一種一體式輕量化的制氧系統(tǒng)及其壓縮的制造方法
【專利摘要】一種一體式輕量化的制氧系統(tǒng)及其壓縮機，包括均安裝固定于格架支撐系統(tǒng)上的空氣壓縮機、制氧系統(tǒng)；空氣壓縮包括直流電機和空氣壓縮機主機，直流電機置于格架中心位置，直流電機輸出端穿過格架同空氣壓縮機主機的轉(zhuǎn)子連接；空氣壓縮機主機排氣口通過管路和制氧系統(tǒng)中的多功能閥及儲氣容器集成箱連接，制氧系統(tǒng)中吸附塔兩端分別通過管路和多功能閥及儲氣容器集成箱連接；兩個以上的吸附塔以及多功能閥及儲氣容器集成箱圍繞直流電機布置于格架中，本發(fā)明將壓縮機和吸附塔一體化設(shè)計，采用降壓解吸的吸附塔數(shù)少于升壓吸附制氧的吸附塔數(shù)的模式，減小制氧機的體積和重量，減少吸附劑裝填量，減少空氣壓縮機重量，振動和噪聲小，能量利用率高。
【專利說明】一種一體式輕量化的制氧系統(tǒng)及其壓縮機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于制氧設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種一體式輕量化的制氧系統(tǒng)及其壓縮機。

【背景技術(shù)】
[0002]對于具有心腦血管、呼吸系統(tǒng)疾病的患者，以及在嚴重缺氧高原地區(qū)執(zhí)勤的官兵和其他工作人員，室外活動時需吸入高純度氧氣?，F(xiàn)有制氧設(shè)備普遍存在設(shè)備功率大、占地面積大，不便于偏遠地區(qū)，特別是野外作戰(zhàn)環(huán)境的單兵的持續(xù)供氧。傳統(tǒng)的供氧方式不能滿足隨身攜帶的室外活動持續(xù)供氧要求。
[0003]在日常生活中常見的制氧機的主要用途是提供個人氧療和氧保健，而這些制氧機主要的氧氣源是氧氣瓶、氧氣袋、化學(xué)制氧器、變壓吸附制氧設(shè)備。氧氣瓶、氧氣袋、化學(xué)制氧存在無法戶外長時間供氧、攜帶不方便等問題，此外化學(xué)制氧還存在污染環(huán)境或氧元素利用率低等缺點。目前變壓吸附制氧機微型化的途徑主要減小壓縮機和吸附塔的體積和重量，分體設(shè)計的制氧機不便于制氧機的攜帶。
[0004]設(shè)變壓吸附制氧共有吸附塔η個，目前多塔變壓吸附工作原理多為一半數(shù)目吸附塔升壓吸附，即η/2個吸附塔升壓吸附，另一半數(shù)目吸附塔降壓解吸，即η/2個吸附塔降壓解吸。對于一定產(chǎn)品氣體要求量所需要的吸附劑重量為Μ，對于目前η個吸附塔的變壓吸附


過程，每個吸附塔中需要吸附劑重量為2M/n，所需吸附劑較多，若進一步降低吸附劑重量，


相應(yīng)會減少產(chǎn)品氣體量。
[0005]將空氣壓縮機和吸附塔一體化設(shè)計，通過空氣壓縮機和吸附塔空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化，進一步減小制氧機的體積和重量。為便于空氣壓縮機主機、電機、吸附塔空間布置，一般采用圓盤形空氣壓縮機主機。圓盤形結(jié)構(gòu)的空氣壓縮機主要有滾動轉(zhuǎn)子式、滑片式和渦旋式。滾動轉(zhuǎn)子式空氣壓縮機是通過偏心轉(zhuǎn)子緊貼著氣缸內(nèi)壁面回轉(zhuǎn)，造成月牙狀空間容積周期性的變化，完成吸排氣和壓縮的過程，該種壓縮機密封線較長，密封性能差，且必須要安裝排氣閥，排氣過程中噪聲較大?；娇諝鈮嚎s機是靠裝有滑片的轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)作回轉(zhuǎn)運動來壓縮和輸送氣體的回轉(zhuǎn)壓縮機，滑片與轉(zhuǎn)子和氣缸之間的機械磨損比較嚴重，產(chǎn)生較大的磨損和能量損失，因此使用壽命較短，效率較低。