1.本发明涉及变压吸附制氧技术领域,具体为一种弥散氧气的变压吸附制氧设备。
背景技术:2.高原地区由于高寒缺氧,空气含氧量不足,人处在这样的环境下,会出现恶心、呕吐、乏力等不适反应,严重的会出现高原肺水肿、高原脑水肿等高原性疾病,防治不及时还会危及人的生命。
3.变压吸附制氧设备是利用空气分离技术制取氧气的一类机器,主要依靠分子筛在不同压力下对空气中各成分气体的吸附容量的不同来达到将氧气与其他成分分离的目的。
4.变压吸附制氧设备中,由于分子筛的特性和吸附原理的限制,使得分子筛对空气中惰性气体的吸附容量较低,变压吸附制氧设备制取的氧气中含有大量的惰性气体,要取得纯度更高的氧气,需要对氧气进行提纯。
技术实现要素:5.本发明的目的在于提供一种弥散氧气的变压吸附制氧设备,以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种弥散氧气的变压吸附制氧设备,该变压吸附制氧设备包括净化罐、分留罐、吸附罐、储存罐,所述分留罐一端与净化罐连接,分留罐另一端与吸附罐连接,所述吸附罐另一端与储存罐连接,所述净化罐对空气中的杂质以及水分进行清除,所述分留罐通过降温和升温使氧气与空气中的其他成分分离,所述吸附罐对空气成分中的氧气进行变压吸附,所述储存罐对氧气进行存储。净化罐利用气化后气体带有的低温对自身罐体进行降温,将带有杂质的空气从下往上灌入罐体,使空气在罐体中产生旋流并与罐体内壁接触,使空气中的水分液化并滞留在罐体内壁上,空气中的杂质在离心力的作用下与水接触并实现与空气的分离,从而达到对空气干燥、除杂的效果;除通过内壁降温去除水分外,净化罐还通过电解水的方式对水进行电解,使水分解为氢气和氧气,净化罐在去除空气中水分的同时,进一步提高了空气中氧气的含量;分留罐通过降温加压使空气中的气体液化,再通过升温的方式,使沸点比氧气沸点低的气体先一步气化并与氧气分离,分留罐中的温度保持在氧气沸点以下,直到低于氧气沸点的其它气体完全与氧气分离,分留罐再进行升温,使温度达到氧气的沸点,使氧气与其他剩余的液化气体分离,分留罐通过降温、升温的方式获取氧气,分留罐将氧气灌输到吸附罐中,吸附罐通过沸石分子筛与变压后的氧气进行吸附,使氧气再一次与其他气体成分分离,进一步提高氧气的纯度,吸附罐降压后将氧气灌输到储存罐中进行存储。
7.所述净化罐包括净化外罐体、设置在净化外罐体内部的净化内罐体,所述净化外罐体与净化内罐体之间设置有螺旋板,所述净化内罐体上端设置有第一出气管,所述第一出气管的贯穿净化外罐体的上端,所述净化内罐体下端的中部位置设置有旋流斗,所述旋流斗内部设置有分流壳,旋流斗上方设置有螺旋锥,所述螺旋锥的上端与第一出气管的下
端固定;净化外罐体与净化内罐体相互配合形成降温空间,降温空间与分留罐的出气管连接,使分留罐中与氧气分离的其他低温气体进入到降温空间中,并与净化内罐体进行降温,螺旋板形成气体在降温空间中的流动路径,使气体沿着螺旋路径净化内罐体进行降温,旋流斗为分流壳的安装提供支撑,同时也为空气旋流的产生提供条件,分流壳对净化压缩机灌输的空气进行分流,并使空气沿着一定的倾斜角度进入到旋流斗中,分流壳分流出的若干组带有倾斜角度的气流在旋流斗上进行旋转和融合,螺旋锥悬挂在旋流斗的上方,螺旋锥外侧开设有螺旋槽,螺旋锥对旋流斗上方的空间进行阻隔,防止从分流壳中流出的空气在净化内罐体中垂直上升,螺旋锥对分流壳中流出的气体进行压迫,使气流沿着旋流斗的内壁进行旋转和上升,螺旋锥通过螺旋槽辅助空气产生旋流;
