專利名稱：三罐旋轉(zhuǎn)式流體控制分配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種流體控制分配器，尤其涉及一種以分子篩的變壓吸附 (PSA)原理，從空氣中直接制取高沌度氧氣的流體控制分配裝置，其特別適用于小 型醫(yī)用分子篩制氧機產(chǎn)品的流體控制分配。
背景技術(shù)：
目前，醫(yī)用氧氣的制取方式主要有醫(yī)用低溫空氣分離法和醫(yī)用分子篩變壓吸 附法二種低溫空氣分離法采用空氣加壓后液化，經(jīng)低溫冷卻蒸發(fā)，由液氧貯槽經(jīng) 汽化器汽化、減壓和穩(wěn)壓后再供氧。采用低溫空氣分離法制取氧氣的工藝比較復(fù)雜， 且在同等條件下制取氧氣的單位成本高，目前無論在西方發(fā)達國家還是在我國，醫(yī) 用氧氣大部分采用醫(yī)用分子篩變壓吸附的原理制取，其優(yōu)點特出表現(xiàn)為
1. 使用安全
人本來就生存于大氣層中以空氣為日常呼吸的介質(zhì)，以空氣為原料直接制取 高沌度富氧，幾乎不存在其他有害氣體。與低溫液態(tài)氧制取后灌裝在鋼瓶內(nèi)再運輸、 傳送、減壓使用相比較具有更安全和方便、又不存在鋼瓶的不潔凈而產(chǎn)生二次污染 問題，同時可避免采用化學(xué)法制取氧氣有可能伴入其他雜質(zhì)氣體和其他物質(zhì)的擔(dān) 心。
2. 費用低且方便
以空氣為原料直接制取醫(yī)用氧氣無需太多成本，只要接通電源即可，隨用隨 開，開機后即可吸氧。采用醫(yī)用分子篩變壓吸附原理生產(chǎn)的制氧機整機重量約20 公斤左右，又有可移動的4個萬向式滾輪，可以按需移動，使用相當(dāng)方便。l小時 耗電僅為0.4kW，按每天使用10小時計，只消耗4度電，而用一個醫(yī)用液態(tài)氧鋼 瓶在相同的條件下就要開銷幾十元，用完后還需更換，既費錢又費工。
分子篩存在于大自然，又可稱為沸石分子篩和分子篩沸石、晶體鋁硅酸鹽等， 天然沸石目前為至已發(fā)現(xiàn)有六十三種。除天然的沸石外，人工合成的沸石更是多種多樣，采用碳分子篩(CMS)或沸石分子篩(ZMS)可以將空氣中特定的組分吸附， 從而把想獲得的組分分離出來采用碳分子篩可獲取氮氣；采用沸石分子篩可以獲 取氧氣。
A型、X型和Y型分子篩是人工水熱合成的硅鋁酸鹽晶體，經(jīng)過交換不同的金 屬陽離子則變成同類型不同類別的分子篩。依據(jù)晶體內(nèi)部孔穴大小吸附或排斥不同 的物質(zhì)分子，同時根據(jù)不同物質(zhì)分子極性或可極化性而決定吸附的次序，達到分離 的效果，因而被形象的稱為"分子篩"。分子篩的孔徑分布是非常均一的，因而分 子篩比其他類型的吸附劑更具有獨特的優(yōu)越性。5A。型分子篩的化學(xué)分子式為 Ca4..5Na3E(At02)12(Si02)12.XH20，呈蜂窩狀的物理結(jié)構(gòu)，其孔徑為5A° (埃)。
分子篩解吸分離的原理
a) 利用物質(zhì)分子大小不一的特征，小分子可以竄入分子篩孔徑內(nèi)，大分子則 經(jīng)過分子篩而排出，達到吸附分離的目的。
N2氮分子的臨介直徑為3.0 3.64A° ;分子長度為4. 09 A° ; 02氧分子的臨介直徑為3.4 3.8A。；分子長度為3.8A。。
b) 根據(jù)分子極性，不飽和度和極化率的選擇吸附。分子篩對于極化分子和不 飽和分子有很高的親和力；在非極性分子中，對于極化率大的分子有較高的選擇吸 附優(yōu)勢。分子篩晶體內(nèi)部的微孔體系稱為一級結(jié)構(gòu)，晶體外面的大孔稱為二級結(jié)構(gòu)
(1000 10000) A。， 其一級孔結(jié)構(gòu)表面占99%， 二級孔結(jié)構(gòu)占1%。
