一种制氧机用旋转阀及高效制氧机的制作方法

1.本实用新型属于制氧机领域，更具体的说涉及一种制氧机用旋转阀及高效制氧机。


背景技术：

2.制氧机被广泛应用在临床供氧或家用病患吸氧供氧中，经过发展，分子筛分离发制氧机已经成为主流，其是利用分子筛加压吸附、减压解吸的特性，在低压条件下，从空气中分离出医用氧气。该方法可在常温常压条件下现场快速制氧，安全可靠，设备体积小，产氧快，产氧浓度高，成本低。
3.在申请号为202110402595.3的实用新型申请一种六塔吸附旋转阀中，提出了一种制氧机用旋转阀，其是通过在圆柱状的模片外圆周侧面上设置导气槽和导气孔，实现对空气、氧气和氮气进行导气。在生产中发现，这种旋转到对加工精度和密封要求极高，生产难度极大，成本极高，在使用中寿命低，极易出现泄漏和串气问题，影响正常使用，甚至是造成医疗事故。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种制氧机用旋转阀及高效制氧机，本旋转阀改变现有技术中通过圆柱外圆周侧面进行密封和导气的方式，通过平面端面进行导气和密封，加工难度大大降低，加工成本大大降低，良品率高，使用寿命长，不易出现故障。
5.本实用新型技术方案一种制氧机用旋转阀，包括阀体，所述阀体包括呈柱状的动模片和分别设置于所述动模片两端的第一定模片和第二定模片，所述第一定模片和第二定模片朝向所述动模片的端面分别为第一密封端面和第二密封端面，所述动模片的两端面分别为第三密封端面和第四密封端面且分别与所述第一密封端面和所述第二密封端面密封；
6.所述第一密封端面上设置有连通有空气进口的第一导气环槽，所述第一导气环槽外部设置有连通有氧气出口的第二导气环槽；所述第一密封端面上还设置有连通有导气外接口的导气柱孔，所述导气柱孔设置于所述第一导气环槽和所述第二导气环槽之间，所述导气外接口连通分子筛入气口；
7.所述第二密封端面上设置有连通分子筛出气口的导氧定孔和连通有排氮出口的排氮定孔；
8.所述第三密封端面上设置有第一导气凹槽、第二导气凹槽和导氧动孔，所述第二导气凹槽内设置有排氮动孔，所述导氧动孔和排氮动孔均由所述第四密封端面穿出；
9.在动模片旋转中：所述第一导气凹槽始终与所述第一导气环槽连通，间歇与导气柱孔连通；所述第二导气凹槽间歇与所述导气柱孔连通；导氧动孔始终与所述第二导气环槽连通，而间歇与所述导氧定孔连通；所述排氮动孔始终与所述排氮定孔连通。
10.优选地，所述动模片、所述第一定模片和所述第二定模片均呈圆柱状且同轴设置；所述第一导气环槽和所述第二导气环槽同轴且与动模片同轴设置。
11.优选地，所述导气柱孔以动模片轴线为中心均布对称设置有六个且分别独立连通有导气外接口。
12.优选地，所述导氧动孔以动模片轴线对称设置有两个，所述导氧定孔以动模片轴线对称均布设置有六个；在动模片旋转中，两导氧动孔间歇与六导氧定孔中的两个连通。
13.优选地，所述第一导气凹槽包括与所述第一导气环槽相对且连通的半环形槽和与所述半环形槽连通的第一矩形槽；在动模片旋转中，所述第一矩形槽与六导气柱孔间歇连通。
14.优选地，所述第二导气凹槽为与第一矩形槽对称设置且不与半环形槽连通的第二矩形槽，在动模片旋转中，所述第二矩形槽间歇与六导气柱孔间歇连通。
15.优选地，所述排氮定孔设置在第二定模片中心位置，所述排氮动孔由第四密封端面的中心穿出，动模片旋转中，排氮动孔始终与排氮定孔连通。
