專利名稱：使用雙壓頭空氣壓縮機(jī)的氣體分離設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用雙壓頭空氣壓縮機(jī)的氣體分離設(shè)備，更具體地說，涉及通過采用雙頭壓縮機(jī)中的一個(gè)壓頭壓縮待引入的氣體混合物，及采用雙頭空氣壓縮機(jī)的另一頭減少透過氣體的壓力，用于增強(qiáng)其中氣體分離膜組件氣體分離效率的氣體分離設(shè)備。
韓國公開的實(shí)用新型申請(qǐng)公開1999-0038877公開了根據(jù)常規(guī)技術(shù)的采用氣體分離膜的氣體分離設(shè)備，其中使用壓力約為4.8kgf/cm2的空氣壓縮機(jī)，將壓縮的空氣送到氣體分離膜組件。而且，根據(jù)常規(guī)技術(shù)的另一氣體分離設(shè)備公開于歐洲專利0312910中，其中使用鼓風(fēng)機(jī)將未壓縮的空氣吹入氣體分離膜組件中，使用真空泵獲得透過氣體分離膜組件的氣體。同樣，在使用氣體分離膜組件的氣體分離方法中，空氣不可避免地被空氣壓縮機(jī)壓縮，或必須通過真空泵減少空氣壓力，于是不同的壓力應(yīng)施加于氣體分離膜。為此開發(fā)一種具有優(yōu)異性能的空氣壓縮機(jī)或真空泵以拓展氣體分離膜的用途及其應(yīng)用是非常重要的。
氣體分離膜的應(yīng)用最近拓展于家用水凈化器、家用空調(diào)器、車用制氧設(shè)備等中，所述的設(shè)備必須尺寸小、容易維護(hù)而且以成本低供應(yīng)。因此，重要的是設(shè)計(jì)即使使用小容量的空氣壓縮機(jī)，也具有效能最大化能力的氣體分離設(shè)備，以及優(yōu)異的氣體分離膜性能。而且，當(dāng)氣體分離膜應(yīng)用拓展到家用電器等時(shí)，看起來需要小尺寸的設(shè)備以延長(zhǎng)空氣壓縮機(jī)的使用壽命和降低設(shè)備的噪音水平。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供使用雙壓頭空氣壓縮機(jī)的氣體分離設(shè)備，所述的壓縮機(jī)尺寸小、容易維護(hù)而且制造成本低。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供使用雙壓頭空氣壓縮機(jī)的氣體分離設(shè)備，其中空氣壓縮和空氣減壓由一個(gè)壓縮機(jī)同時(shí)進(jìn)行，減少了壓縮機(jī)的負(fù)荷，而且最終延長(zhǎng)了使用壽命及減少了壓縮機(jī)的噪音。
為完成上述的目的，本發(fā)明的氣體分離設(shè)備包括空氣壓縮機(jī)，所述的空氣壓縮機(jī)具有用于減壓的第一圓柱形壓頭和用于壓縮的第二圓柱形壓頭。在第一和第二圓柱形壓頭的每一個(gè)中，形成進(jìn)口和出口。同時(shí)，本發(fā)明的氣體分離設(shè)備還包括氣體分離膜組件，所述的組件用于接受來自第二圓柱形壓頭的氣體混合物以從氣體混合物中分離一些組分，并接著在減壓或真空的狀態(tài)下將分離的氣體排出到第一圓柱形壓頭的進(jìn)口中。
本發(fā)明的氣體分離膜組件包括一個(gè)殼體和一個(gè)空心纖維組件，所述的空心纖維組件由許多空心聚合物纖維組成，纖維安裝在殼體中并在與殼體平行的方向上延伸。在許多空心聚合物纖維的一端形成一個(gè)進(jìn)口，將從第二圓柱形壓頭出口排出的壓縮氣體引入到該進(jìn)口，在許多空心聚合物纖維的另一端形成一個(gè)出口，沒有透過所述許多空心聚合物纖維的氣體被排出到該出口。在殼體的一側(cè)形成排出孔，用于排出透過所述許多空心聚合物纖維的氣體，優(yōu)選將排出孔連接于第一圓柱形壓頭的進(jìn)口處。
氣體分離設(shè)備還包括質(zhì)量流量控制閥，所述的閥安裝于所述許多空心聚合物纖維的另一端形成的出口的后部，用于調(diào)節(jié)所述許多空心聚合物纖維的另一端形成的出口排出的氣流。