渦旋式空氣壓縮機是由一個固定的漸開線渦旋盤和一個呈偏心回旋平動的漸開線運動渦旋盤組成可壓縮容積的壓縮機，其運動機件表面多是呈曲面形狀，加工復(fù)雜，制造成本高，采用間隙密封，不能達到很高的排氣壓力，密封要求高，密封結(jié)構(gòu)復(fù)雜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種一體式輕量化的制氧系統(tǒng)及其壓縮機，將壓縮機和吸附塔一體化設(shè)計，通過縮機和吸附塔空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化，減小制氧機的體積和重量，采用降壓解吸的吸附塔數(shù)少于升壓吸附制氧的吸附塔數(shù)的模式，減少所需吸附劑的重量，采用球塞式空氣壓縮機，結(jié)構(gòu)緊湊，振動和噪聲小，能量利用率高。
[0007]為了達到上述目的，本設(shè)計采取如下的技術(shù)方案:
[0008]一種一體式輕量化的制氧系統(tǒng)及其壓縮機，包括空氣壓縮機、制氧系統(tǒng)、格架支撐系統(tǒng)，空氣壓縮機、制氧系統(tǒng)均安裝固定于格架支撐系統(tǒng)；空氣壓縮包括直流電機和空氣壓縮機主機，直流電機置于格架中心位置，直流電機輸出端穿過格架同空氣壓縮機主機的轉(zhuǎn)子連接；空氣壓縮機主機排氣口通過管路和制氧系統(tǒng)中的多功能閥及儲氣容器集成箱連接，制氧系統(tǒng)中吸附塔兩端分別通過管路和多功能閥及儲氣容器集成箱連接；兩個以上的吸附塔以及多功能閥及儲氣容器集成箱圍繞直流電機布置于格架中。
[0009]所述的空氣壓縮機包括定子10，定子10和端蓋11連接；定子10內(nèi)部加工成橢圓形，轉(zhuǎn)子13置于定子10內(nèi)部；柱塞16與轉(zhuǎn)子13中的徑向盲孔相配合，在徑向盲孔的底部加工有軸向盲孔；柱塞16另一端與圓球15配合；密封圈14安裝在柱塞16的槽內(nèi)；直流電機12與轉(zhuǎn)子13連接；端蓋11上加工有弧形的吸氣口和排氣口，根據(jù)排氣壓力的大小設(shè)計不同的排氣口角度；空氣壓縮機主機安裝于格架支撐系統(tǒng)下方，直流電機12安裝固定于格架2上直流電機座2E，直流電機12輸出端穿過管路盒I與壓縮機主機的轉(zhuǎn)子13連接，直流電機12由電池4供電驅(qū)動。
[0010]所述制氧系統(tǒng)包括吸附塔3和多功能閥及儲氣容器集成箱7，吸附塔2個數(shù)為n，n>2 ;制氧工作時多塔升壓吸附制氧，ηΛ?個塔降壓解吸，即升壓吸附的吸附塔數(shù)Iiwft= η-η
，升壓吸附的吸附塔數(shù)大于降壓解吸的吸附塔數(shù)，即ηΚΒ>ηΛΛ ;對于一定產(chǎn)品氣體要求量所需要的吸附劑重量為Μ，每個吸附塔中需要吸附劑重量為

【權(quán)利要求】
1.一種一體式輕量化的制氧系統(tǒng)及其壓縮機，包括空氣壓縮機、制氧系統(tǒng)、格架支撐系統(tǒng)，其特征在于:空氣壓縮機、制氧系統(tǒng)均安裝固定于格架支撐系統(tǒng)；空氣壓縮包括直流電機和空氣壓縮機主機，直流電機置于格架中心位置，直流電機輸出端穿過格架同空氣壓縮機主機的轉(zhuǎn)子連接；空氣壓縮機主機排氣口通過管路和制氧系統(tǒng)中的多功能閥及儲氣容器集成箱連接，制氧系統(tǒng)中吸附塔兩端分別通過管路和多功能閥及儲氣容器集成箱連接；兩個以上的吸附塔以及多功能閥及儲氣容器集成箱圍繞直流電機布置于格架中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一體式輕量化的制氧系統(tǒng)及其壓縮機，其特征在于:所述的空氣壓縮機包括定子(10)，定子(10)和