基于其物理結(jié)構(gòu)的特點二種吸附因素，N2和02的常溫分離系數(shù)為2.75。 因此，當(dāng)壓縮空氣進入到分子篩后，N2氮分子被分子篩吸附在一級孔結(jié)構(gòu)表面， 而02氧分子只有微量被吸附。通過多層分子篩和空氣在分子篩罐內(nèi)的來回運動， 02氧分子被遂漸分離岀來聚集成富集氧，其最高氧濃度可達到98% 99%， 一般 都可以達到70%以上，如制氣設(shè)備系統(tǒng)設(shè)置好的可達到90%以上。
用分子篩制取氧氣的變壓吸附方法按照其解吸方式的不同還可分為常壓變壓 吸附(PSA)或真空變壓吸附(VPSA)，其中常壓變壓吸附還可分為二種高壓變 壓吸附流程和低壓變壓吸附流程，二者的主要區(qū)別在于變壓吸附的壓力不一樣。采 用真空變壓吸附方式，相對于常壓變壓吸附制氧設(shè)備在配套和操作上要復(fù)雜得多， 而且其投資較多、設(shè)備占用空間多和公用工程用量(水、電、儀表等)需要另行提 供。
4目前國內(nèi)小型醫(yī)用分子篩制氧機均采用醫(yī)用分子篩常壓(PSA)變壓吸附原理 制取富氧的小型制氧設(shè)備，其基本工作原理為
空氣，空氣過濾器*無油壓縮機*壓縮空氣—流體分配器>
^流體分配器*排氮消音器—排氮
*分子篩罐—氧氮分離—
—氧氣*單向閥*貯氣罐-減壓閥* *過濾器*流量計—氧氣濕化器*氧氣
流體控制分配器的基本要求
以分子篩變壓吸附原理制取氧氣， 一般至少采用二個分子篩罐作為一個解吸 單元當(dāng)一個分子篩罐充了一定量的壓縮空氣后，吸附將達到飽和時，必須在輸出 02氧氣后，將余下的N2氮氣及其他氣體排出，整個過程稱為解吸，在制氧機上稱 為排氮。當(dāng)一個分子罐在排氮時，另一個分子篩罐在吸附，生成氧氣，二個分子篩 罐不斷交替工作，可以保證獲得連續(xù)的富氧輸出。為了使獲得更加穩(wěn)定的富氧，可 以同時采用二個、三個、四個、六個、……、十二個分子篩罐，其分子篩罐的單元
越多,其制氧效率就越高；
1.釆用電磁閥的流體控制
a) .解吸時間的控制
采用時間調(diào)整器來控制分子篩罐的出氧和排氮過程(解吸)，以開環(huán)時間控 制二位五通電磁閥的動作的解吸時間控制。
b) .解吸壓力的控制
采用壓力傳感器來控制分子篩罐的氧氮分離，以解吸壓力控制二位五通電磁 閥動作的壓力控制。
采用電磁閥控制分子篩變壓吸附的解吸過程，具有控制精度高、工作壓力穩(wěn) 定等優(yōu)點，但是存在控制電、氣路復(fù)雜、投資成本大、容易造成死機等缺陷，而且 只適用于控制二個分子篩罐的解吸過程。隨著分子篩變壓吸附技術(shù)適用領(lǐng)域的深入 和科技創(chuàng)新的不斷提高，對分子篩變壓吸附制氧技術(shù)的流體控制要求越來越高。為 了提高制氧效率，已向超小型、多元化方向發(fā)展。就目前采用電磁閥控制流體分配 的技術(shù)已不能勝任或達到多元式控制的需求。
5公告號為"CN2412134Y"的中國實用新型專利，名稱為"流體控制分配器"， 其僅適用于兩個分子篩罐的解吸單元。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種三罐旋轉(zhuǎn)式流體控制分配器，以使三個分子 篩罐作為以分子篩變壓吸附原理制取氧氣的系統(tǒng)中的解吸單元。
為了實現(xiàn)所述目的，本實用新型的三罐旋轉(zhuǎn)式流體控制分配器，包括電機、 上下殼體、以及采用高精密陶瓷材料燒結(jié)成型的分流器和通導(dǎo)體，分流器提供一導(dǎo) 流腔，分流器與通導(dǎo)體的接觸面的表面粗糙度在0. liim以下并且分流器與通導(dǎo)體 能在受壓后自封閉，所述通導(dǎo)體具有三個沿其周向均勻分布的導(dǎo)流孔以及位于 中心的一導(dǎo)流孔。
本實用新型所取得的有益效果是電機以勻速驅(qū)動分流器旋轉(zhuǎn)120度時， 原導(dǎo)流狀態(tài)則互相逆變切換，通導(dǎo)體的周向的三個導(dǎo)流孔不斷變換導(dǎo)通狀態(tài)， 完成增壓分離吸附和減壓解吸的過程，實現(xiàn)以空氣為原料，分子篩為吸附劑， 達到氧氮分離，獲得所需富氧的目的，從而可使三個分子篩罐作為以分子篩變壓 吸附原理制取氧氣的系統(tǒng)中的解吸單元。