16.优选地，所述第三密封端面的中心设置有与驱动轴连接的扁平轴孔，所述第一定模片的中心设置有供驱动轴穿过且内径大于驱动轴外径的柱孔；
17.所述旋转阀还包括阀体安装架，所述阀体安装架包括相互平行设置的用于固定伺服电机的第一安装环板、用于固定分钟筛的第三安装环板和设置在所述第一安装板和所述第三安装环板之间的第二安装环板；
18.所述第一安装环板和第二安装环板固定连接，所述第二安装环板和所述第三安装环板通过连接螺杆连接；
19.所述第一定模片、动模片和第二定模片依次设置在所述第二安装环板和所述第三安装环板之间；所述第二定模片远离所述动模片的端面，与第三安装环板固定安装，并连接有六分子筛接头；所述第一安装环板朝向第二安装环板的侧面上固定有螺旋弹簧，所述螺旋弹簧的另一端顶靠第一定模片远离所述动模片的端面。
20.一种高效制氧机，包括空气压缩机、分子筛和前述的旋转阀以及驱动所述旋转阀的动模片旋转的伺服电机；
21.所述空气压缩机将空气进行压缩并通过旋转阀的空气进口输送至所述分子筛，所述分子筛将氧气分离并输出，并通过所述旋转阀的氧气出口输送至用氧位置；在压缩机不工作时，分子筛内氮气通过所述旋转阀的所述空气进口反向输送至所述旋转阀内的所述第二导气凹槽，并通过所述排氮定孔和所述排氮出口排出。
22.优选地，所述伺服电机安装在第一安装环板远离第二安装环板的侧面上，且伺服电机的电机轴依次穿过螺旋弹簧和第一定模片上的柱孔，然后延伸至动模片上，与设置在动模片的第三密封端面上的扁平轴孔过盈配合；
23.所述分子筛固定在第三安装环板远离第二安装环板的侧面上，且所述分子筛包括有六筛缸，每一筛缸均分别设置有支入气口和支出气口，六支入气口和六支出气口分别与第一定模片上的六导气外接口和第二定模片上的六分子筛接头连通；
24.所述压缩机安装于旋转阀外部，且压缩机的出口与第一定模片上的空气进口连接；所述第二定模片上的排氮出口上连接有安装在旋转阀外部负压机。
25.本实用新型技术方案的一种制氧机用旋转阀的有益效果是：通过呈平面的第一密封端面和第三密封端面接触密封，以及第二密封端面与第四密封端面接触密封，实现阀体自身的导气和密封，加工难度大大降低，加工成本大大降低，良品率高，使用寿命长，不易出
现故障。
26.本实用新型技术方案的一种高效制氧机的有益效果是：通过采用前述的旋转阀，制氧效果好，故障率低，成本低，使用寿命长。
附图说明
27.图1为本实用新型技术方案的一种制氧机用旋转阀结构示意图，
28.图2为图1的主视图，
29.图3为图2的右视图，
30.图4为图2的左视图，
31.图5为图2的纵截面示意图；
32.图6为阀体结构示意图，
33.图7为第一定模片横截面示意图，
34.图8为图7中a-a向剖视图，
35.图9为图7中b-b向剖视图，
36.图10为第一定模片仰视图，
37.图11为动模片结构示意图，
38.图12为第二定模片结构示意图，
39.图13为阀体内供氧示意图和排氮示意图。
具体实施方式
40.为便于本领域技术人员理解本实用新型技术方案，现结合说明书附图对本实用新型技术方案做进一步的说明。
41.如图1、图2、图3所示，本实用新型技术方案一种制氧机用旋转阀，包括阀体100，阀体100包括呈柱状的动模片103和分别设置于动模片103两端的第一定模片101和第二定模片102。第一定模片101和第二定模片102朝向动模片 103的端面分别为第一密封端面1011和第二密封端面1021，动模片103的两端面分别为第三密封端面1031和第四密封端面1032且分别与第一密封端面1011 和第二密封端面1031密封。第一密封端面1011、第二密封端面1021、第三密封端面1031和第四密封端面1032均平面，在加工中，平面度不大于0.9um，平面粗糙度应小于0.2um，以便实现密封和导气。
