本發(fā)明涉及螺桿驅(qū)動(dòng)活塞分子篩家用制氧方法，適用于制氧量比較小的場(chǎng)合，屬于制氧技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代常用的制氧方法包括：深冷法、分子篩變壓吸附法、膜法和魏伯卿的磁分離法，這里最節(jié)能的制氧方法是魏伯卿的磁分離法，但磁分離法還無(wú)法做到工業(yè)化，而深冷法和分子篩變壓吸附法無(wú)法做到小型化和低能耗化，膜法制氧能幫到小型化，但成本和能耗還是降不下來(lái)；魏伯卿的發(fā)明專(zhuān)利《螺桿驅(qū)動(dòng)活塞分子篩制氧系統(tǒng)》就是爭(zhēng)對(duì)以上缺陷研發(fā)的小型化、低能耗、低噪聲、不需要循環(huán)水的辦公和家庭用制氧方法及其裝置，其對(duì)減少霧霾對(duì)人體的傷害和增強(qiáng)人體抵抗力有極大的好處，從而填補(bǔ)國(guó)內(nèi)外能小型化、低成本、低能耗制氧裝置的空白，本發(fā)明是爭(zhēng)對(duì)上述發(fā)明的一種工藝改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

分子篩變壓吸附制氧的原理：分子篩在空氣加壓到壓力為p1時(shí)，流進(jìn)分子篩的空氣，在p1壓力下氮?dú)獗环肿雍Y吸附，氧氣則不被吸附而流過(guò)分子篩并被收集成富氧氣體，然后被吸附了氮?dú)獾姆肿雍Y在負(fù)壓p2下解吸，并用少許富氧氣體反沖洗以活化分子篩，從而恢復(fù)分子篩的吸氮能力。

本發(fā)明技術(shù)要點(diǎn)：

（1）利用電機(jī)帶動(dòng)螺桿并驅(qū)動(dòng)活塞在活塞缸內(nèi)壓縮氣體形成的壓力來(lái)代替現(xiàn)有變壓吸附制氧工藝中的空壓機(jī)給氣體加壓，電機(jī)功率小、能耗低。

（2）利用控制系統(tǒng)控制電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)，使活塞在活塞缸內(nèi)向靠近活塞缸底部移動(dòng)，以壓縮活塞缸內(nèi)空氣，當(dāng)活塞缸內(nèi)的空氣達(dá)到一定壓力p1后，控制系統(tǒng)控制自動(dòng)打開(kāi)排氧閥的開(kāi)度為k1，從而使活塞缸內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)制氧分子篩吸附氮?dú)夂螅瑥呐叛蹰y中流出，而且利用控制系統(tǒng)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速一直穩(wěn)定活塞缸內(nèi)壓縮空氣的壓力為p1，直到活塞缸內(nèi)壓縮空氣全部經(jīng)制氧分子篩吸附氮?dú)夂髲呐叛蹰y中排出。

（3）制氧分子篩吸附氮?dú)夂?，利用控制系統(tǒng)控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，使活塞在活塞缸內(nèi)向遠(yuǎn)離活塞缸底部移動(dòng)，以使活塞缸內(nèi)的氣體形成負(fù)壓，當(dāng)活塞缸內(nèi)氣體負(fù)壓達(dá)到p2時(shí)，吸附氮?dú)獾闹蒲醴肿雍Y中的氮?dú)庠谪?fù)壓p2下被解吸，此時(shí)，控制系統(tǒng)控制自動(dòng)打開(kāi)排氧閥的開(kāi)度為k2，使富氧氣儲(chǔ)罐的富氧氣體部分返回到制氧分子篩中活化制氧分子篩。

（4）魏伯卿的發(fā)明專(zhuān)利《螺桿驅(qū)動(dòng)活塞分子篩變壓吸附制氧方法》是根據(jù)制氧分子篩的特性，設(shè)計(jì)（a）吸氣過(guò)程、（b）制氧過(guò)程、（c）解吸過(guò)程、（d）排氮過(guò)程四個(gè)工藝過(guò)程循環(huán)重復(fù)進(jìn)行，這樣制得的氧氣可以通過(guò)調(diào)節(jié)排氧閥的開(kāi)度或活塞缸內(nèi)空氣的壓力來(lái)調(diào)節(jié)排出的富氧氣體的濃度，濃度可以控制在略高于空氣的氧濃度到99%的氧濃度；但這種調(diào)節(jié)方法制取富氧氣體的能耗增大、出富氧氣體的效率又大大地減少，因此，本發(fā)明在上述制氧方法基礎(chǔ)上的工藝改進(jìn)：（a）吸氣過(guò)程、（b）制氧過(guò)程、（a）吸氣過(guò)程、（b）制氧過(guò)程、（a）吸氣過(guò)程、（b）制氧過(guò)程、（a）吸氣過(guò)程、（b）制氧過(guò)程、（c）解吸過(guò)程、（d）排氮過(guò)程，這樣四次吸氣制氧一次解吸排氮，就大大地提高了制氧效率。

