一种分子筛气体分离装置及其控制方法与流程

1.本发明涉及医疗设备领域，尤其涉及一种分子筛气体分离装置及其控制方法。


背景技术：

2.当今世界缺氧的状况越来越明显，因经济全球化，现代工业迅速发展，乱砍乱伐，森林大量毁灭，导致大气中有害气体快速增加，氧气含量明显下降。随着人们对健康的重视程度越来越高，“大健康”成为当下的发展潮流，低流量氧疗和氧保健无需专门指导效果快速而肯定有益而无害，氧疗有及时缓解缺氧症状的功效，对于消除导致缺氧的原因却只有部分的和渐进的作用。对于纠正生理性缺氧和环境性缺氧，防治由于环境性缺氧造成的疾病，氧疗是主要手段。现有技术中医用制氧机的氧气纯度不高，从而影响病人的使用效果，而有些空气净化制氧机采用通用的分子筛来实现供氧，虽然能够达到很高的氧气浓度，但是其制造成本较高，而且无法实现循环利用。


技术实现要素：

3.基于以上问题，本发明的目的在于提供一种分子筛气体分离装置及其控制方法，能够快速有效实现气体分离，工作效率高，达到供氧效果，更加环保，能够循环使用，节省成本；并且制造成本较低，能够广泛应用于呼吸机、制氧机、理疗床等，应用较为广泛，市场前景好。
4.为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
5.一种分子筛气体分离装置，包括：压缩机、第一进气管、第一压力泵、第一储气室、第一分子筛、第二进气管、第二储气室、第二分子筛及出气管组；
6.所述第一进气管的一端与所述压缩机连接，另一端分别连接有第一分支管和第二分支管；
7.所述第一压力泵安装于所述第一进气管上；
8.所述第一储气室分别与所述第一分支管和所述第二分支管连接；
9.所述第一分子筛安装于所述第一储气室内，所述第一分子筛将所述第一储气室分割成第一储气腔和第二储气腔，所述第一储气腔与所述第一分支管连通，所述第二储气腔与所述第二分支管连通；
10.所述第二进气管的一端与所述第一储气腔连通，另一端分别连接有第三分支管和第四分支管；
11.所述第二储气室分别与所述第三分支管和所述第四分支管连接；
12.所述第二分子筛安装于所述第二储气室内，所述第二分子筛将所述第二储气室分割成第三储气腔和第四储气腔，所述第三储气腔与所述第三分支管连通，所述第四储气腔与所述第四分支管连通；
13.所述出气管组一端与所述第二储气室连通，另一端分别连接有若干储气罐；
14.其中，所述第一分支管、所述第二分支管、所述第三分支管、所述第四分支管和所
述出气管组上均设置有用于控制开关的电磁阀，所述第一分子筛的孔径小于或等于0.35纳米，所述第二分子筛的孔径小于或等于0.34纳米。
15.在一些实施例中，所述出气管组包括第一出气管，所述储气罐包括第一储气罐，所述第一出气管的一端分别连接有第一出气分支管和第二出气分支管，所述第一出气分支管与所述第三储气腔连通，所述第二出气分支管与所述第四储气腔连通，所述第一出气管的另一端连接所述第一储气罐。
16.在一些实施例中，所述出气管组包括第二出气管，所述储气罐包括第二储气罐，所述第二出气管的一端与所述第三储气腔连通，另一端与所述第二储气罐连通。
17.在一些实施例中，所述出气管组包括第三出气管，所述储气罐包括第三储气罐，所述第三出气管的一端与所述第四储气腔连通，另一端与所述第三储气罐连通。
18.在一些实施例中，所述第一出气管、所述第二出气管和所述第三出气管上均设置有第二压力泵。
19.在一些实施例中，所述所述第二出气管和所述第三出气管上均设置有减压阀。
20.在一些实施例中，所述第一出气分支管和所述第二出气分支管上均设置有电磁阀。
21.在一些实施例中，所述第二储气腔的底部设置有泄压组件。
22.在一些实施例中，所述泄压组件包括泄压管和调压管，所述泄压管上设置有电磁阀，所述调压管上设置有减压阀。
23.一种分子筛气体分离装置的控制方法，使用如以上任一项所述的分子筛气体分离装置，方法步骤如下：
24.启动所述压缩机和所述第一压力泵开始工作，导通所述第二分支管，封闭所述第一分支管，气体经由所述第一进气管、所述第二分支管进入所述第二储气腔，分子直径小于或等于0.35纳米的气体经过所述第一分子筛进入所述第一储气腔；
25.导通所述第二进气管和所述第三分支管，所述第一储气腔内的气体经所述第二进气管和所述第三分支管进入所述第三储气腔内，分子直径小于或等于0.34纳米的气体经过所述第二分子筛进入所述第四储气腔内，导通所述出气管组，位于所述第三储气腔内的气体经由所述出气管组进入所述储气罐内。