8.所述净化内罐体的下端设置有净化压缩机,所述净化压缩机与旋流斗连接,所述第一出气管与分留罐的第一进气管连接,所述净化外罐体与净化内罐体之间的降温空间与分留罐的出气管连接。净化压缩机抽取外界空气,并在压缩后将空气通过旋流斗灌输到净化内罐体中,空气经过旋流斗进入到净化内罐体使产生旋流,经过净化罐净化后的空气通过第一出气管进入到分留罐中。制取氧气之前,会先对分留罐中的温度进行降低,使分留罐中的空气温度降低,并将降温温度后的空气灌输到净化外罐体与净化内罐体之间的空间中,实现对空气的降温以及分留罐内部温度的降低。
9.所述第一出气管中设置有电解板,所述电解板为中空结构,电解板上开设有若干组电解孔,每组电解孔中均设置有喇叭管,所述喇叭管的扩张口朝向螺旋锥,每组所述喇叭管上端的两侧均设置有电极片,两组所述电极片分为正极片和负极片,正极片与电源正极连接,负极片与电源负极连接,所述电解板的内部空间与净化外罐体和净化内罐体之间的空间连通。电解板内部有低温气体流动,低温气体对电解板进行降温,空气中残留的少部分水分与电解板端面以及喇叭管端面接触,并在电解板端面以及喇叭管上形成水滴,喇叭管上形成的水滴在气流的带动下往喇叭管的收缩端即安装有电极片的一端运动,喇叭管的收缩端的直径与一个水分子的直径相同,水滴移动到电极片的位置时,电路导通,使电极片对水滴进行分解,形成氢气和氧气,同时,喇叭管通过直径的设置对空气中的病毒、细菌进行阻挡,防止细菌、病毒进入到下一工序中,喇叭管通过电极片对病毒和细菌进行灭杀,实现空气的无菌。
10.所述分流壳上开设有至少两组通气孔,每组所述通气孔上均设置有分流管,每组所述分流管上均设置有带有弧度的旋流管,每组所述旋流管均贴合旋流斗的内壁。分流壳对净化压缩机灌输的空气进行分流,使空气通过每个分流管及旋流管进入到旋流斗内部,通过带有弧度的旋流管的设置,使空气以带有流动角度和流动方向的姿态在旋流斗中进行流动,多股带有角度和方向的气流在旋流斗上进行旋转和汇聚,最后在净化内罐体中形成空气旋流。
11.所述分留罐包括分留外罐体,所述分留外罐体内部设置有分留内罐体,所述分留外罐体与分留内罐体之间设置有调温板,所述分留内罐体上端中部位置设置有第一进气管,分留内罐体一侧设置有出氧管,所述出氧管上连接有吸附压缩机,所述吸附压缩机的另一端与吸附罐连接,所述调温板对分留内罐体内部的温度降低或升高。分留外罐体与分留内罐体相互配合形成安装调温板的空间,分留内罐体对液化的气体进行储存,调温板对分留内罐体内部的温度进行降温,净化罐中的空气灌输到分留内罐体中,使分留内罐体中的
气压增大,降温的降低以及气压的升高,使气体在分留内罐体内部液化。气体液化时,吸附压缩机不工作。当第一分留罐内部液化气体储存到一定量时,净化罐通过管道切换到第二分留罐,与第二分留罐连通,第一分留罐上安装有压力阀和电磁阀,电磁阀对压力阀连接分留内罐体的管路进行控制,在第一分留罐内部压力保持不变的情况下,随着调温板对分留内罐体内部温度进行升温,使分留内罐体内部温度依次达到各个气体的沸点,从而使其他气体成分与氧气分离,由于氮气的沸点比氧气低,因此,分留内罐体中存留液化氧气和沸点比氧气高的其他气体,需要对氧气进行气化时,吸附压缩机进行工作,电磁阀将压力阀与分留内罐体的管路关闭,吸附压缩机将分留内罐体中的氧气再次压缩后传输到吸附罐中。