（5）人吸入了濃度大于40%的富氧氣體就很容易中毒，因此，供應(yīng)家用的制氧裝置，制取的富氧氣體濃度是不能大于40%的，因此，本方法是制取40%的富氧氣體的家用制氧裝置。

以下為ababababcd四次吸氣制氧一次解吸排氮工藝的計(jì)算依據(jù)：

變壓吸附制取90%濃度的富氧氣體v升時(shí)分子篩吸附的氮?dú)饬縯90升：

輸入空氣體積：v+t90

富氧氣體體積：v

吸附氮?dú)怏w積：t90

21%*（v+t90）=90%*v

t90=（90-21）v/21

變壓吸附制取40%濃度的富氧氣體v升時(shí)分子篩吸附的氮?dú)饬縯40升：

輸入空氣體積：v+t40

富氧氣體體積：v

吸附氮?dú)怏w積：t40

21%*（v+t40）=40%*v

t40=（40-21）v/21

t40/t90=[（40-21）v/21]/[（90-21）v/21]=（40-21）/（90-21）=19/69=0.275

即同一個(gè)裝置制取體積v的40%濃度的富氧氣體時(shí)，分子篩吸附的氮?dú)饬渴侵迫⊥w積v的90%濃度的富氧氣體時(shí)，分子篩吸附的氮?dú)饬康?7.5%，因此，制取體積v的40%濃度的富氧氣體可以將近重復(fù)制氧過(guò)程四次再解吸氮?dú)?，為此增?0%~20%的制氧分子篩量，就可以實(shí)現(xiàn)ababababcd工藝生產(chǎn)。

本發(fā)明的目的是提供一種利用螺桿旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)活塞在活塞缸內(nèi)移動(dòng)從而給活塞缸內(nèi)的氣體加壓和減壓制取富氧氣體以達(dá)到節(jié)能目的的螺桿驅(qū)動(dòng)活塞分子篩家用制氧方法。

螺桿驅(qū)動(dòng)活塞分子篩家用制氧方法，其特征在于：

1、利用螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推擠或抽拉活塞在活塞缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)活塞給活塞缸加壓或減壓的目的，將分子篩和過(guò)濾層的料倉(cāng)安裝在活塞缸的底部位置，螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推擠或抽拉活塞在活塞缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生氣體的壓縮或抽真空直接連接到分子篩區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)直接給分子篩的加壓和減壓，具體過(guò)程為：利用活塞在活塞缸內(nèi)向遠(yuǎn)離活塞缸底部移動(dòng)以吸入空氣，完成吸氣過(guò)程（a），然后利用活塞在活塞缸內(nèi)向靠近活塞缸底部移動(dòng)以壓縮空氣使分子篩在壓力p1下吸附氮?dú)舛懦鲅鯕膺_(dá)到分離制取氧氣的目的，完成制氧過(guò)程（b），之后再重復(fù)三次吸氣制氧過(guò)程，即重復(fù)（a）吸氣過(guò)程（b）制氧過(guò)程、（a）吸氣過(guò)程（b）制氧過(guò)程、（a）吸氣過(guò)程（b）制氧過(guò)程；重復(fù)完成四次吸氣制氧過(guò)程后，再利用活塞在活塞缸內(nèi)向遠(yuǎn)離活塞缸底部移動(dòng)以使活塞缸內(nèi)和分子篩區(qū)域形成負(fù)壓p2，從而使分子篩吸附的氮?dú)庠谪?fù)壓p2條件下解吸，完成解吸過(guò)程（c），最后就是再利用活塞在活塞缸內(nèi)向靠近活塞缸底部移動(dòng)以推擠解吸到活塞缸內(nèi)的氮?dú)馀懦龌钊淄?，完成排氮過(guò)程（d）；如此每完成一個(gè)（a）、（b）、（a）、（b）、（a）、（b）、（a）、（b）、（c）、（d）十個(gè)單項(xiàng)過(guò)程組成的全過(guò)程為一個(gè)制氧循環(huán)過(guò)程；螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的推力或拉力大，能耗低，通過(guò)電機(jī)旋轉(zhuǎn)易于控制，不用空壓機(jī)和真空泵，裝置小型化，成本低，適合于家庭和辦公制氧增氧。

、設(shè)計(jì)分子篩吸附氮?dú)獾娜萘繛榛钊?在活塞缸9內(nèi)一次壓縮空氣量中所含氮?dú)饬康乃谋?，以滿足每運(yùn)行四個(gè)“（a）吸氣過(guò)程（b）制氧過(guò)程”后，再運(yùn)行一個(gè)“解吸過(guò)程（c）排氮過(guò)程（d）”。

