只能通过节流孔出入。在节流阀顶部设置有一个缺口，改缺口与单向阀压板限位筋14331嵌套，防止节流阀转动，所述吸附塔作为氮氧分离工艺的工作原理如下所述，根据程序预设，子弹阀a1414在低电平情况下，子弹阀a一通道与子弹阀a二通道连通，子弹阀a三通道与子弹阀a一、二通道均不连通。子弹阀a在高电平情况下，子弹阀a二通道与子弹阀a三通道14143连通，子弹阀a一通道与子弹阀a二、三通道均不连通。子弹阀b1415同理。
39.系统开机后，压缩空气经过子弹阀座进气口进入，此时工序为a进气工序，根据此时程序预设，子弹阀a处于低电平情况，子弹阀b处于高电平情况，此时压缩空气只能通过子弹阀a一通道14141进入子弹阀a二通道14142，再从子弹阀a二通道进入上盖氧气流道a。压缩空气从上盖氧气流道a继续流入，经过分子筛上压板羊毛毡过滤片过滤后，进入到填装有分子筛的铝筒a内。随着吸附塔内压缩空气的流入，吸附塔压力增高，这时分子筛能够选择性吸附压缩空气中氮气分子，将氮气分子吸附在分子筛表面，而余下氧气分子将进入下盖氧气流道a，在氧气流道a中，大部分的氧气将通过产氧口a流入氧气缓冲罐。余下氧气将通过节流孔进入到下盖氧气流道b，在氧气流道b内的氧气，一部分将通过产氧口b进入氧气缓冲罐，剩余氧气将进入到铝筒b内。将入到铝筒b内的氧气将由下至上对铝筒b内的分子筛上吸附的残余氮气分子筛进行吹扫，吹扫过后的氮氧混合气体将进入到上盖氧气流道b。此时由于子弹阀b处于高电平情况，因此子弹阀b二通道15152和子弹阀b三通道15153是连通状态，进入到上盖氧气流道b中的氮氧混合其他经过子弹阀b二通道流入子弹阀b三通道，子弹b及子弹阀a三通道均与消声器盖连通，最终氮氧混合气体经过消声棉的降噪排出到吸附塔外。
40.完成上述流程后，子弹阀a切换为高电平情况，子弹阀b也为高电平情况，此时铝筒a与铝筒b处于连通状态，铝筒a与铝筒b将迅速达到压力平衡状态，此工序叫做均压工序。
41.完成均压工序后，子弹阀a切换为高电平状态，子弹阀b切换为低电平状态，此时子弹阀a二通道与子弹阀a三通道连通，铝筒a内气体将迅速由子弹阀a二通道进入三通道，最终经过消声棉的降噪排出到吸附塔外。子弹阀b将重复之前子弹阀a进气工序，开始子弹阀b进气工序，子弹阀a、b如此交替进行，实现了吸附塔进行连续氮氧分离的工艺。
42.该吸附塔采用子弹阀代替传统膜片阀，减轻了吸附塔重量，同时子弹阀安装在上盖板下侧，这样能够节约空间，缩小体积，使机器设计更为小巧，紧凑。从氧气缓冲罐流出的氧气，经过供氧管路a20，进入到脉冲电磁阀21，从脉冲电磁阀21流出的氧气，经过供氧管路b22进入到氧浓度传感器23进行氧气浓度检测，从氧浓度传感器23流出的氧气经过连接三通24与供氧管路c25最终被用户吸入。在连接三通24另外一条支路还连接有供氧管路d，供氧管路d另外一头连接到保护阀27，保护阀27的出口经检测管路a26连接到差压式传感器29。
43.所述脉冲供氧系统的工作原理为，当氧气从氧气缓冲罐流出后，进入到脉冲电磁阀，该电磁阀为常闭阀门。只有当差压式传感器检测到检测管路b28内气压低于环境大气压一个固定阈值时，此时软件判定用户为吸气状态，此时保护阀27关闭，脉冲电磁阀开启一个固定的脉冲单位时间。此时氧气通过供氧管路b、氧浓度传感器、连接三通、供氧管路c被用户吸入。保护电磁阀关闭的目的有两个，第一，防止脉冲电磁阀开启后，检测管路b28中流入氧气干扰，导致差压式传感器对用户呼吸状态进行误判。第二，防止瞬间的高压氧气对差压式传感器进行冲击导致传感器损坏。
44.当脉冲电磁阀开启一个固定的脉冲单位时间后，脉冲电磁阀关闭。延迟0.2秒后，保护阀27打开。继续检测检测管路b中的气体压力，直到软件（软件为现有技术，在此不再累述）判定用户为吸气状态，重复以上步骤，完成脉冲供氧。所述系统控制流程如下，控制电路板上电后，检测适配器的电压控制电池后端mos管的开通和截止，如果连接适配器或直流电源时，电池后端mos管截止，适配器或车载电源给电池充电的同时给负载供电。否则，mos管开通，由电池给负载供电。
45.当电路板上电后，控制电路板外设按照预设程序执行指令，电源管理程序启动，适配器通过专用充电管理芯片给电池充电，同时库仑计检测充电电流在时间上的积分，从而获得精确的电池电量。同理，放电过程重库仑计同样检测放电电流在时间上的积分。故通过库仑计能够精确的测量电池电量。
46.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。