12.所述吸附罐包括吸附外罐体、设置在吸附外罐体内部的吸附内罐体,所述吸附外罐体和吸附内罐体之间设置有控温板,所述控温板使吸附内罐体中的温度上升或下降,所述吸附内罐体中设置有分子筛,所述吸附内罐体上设置有第二进气管,所述第二进气管与吸附压缩机连接,第二进气管位于分子筛的下方,所述吸附内罐体上端中部设置有第二出氧管,所述第二出氧管中设置有电磁阀,第二出氧管与储存罐连接。吸附外罐体对控温板以及吸附内罐体进行保护,吸附内罐体为分子筛的安装提供支撑,分子筛对高压氧气进行吸附,使氧气与其他气体成分实现两次分离,进一步提高氧气的纯度,吸附内罐体上设置有压力表、泄压阀、电磁阀等控制内部压力以及排出其他气体的设备。
13.所述调温板以及控温板均由铜材质的板材以及p型半导体、n型半导体组成,所述p型半导体与n型半导体通过板材连接,p型半导体和n型半导体接入控制电路,控制电路控制电流在p型半导体以及n型半导体中的流动方向。p型半导体以及n型半导体接入电路,电流从两种半导体中流过,使板材进行散热或吸热,从而实现对罐体内部的升温或降温。板材可以在罐体的外侧围成一个圈,但板材的两端不接触,p型半导体和n型半导体分别安装在板材的两端,使电流从板材的一端流向另一端。
14.所述电解板的材质为绝缘材质,所述分留外罐体和分留内罐体上均设置有绝缘材料,所述吸附外罐体和吸附内罐体上均设置有绝缘材料。
15.与现有技术相比,本发明所达到的有益效果是:
16.1、净化罐利用气化后气体带有的低温对自身罐体进行降温,将带有杂质的空气从下往上灌入罐体,使空气在罐体中产生旋流并与罐体内壁接触,使空气中的水分液化并滞留在罐体内壁上,空气中的杂质在离心力的作用下与水接触并实现与空气的分离,从而达到对空气干燥、除杂的效果;除通过内壁降温去除水分外,净化罐还通过电解水的方式对水进行电解,使水分解为氢气和氧气,净化罐在去除空气中水分的同时,进一步提高了空气中氧气的含量。
17.2、分留罐通过降温加压使空气中的气体液化,再通过升温的方式,使沸点比氧气沸点低的气体先一步气化并与氧气分离,分留罐中的温度保持在氧气沸点以下,直到低于氧气沸点的其它气体完全与氧气分离,分留罐再进行升温,使温度达到氧气的沸点,使氧气与其他剩余的液化气体分离,分留罐通过降温、升温的方式获取氧气,分留罐将氧气灌输到吸附罐中,吸附罐通过沸石分子筛与变压后的氧气进行吸附,使氧气再一次与其他气体成分分离,进一步提高氧气的纯度,吸附罐将氧气灌输到储存罐中,实现对氧气的制取;本技术中,通过将工业制氧方法和变压吸附制氧方法相结合,实现对氧气的提纯,从而解决制氧纯度低的问题。
18.3、电解板内部有低温气体流动,低温气体对电解板进行降温,空气中残留的少部分水分与电解板端面以及喇叭管端面接触,并在电解板端面以及喇叭管上形成水滴,喇叭管上形成的水滴在气流的带动下往喇叭管的收缩端即安装有电极片的一端运动,喇叭管的收缩端的直径与一个水分子的直径相同,水滴移动到电极片的位置时,电路导通,使电极片对水滴进行分解,形成氢气和氧气,同时,喇叭管通过直径的设置对空气中的病毒、细菌进行阻挡,防止细菌、病毒进入到下一工序中,喇叭管通过电极片对病毒和细菌进行灭杀,实现空气的无菌。
附图说明
19.附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
20.图1是本发明的整体结构示意图;
21.图2是本发明的净化罐结构示意图;
22.图3是本发明的净化罐内部结构示意图;
23.图4是本发明的分流壳结构示意图;
24.图5是本发明的电解板俯视示意图;
25.图6是本发明的电解板半剖示意图;