、因?yàn)槿梭w長(zhǎng)時(shí)間（比如超過(guò)1小時(shí)）呼吸濃度超過(guò)40%的富氧氣體，身體就會(huì)感到不適，人體長(zhǎng)時(shí)間地呼吸高濃度的富氧氣體對(duì)身體有害，所以為保證家用富氧氣體的安全性和實(shí)用性，本方法設(shè)計(jì)制取濃度為40%的富氧氣體供給家庭使用，而且設(shè)計(jì)用戶自己設(shè)置制氧m小時(shí)、停機(jī)n小時(shí)，以使家庭室內(nèi)的空氣中氧濃度能達(dá)到23%~24%，然后又在停機(jī)后使室內(nèi)氧氣濃度降回到室外空氣的氧濃度，以使在室內(nèi)的人員能夠在吸取富氧氣體一定時(shí)間后，又能回復(fù)到正常大氣氧濃度的環(huán)境，從而減少呼吸富氧氣體的人員對(duì)富氧氣體的依賴(lài)性，0<m≤24小時(shí)，0≤n≤24小時(shí)；用戶一般可以設(shè)置m=2小時(shí)，n=2~4小時(shí)，如果供給老人或病人，則可以設(shè)置m=2~4小時(shí)，n=0~1小時(shí)。

、在活塞缸底部和填裝分子篩與過(guò)濾層的料倉(cāng)之間的接合區(qū)，安裝有空氣進(jìn)氣口和氮?dú)馀欧趴?，使空氣進(jìn)氣和氮?dú)馀欧挪煌ㄟ^(guò)料倉(cāng)的分子篩與過(guò)濾層，速度快、阻力小，而且還不讓快速流動(dòng)的氣流磨損分子篩和過(guò)濾層料，以延長(zhǎng)分子篩和過(guò)濾層料的使用壽命。

、用plc或cpu或控制器控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，并配合活塞缸內(nèi)氣體的壓力，以控制螺桿在吸氣、制氧、解吸、排氮四個(gè)過(guò)程中各個(gè)階段的不同旋轉(zhuǎn)速度，驅(qū)動(dòng)活塞以不同的速度往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)分子篩吸附氮?dú)夂徒馕獨(dú)獾奶厥庖?，最終實(shí)現(xiàn)高效制取氧氣的目的。

、螺桿驅(qū)動(dòng)活塞分子篩變壓吸附制氧方法還提供了相應(yīng)的裝置，裝置包括活塞缸、活塞、螺桿、滑桿、電機(jī)和料倉(cāng)；其特征在于：活塞缸的下部為料倉(cāng)，活塞缸的上端有一個(gè)十字架為螺孔固定架，螺孔固定架的四端頭固定安裝在活塞缸的上端面，螺孔固定架的中心有一個(gè)螺孔，螺孔有內(nèi)螺紋，螺孔的中軸線與活塞缸中軸線重疊，螺孔固定架的平面與活塞缸中軸線垂直，活塞缸的上端還固定安裝有四根滑桿，滑桿的頂端有頂帽，四根滑桿與螺孔固定架的平面垂直，四根滑桿之間套有一個(gè)電機(jī)固定架，使電機(jī)固定架可以順滑桿上下移動(dòng)，電機(jī)固定架的正中央固定安裝有一個(gè)電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的中軸線與活塞缸中軸線重疊；活塞缸內(nèi)套裝有一個(gè)活塞，活塞與活塞缸相匹配，活塞的上端有一個(gè)上端頭，上端頭上端與螺桿由活節(jié)連接，活節(jié)由螺桿的球頭和上端頭的球窩組成，使球頭在球窩內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)而使球頭不能從球窩中抽出，球窩為兩個(gè)半球窩扣合安裝結(jié)構(gòu)；螺桿的上端與電機(jī)軸同軸心固定相連，螺桿的外周制作有螺紋，螺桿的外螺紋與螺孔的內(nèi)螺紋相匹配，螺桿擰套在螺孔上，當(dāng)電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)螺桿正向旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)活塞向上移動(dòng)使活塞缸內(nèi)氣體成負(fù)壓，當(dāng)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)螺桿反向旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)活塞向下移動(dòng)使活塞缸內(nèi)氣體成正壓。

、活塞缸的底部為料倉(cāng)，在活塞缸的底部四周對(duì)稱(chēng)制作有多個(gè)輸入空氣的進(jìn)氣支管，進(jìn)氣支管穿過(guò)料倉(cāng)外壁與料倉(cāng)外面的進(jìn)氣環(huán)管相連接，進(jìn)氣環(huán)管環(huán)繞料倉(cāng)安裝，進(jìn)氣環(huán)管與進(jìn)氣總管相連，在進(jìn)氣總管上安裝有一個(gè)進(jìn)氣閥，進(jìn)氣閥為電磁閥或電動(dòng)閥，當(dāng)進(jìn)氣閥打開(kāi)時(shí)，空氣在外動(dòng)力作用下可以通過(guò)進(jìn)氣支管直接進(jìn)入到料倉(cāng)的頂部區(qū)域，在進(jìn)氣環(huán)管上還安裝有一個(gè)排氮閥，排氮閥為電磁閥或電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，排氮閥打開(kāi)時(shí)，分子篩吸附的氮?dú)饪梢酝ㄟ^(guò)活塞壓力經(jīng)進(jìn)氣支管和進(jìn)氣支管進(jìn)入排氮閥排放。