42.上述技术方案中，通过呈平面的端面进行密封和导气，阀体加工难度大大降低，加工成本大大降低，良品率高，使用寿命长，不易出现故障。
43.如图5至图10所示，为第一定模片101结构示意图。如图9所说，第一密封端面1011上设置有连通有空气进口1的第一导气环槽11。第一导气环槽11 外部设置有连通有氧气出口3的第二导气环槽31。第一密封端面1011上还设置有连通有导气外接口2的导气柱孔21。导气柱孔21设置于第一导气环槽11和第二导气环槽31之间。导气外接口2连通分子筛入气口，空气进口1连接压缩机出口。压缩机工作，压缩空气由压缩机出口源源不断的通过空气进口1进入第一导气环槽11。然后，空气由第一导气环槽11进入动模片103上的第一导气凹槽12(如图11所示)，再后随着动模片旋转，第一导气凹槽12内的空气间歇的进入导气柱孔21，由于导气柱孔21连通的导气外接口2进入分子筛内，使得分子分对空气进行分离，最后
分子筛输出氧气，实现制氧。
44.如图12所示，为第二定模片102结构示意图。第二定模片102中：第二密封端面1021上设置有连通分子筛出气口的导氧定孔33和连通有排氮出口4的排氮定孔41。导氧定孔33一端与分子筛出气口连接，进入氧气；导氧定孔33另一端与动模片103上的导氧动孔32(如图11所示)连通，通过导氧动孔32与第一定模片101上的第二导气环槽31和第二导气环槽31上的氧气出口3连通，将分子筛中制得并输出并供吸氧或将氧气输送至用氧位置。
45.如图11所示，为动模片103结构示意图。第三密封端面1031上设置有第一导气凹槽12、第二导气凹槽43和导氧动孔32。第二导气凹槽43内设置有排氮动孔42。导氧动孔32和排氮动孔42均由第四密封端面1032穿出。
46.如图5，在动模片102旋转中：第一导气凹槽12始终与第一导气环槽11连通，间歇与导气柱孔21连通，实现压缩机不停歇供气和向分子筛内间歇供气或是向分子筛的不同筛缸中间歇供气。
47.如图5，在动模片102旋转中：第二导气凹槽43间歇与导气柱孔42连通，排氮动42始终与排氮定孔41连通。实现在压缩机不工作时，通过与第二导气凹槽43连通的导气柱孔42实现对连通的分子筛或单独的筛缸进行排氮；或者在正常制氧供氧时，实现对与第二导气凹槽43和导气柱孔42连通的筛缸进行排氮气。
48.如图5，在动模片102旋转中：导氧动孔32始终与第二导气环槽31连通，而间歇与导氧定孔33连通。使得分子筛内制备的氧气间歇的通过导氧定孔33、导氧动孔32和氧气出口3排出，或者是分子筛中的不同筛缸内的氧气间歇排出。这样，一方面实现间歇出养和供氧，可以通过调节动模片102的旋转节凑和速度，使得其符合吸氧者的呼吸频率或需要的呼吸频率，符合人体工程学。另一方面，通过间歇排氧和供氧，使得通过分子筛内氧气气流和压力足够，使得分子筛制备的氧气足够，确保单次吸氧量。
49.如图6所示，动模片103、第一定模片101和第二定模片102均呈圆柱状且同轴设置。如图10所示，第一导气环槽11和第二导气环槽31同轴且与动模片 102同轴设置。设置合理，加工方便。
