真空变压吸附分离器中的分离转筒的制作方法
【专利摘要】真空变压吸附分离器中的分离转筒，包括左端的空气进气区、中间的分子筛区和右端的富氧收集区；其特征在于：空气进气区包括空气入口管、反吹气出口管、进气罩和进气分配盘，进气分配盘分为空气进气扇区、富氧抽气对应扇区、反吹气出气扇区以及它们之间形成的过渡区；中间的分子筛区包括分子筛筒、从动轮、电机、主动轮，分子筛筒以筒中心轴为对称分割成多个形状、大小相同的扇形区，扇形角均为Ω，每个扇形的分隔板两端均有与扇形分隔板宽度一样的橡胶片，橡胶片的长度为5mm~30mm；富氧收集区包括富氮排气管、反吹气入口管、富氧抽气管、出气罩和出气分配盘，出气分配盘分为富氧抽气扇区、富氮排气扇区、反吹气进气扇区以及它们之间形成的过渡区。
【专利说明】真空变压吸附分离器中的分离转筒
【技术领域】
[0001]本发明涉及真空变压吸附分离器中的分离转筒，适用于所有真空变压吸附分离器，属于气体分离【技术领域】。
【背景技术】
[0002]用于制取富氧气体的真空变压吸附分离技术已经非常成熟，但这项技术有一个缺点，那就是它需要多个换向阀，而且换向阀的换向频率非常高，基本上是十几秒钟换向一次，对于这样高频次的换向工作，国内还没有一个厂家能生产出质量过硬的换向阀，就是国外的换向阀也免不了经常出现问题，也就是说真空变压吸附分离技术的弱项是换向阀，但现在市场上还没有一种能够不使用换向阀的真空变压吸附分离技术。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种不使用换向阀的真空变压吸附分离器中的分离转筒。
[0004]真空变压吸附分离器中的分离转筒，包括左端的空气进气区P区、中间的分子筛区Q区和右端的富氧收集区R区；其特征在于:
1、空气进气区P区包括空气入口管、反吹气出口管、进气罩和进气分配盘，进气分配盘分为空气进气扇区、富氮抽气对应扇区、反吹气出气扇区以及它们之间形成的过渡区，空气进气扇区与空气入口管相连通，但与其他区隔离，反吹气出气扇区与反吹气出口管相连通，但与其他区隔离，富氮抽气对应扇区为独立盲区，与其他区均隔离；空气进气扇区的扇形角为0，富氮抽气对应扇区的扇形角为β，反吹气出气扇区的扇形角为α，空气进气扇区与富氮抽气对应扇区间的过渡区的扇形角为S，空气进气扇区与反吹气出气扇区的过渡区的扇形角为S，富氮抽气对应扇区与反吹气出气扇区的过渡区的扇形角为δ。
[0005]2、中间的分子筛区Q区包括分子筛筒、从动轮、电机、主动轮，分子筛筒以筒中心轴为对称分割成多个形状、大小相同的扇形区，扇形角均为Ω，每个扇形的分隔板两端均有与扇形分隔板宽度一样的橡胶片，橡胶片的长度为5mnT30mm,分子筛筒左端的橡胶片的长度与左端的空气进气扇区、富氮抽气对应扇区、反吹气出气扇区以及它们之间形成的过渡区相匹配，并能使各区的气体隔离而不会进入其他区域，分子筛筒右端的橡胶片的长度与右端的富氮抽气扇区、富氧排气扇区、反吹气进气扇区以及它们之间形成的过渡区相匹配，并能使各区的气体隔离而不会进入其他区域；橡胶片顺分子筛筒旋转的方向前方一侧有一个斜面、使其刮擦其左端的空气进气扇区、富氮抽气对应扇区、反吹气出气扇区以及它们之间形成的过渡区的端面时、或刮擦其右端各富氮抽气扇区、富氧排气扇区、反吹气进气扇区以及它们之间形成的过渡区的端面时、橡胶片与这些扇区端面的接触面更大，从而能与这些扇区端面形成更密封的刮擦，进而能满足吹入较低压力的