、料倉(cāng)的底部為漏斗形，料倉(cāng)底部的正中央為漏斗的漏口，漏口與料倉(cāng)之間有篩網(wǎng)相隔，以防料倉(cāng)內(nèi)的分子篩下落，在漏口安裝有一根料倉(cāng)排氣管，料倉(cāng)排氣管下端安裝有一個(gè)排氧閥，排氧閥為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。

、料倉(cāng)的頂部安裝有一個(gè)壓力傳感器，壓力傳感器有信號(hào)線與控制系統(tǒng)連接，控制系統(tǒng)為plc或cpu或控制器，電機(jī)也有電源線和控制線與控制系統(tǒng)連接，。

、料倉(cāng)的上部裝有過(guò)濾層，過(guò)濾層為活性氧化鋁或其他能吸附空氣中水分子和二氧化碳分子的過(guò)濾層，料倉(cāng)的中下部裝有分子篩，分子篩為變壓吸附專(zhuān)用制氧分子篩，過(guò)濾層有一層篩網(wǎng)覆蓋，以保護(hù)過(guò)濾層的物料不移動(dòng)。

、當(dāng)活塞在活塞缸的最下端時(shí)，啟動(dòng)制氧系統(tǒng)，（a）控制系統(tǒng)同時(shí)給電機(jī)正向通電和進(jìn)氣閥通電，進(jìn)氣閥通電打開(kāi)進(jìn)氣閥通路，此時(shí)排氮閥未通電處于關(guān)閉狀態(tài)，電機(jī)正向通電使電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)螺桿正向旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)活塞向上移動(dòng)，從而使活塞缸內(nèi)成負(fù)壓，這個(gè)負(fù)壓動(dòng)力將空氣從進(jìn)氣總管經(jīng)進(jìn)氣環(huán)管和進(jìn)氣支管進(jìn)入到活塞缸內(nèi)，在活塞向上移動(dòng)到活塞底部距離活塞缸底部即過(guò)濾層頂部的篩網(wǎng)高度為h時(shí)，控制系統(tǒng)停止給電機(jī)正向通電，電機(jī)停止正向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，控制系統(tǒng)切斷進(jìn)氣閥電源使進(jìn)氣閥關(guān)閉通路，此為吸氣過(guò)程；（b）此時(shí)控制系統(tǒng)給電機(jī)反向通電使電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)活塞向下移動(dòng)，隨著活塞的向下移動(dòng)，活塞缸內(nèi)的空氣壓力p不斷增大，當(dāng)活塞缸內(nèi)空氣的壓力增大到p1時(shí)，壓力傳感器反饋給控制系統(tǒng)電信號(hào)，使控制系統(tǒng)給排氧閥供電，并使排氧閥的開(kāi)度為k1，從而使排氧閥連續(xù)排出流量為v1的富氧氣體，與此同時(shí)，控制系統(tǒng)給信號(hào)控制電機(jī)的反向旋轉(zhuǎn)速度，以保持活塞缸內(nèi)空氣壓力為p1，直到活塞向下移動(dòng)到活塞缸底部，從而保證分子篩對(duì)空氣中氮?dú)獾奈阶饔眉拔叫?，此為制氧過(guò)程；（c）當(dāng)活塞向下移動(dòng)到活塞缸底部時(shí)，控制系統(tǒng)停止給電機(jī)反向供電，而改為給電機(jī)正向通電使活塞向上移動(dòng)，與此同時(shí)，控制系統(tǒng)給關(guān)閉排氧閥，使活塞缸內(nèi)空氣成負(fù)壓，隨著活塞向上繼續(xù)移動(dòng)，活塞缸內(nèi)氣體壓力不斷下降，當(dāng)活塞缸內(nèi)氣體壓力降低到p2時(shí)，控制系統(tǒng)給排氧閥電信號(hào)使排氧閥打開(kāi)的開(kāi)度為k2，從而使富氧氣儲(chǔ)罐內(nèi)的富氧氣體經(jīng)排氧閥連續(xù)以流量為v2的流速流入到分子篩和活塞缸內(nèi)，以保證分子篩吸附的氮?dú)獗唤馕_洗分子篩激活分子篩的活性，k2遠(yuǎn)小于k1，即v2遠(yuǎn)小于v1，與此同時(shí)，控制系統(tǒng)給信號(hào)控制電機(jī)的正向旋轉(zhuǎn)速度，以保持分子篩和活塞缸內(nèi)氣體壓力為p2，當(dāng)活塞向上移動(dòng)到活塞底部距離活塞缸底部即過(guò)濾層頂部的篩網(wǎng)高度為h時(shí)，控制系統(tǒng)停止給電機(jī)正向通電，電機(jī)停止正向旋轉(zhuǎn)，此為解吸過(guò)程，解吸過(guò)程可以加長(zhǎng)以使分子篩解吸完全；（d）此時(shí)，控制系統(tǒng)立即給電機(jī)反向通電使活塞向下移動(dòng)，與此同時(shí)，控制系統(tǒng)給排氮閥通電打開(kāi)排氮閥通路，使活塞向下移動(dòng)推擠活塞缸內(nèi)和分子篩區(qū)域的富氮?dú)怏w被排出，并恢復(fù)分子篩的活性，此為排氮過(guò)程；以上（a）吸氣過(guò)程、（b）制氧過(guò)程、（a）吸氣過(guò)程、（b）制氧過(guò)程、（a）吸氣過(guò)程、（b）制氧過(guò)程、（a）吸氣過(guò)程、（b）制氧過(guò)程、（c）解吸過(guò)程、（d）排氮過(guò)程為一個(gè)制氧排氮循環(huán)全過(guò)程，然后控制系統(tǒng)重復(fù)上述ababababcd控制過(guò)程，使分子篩不斷地制取富氧氣體。