本發(fā)明的氣體分離設(shè)備可用于制氧設(shè)備、制氮設(shè)備或用于從氣體中去除濕氣的減濕器。
發(fā)明詳述參考


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
的使用雙壓頭的空氣壓縮機(jī)的氣體分離設(shè)備。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
的氣體分離設(shè)備包括空氣壓縮機(jī)1和氣體分離膜組件20。
空氣壓縮機(jī)1包括第一圓柱形壓頭2和第二圓柱形壓頭3，所有壓頭可被用于氣體壓縮和氣體減壓，空氣壓縮機(jī)進(jìn)一步包括一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)9。在圖1示意的實(shí)施方式中，空氣壓縮機(jī)1的第一圓柱形壓頭2用于氣體減壓，并具有進(jìn)口6和出口7，同時(shí)第二圓柱形壓頭用于氣體壓縮，并具有進(jìn)口4和出口5。
氣體分離膜組件20具有圓柱形殼體25，及安裝于殼體25內(nèi)并沿與殼體平行的方向延伸的許多空心聚合物纖維24。空心聚合物纖維24分別通過第一環(huán)氧填充層23及第二環(huán)氧填充層26被固定于殼體25的右側(cè)和左側(cè)。在第一環(huán)氧填充層23的右側(cè)形成有進(jìn)口21，用于將從第二圓柱形壓頭3的氣體出口5排出的壓縮氣體送到空心聚合物纖維24。在第二環(huán)氧陶瓷26的左側(cè)形成有第一出口27，用于排出沒有透過空心聚合物纖維24的氣體。結(jié)果通過第一和第二環(huán)氧填充層23和26及空心聚合物纖維24，氣體混合物和透過空心聚合物纖維24的氣體得以彼此分離。同時(shí)在殼體23的一側(cè)形成有孔22，用于排出透過空心聚合物纖維24的氣體。排出孔22與第一圓柱形壓頭2的進(jìn)口6相連接，并處于減壓或真空之下。因此透過空心聚合物纖維的氣體通過殼體28中的空間28被排出到排放口22。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施方式
的氣體分離設(shè)備還包括安裝于第一出口27后部的質(zhì)量流量控制閥30，目的是調(diào)節(jié)從氣體分離膜組件20的第一出口27排出的氣流。另外，本發(fā)明的氣體分離設(shè)備還包括冷卻盤管40，用于分散從第二圓柱形壓頭3的氣體出口5排出的氣體的熱量，及過濾器10用于去除來自壓縮氣體混合物的水份和灰塵等外來物質(zhì)，接著將經(jīng)過濾的氣體送到氣體分離膜組件20。
以下說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
的氣體分離設(shè)備的工作方式。流入到用于壓縮氣體的第二圓柱形壓頭3的進(jìn)口4的氣體混合物在第二圓柱形壓頭3被壓縮，并通過出口5被排出。通過冷卻盤管40冷卻排出的氣體，接著冷卻的氣體通過過濾器10，以使諸如相對(duì)大顆粒的灰塵和水氣等外來物質(zhì)被過濾。經(jīng)過濾及壓縮的氣體通過氣體分離膜組件20的進(jìn)口21被送到空心聚合物纖維24。引入到空心聚合物纖維24的氣體混合物的每一個(gè)組分，由于它們的透過速度不同而被分離。透過速度相對(duì)低的氣體不能透過氣體分離膜，并通過第一出口27排出，同時(shí)透過速度相對(duì)高的氣體透過空心聚合物纖維24，并通過氣體分離膜組件20的殼體內(nèi)的空間28被排出到排放口22。
排放口22與第一圓柱形壓頭2的進(jìn)口6相連接，用于減壓空氣壓縮機(jī)1中的空氣，因此氣體分離膜組件20中的殼體的空間28，及排放口22處于減壓或真空的狀態(tài)下。因此透過空心聚合物纖維的氣體快速地通過排放口22和第一圓柱形壓頭2，由此通過出口7被排出?？梢酝ㄟ^質(zhì)量流量控制閥30調(diào)節(jié)透過和沒有透過空心聚合物纖維24的氣體的流量和純度。
