气体浓缩机的制作方法
【专利说明】气体浓缩机
[0001]相关申请
本申请要求于2013年3月15日提交的美国专利申请序列号13/834，717的优先权和权益，该专利申请的全部内容通过引用并入本文中。所有上述专利申请和专利的内容通过引用全部并入本文中。
【背景技术】
[0002]就气体混合物的分离而言，存在着各种用途。例如，从大气空气中分离氮气可以提供高度浓缩的氧气源。这些的各种用途包括为医疗的病人和飞行人员提供升高浓度的氧气。因此，期望提供对气体混合物进行分离从而提供浓缩的产品气体(诸如具有浓缩氧气的呼吸气体)的系统。
[0003]若干现有的产品气体或氧气浓缩机，例如公开于美国专利Nos.4，449，990、5，906，672、5，917，135、5，988，165、7，875，105 和 8，282，717 以及美国专利申请序列号12/106, 861、13/633，538和13/790，473，这些专利和专利申请被共同地转让给美国俄亥俄州伊利里亚市的Invacare公司，并且它们的内容通过引用全部并入本文中。
【发明内容】
[0004]—种用于提供呼吸气体的浓缩机，包括至少一个筛床，该筛床包括用于容纳气体分离介质的容器；和机架部件，该机架部件包括:从第一机架部件延伸出的至少一个容器突起，用于将至少一个筛床容器联接到第一机架部件；和将所联接的容器锁定到第一机架部件的第一锁定元件。
[0005]对本发明的描述并不以任何方式限制权利要求中所使用的词语、或者权利要求或本发明的范围。权利要求中所使用的词语具有它们的全部通常含义。
【附图说明】
[0006]在并入本说明书且构成本说明书的一部分的附图中，图示说明了本发明的实施例，这些附图连同上面所给出的本发明的概述及下面所给出的详细描述是用于举例说明本发明的实施例。
[0007]图1是氧气浓缩机的一个实施例的示意图。
[0008]图2是筛床容器的一个实施例的不意图。
[0009]图3是图2的筛床容器的俯视图。
[0010]图4是筛床容器和两个机架部件的一个实施例的示意图。
[0011]图5是附接到两个机架部件的筛床容器的一个实施例的示意图。
[0012]图6是附接到两个机架部件且用这两个机架部件进行密封的筛床容器的一个实施例的示意图。
[0013]图7是机架部件的一个实施例的示意图，图中示出了具有锁定特征的示例性突起。
[0014]图8是机架部件的一个实施例的示意图，图中示出了具有锁定和密封特征的示例性突起。
[0015]图9是联接到一起的筛床容器和两个机架部件的一个实施例的示意图。
[0016]图1OA是具有联接到一起且由轮子支撑的两个筛床容器和两个机架部件的一个实施例的图。
[0017]图1OB是具有联接到一起且由轮子支撑的两个筛床容器和两个机架部件的氧气浓缩机的一个实施例的图。
[0018]图11示出了氧气浓缩机的一个实施例。
[0019]图12示出了氧气浓缩机的顶部歧管组件的一个实施例。
[0020]图13示出了氧气浓缩机的底部歧管组件的一个实施例。
[0021]图14示出了联接到氧气浓缩机的底部歧管组件的两个筛床容器的一个实施例。
[0022]图15-图20示出了示例性的锁定元件。
[0023]图21示出了联接到氧气浓缩机顶部的歧管组件的两个筛床容器和产品储罐的一个实施例。
【具体实施方式】
[0024]虽然本发明的各种具有创造性的方面、构思和特征可在本文中被描述和说明为在示例性实施例中组合地实施，但这些各种方面、构思和特征可单独地或者以其各种组合和亚组合的形式而使用于许多替代实施例中。除非本文中明确地排除，所有的这种组合和亚组合意图是在本发明的范围内。进而，虽然本文中可对关于本发明的各种方面、构思和特征的各种替代实施例(诸如替代的材料、结构、构造、方法、电路、装置和部件、软件、硬件、控制逻辑，关于形式、匹配和功能的替代物，等)进行描述，但这种描述并非意图是可获得的替代实施例(不论是目前已知的还是以后开发的)的完全或详尽的列表。本领域技术人员可容易地将一个或多个发明方面、构思或特征应用于其它实施例和在本发明的范围内使用，即使在本文中未明确地公开这种实施例。此外，即使本发明的一些特征、构思或方面在本文中被描述为是优选的装置或方法，但这种描述并非意图暗示这种特征是必需的或必要的，除非明确地如此说明。进而，本文中所包括的示例性或代表性的值和范围是用于帮助理解本公开，然而这种值和范围不应看作是限制性的，并且意图只是临界的值或范围，仅当明确地如此说明。此外，虽然各种方面、特征和构思在本文中可被明确地确认为是创新性的或者构成发明的一部分，但这种确认并非意图是排他的，相反可存在未被明确地确认为具体发明或者具体发明的一部分的在本文中充分描述的发明的方面、构思和特征，相反本发明是陈述于所附权利要求中。对示例性方法或工艺的描述并不局限于在所有情况下必需包括所有步骤，所给出步骤的顺序也不被看作是必需或必要的，除非明确地如此说明。