、制取富氧氣體的濃度可調(diào)，制取富氧氣體的濃度由壓力p1和開(kāi)度k1決定，壓力p1越大、開(kāi)度k1越小，富氧氣體濃度越大，富氧氣體的濃度最高可達(dá)到99%；反之，壓力p1越?。ǖ荒苄∮谥蒲醴肿雍Y吸附氮?dú)獾淖钚毫Γ㈤_(kāi)度k1越大，富氧氣體濃度越小。

、在螺桿的頂端加裝一個(gè)減速齒輪，在電機(jī)軸上加裝一個(gè)電機(jī)齒輪，這樣通過(guò)較大的減速齒輪比較小的電機(jī)齒輪的嚙合旋轉(zhuǎn)傳輸動(dòng)力，使螺桿獲得的旋轉(zhuǎn)速度比電機(jī)輸出的旋轉(zhuǎn)速度小，從而增大螺桿旋轉(zhuǎn)推動(dòng)活塞的推力，同時(shí)還可以增加電機(jī)控制活塞缸內(nèi)氣體壓力的精度。

、增加活塞缸內(nèi)徑與活塞缸高度比值，可以減小本發(fā)明裝置的總高度。

、本發(fā)明裝置單套裝置制氧為間隔性排氧，如果配備兩套本發(fā)明裝置，則能形成連續(xù)制氧排氧。

、將電機(jī)臥倒橫放，并將電機(jī)齒輪和減速齒輪均改成45?角的錐齒輪，電機(jī)齒輪的錐齒面斜面朝內(nèi)，減速齒輪的錐齒面斜面朝外，則不僅可以降低本裝置的總高度，而且還可以將橫放電機(jī)安裝在減速齒輪中心正上方，使橫放電機(jī)的重心正對(duì)著螺桿，從而保證活塞在活塞缸內(nèi)受力不偏斜而穩(wěn)定運(yùn)行。

、電機(jī)為變頻電機(jī)或其他可調(diào)控電機(jī)。

、本發(fā)明裝置也可用于分子篩變壓吸附制取其他氣體。

、本裝置可以將活塞缸與料倉(cāng)做成分體式，以減小裝置總高度。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、目前市場(chǎng)上還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明相似或類(lèi)似的產(chǎn)品，也沒(méi)有查到相關(guān)文獻(xiàn)或?qū)＠Y料；

2、本發(fā)明裝置體積小巧、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用靈活、穩(wěn)定可靠、制氧效率高，可廣泛用于辦公、居家等之用；

3、本發(fā)明裝置不使用空壓機(jī)，而用小功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿，能耗小，噪音低。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1所示實(shí)施例中a—a剖面示意圖；

圖3是圖1所示實(shí)施例中b—b剖面示意圖；

圖4是圖1所示實(shí)施例中c—c剖面示意圖；

圖5是圖1所示實(shí)施例中d—d剖面示意圖；

圖6是圖1所示實(shí)施例中e放大示意圖；

圖7是圖1所示實(shí)施例中電機(jī)橫臥減速示意圖。

圖1-7中：1、排氮閥，2、料倉(cāng)，3、料倉(cāng)排氣管，4、進(jìn)氣環(huán)管，5、進(jìn)氣支管，6、分子篩，7、過(guò)濾層，8、活塞，9、活塞缸，10、進(jìn)氣閥，11、活節(jié)，12、螺桿，13、螺孔，14、螺孔固定架，15、電機(jī)固定架，16、電機(jī)，17、滑桿，18、頂帽，19、電機(jī)軸，20、進(jìn)氣總管，21、壓力傳感器，22、信號(hào)線，23、排氧閥，24、減速齒輪，25、電機(jī)齒輪，26、富氧氣儲(chǔ)罐。