空气、较低压力的反吹气及较低真空度的抽真空条件的密封；分子筛筒能绕分子筛筒中心轴旋转，分子筛筒下侧正下方有一个从动轮，从动轮为长齿轮，从动轮外周有轮齿，分子筛筒外周有轮齿，分子筛筒外周的轮齿与从动轮外周的轮齿相匹配相啮合，从动轮外周的轮齿又与主动轮的轮齿相啮合，主动轮与电机轴相连，由电机带动主动轮旋转，主动轮带动从动轮旋转，从动轮再带动分子筛筒旋转，分子筛筒旋转的角速度为v°/秒；从动轮的中心轴两侧有多个均布的支承轮，多个支承轮支承分子筛筒的重量。
[0006]3、富氧收集区R区包括富氧排气管、反吹气入口管、富氮抽气管、出气罩和出气分配盘，出气分配盘分为富氮抽气扇区、富氧排气扇区、反吹气进气扇区以及它们之间形成的过渡区，富氮抽气扇区与富氮抽气管相连通，但与其他区隔离，富氧排气扇区与富氧排气管相连通，但与其他区隔离，反吹气进气扇区与反吹气入口管相连通，但与其他区隔离；富氧排气扇区的扇形角为0，富氮抽气扇区的扇形角为β，反吹气进气扇区的扇形角为α，富氮抽气扇区与富氧排气扇区的过渡区的扇形角为S，富氧排气扇区与反吹气进气扇区的过渡区的扇形角为S，富氮抽气扇区与反吹气进气扇区的过渡区的扇形角为δ。
[0007]4、富氮抽气扇区的扇形角β/分子筛筒旋转角速度V°/秒=同一扇形区的分子筛吸附氮气的时间β /V0 (秒)，富氧排气扇区的扇形角0/分子筛筒旋转角速度V°/秒=同一扇形区的分子筛解析氮气的时间0/V° (秒)，反吹气进气扇区的扇形角α/分子筛筒旋转角速度V°/秒=同一扇形区的分子筛反吹时间a/V° (秒)，根据分子筛的特性确定参数β/V0、0/V°、a /V°，和客户要求生产的富氧气体的浓度参数，计算出分子筛筒旋转角速度V°/秒、和富氧排气扇区的扇形角0、富氮抽气扇区的扇形角β、反吹气进气扇区的扇形角α ；富氮抽气扇区与富氧排气扇区的过渡区的扇形角S、富氧排气扇区与反吹气进气扇区的过渡区的扇形角S、富氮抽气扇区与反吹气进气扇区的过渡区的扇形角δ、这三个δ角与分子筛筒内分子筛扇形区扇形角Ω的关系为:2Ω < δ。
[0008]5、进气分配盘的空气进气扇区与出气分配盘的富氧排气扇区位置相对，使从空气入口管吹入的带有一定压力的空气、进入到空气进气扇区后、经与空气进气扇区相连的分子筛扇区的分子筛相接触、其中的绝大部分氮气被分子筛吸附后、剩余的富氧气体从富氧排气扇区进入到富氧排气管、然后输送到使用富氧气体的装置，每一扇分子筛筒内分子筛扇区经过空气进气扇区与富氧排气扇区之间的区域的时间、即为该扇区内的分子筛吸附氮气的时间；进气分配盘的富氮抽气对应扇区与出气分配盘的富氮抽气扇区位置相对，使从吸附氮气的空气进气扇区和富氧排气扇区之间的空间区域、旋转到富氮抽气对应扇区与富氮抽气扇区之间的空间区域时，分子筛筒内吸附的氮气被真空泵经富氮抽气扇区、从富氮抽气管抽出，每一扇分子筛筒内分子筛扇区经过富氮抽气对应扇区与富氮抽气扇区之间的区域的时间、即为该扇区内的分子筛解析氮气的时间；进气分配盘的反吹气出气扇区与出气分配盘的反吹气进气扇区位置相对，使从富氮抽气对应扇区与富氮抽气扇区之间的空间区域、旋转到反吹气出气扇区与反吹气进气扇区之间的空间区域时，被解析后的分子筛被反吹，每一扇分子筛筒内分子筛扇区经过反吹气出气扇区与反吹气进气扇区之间的区域的时间、即为该扇区内的分子筛反吹时间。
[0009]本发明与现有技术相比具有以下优点:
1.不使用换向阀不仅降低了占总设备费用比超过30%的换向阀的投资费用，而且还减小了因换向阀的故障维修和停产带来的损失。
[0010]2.没有两塔的交换更替吸附和解析氮气的频繁切换，使系统设备体积也有所减小，从而减小占地面积。【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明实施例的剖面结构示意图；
图2是图1所示实施例的AA剖面示意图；
图3是图1所示实施例的BB剖面示意图；
图4是图1所示实施例的CC剖面示意图。
[0012]图1一4中:1、空气入口管2、反吹气出口管3、进气罩4、进气分配盘5、分子筛筒6、从动轮7、电机8、主动轮9、出气分配盘10、出气罩11、富氧排气管12、反吹气入口管13、富氮抽气管14、空气进气扇区与富氮抽气对应扇区间的过渡区15、富氮抽气对应扇区16、空气进气扇区17、进气分配盘中心轴18、空气进气扇区与反吹气出气扇区的过渡区19、反吹气出气扇区20、富氮抽气对应扇区与反吹气出气扇区的过渡区21、分子筛扇区22、支承轮23、主动轮轴24、分子筛筒中心轴25、富氮抽气扇区与富氧排气扇区的过渡区26、富氮抽气扇区27、富氧排气扇区28、出气分配盘中心轴29、富氧排气扇区与反吹气进气扇区的过渡区30、反吹气进气扇区31、富氮抽气扇区与反吹气进气扇区的过渡区。
【具体实施方式】
[0013]在图1一4所示的实施例中:真空变压吸附分离器中的分离转筒，包括左端的空气进气区P区、中间的分子筛区Q区和右端的富氧收集区R区；其特征在于:空气进气区P区包括空气入口管1、反吹气出口管2、进气罩3和进气分配盘4，进气分配盘4分为空气进气扇区16、富氮抽气对应扇区15、反吹气出气扇区19以及它们之间形成的过渡区，空气进气扇区16与空气入口管I相连通，但与其他区隔离，反吹气出气扇区19与反吹气出口管2相连通，但与其他区隔离，富氮抽气对应扇区15为独立盲区，与其他区均隔离；空气进气扇区16的扇形角为0,富氮抽气对应扇区15的扇形角为β ,反吹气出气扇区19的扇形角为α，空气进气扇区16与富氮抽气对应扇区15间的过渡区的扇形角为δ，空气进气扇区16与反吹气出气扇区19的过渡区的扇形角为δ，富氮抽气对应扇区15与反吹气出气扇区19的过渡区的扇形角为δ。
[0014]中间的分子筛区Q区包括分子筛筒5、从动轮6、电机7、主动轮8，分子筛筒5以筒中心轴为对称分割成多个形状、大小相同的扇形区，扇形角均为Ω，每个扇形的分隔板两端均有与扇形分隔板宽度一样的橡胶片，橡胶片的长度为5mnT30mm,分子筛筒5左端的橡胶片的长度与左端的空气进气扇区16、富氮抽气对应扇区15、反吹气出气扇区19以及它们之间形成的过渡区相匹配，并能使各区的气体隔离而不会进入其他区域，分子筛筒5右端的橡胶片的长度与右端的富氮抽气扇区26、富氧排气扇区27、反吹气进气扇区30以及它们之间形成的过渡区相匹配，并能使各区的气体隔离而不会进入其他区域；橡胶片顺分子筛筒5旋转的方向前方一侧有一个斜面、使其刮擦其左端的空气进气扇区16、富氮抽气对应扇区15、反吹气出气扇区19以及它们之间形成的过渡区的端面时、或刮擦其右端各富氮抽气扇区26、富氧排气扇区27、反吹气进气扇区30以及它们之间形成的过渡区的端面时、橡胶片与这些扇区端面的接触面更大，从而能与这些扇区端面形成更密封的刮擦，进而能满足吹入较低压力的空气、较低压力的反吹气及较低真空度的抽真空条件的密封；分子筛筒5能绕分子筛筒5中心轴旋转,分子筛筒5下侧正下方有一个从动轮6,从动轮6为长齿轮，从动轮6外周有轮齿，分子筛筒5外周有轮齿，分子筛筒5外周的轮齿与从动轮6外周的轮齿相匹配相啮合，从动轮6外周的轮齿又与主动轮8的轮齿相啮合，主动轮8与电机7轴相连，由电机7带动主动轮8旋转，主动轮8带动从动轮6旋转，从动轮6再带动分子筛筒5旋转，分子筛筒5旋转的角速度为V°/秒；从动轮6的中心轴两侧有多个均布的支承轮22，多个支承轮22支承分子筛筒5的重量。