26.图7是本发明的分留罐内部结构示意图;
27.图8是本发明的吸附罐内部结构示意图。
28.图中:1、净化罐;2、分留罐;3、吸附罐;4、储存罐;1
‑
1、净化压缩机;1
‑
2、净化外罐体;1
‑
3、净化内罐体;1
‑
4、旋流斗;1
‑
5、分流壳;1
‑
51、分流管;1
‑
6、螺旋锥;1
‑
7、电解板;1
‑
71、电解孔;1
‑
72、喇叭管;1
‑
73、电极片;1
‑
8、螺旋板;2
‑
1、分留外罐体;2
‑
2、调温板;2
‑
3、分留内罐体;2
‑
4、吸附压缩机;3
‑
1、吸附外罐体;3
‑
2、控温板;3
‑
3、吸附内罐体;3
‑
4、分子筛。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
30.请参阅图1
‑
8,本发明提供技术方案:一种弥散氧气的变压吸附制氧设备,该变压吸附制氧设备包括净化罐1、分留罐2、吸附罐3、储存罐4,分留罐2一端与净化罐1连接,分留罐2另一端与吸附罐3连接,吸附罐3另一端与储存罐4连接,净化罐1对空气中的杂质以及水分进行清除,分留罐2通过降温和升温使氧气与空气中的其他成分分离,吸附罐3对空气成分中的氧气进行变压吸附,储存罐4对氧气进行存储。
31.净化罐1包括净化外罐体1
‑
2、安装在净化外罐体1
‑
2内部的净化内罐体1
‑
3,净化外罐体1
‑
2与净化内罐体1
‑
3之间安装有螺旋板1
‑
8,螺旋板1
‑
8在净化外罐体1
‑
2余净化内罐体1
‑
3之间形成螺旋通道,净化内罐体1
‑
3上端安装有第一出气管,第一出气管的贯穿净化外罐体1
‑
2的上端,净化内罐体1
‑
3下端的中部位置安装有旋流斗1
‑
4,旋流斗1
‑
4内部安装有分流壳1
‑
5,旋流斗1
‑
4上方安装有螺旋锥1
‑
6,螺旋锥1
‑
6的上端通过轴与第一出气管
的下端固定;
32.旋流斗1
‑
4与净化内罐体1
‑
3相互配合在净化内罐体1
‑
3的底部形成储存水的空间,净化内罐体1
‑
3上通过设置排污管,可以将带有杂质和细菌、病毒的污水排出净化罐1。
33.净化内罐体1
‑
3的下端安装有净化压缩机1
‑
1,净化压缩机1
‑
1与旋流斗1
‑
4连接,第一出气管与分留罐2的第一进气管连接,净化外罐体1
‑
2与净化内罐体1
‑
3之间的降温空间与分留罐2的出气管(图中未画出)连接,出气管用于释放升温气化后的气体,气化后的气体仍然为低温气体,利用其低温对净化内罐体1
‑
3进行降温,出气管上设置有压力阀和电磁阀。
34.第一出气管中安装有电解板1
‑
7,电解板1
‑
7的材质为绝缘材质,电解板1
‑
7为中空结构,电解板1
‑
7上开设有若干组电解孔1
‑
71,每组电解孔1
‑
71中均安装有喇叭管1
‑
72,喇叭管1
‑
72的扩张口朝向螺旋锥1
‑
6,每组喇叭管1
‑
72上端的两侧均安装有电极片1
‑
73,两组电极片1
‑
73分为正极片和负极片,正极片与电源正极连接,负极片与电源负极连接,电解板1
‑
7的内部空间与净化外罐体1
‑
2和净化内罐体1
‑
3之间的空间连通。
35.分流壳1
‑
5上开设有至少两组通气孔,分流壳1
‑
5为c型结构,每组通气孔上均安装有分流管1
‑
51,每组分流管1
‑
51上均安装有带有弧度的旋流管,每组旋流管均贴合旋流斗1
‑
4的内壁。
36.分留罐2包括分留外罐体2
‑
1,分留外罐体2
‑
1内部安装有分留内罐体2
‑
3,留外罐体2