具體實(shí)施方式

在圖1—7所示的實(shí)施例中：螺桿驅(qū)動(dòng)活塞分子篩家用制氧方法，是利用螺桿12旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推擠或抽拉活塞8在活塞缸9內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)活塞8給活塞缸9加壓或減壓的目的；其特征在于：將分子篩6和過(guò)濾層7的料倉(cāng)2安裝在活塞缸9的底部位置，螺桿12旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推擠或抽拉活塞8在活塞缸9內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生氣體的壓縮或抽真空直接連接到分子篩6區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)直接給分子篩6的加壓和減壓，具體過(guò)程為：利用活塞8在活塞缸9內(nèi)向遠(yuǎn)離活塞缸9底部移動(dòng)以吸入空氣，完成吸氣過(guò)程（a），然后利用活塞8在活塞缸9內(nèi)向靠近活塞缸9底部移動(dòng)以壓縮空氣使分子篩6在壓力p1下吸附氮?dú)舛懦鲅鯕膺_(dá)到分離制取氧氣的目的，完成制氧過(guò)程（b），之后再重復(fù)三次吸氣制氧過(guò)程，即重復(fù)（a）吸氣過(guò)程（b）制氧過(guò)程、（a）吸氣過(guò)程（b）制氧過(guò)程、（a）吸氣過(guò)程（b）制氧過(guò)程；重復(fù)完成四次吸氣制氧過(guò)程后，再利用活塞8在活塞缸9內(nèi)向遠(yuǎn)離活塞缸9底部移動(dòng)以使活塞缸9內(nèi)和分子篩6區(qū)域形成負(fù)壓p2，從而使分子篩6吸附的氮?dú)庠谪?fù)壓p2條件下解吸，完成解吸過(guò)程（c），最后就是再利用活塞8在活塞缸9內(nèi)向靠近活塞缸9底部移動(dòng)以推擠解吸到活塞缸9內(nèi)的氮?dú)馀懦龌钊?外，完成排氮過(guò)程（d）；如此每完成一個(gè)（a）、（b）、（a）、（b）、（a）、（b）、（a）、（b）、（c）、（d）十個(gè)單項(xiàng)過(guò)程組成的全過(guò)程為一個(gè)制氧循環(huán)過(guò)程；螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的推力或拉力大，能耗低，通過(guò)電機(jī)旋轉(zhuǎn)易于控制，不用空壓機(jī)和真空泵，裝置小型化，成本低，適合于家庭和辦公制氧增氧。

為保證家用富氧氣體的安全性和實(shí)用性，本方法設(shè)計(jì)制取濃度為40%的富氧氣體供給家庭使用，而且設(shè)計(jì)用戶自己設(shè)置制氧m小時(shí)、停機(jī)n小時(shí)，以使家庭室內(nèi)的空氣中氧濃度能達(dá)到23%~24%，然后又在停機(jī)后使室內(nèi)氧氣濃度降回到室外空氣的氧濃度，以使在室內(nèi)的人員能夠在吸取富氧氣體一定時(shí)間后，又能回復(fù)到正常大氣氧濃度的環(huán)境，從而減少呼吸富氧氣體的人員對(duì)富氧氣體的依賴(lài)性，0<m≤24小時(shí)，0≤n≤24小時(shí)；用戶一般可以設(shè)置m=2小時(shí)，n=2~4小時(shí)，如果供給老人或病人，則可以設(shè)置m=2~4小時(shí)，n=0~1小時(shí)。

在活塞缸9底部和填裝分子篩6與過(guò)濾層7的料倉(cāng)2之間的接合區(qū)，安裝有空氣進(jìn)氣口和氮?dú)馀欧趴?，使空氣進(jìn)氣和氮?dú)馀欧挪煌ㄟ^(guò)料倉(cāng)2的分子篩6與過(guò)濾層7，速度快、阻力小，而且還不讓快速流動(dòng)的氣流磨損分子篩和過(guò)濾層料，以延長(zhǎng)分子篩和過(guò)濾層料的使用壽命。

用plc或cpu或控制器控制電機(jī)16的旋轉(zhuǎn)速度，并配合活塞缸9內(nèi)氣體的壓力，以控制螺桿12在吸氣、制氧、解吸、排氮四個(gè)過(guò)程中各個(gè)階段的不同旋轉(zhuǎn)速度，驅(qū)動(dòng)活塞8以不同的速度往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)分子篩6吸附氮?dú)夂徒馕獨(dú)獾奶厥庖螅罱K實(shí)現(xiàn)高效制取氧氣的目的。

螺桿驅(qū)動(dòng)活塞分子篩變壓吸附制氧方法還提供了相應(yīng)的裝置，裝置包括活塞缸9、活塞8、螺桿12、滑桿17、電機(jī)16和料倉(cāng)2；其特征在于：活塞缸9的下部為料倉(cāng)2，活塞缸9的上端有一個(gè)十字架為螺孔固定架14，螺孔固定架14的四端頭固定安裝在活塞缸9的上端面，螺孔固定架14的中心有一個(gè)螺孔13，螺孔13有內(nèi)螺紋，螺孔13的中軸線與活塞缸9中軸線重疊，螺孔固定架14的平面與活塞缸9中軸線垂直，活塞缸9的上端還固定安裝有四根滑桿17，滑桿17的頂端有頂帽18，四根滑桿17與螺孔固定架14的平面垂直，四根滑桿17之間套有一個(gè)電機(jī)固定架15，使電機(jī)固定架15可以順滑桿17上下移動(dòng)，電機(jī)固定架15的正中央固定安裝有一個(gè)電機(jī)16，電機(jī)16轉(zhuǎn)軸的中軸線與活塞缸9中軸線重疊；活塞缸9內(nèi)套裝有一個(gè)活塞8，活塞8與活塞缸9相匹配，活塞8的上端有一個(gè)上端頭，上端頭上端與螺桿12由活節(jié)11連接，活節(jié)11由螺桿12的球頭和上端頭的球窩組成，使球頭在球窩內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)而使球頭不能從球窩中抽出，球窩為兩個(gè)半球窩扣合安裝結(jié)構(gòu)；螺桿12的上端與電機(jī)軸19同軸心固定相連，螺桿12的外周制作有螺紋，螺桿12的外螺紋與螺孔13的內(nèi)螺紋相匹配，螺桿12擰套在螺孔13上，當(dāng)電機(jī)16正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)螺桿12正向旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)活塞8向上移動(dòng)，當(dāng)電機(jī)16反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)螺桿12反向旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)活塞8向下移動(dòng)。