[0015]富氧收集区R区包括富氧排气管11、反吹气入口管12、富氮抽气管13、出气罩10和出气分配盘9，出气分配盘9分为富氮抽气扇区26、富氧排气扇区27、反吹气进气扇区30以及它们之间形成的过渡区，富氮抽气扇区26与富氮抽气管13相连通，但与其他区隔离，富氧排气扇区27与富氧排气管11相连通，但与其他区隔离，反吹气进气扇区30与反吹气入口管12相连通，但与其他区隔离；富氧排气扇区27的扇形角为0，富氮抽气扇区26的扇形角为β，反吹气进气扇区30的扇形角为α，富氮抽气扇区26与富氧排气扇区27的过渡区的扇形角为S，富氧排气扇区27与反吹气进气扇区30的过渡区的扇形角为δ，富氮抽气扇区26与反吹气进气扇区30的过渡区的扇形角为δ。
[0016]富氮抽气扇区26的扇形角β /分子筛筒5旋转角速度V°/秒=同一扇形区的分子筛吸附氮气的时间β /V° (秒)，富氧排气扇区27的扇形角0/分子筛筒5旋转角速度V°/秒=同一扇形区的分子筛解析氮气的时间0Λ° (秒)，反吹气进气扇区30的扇形角α/分子筛筒5旋转角速度V°/秒=同一扇形区的分子筛反吹时间a/V° (秒)，根据分子筛的特性确定参数i3/V°、0/V°、a/V°，和客户要求生产的富氧气体的浓度参数，计算出分子筛筒5旋转角速度V°/秒、和富氧排气扇区27的扇形角0、富氮抽气扇区26的扇形角β、反吹气进气扇区30的扇形角α ;富氮抽气扇区26与富氧排气扇区27的过渡区的扇形角δ、富氧排气扇区27与反吹气进气扇区30的过渡区的扇形角δ、富氮抽气扇区26与反吹气进气扇区30的过渡区的扇形角δ、这三个δ角与分子筛筒5内分子筛扇形区扇形角Ω的关系为:2 Ω ( δ。
[0017]进气分配盘4的空气进气扇区16与出气分配盘9的富氧排气扇区27位置相对，使从空气入口管I吹入的带有一定压力的空气、进入到空气进气扇区16后、经与空气进气扇区16相连的分子筛扇区的分子筛相接触、其中的绝大部分氮气被分子筛吸附后、剩余的富氧气体从富氧排气扇区27进入到富氧排气管11、然后输送到使用富氧气体的装置，每一扇分子筛筒5内分子筛扇区经过空气进气扇区16与富氧排气扇区27之间的区域的时间、即为该扇区内的分子筛吸附氮气的时间；进气分配盘4的富氮抽气对应扇区15与出气分配盘9的富氮抽气扇区26位置相对，使从吸附氮气的空气进气扇区16和富氧排气扇区27之间的空间区域、旋转到富氮抽气对应扇区15与富氮抽气扇区26之间的空间区域时，分子筛筒5内吸附的氮气被真空泵经富氮抽气扇区26、从富氮抽气管13抽出，每一扇分子筛筒5内分子筛扇区经过富氮抽气对应扇区15与富氮抽气扇区26之间的区域的时间、即为该扇区内的分子筛解析氮气的时间；进气分配盘4的反吹气出气扇区19与出气分配盘9的反吹气进气扇区30位置相对，使从富氮抽气对应扇区15与富氮抽气扇区26之间的空间区域、旋转到反吹气出气扇区19与反吹气进气扇区30之间的空间区域时，被解析后的分子筛被反吹，每一扇分子筛筒5内分子筛扇区经过反吹气出气扇区19与反吹气进气扇区30之间的区域的时间、即为该扇区内的分子筛反吹时间。