‑
1和分留内罐体2
‑
3上均设置有绝缘材料,分留外罐体2
‑
1与分留内罐体2
‑
3之间安装有调温板2
‑
2,分留内罐体2
‑
3上端中部位置安装有第一进气管以及出气管(图中未画出)、压力表,分留内罐体2
‑
3一侧安装有出氧管,出氧管上连接有吸附压缩机2
‑
4,吸附压缩机2
‑
4的另一端与吸附罐3连接,调温板2
‑
2对分留内罐体2
‑
3内部的温度降低或升高。
37.分留外罐体与分留内罐体相互配合形成安装调温板的空间,分留内罐体对液化的气体进行储存,调温板对分留内罐体内部的温度进行降温,净化罐中的空气灌输到分留内罐体中,使分留内罐体中的气压增大,降温的降低以及气压的升高,使气体在分留内罐体内部液化。
38.气体液化时,吸附压缩机不工作。
39.本具体实施中包括两组分留罐2,分为第一分留罐和第二分留罐,当第一分留罐内部液化气体储存到一定量时,净化罐通过管道(管道中安装有电磁阀和单向阀)切换到第二分留罐,并与第二分留罐连通;
40.第一分留罐上安装有压力阀和电磁阀,电磁阀对压力阀连接分留内罐体的管路进行控制,在第一分留罐内部压力保持不变的情况下,随着调温板对分留内罐体内部温度进行升温,使分留内罐体内部温度依次达到各个气体的沸点,从而使其他气体成分与氧气分离,由于氮气的沸点比氧气低,因此,分留内罐体中存留液化氧气和沸点比氧气高的其他气体,需要对氧气进行气化时,吸附压缩机进行工作,电磁阀将压力阀与分留内罐体之间的管路关闭,吸附压缩机将分留内罐体中的氧气再次压缩后传输到吸附罐3中。
41.当第一分留罐中的氧气处理完成,且第二分留罐中的液化气体储存一定量时,净化罐通过管道再次与第一分留罐连接,并与第二分留罐断开连通通道,使空气再次进入到第一分留罐中,而第二分留罐中开始升温,使其他气体与氧气分离,实现对氧气的提取。
42.本实施例中包括两组吸附罐3,并分为第一吸附罐和第二吸附罐,第一吸附罐通过
管道与第一分留罐连接,第二吸附罐通过管道与第二分留罐连接,吸附罐3包括吸附外罐体3
‑
1、安装在吸附外罐体3
‑
1内部的吸附内罐体3
‑
3,分吸附外罐体3
‑
1和吸附内罐体3
‑
3上均设置有绝缘材料,吸附内罐体上设置有压力表、泄压阀、电磁阀等控制内部压力以及排出其他气体的设备。
43.吸附外罐体3
‑
1和吸附内罐体3
‑
3之间安装有控温板3
‑
2,控温板3
‑
2使吸附内罐体3
‑
3中的温度上升或下降,吸附内罐体3
‑
3中安装有分子筛3
‑
4,分子筛为沸石分子筛,吸附内罐体3
‑
3上安装有第二进气管,第二进气管与吸附压缩机2
‑
4连接,第二进气管位于分子筛3
‑
4的下方,吸附内罐体3
‑
3上端中部安装有第二出氧管,第二出氧管中设置有电磁阀,第二出氧管与储存罐4连接。第二出氧管上连接有由泵、阀门等组成的管路组件。
44.分子筛对高压氧气进行吸附,使氧气与其他气体成分实现两次分离,进一步提高氧气的纯度。
45.调温板2
‑
2以及控温板3
‑
2均由铜材质的板材以及p型半导体、n型半导体组成,p型半导体与n型半导体通过板材连接,p型半导体和n型半导体接入控制电路,控制电路控制电流在p型半导体以及n型半导体中的流动方向。p型半导体以及n型半导体接入电路,电流从两种半导体中流过,使板材进行散热或吸热,从而实现对罐体内部的升温或降温。板材可以在罐体的外侧围成一个圈,但板材的两端不接触,p型半导体和n型半导体分别安装在板材的两端,使电流从板材的一端流向另一端。
46.本发明的工作原理:
47.制取氧气时,净化罐1通过管道先于第一分留罐连通,净化压缩机1
‑
1抽取外界的空气并灌输到旋流斗1
‑
4中,分流壳1
‑
5对净化压缩机1
‑
1灌输的空气进行分流,使空气通过每个分流管1
‑
51及旋流管进入到旋流斗1
‑
4内部,通过带有弧度的旋流管的设置,使空气以带有流动角度和流动方向的姿态在旋流斗1
‑
4中进行流动;
48.螺旋锥1
‑
6悬挂在旋流斗1
‑
4的上方,螺旋锥1
‑
6外侧开设有螺旋槽,螺旋锥1
‑
6对旋流斗1
‑
4上方的空间进行阻隔,防止从分流壳1
‑
5中流出的空气在净化内罐体1
‑
3中垂直上升,螺旋锥1
‑
6对分流壳1
‑
5中流出的气体进行压迫,使气流沿着旋流斗1
‑
4的内壁进行旋转和上升,螺旋锥1
‑
6通过螺旋槽辅助空气产生旋流,多股带有角度和方向的气流在旋流斗上进行旋转和汇聚,最后在净化内罐体中形成空气旋流。
49.空气与净化内罐体1
‑
3的内壁接触,空气中的水分与冷后凝结成水,并滞留在净化内罐体1
‑
3的内壁上,同时,空气中的杂质在离心力的作用下与内壁上的水接触,并被水拦截下来,空气中的细菌、病毒等也一并被水拦截,使杂质、细菌、病毒与空气分离。
50.空气在净化罐1中不断上升并经过电解板1
‑
7后,进入到第一分留罐中,电解板1
‑
7使空气中残留的水分凝结,并在气流的带动下运动到喇叭管1
‑
72的收缩端,水将两个电极片1
‑
73之间的电路导通,从而使水被电解成氢气和氧气,进一步地提高空气中氧气的含量。
51.空气进入到第一分留罐中,空气在低温环境以及高压条件下液化,当第一分留罐中的液化空气储存到一定程度时,净化罐1切断与第一分留罐之间的连接,并与第二分留罐连接,使空气进入到第二分留罐中进行液化。
52.第一分留罐中的调温板2
‑
2开始工作,使其内部进行升温,使第一分留罐中的温度逐渐达到各个气体的沸点,并不断与氧气分离,分离沸点比氧气沸点低的气体时,温度控制在氧气沸点以下,分离氧气时,将第一分留罐中的温度控制在氧气沸点,使氧气与沸点比氧
气沸点高的其他气体分离,气化后的气体与氧气分离并通过出气管进入到净化外罐体1
‑
2与净化内罐体1
‑
3之间的空间中,当第一分留罐开始气化氧气时,吸附压缩机2
‑
4开始工作,使氧气被再次压缩后进入到吸附罐3中。
53.吸附罐3通过分子筛3
‑
4对高压氧气进行吸附,使氧气与其他气体成分再次分离,其他成分的气体排出吸附罐3,需要降压释放氧气时,吸附罐3中的压力降低,分子筛3
‑
4吸附的氧气被释放并通过管路组件进入被灌输到储存罐4中。
54.第一分留罐中的氧气释放完成,当第二分留罐中的液化气体储存到一定量之后,净化罐再次与第一分留罐连接,第二分留罐中的液压气体开始进行处理,使氧气与其他气体成分分离,并将氧气灌输到第二吸附罐中。
55.第一吸附罐和第二吸附罐中的氧气可以单独或同时灌输到储存罐4中,通过净化罐1、分留罐2以及吸附罐3的相互配合,实现对氧气的制取。
56.需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
57.最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,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。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。