活塞缸9的底部為料倉(cāng)2，在活塞缸9與料倉(cāng)2的接合部四周對(duì)稱(chēng)制作有多個(gè)輸入空氣的進(jìn)氣支管5，進(jìn)氣支管5穿過(guò)料倉(cāng)2外壁與料倉(cāng)2外面的進(jìn)氣支管5相連接，進(jìn)氣環(huán)管4環(huán)繞料倉(cāng)2安裝，進(jìn)氣環(huán)管4與進(jìn)氣總管20相連，在進(jìn)氣總管20上安裝有一個(gè)進(jìn)氣閥10，進(jìn)氣閥10為電磁閥或電動(dòng)閥，當(dāng)進(jìn)氣閥10打開(kāi)時(shí)，空氣在外動(dòng)力作用下可以通過(guò)進(jìn)氣支管5直接進(jìn)入到料倉(cāng)2的頂部區(qū)域，在進(jìn)氣環(huán)管4上還安裝有一個(gè)排氮閥1，排氮閥1為電磁閥或電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，排氮閥1打開(kāi)時(shí)，分子篩吸附的氮?dú)饪梢酝ㄟ^(guò)活塞8壓力經(jīng)進(jìn)氣支管5和進(jìn)氣支管5進(jìn)入排氮閥1排放。

料倉(cāng)2的底部為漏斗形，料倉(cāng)2底部的正中央為漏斗的漏口，漏口與料倉(cāng)2之間有篩網(wǎng)相隔，以防料倉(cāng)2內(nèi)的分子篩6下落，在漏口安裝有一根料倉(cāng)排氣管3，料倉(cāng)排氣管3下端安裝有一個(gè)排氧閥23，排氧閥23為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。

料倉(cāng)2的頂部安裝有一個(gè)壓力傳感器21，壓力傳感器21有信號(hào)線22與控制系統(tǒng)連接，控制系統(tǒng)為plc或cpu或控制器，電機(jī)16也有電源線和控制線與控制系統(tǒng)連接，進(jìn)氣閥10、排氧閥23和排氮閥1均有電源線和/或控制線與控制系統(tǒng)連接。

料倉(cāng)2的上部裝有過(guò)濾層7，過(guò)濾層7為活性氧化鋁或其他能吸附空氣中水分子和二氧化碳分子的過(guò)濾層，料倉(cāng)2的中下部裝有分子篩6，分子篩6為變壓吸附專(zhuān)用分子篩，過(guò)濾層7有一層篩網(wǎng)覆蓋，以保護(hù)過(guò)濾層7的物料不移動(dòng)。