【权利要求】
1.真空变压吸附分离器中的分离转筒，包括左端的空气进气区P区、中间的分子筛区Q区和右端的富氧收集区R区；其特征在于:空气进气区P区包括空气入口管(1)、反吹气出口管(2)、进气罩(3)和进气分配盘(4)，进气分配盘(4)分为空气进气扇区(16)、富氮抽气对应扇区(15)、反吹气出气扇区(19)以及它们之间形成的过渡区，空气进气扇区(16)与空气入口管(I)相连通，但与其他区隔离，反吹气出气扇区(19)与反吹气出口管(2)相连通，但与其他区隔离，富氮抽气对应扇区(15)为独立盲区，与其他区均隔离；空气进气扇区(16)的扇形角为0,富氮抽气对应扇区(15)的扇形角为β ,反吹气出气扇区(19)的扇形角为α，空气进气扇区(16)与富氮抽气对应扇区(15)间的过渡区的扇形角为δ，空气进气扇区(16)与反吹气出气扇区(19)的过渡区的扇形角为δ，富氮抽气对应扇区(15)与反吹气出气扇区(19)的过渡区的扇形角为δ ;中间的分子筛区Q区包括分子筛筒(5)、从动轮(6)、电机(7)、主动轮(8)，分子筛筒(5)以筒中心轴为对称分割成多个形状、大小相同的扇形区，扇形角均为Ω，每个扇形的分隔板两端均有与扇形分隔板宽度一样的橡胶片，橡胶片的长度为5mnT30mm,分子筛筒(5)左端的橡胶片的长度与左端的空气进气扇区(16)、富氮抽气对应扇区(15)、反吹气出气扇区(19)以及它们之间形成的过渡区相匹配，并能使各区的气体隔离而不会进入其他区域，分子筛筒(5)右端的橡胶片的长度与右端的富氮抽气扇区(26)、富氧排气扇区(27)、反吹气进气扇区(30)以及它们之间形成的过渡区相匹配，并能使各区的气体隔离而不会进入其他区域；橡胶片顺分子筛筒(5)旋转的方向前方一侧有一个斜面、使其刮擦其左端的空气进气扇区(16)、富氮抽气对应扇区(15)、反吹气出气扇区(19)以及它们之间形成的过渡区的端面时、或刮擦其右端各富氮抽气扇区(26)、富氧排气扇区(27)、反吹气进气扇区(30)以及它们之间形成的过渡区的端面时、橡胶片与这些扇区端面的接触面更大，从而能与这些扇区端面形成更密封的刮擦，进而能满足吹入较低压力的空气、较低压力的反吹气及较低真空度的抽真空条件的密封；分子筛筒(5)能绕分子筛筒(5)中心轴旋转，分子筛筒(5)下侧正下方有一个从动轮(6)，从动轮(6)为长齿轮，从动轮(6)外周有轮齿，分子筛筒(5)外周有轮齿，分子筛筒(5)外周的轮齿与从动轮(6)外周的轮齿相匹配相啮合，从动轮(6)外周的轮齿又与主动轮(8)的轮齿相啮合，主动轮(8)与电机(7)轴相连，由电机(7)带动主动轮(8)旋转，主动轮(8)带动从动轮(6)旋转,从动轮(6)再带动分子筛筒(5)旋转，分子筛筒(5)旋转的角速度为V°/秒；从动轮(6)的中心轴两侧有多个均布的支承轮(22)，多个支承轮(22)支承分子筛筒(5)的重量；富氧收集区R区包括富氧排气管(11)、反吹气入口管(12)、富氮抽气管(13)、出气罩(10)和出气分配盘(9)，出气分配盘(9)分为富氮抽气扇区(26)、富氧排气扇区(27)、反吹气进气扇区(30)以及它们之间形成的过渡区，富氮抽气扇区(26)与富氮抽气管(13)相连通，但与其他区隔离，富氧排气扇区(27)与富氧排气管(11)相连通，但与其他区隔离，反吹气进气扇区(30)与反吹气入口管(12)相连通，但与其他区隔离；富氧排气扇区(27)的扇形角为0，富氮抽气扇区(26)的扇形角为β ,反吹气进气扇区(30)的扇形角为α，富氮抽气扇区(26)与富氧排气扇区(27)的过渡区的扇形角为δ，富氧排气扇区(27)与反吹气进气扇区(30)的过渡区的扇形角为S，富氮抽气扇区(26)与反吹气进气扇区(30)的过渡区的扇形角为δ。