[0025]参照图1，示例性的气体浓缩机100包括操作以将气体浓缩(例如从空气中浓缩氧气)的功能性装置104。一些功能性装置104具有功能性部件和结构性部件两者。例如，筛床200包括容纳功能性筛床分离介质204的结构性筛床容器202。(还参见图2)。可将功能性装置104安装或封装在机架中。在此应用中，“机架部件”是支撑和/或至少部分地覆盖氧气浓缩机的一个或多个功能性装置104的部件。在一些实施例中，机架部件可以包括或包含功能性装置或部件。在一个示例性实施例中，氧气浓缩机100的功能性装置104的结构性部件至少部分地相对于氧气浓缩机的另一个机架部件而支撑氧气浓缩机的一个机架部件。例如，本文中公开了具有一个或多个筛床200的氧气浓缩机100，筛床200被用作氧气浓缩机的机架400的结构性部件(也参见图4)。本文中所描述的特征，单独地或者以特征的组合或亚组合的形式，可以应用于种类广泛的不同氧气浓缩机。所公开的特征可以用于将筛床安装在任何氧气浓缩机中，包括但不限于美国专利号4，449，990,5, 906，672,5, 917，135和5，988，165中所公开的氧气浓缩机，这些专利的内容通过引用全部并入本文中。
[0026]图1示出了示例性氧气浓缩机100的功能性装置104，该功能性装置可利用筛床200作为结构性部件。图1中所示的氧气浓缩机100的实施例包括两个筛床200。然而，可使用任意数量的筛床200。例如，可使用一个筛床，可使用两个筛床，可使用三个筛床，或者可使用多于三个的筛床。参照图2和图3，各筛床包括容纳物理分离介质或材料204的容器202。分离材料204选择性地吸附气体混合物的一种或多种可吸附成分，并且使气体混合物的一种或多种不可吸附成分通过容器202。一个实施例的分离材料204是具有均匀尺寸的孔隙和基本相同分子尺寸的分子筛。然而，可使用任何分离材料。这些孔隙根据分子形状、极性、饱和程度等而选择性地吸附分子。在一个实施例中，物理分离介质是具有4至5 A(埃)孔隙的硅铝酸盐组合物。更具体地，分子筛可以是钠或钙形式的硅铝酸盐，诸如5A型沸石。可替代地，硅铝酸盐可具有较高的硅/铝比、较大的孔隙、和对极性分子的亲和力，例如13x型沸石。这些沸石吸附氮气、一氧化碳、二氧化碳、水蒸气、和空气的其它重要成分。
[0027]参照图2和图3，筛床容器202可以采用种类广泛的不同形式。可以使用能够在推动气体混合物(如空气)经过分离介质204所需的压力下容纳流体的任何容器。例如，筛床容器可以是可被增压到20至30 psi的任何容器。可采用种类广泛的不同形状和尺寸而使筛床容器202成形。在由图2和图3图示说明的实例中，筛床容器202是具有圆形截面的柱形(图3)。然而，柱形容器可以具有任何截面，例如椭圆形、多边形等。由图2和图3图示说明的筛床容器202具有圆柱形壁210、底端212和顶端214。容器202可以由种类广泛的不同材料制成。可以制造容器202的材料的例子包括但不限于金属，诸如铝、钢，以及其它的合金、塑料和碳纤维。可以使用满足筛床200的压力安全壳要求的任何材料。
[0028]在由图1图示说明的实例中，转换阀装置106选择性地在压力下将筛床200中的每一个与气体混合物(例如空气)源连接，并且将另一个筛床与负压或真空连接。在一个实施例中，转换阀装置106选择性地将筛床200之一与在压力下提供空气的空气栗或压缩机102连接，并且将另一个筛床200与抽真空的真空栗121连接。压缩机102和真空栗121可连接到共用的驱动电动机。电磁线圈或其它转换阀致动装置选择性地导致转换阀装置106交替地在第一位置与第二位置之间移动。在第一位置，一个筛床200与压缩机102连接并且另一个筛床200与真空栗1