圖1是本實用新型的流體控制分配器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是圖1中的通導(dǎo)體的主視圖。 圖3是圖1中的通導(dǎo)體的半剖視圖。 圖4是圖1中的分流器的主視圖。 圖5是圖1中的分流器的半剖視圖。
具體實施方式
如圖1所示，三罐旋轉(zhuǎn)式流體控制分配器包括同步電機1、上殼體8、下 殼體9、分流器3、通導(dǎo)體4、上閥套2、下閥座5、存貯腔體6和導(dǎo)流腔7， 分流器3與通導(dǎo)體4采用高精密陶瓷材料燒結(jié)成型研磨配合，其接觸面的表面 粗糙度控制在O. lpm以下，并具有受壓后自封閉功能。如圖2和圖3所示，通導(dǎo)體4上有四個導(dǎo)流孔，導(dǎo)流孔A、導(dǎo)流孔B、導(dǎo)流孔C在通導(dǎo)體4的軸向均 勻分布，導(dǎo)流孔0為在其中心。如圖4和圖5所示，分流器3提供導(dǎo)流腔7， 同時參照圖1，當(dāng)分流器3每旋轉(zhuǎn)一120度后，A、 B、 C三個導(dǎo)流孔不斷變換導(dǎo) 通狀態(tài)。
以下描述前述實施例的三罐旋轉(zhuǎn)式流體控制分配器的工作原理 壓縮空氣沿P方向進入存儲腔體6內(nèi)，由分流器4的位置決定，壓縮空氣 經(jīng)通導(dǎo)體5出C孔，實現(xiàn)正向?qū)ǎ珹孔氣流經(jīng)通導(dǎo)體5和導(dǎo)流腔7排出0孔， 實現(xiàn)逆向?qū)?。在同步電機以勻速驅(qū)動分流器3旋轉(zhuǎn)120度時，原導(dǎo)流狀態(tài)則 互相逆變切換，A、 B、 C三個導(dǎo)流孔不斷變換導(dǎo)通狀態(tài)，完成增壓分離吸附和 減壓解吸的過程，實現(xiàn)以空氣為原料，分子篩為吸附劑，達到氧氮分離，獲得 所需富氧的目的。
三罐旋轉(zhuǎn)式流體控制分配器的解吸控制具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠、耐腐蝕 性強、制氧效率高等優(yōu)點，而且不受條件限制能長期連續(xù)工作，
隨著變壓吸附制氧技術(shù)的不斷深入和創(chuàng)新，目前公司正努力按超小型、多 元化方向發(fā)展，相信在未來的幾年內(nèi)，為我國醫(yī)用分子篩制氧技術(shù)的發(fā)展作出 更多的貢獻。
權(quán)利要求1. 一種三罐旋轉(zhuǎn)式流體控制分配器，包括電機、上下殼體、以及采用高精密陶瓷材料燒結(jié)成型的分流器和通導(dǎo)體，分流器提供一導(dǎo)流腔，分流器與通導(dǎo)體的接觸面的表面粗糙度在0.1μm以下并且分流器與通導(dǎo)體能在受壓后自封閉，其特征在于，所述通導(dǎo)體具有三個沿其周向均勻分布的導(dǎo)流孔以及位于中心的一導(dǎo)流孔。
專利摘要本實用新型是一種三罐旋轉(zhuǎn)式流體控制分配器，包括電機、上下殼體、以及采用高精密陶瓷材料燒結(jié)成型的分流器和通導(dǎo)體，分流器提供一導(dǎo)流腔，分流器與通導(dǎo)體的接觸面的表面粗糙度在0.1μm以下并且分流器與通導(dǎo)體能在受壓后自封閉，所述通導(dǎo)體具有三個沿其周向均勻分布的導(dǎo)流孔以及位于中心的一導(dǎo)流孔。
文檔編號B01D53/047GK201253535SQ20082015086
公開日2009年6月10日 申請日期2008年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月16日
發(fā)明者劉生挑, 張金發(fā), 潘柏春 申請人:上海寶馬投資有限公司