圖2是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式的使用雙壓頭的氣體分離設(shè)備。在圖2示意的氣體分離設(shè)備中，在殼體23的一側(cè)形成有氣體進(jìn)口32和第二出口34，來自第二圓柱形壓頭3的氣體出口5的壓縮氣體被引入到氣體進(jìn)口32。透過空心聚合物纖維24的氣體被送到處于減壓或真空的狀態(tài)下的第一圓柱形壓頭2的氣體進(jìn)口6，由此通過第一出口27排出，同時(shí)沒有透過空心聚合物纖維24的氣體通過第二出口34被排出?？梢酝ㄟ^安裝在第二出口34后部的質(zhì)量流量控制閥30′調(diào)節(jié)透過和沒有透過空心聚合物纖維24的氣體的流量和純度。進(jìn)口21可以根據(jù)需要在某些情況下關(guān)閉。
以下測(cè)試根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
的氣體分離設(shè)備的氣體分離能力。其中常規(guī)的氣體分離設(shè)備具有用于壓縮氣體的空氣壓縮機(jī)1的兩個(gè)圓柱形壓頭2和3，即兩個(gè)圓柱形壓頭2和3的出口5和6都與過濾器10連接，透過空心聚合物纖維24的氣體通過氣體分離膜組件20的排放口22被排出到外部。測(cè)量氧氣的純度和流量為測(cè)定分離的氧氣的純度和流量，通過控制質(zhì)量流量控制閥20得到4kgf/cm2的壓縮空氣，被作為進(jìn)料氣體引入。在按照本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
的氣體分離設(shè)備中，在殼體溫下測(cè)定通過空氣壓縮機(jī)1的圓柱形壓頭2的出口7排出的氧氣純度和流量。在常規(guī)的設(shè)備中，也在殼體溫下測(cè)定從氣體分離膜組件的排放口22排出的氧氣的純度和流量。測(cè)定結(jié)果見表1。
表1
如表1所示，使用按照本發(fā)明具體實(shí)施方式
的氣體分離設(shè)備測(cè)定的氧氣純度和流量比使用常規(guī)的氣體分離設(shè)備的高，而且，使用按照本發(fā)明具體實(shí)施方式
的氣體分離設(shè)備測(cè)定的氧氣流量是使用常規(guī)的氣體分離設(shè)備測(cè)定的氧氣流量的兩倍或更高。測(cè)量給定純度的氮?dú)獾牧髁繛闇y(cè)定給定純度的氮?dú)獾牧髁?，在空氣壓縮機(jī)1和過濾器10之間安裝了壓力調(diào)節(jié)器以穩(wěn)定4kgf/cm2的壓縮空氣?？刂瀑|(zhì)量流量控制閥30，這樣從氣體分離膜組件20第一出口27和質(zhì)量流量控制閥排出的氮?dú)饧兌冗_(dá)到95％。此后測(cè)定了從第一出口27排出的氮?dú)猓瑴y(cè)定結(jié)果見表2。表2
如表2所示，在相同的氮?dú)饧兌认?，在使用按照本發(fā)明具體實(shí)施方式
的氣體分離設(shè)備的情況下，氮?dú)饬髁渴鞘褂贸Ｒ?guī)的氣體分離設(shè)備氮?dú)饬髁康募s2倍。因此我們確信本發(fā)明的氣體分離設(shè)備的氣體分離效率比常規(guī)氣體分離設(shè)備的效率高。
根據(jù)本發(fā)明的氣體分離設(shè)備可以被廣泛地應(yīng)用于制氧的氣體分離設(shè)備中，例如產(chǎn)氧的水凈化器、家用制氧器、車用制氧器、增加氮?dú)饧兌群秃康臍怏w分離設(shè)備或用于從氣體中去除濕氣以增加去濕效果。