26.本发明的有益效果为：
27.本发明提供的一种分子筛气体分离装置及其控制方法，空气中的气体经由压缩机和第一压力泵先进入第二储气腔内，然后经过第一分子筛过滤，分子直径大于0.35纳米的气体留在第二储气腔内，分子直径小于或等于0.35纳米的气体经过第一分子筛进入第一储气腔内，第一储气腔内的空气经由第二进气管进入第三储气腔内，然后经过第二分子筛过滤，分子直径大于0.34纳米的气体留在第三储气腔内，分子直径小于或等于0.34纳米的气体经第二分子筛进入第四储气腔内，位于第三储气腔内的气体最后经由出气管组排出至储气罐中收集；由于氧气的分子直径为0.346纳米，氮气的分子直径为0.364纳米，第一分子筛分离出分子直径大于氧气的其他气体，第二分子筛分离出分子直径小于氧气的其他气体，最后可以得到高浓度的氧气；
28.在第一分子筛进行第一次气体分离后，封闭第二分支管，打开第一分支管和泄压组件，气体经第一进气管和第一分支管进入第一储气腔内，由于泄压组件降低了第二储气
腔的压力，空气中分子直径较小的气体经第一分子筛流入第二储气腔内，形成对第一分子筛的反冲，避免第一分子筛的堵塞；
29.在第二分子筛进行第二次气体分离后，通过控制第一储气腔内的气体经第四分支管进入第四储气腔内，对第三储气腔进行泄压，分子直径较小的气体经第二分子筛流入第三储气腔内，形成对第二分子筛的反冲，避免第二分子筛的堵塞；
30.本发明能够快速有效实现气体分离，工作效率高，达到供氧效果，更加环保，能够循环使用，节省成本；并且制造成本较低，能够广泛应用于呼吸机、制氧机、理疗床等，应用较为广泛，市场前景好。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
32.图1是本发明分子筛气体分离装置整体结构示意图。
33.图中：1、压缩机；2、第一进气管；3、第一压力泵；4、第一储气室；401、第一储气腔；402、第二储气腔；5、第一分子筛；6、第一分支管；7、第二分支管；8、第二进气管；9、第三分支管；10、第四分支管；11、第二储气室；1101、第三储气腔；1102、第四储气腔；12、第二分子筛；13、出气管组；14、储气罐；15、泄压管；16、调压管；17、排压管；18、第一出气管；19、第二出气管；20、第三出气管；21、第一出气分支管；22、第二出气分支管；23、第一电磁阀；24、第二电磁阀；25、第三电磁阀；26、第三电磁阀；27、第五电磁阀；28、第六电磁阀；29、第七电磁阀；30、第八电磁阀；31、第一减压阀；32、第二减压阀；33、第三减压阀；34、第四减压阀；35、第一储气罐；36、第二储气罐；37、第三储气罐、
具体实施方式
34.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含
义。
37.如图1所示，本实施例提供一种分子筛气体分离装置，该分子筛气体分离装置包括压缩机1、第一进气管2、第一压力泵3、第一储气室4、第一分子筛5、第二进气管8、第二储气室11、第二分子筛12及出气管组13；所述第一进气管2的一端与所述压缩机1连接，另一端分别连接有第一分支管6和第二分支管7；所述第一压力泵3安装于所述第一进气管2上；所述第一储气室4分别与所述第一分支管6和所述第二分支管7连接；所述第一分子筛5安装于所述第一储气室4内，所述第一分子筛5将所述第一储气室4分割成第一储气腔401和第二储气腔402，所述第一储气腔401与所述第一分支管6连通，所述第二储气腔402与所述第二分支管7连通；所述第二进气管8的一端与所述第一储气腔401连通，另一端分别连接有第三分支管9和第四分支管10；所述第二储气室11分别与所述第三分支管9和所述第四分支管10连接；所述第二分子筛12安装于所述第二储气室11内，所述第二分子筛12将所述第二储气室11分割成第三储气腔1101和第四储气腔1102，所述第三储气腔1101与所述第三分支管9连通，所述第四储气腔1102与所述第四分支管10连通；所述出气管组13一端与所述第二储气室11连通，另一端分别连接有若干储气罐14；其中，所述第一分支管6、所述第二分支管7、所述第三分支管9、所述第四分支管10和所述出气管组13上均设置有用于控制开关的电磁阀，所述第一分子筛5的孔径小于或等于0.35纳米，所述第二分子筛12的孔径小于或等于0.34纳米。