50.如图10所示，导气柱孔21以动模片102轴线为中心均布对称设置有六个且分别独立连通有导气外接口2。6个导气外接口分别与分子筛的6个筛缸的入气口(支入气口)连接，将压缩机输送过来的空气依次导入分子筛的6个筛缸中。在排氮过程中，氮气与空气运动路径相反，在6个筛缸中的氮气依次由导气柱孔 21进入第二导气凹槽43，然后直接由排氮定孔41和排氮出口4排出。本技术方案中，制氧和排氮气可以同步进行，分子筛的6个筛缸轮流进行进空气、制氧气和排氮气，实现常压排氮。
51.如图11所示，导氧动孔32以动模片102轴线对称设置有两个，如图12所示，导氧定孔33以动模片102轴线对称均布设置有六个，6个导氧定孔33分别连通分子筛的6筛缸的出气口(支出气口)。在动模片102旋转中，两导氧动孔 32间歇与六导氧定孔33中的两个连通。两导氧动孔32和六导氧定孔33中与导氧动孔32连通的两个导氧定孔，始终连通，即分子筛的6筛缸中，两对称的筛缸为一组，一共三组，三组筛缸依次进行同步的导氧供氧。本次未参与供氧导氧的两组筛缸中，其中一组中的两筛缸分别进行进空气和排氮操作，另一组筛缸暂闲，已为下一次供氧做好准备，在动模片旋转过60
°
的角度后即参与排氧供氧操作。
52.如图11所示，第一导气凹槽12包括与第一导气环槽11相对且连通的半环形槽121
和与半环形槽121连通的第一矩形槽122。第一导气凹槽12中半环形槽121和第一矩形槽122结构的设计，使得在动模片102旋转中，第一矩形槽 122与六导气柱孔21依此间歇连通，在动模片旋转一周中，对分子筛的6个筛缸依次完成了进空气操作。
53.如图11所示，第二导气凹槽43为与第一矩形槽122对称设置且不与半环形槽121连通的第二矩形槽，在动模片旋转中，第二矩形槽43间歇与六导气柱孔依次间歇连通，在动模片旋转一周中，对分子筛的6个筛缸依次完成了一次排氮气操作，使得分子筛始终保持活性，保持高效过滤性能。
54.如图11和图12所示，排氮定孔41设置在第二定模片102中心位置，排氮动孔42由第四密封端面1032的中心穿出，动模片102旋转中，排氮动孔42始终与排氮定孔41连通，在排氮定孔41上的排氮出口4上连接负压机，负压机持续工作，在第二导气凹槽43与某一分子筛缸连通时，即将本分子筛缸中的氮气抽出，实现排氮操作。
55.基于上述技术方案，如图13所示，为本技术方案的旋转阀内气体流向图，图13中，实心箭头所示为制氧路线。首先，空气(主要为氧气和氮气)由第一模片上的空气进口进入，然后经过动模片和第一模片后再由第一模片上的6个导气外接口2中的其中一个排出至分子筛；空气进入分子筛后，氧气通过分子筛，由第二定模片上的导氧定孔33进入动模片，然后通过动模片进入第一定模片上的第二导气环槽31，最后由于第二导气环槽31连通的氧气出口3排出氧气至吸氧位置。而空心箭头为排氮气路线，首先在动模片上的第二导气凹槽43通过第一模片上的6个导气外接口2中的其中一个与分子筛缸连通，本分子筛缸中的氮气即反向排出，并通过第二定模片上的排氮出口4排出。
56.如图11所示，第三密封端面1031的中心设置有与驱动轴连接的扁平轴孔 202，如图9，第一定模片101的中心设置有供驱动轴穿过且内径大于驱动轴外径的柱孔201。伺服电机200安装在第一定模片101外端，将伺服电机的电机轴穿过柱孔201并与扁平轴孔202固定连接，使得在伺服电机工作时，驱动动模片 103旋转。通过扁平轴孔202过盈配合安装，安装简单。
57.本技术方案中，如图1和图5所示，旋转阀还包括阀体安装架300，阀体安装架300包括相互平行设置的用于固定伺服电机200的第一安装环板301、用于固定分钟筛的第三安装环板302和设置在第一安装板301和第三安装环板302 之间的第二安装环板303。