盡管參考本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解在不背離如所附權(quán)利要求所述的本發(fā)明精神和范圍的條件下，本發(fā)明可以進(jìn)行各種變化和替換。例如對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言可以使用熟知的各種空氣壓縮機(jī)1作為本發(fā)明氣體分離設(shè)備的空氣壓縮機(jī)1，及包括堆積式平面膜組件和空心聚合物纖維的各種氣體分離膜組件都可作為本發(fā)明氣體分離膜組件20。
如上所述，本發(fā)明的氣體分離設(shè)備具有如下一些優(yōu)點(diǎn)尺寸小、容易維護(hù)、制造成本低及氣體分離效率的提高。同時(shí)在本發(fā)明的氣體分離設(shè)備中，僅有一個(gè)空氣壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮和減壓，因此減少了空氣壓縮機(jī)的負(fù)荷，增加了空氣壓縮機(jī)的使用壽命，降低了噪音并增加了能量效率。
權(quán)利要求
1.一種氣體分離設(shè)備包括空氣壓縮機(jī)，所述的空氣壓縮機(jī)具有用于使氣體減壓的第一圓柱形壓頭和用于壓縮氣體的第二圓柱形壓頭，其中在第一和第二圓柱形壓頭的每一個(gè)中形成進(jìn)口和出口；及氣體分離膜組件，所述的組件用于接受來自第二圓柱形壓頭的氣體混合物，以從氣體混合物中分離一些組分，并接著在減壓或真空的狀態(tài)下將分離的氣體排出到第一圓柱形壓頭的進(jìn)口中。
2.如權(quán)利要求1的氣體分離設(shè)備，其中氣體分離膜組件包括一個(gè)殼體和一個(gè)空心纖維組件，所述的空心纖維組件由許多聚合物纖維組成，安裝在殼體中并在與殼體平行的方向上延伸，且其中在所述的許多空心聚合物纖維的一端形成一個(gè)進(jìn)口，將從第二圓柱形壓頭出口排出的壓縮氣體引入到該進(jìn)口，在所述的許多空心聚合物纖維的另一端形成一個(gè)出口，沒有透過所述的許多空心聚合物纖維的氣體被排出到該出口，在殼體的一側(cè)形成排出孔，用于排出透過所述的許多空心聚合物纖維的氣體，且排出孔連接于第一圓柱形壓頭的進(jìn)口處。
3.如權(quán)利要求1的氣體分離設(shè)備，其還包括質(zhì)量流量控制閥，所述的閥用于調(diào)節(jié)從所述的許多空心聚合物纖維的另一端形成的出口排出的氣體流量，所述的閥安裝于在所述的許多空心聚合物纖維的另一端形成的出口的后部。
4.如權(quán)利要求1的氣體分離設(shè)備，其中氣體分離膜組件是空心纖維組件或堆積式平面膜組件。
5.如權(quán)利要求1的氣體分離設(shè)備，其中氣體分離設(shè)備是制氧設(shè)備或制氮設(shè)備。
6.如權(quán)利要求1的氣體分離設(shè)備，其中氣體分離設(shè)備為用于從氣體中去除濕氣的減濕器。
全文摘要
一種使用雙壓頭空氣壓縮機(jī)的氣體分離設(shè)備，通過采用雙壓頭空氣壓縮機(jī)的一個(gè)壓頭壓縮空氣，采用雙壓頭的空氣壓縮機(jī)的另一個(gè)壓頭減少透過氣體的壓力，可增強(qiáng)其中氣體分離膜組件的氣體分離效率。該氣體分離設(shè)備包括空氣壓縮機(jī)，所述的空氣壓縮機(jī)具有用于使氣體減壓的第一圓柱形壓頭和用于壓縮氣體的第二圓柱形壓頭，其中在第一和第二圓柱形壓頭的每一個(gè)中形成進(jìn)口和出口；及氣體分離膜組件，所述的組件用于接受來自第二圓柱形壓頭的氣體混合物，以從氣體混合物中分離一些組分，并接著在減壓或真空的狀態(tài)下將分離的氣體排出到第一圓柱形壓頭的進(jìn)口中。
文檔編號(hào)C01B13/02GK1445017SQ02143440
公開日2003年10月1日 申請(qǐng)日期2002年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月18日
發(fā)明者高成坤, 朱永吉, 李賢洙, 權(quán)赫胤 申請(qǐng)人:權(quán)赫胤