端蓋(11)連接；定子(10)內(nèi)部加工成橢圓形，轉(zhuǎn)子(13)置于定子(10)內(nèi)部；柱塞(16)與轉(zhuǎn)子(13)中的徑向盲孔相配合，在徑向盲孔的底部加工有軸向盲孔；柱塞(16)另一端與圓球(15)配合；密封圈(14)安裝在柱塞(16)的槽內(nèi)；直流電機(12)與轉(zhuǎn)子(13)連接；端蓋(11)上加工有弧形的吸氣口和排氣口，根據(jù)排氣壓力的大小設(shè)計不同的排氣口角度；空氣壓縮機主機安裝于格架支撐系統(tǒng)下方，直流電機(12)安裝固定于格架(2)上直流電機座2E，直流電機(12)輸出端穿過管路盒⑴與壓縮機主機的轉(zhuǎn)子(13)連接，直流電機(12)由電池⑷供電驅(qū)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一體式輕量化的制氧系統(tǒng)及其壓縮機，其特征在于:所述制氧系統(tǒng)包括吸附塔(3)和多功能閥及儲氣容器集成箱(7)，吸附塔(2)個數(shù)為n，n>2；制氧工作時多塔升壓吸附制氧，ηΛΛ個塔降壓解吸，即升壓吸附的吸附塔數(shù)Iiwft= η-η解吸，升壓吸附的吸附塔數(shù)大于降壓解吸的吸附塔數(shù)，即HwfPnwns ;對于一定產(chǎn)品氣體要求量所需要的吸附劑重量為Μ，每個吸附塔中需要吸附劑重量為
；工作一段時間 t后，原降壓解吸的η?個吸附塔開始升壓吸附制氧，原升壓吸附制氧的吸附塔中η?個吸附塔開始切換為降壓解吸，工作時間t后，完成降壓解吸的ηΛ?個吸附塔開始升壓吸附制氧，剩下的原升壓吸附制氧的吸附塔中ηΛΛ個吸附塔開始切換為降壓解吸，如此循環(huán)至原降壓解吸的ηΛ?個吸附塔重新開始降壓解吸，工作時間t后繼續(xù)進行上述的切換循環(huán)過程，如此反復(fù)循環(huán)直至工作結(jié)束；壓縮空氣通過管路進入多功能閥及儲氣容器集成箱(7)，通過多功閥進入升壓吸附制氧的吸附塔(3)，產(chǎn)品氣體通過與吸附塔上端聯(lián)通的管路(6)進入多功能閥及儲氣容器集成箱(7)，部分產(chǎn)品氣體通過輸出產(chǎn)品氣體口(8)輸出提純后的氧氣制品，另一部分產(chǎn)品氣體通過多功能閥進入與吸附塔上端聯(lián)通的管道(6)然后進入降壓解吸的吸附塔，對降壓解吸的吸附塔進行反吹清洗；降壓解吸的廢氣通過吸附塔下端同多功能閥及儲氣容器集成箱(7)連接的管路進入多功能閥及儲氣容器集成箱(7)，然后通過廢氣排氣口(9)排出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一體式輕量化的制氧系統(tǒng)及其壓縮機，其特征在于:所述的格架支撐系統(tǒng)包括管路盒(I)和格架(2)，管路盒(I)連接在格架(2)下方；多功能閥及儲氣容器集成箱(7)和端蓋(11)排氣口聯(lián)通的管路、以及和吸附塔(3)下端聯(lián)通的管路都置于管路盒(I)內(nèi)；格架(2)具有吸附塔座2A、剛凸2B、多功能閥及儲氣容器集成箱座2C、電池座2D、直流電機座2E ;吸附塔⑶下端固定于吸附塔座2A內(nèi)，剛凸2B夾緊支撐吸附塔(3);多功能閥及儲氣容器集成箱(7)安裝固定于多功能閥及儲氣容器集成箱座2C內(nèi)；電池⑷置于電池座2D內(nèi)，電池頂部蓋有電池蓋(5);直流電機(12)安裝固定于直流電機座2E，直流電 機(12)輸出端與壓縮機主機轉(zhuǎn)子(13)連接。
【文檔編號】C01B13/02GK104071754SQ201410276255
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】張大偉, 趙升噸, 費炎, 李靖祥 申請人:西安交通大學(xué)