58.第一安装环板301和第二安装环板303固定连接，第二安装环板303和第三安装环板302通过连接螺杆304连接，第二安装环板303和第三安装环板302 之间距离可调，便于根据不同的阀体尺寸设置分选筛的不同位置。
59.第一定模片101、动模片103和第二定模片102依次设置在第二安装环板303 和第三安装环板302之间。第二定模片102远离动模片103的端面，与第三安装环板302固定安装，并连接有六分子筛接头401。第一安装环板301朝向第二安装环板303的侧面上固定有螺旋弹簧305，螺旋弹簧305的另一端顶靠第一定模片101远离动模片103的端面。螺旋弹簧305的设置，实现将第一定模片101 顶紧在动模片上，动模片通过伺服电机的电机轴顶紧在第二定模片上，这样就完成了四密封端面之间的自动密封，不会因机械固定或压紧造成密封过紧而动模片难以旋转的问题，或者造成两密封端面之间间隙过小造成磨损的问题。
60.本实用新型技术方案的旋转阀：易于加工，加工难度低，成本低，加工效率高，良品率好，在使用手，故障率低，同时使得使用本旋转阀的制氧机成本低，使用寿命长。通过采用
本技术方案的旋转阀的使用，在伺服电机的驱动下，旋转阀上气孔不断的进行切换，使得制氧机在旋转阀的旋转中，不停的切换气孔，分子筛交替进行加压吸附和解压再生，不断的实现制氧机内氮气与氧气输出的切换，分子筛的6筛缸设计，使得提供给氧气分离的时间更多，分离氧气量大，分离更高效，同时氮气被充分吸收，分离出来的氧气纯度更高。
61.本技术方案还提出一种高效制氧机。制氧机包括空气压缩机、分子筛和前述的旋转阀以及驱动旋转阀的动模片旋转的伺服电机200。
62.空气压缩机将空气进行压缩并通过旋转阀的空气进口输送至分子筛，分子筛将氧气分离并输出，并通过旋转阀的氧气出口输送至用氧位置；在压缩机不工作时，分子筛内氮气通过旋转阀的空气进口反向输送至旋转阀内的第二导气凹槽，并通过排氮定孔和排氮出口排出。
63.伺服电机200安装在第一安装环板301远离第二安装环板303的侧面上，且伺服电机200的电机轴依次穿过螺旋弹簧305和第一定模片101上的柱孔201，然后延伸至动模片103上，与设置在动模片103的第三密封端面1031上的扁平轴孔202过盈配合，实现固定连接。
64.分子筛固定在第三安装环板302远离第二安装环板303的侧面上，且分子筛包括有六筛缸，每一筛缸均分别设置有支入气口和支出气口，六支入气口和六支出气口分别与第一定模片101上的六导气外接口2和第二定模片102上的六分子筛接头401连通。
65.压缩机安装于旋转阀外部，且压缩机的出口与第一定模片101上的空气进口 1连接；第二定模片102上的排氮出口4上连接有安装在旋转阀外部负压机。
66.本实用新型技术方案的一种高效制氧机，通过采用前述的旋转阀，制氧效果好，故障率低，成本低，使用寿命长。通过采用本技术方案的旋转阀，在伺服电机的驱动下，旋转阀上气孔不断的进行切换，在切换同时分子筛交替进行加压吸附和解压再生，不断的实现制氧机内氮气与氧气输出的切换，分子筛的6筛缸设计，使得提供给氧气分离的时间更多，分离氧气量大，分离更高效，同时氮气被充分吸收，分离出来的氧气纯度更高。
67.本实用新型技术方案在上面结合附图对实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。