2.如权利要求1所述的真空变压吸附分离器中的分离转筒，其特征在于:富氮抽气扇区(26)的扇形角β /分子筛筒(5)旋转角速度V°/秒=同一扇形区的分子筛吸附氮气的时间β/ν° (秒)，富氧排气扇区(27)的扇形角0/分子筛筒(5)旋转角速度V°/秒=同一扇形区的分子筛解析氮气的时间0/ν° (秒)，反吹气进气扇区(30)的扇形角a/分子筛筒(5)旋转角速度V°/秒=同一扇形区的分子筛反吹时间a/V° (秒)，根据分子筛的特性确定参数i3/V°、0/V°、a/V°，和客户要求生产的富氧气体的浓度参数，计算出分子筛筒(5)旋转角速度V°/秒、和富氧排气扇区(27)的扇形角0、富氮抽气扇区(26)的扇形角β、反吹气进气扇区(30)的扇形角a ;富氮抽气扇区(26)与富氧排气扇区(27)的过渡区的扇形角δ、富氧排气扇区(27)与反吹气进气扇区(30)的过渡区的扇形角δ、富氮抽气扇区(26)与反吹气进气扇区(30)的过渡区的扇形角δ、这三个δ角与分子筛筒(5)内分子筛扇形区扇形角Ω的关系为:2 Ω < δ。
3.如权利要求1所述的真空变压吸附分离器中的分离转筒，其特征在于:进气分配盘(4)的空气进气扇区(16)与出气分配盘(9)的富氧排气扇区(27)位置相对，使从空气入口管(I)吹入的带有一定压力的空气、进入到空气进气扇区(16)后、经与空气进气扇区(16)相连的分子筛扇区的分子筛相接触、其中的绝大部分氮气被分子筛吸附后、剩余的富氧气体从富氧排气扇区(27)进入到富氧排气管(11)、然后输送到使用富氧气体的装置，每一扇分子筛筒(5)内分子筛扇区经过空气进气扇区(16)与富氧排气扇区(27)之间的区域的时间、即为该扇区内的分子筛吸附氮气的时间；进气分配盘(4)的富氮抽气对应扇区(15)与出气分配盘(9)的富氮抽气扇区(26)位置相对，使从吸附氮气的空气进气扇区(16)和富氧排气扇区(27)之间的空间区域、旋转到富氮抽气对应扇区(15)与富氮抽气扇区(26)之间的空间区域时，分子筛筒(5)内吸附的氮气被真空泵经富氮抽气扇区(26)、从富氮抽气管(13)抽出，每一扇分子筛筒(5)内分子筛扇区经过富氮抽气对应扇区(15)与富氮抽气扇区 (26)之间的区域的时间、即为该扇区内的分子筛解析氮气的时间；进气分配盘(4)的反吹气出气扇区(19)与出气分配盘(9)的反吹气进气扇区(30)位置相对，使从富氮抽气对应扇区(15 )与富氮抽气扇区(26 )之间的空间区域、旋转到反吹气出气扇区(19 )与反吹气进气扇区(30)之间的空间区域时，被解析后的分子筛被反吹，每一扇分子筛筒(5)内分子筛扇区经过反吹气出气扇区(19)与反吹气进气扇区(30)之间的区域的时间、即为该扇区内的分子筛反吹时间。
【文档编号】B01D53/047GK103920366SQ201410193438
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年5月9日 优先权日:2014年5月9日
【发明者】魏伯卿 申请人:魏伯卿