當(dāng)活塞8在活塞缸9的最下端時(shí)，啟動(dòng)制氧系統(tǒng)，（a）控制系統(tǒng)同時(shí)給電機(jī)16正向通電和進(jìn)氣閥10通電，進(jìn)氣閥10通電打開(kāi)進(jìn)氣閥通路，此時(shí)排氮閥1未通電處于關(guān)閉狀態(tài)，電機(jī)16正向通電使電機(jī)16正向旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)螺桿12正向旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)活塞8向上移動(dòng)，從而使活塞缸9內(nèi)成負(fù)壓，這個(gè)負(fù)壓動(dòng)力將空氣從進(jìn)氣總管20經(jīng)進(jìn)氣環(huán)管4和進(jìn)氣支管5進(jìn)入到活塞缸9內(nèi)，在活塞8向上移動(dòng)到活塞8底部距離活塞缸9底部即過(guò)濾層7頂部的篩網(wǎng)高度為h時(shí)，控制系統(tǒng)停止給電機(jī)16正向通電，電機(jī)16停止正向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，控制系統(tǒng)切斷進(jìn)氣閥10電源使進(jìn)氣閥10關(guān)閉通路，此為吸氣過(guò)程；（b）此時(shí)控制系統(tǒng)給電機(jī)16反向通電使電機(jī)16反向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)活塞8向下移動(dòng)，隨著活塞8的向下移動(dòng)，活塞缸9內(nèi)的空氣壓力p不斷增大，當(dāng)活塞缸9內(nèi)空氣的壓力增大到p1時(shí)，壓力傳感器21反饋給控制系統(tǒng)電信號(hào)，使控制系統(tǒng)給排氧閥23供電，并使排氧閥23的開(kāi)度為k1，從而使排氧閥23連續(xù)排出流量為v1的富氧氣體，與此同時(shí)，控制系統(tǒng)給信號(hào)控制電機(jī)16的反向旋轉(zhuǎn)速度，以保持活塞缸9內(nèi)空氣壓力為p1，直到活塞8向下移動(dòng)到活塞缸9底部，從而保證分子篩6對(duì)空氣中氮?dú)獾奈阶饔眉拔叫?，此為制氧過(guò)程；（c）當(dāng)活塞8向下移動(dòng)到活塞缸9底部時(shí)，控制系統(tǒng)停止給電機(jī)16反向供電，而改為給電機(jī)16正向通電使活塞8向上移動(dòng)，與此同時(shí)，控制系統(tǒng)給關(guān)閉排氧閥23，使活塞缸9內(nèi)空氣成負(fù)壓，隨著活塞8向上繼續(xù)移動(dòng)，活塞缸9內(nèi)氣體壓力不斷下降，當(dāng)活塞缸9內(nèi)氣體壓力降低到p2時(shí)，控制系統(tǒng)給排氧閥23電信號(hào)使排氧閥23打開(kāi)的開(kāi)度為k2，從而使富氧氣儲(chǔ)罐26內(nèi)的富氧氣體經(jīng)排氧閥23連續(xù)以流量為v2的流速流入到分子篩6和活塞缸9內(nèi)，以保證分子篩吸附的氮?dú)獗唤馕_洗分子篩6激活分子篩的活性，k2遠(yuǎn)小于k1，即v2遠(yuǎn)小于v1，與此同時(shí)，控制系統(tǒng)給信號(hào)控制電機(jī)16的正向旋轉(zhuǎn)速度，以保持分子篩6和活塞缸9內(nèi)氣體壓力為p2，當(dāng)活塞8向上移動(dòng)到活塞8底部距離活塞缸9底部即過(guò)濾層7頂部的篩網(wǎng)高度為h時(shí)，控制系統(tǒng)停止給電機(jī)16正向通電，電機(jī)16停止正向旋轉(zhuǎn)，此為解吸過(guò)程；（d）此時(shí)，控制系統(tǒng)立即給電機(jī)16反向通電使活塞8向下移動(dòng)，與此同時(shí)，控制系統(tǒng)給排氮閥1通電打開(kāi)排氮閥通路，使活塞8向下移動(dòng)推擠活塞缸9內(nèi)和分子篩6區(qū)域的富氮?dú)怏w被排出，并恢復(fù)分子篩6的活性，此為排氮過(guò)程；以上（a）吸氣過(guò)程、（b）制氧過(guò)程、（a）吸氣過(guò)程、（b）制氧過(guò)程、（a）吸氣過(guò)程、（b）制氧過(guò)程、（a）吸氣過(guò)程、（b）制氧過(guò)程、（c）解吸過(guò)程、（d）排氮過(guò)程為一個(gè)制氧排氮循環(huán)全過(guò)程，然后控制系統(tǒng)重復(fù)上述ababababcd控制過(guò)程，使分子篩不斷地制取富氧氣體。

制取富氧氣體的濃度可調(diào)，制取富氧氣體的濃度由壓力p1和開(kāi)度k1決定，壓力p1越大、開(kāi)度k1越小，富氧氣體濃度越大，富氧氣體的濃度最高可達(dá)到99%。

在螺桿12的頂端加裝一個(gè)減速齒輪24，在電機(jī)16軸上加裝一個(gè)電機(jī)齒輪25，這樣通過(guò)較大的減速齒輪24比較小的電機(jī)齒輪25的嚙合旋轉(zhuǎn)傳輸動(dòng)力，使螺桿12獲得的旋轉(zhuǎn)速度比電機(jī)16輸出的旋轉(zhuǎn)速度小，從而增大螺桿12旋轉(zhuǎn)推動(dòng)活塞8的推力，同時(shí)還可以增加電機(jī)控制活塞缸9內(nèi)氣體壓力的精度。

如果將本發(fā)明用于室內(nèi)增氧，則可以從室內(nèi)吸入空氣用于制取富氧氣體，而將氮?dú)馀懦龅绞彝猓@樣就可以更快地提高室內(nèi)空氣的氧含量。

增加活塞缸9內(nèi)徑與活塞缸9高度比值，可以減小本發(fā)明裝置的總高度。

本發(fā)明裝置單套裝置制氧為間隔性排氧，如果配備兩套本發(fā)明裝置，則能形成連續(xù)制氧排氧。

將電機(jī)16臥倒橫放，并將電機(jī)齒輪25和減速齒輪24均改成45?角的錐齒輪，電機(jī)齒輪25的錐齒面斜面朝內(nèi)，減速齒輪24的錐齒面斜面朝外，則不僅可以降低本裝置的總高度，而且還可以將橫放電機(jī)16安裝在減速齒輪24中心正上方，使橫放電機(jī)16的重心正對(duì)著螺桿12，從而保證活塞8在活塞缸9內(nèi)受力不偏斜而穩(wěn)定運(yùn)行。

電機(jī)16為變頻電機(jī)或其他可調(diào)控電機(jī)。