38.所述电磁阀包括第一电磁阀23、第二电磁阀24、第三电磁阀25、第四电磁阀26和第五电磁阀27，所述第一电磁阀23设置于所述第一分支管6上，所述第二电磁阀24设置于所述第二分支管7上，所述第三电磁阀25设置于所述第三分支管9上，所述第四电磁阀26设置于所述第四分支管10上，所述第五电磁阀27设置于所述第二进气管8上。
39.气体的分子直径如下：氧气的分子直径为0.346纳米，氮气的分子直径为0.364纳米，二氧化碳的分子直径为0.33纳米，一氧化碳的分子直径为0.376纳米。
40.基于上述方案，当压缩机1和第一压力泵3工作时，第二电磁阀24和第五电磁阀27打开，第一电磁阀23关闭，混合气体进入第一储气室4的第二储气腔402内，混合气体中分子直径小于或等于0.35纳米的气体经过第一分子筛5进入第一储气腔401内，如氮气和一氧化氮留在了第二储气腔402内，氧气和比氧气的分子直径小的其他气体二氧化碳等进入第一储气腔401内，第二储气腔402内的气体通过管道可以排出。工作一定时间后，第二电磁阀24和第五电磁阀27关闭，打开第一电磁阀23，混合气体经第一进气管2和第一分支管6进入第一储气腔401内，由于第一储气腔401的压力大于第二储气腔402的压力，混合气体中分子直径小于或等于0.35纳米的气体经过第一分子筛5进入第二储气腔402内，形成对第一分子筛5反冲，避免第一分子筛5出现堵塞的情况，三秒后重复上述动作，不断循环，保证第一分子筛5不会堵塞。上述步骤后，打开第三电磁阀25，关闭第四电磁阀26，第一储气腔401内的气体经过第二进气管8和第三分支管9进入第三储气腔1101内，分子直径小于或等于0.34纳米的气体经第二分子筛12进入第四储气腔1102内，如氧气不通过第二分子筛12，比氧气的分子直径小的气体如二氧化碳等气体经过第二分子筛12进入第四储气腔1102内，留在第三储气腔1101内的氧气经过出气管组13收集到储气罐14内。
41.在一些实施例中，所述出气管组13包括第一出气管18，所述储气罐包括第一储气罐35，所述第一出气管18的一端分别连接有第一出气分支管21和第二出气分支管22，所述
第一出气分支管21与所述第三储气腔1101连通，所述第二出气分支管22与所述第四储气腔1102连通，所述第一出气管18的另一端连接所述第一储气罐35。
42.在一些实施例中，所述出气管组13包括第二出气管19，所述储气罐14包括第二储气罐36，所述第二出气管19的一端与所述第三储气腔1101连通，另一端与所述第二储气罐36连通。
43.在一些实施例中，所述出气管组13包括第三出气管20，所述储气罐14包括第三储气罐37，所述第三出气管20的一端与所述第四储气腔1102连通，另一端与所述第三储气罐37连通。
44.在一些实施例中，所述第一出气管18、所述第二出气管19和所述第三出气管20上均设置有第二压力泵。
45.在一些实施例中，所述所述第二出气管19和所述第三出气管20上均设置有减压阀。
46.在一些实施例中，所述第一出气分支管21和所述第二出气分支管22上均设置有电磁阀。
47.在一些实施例中，所述第二储气腔402的底部设置有泄压组件。
48.在一些实施例中，所述泄压组件包括泄压管15和调压管16，所述泄压管15上设置有电磁阀，所述调压管16上设置有减压阀。
49.在一些实施例中，第二进气管8上设置有第三压力泵。
50.在一些实施例中，第一储气腔401的顶部设置有排压管17。
51.设置于泄压管15上的为第六电磁阀28，设置于第一出气分支管21上的为第七电磁阀29，设置于第二出气分支管22上的为第八电磁阀30，设置于调压管16上的为第一减压阀31，设置于排压管17上的为第二减压阀32，设置于第二出气管19上的为第三减压阀33，设置于第三出气管20上的为第四减压阀34。
52.基于上述方案，第三储气腔1101内的气体经第二分子筛12过滤后，打开第七电磁阀29，关闭第八电磁阀30、第三减压阀33、第四减压阀34，第三储气腔1101内的氧气经过第一出气分支管21、第一出气管18收集于第一储气罐35内。收集了一段时间后，打开第四减压阀34，第四储气腔1102内的气体经第三出气管20进入第三储气罐37内。关闭第七电磁阀29、第三电磁阀25，打开第四电磁阀26，第一储气腔401内的气体经第二进气管8、第四分支管10进入第四储气腔1102内，分子直径较小的气体经第二分子筛12进入第三储气腔1101，形成对第二分子筛12的反冲，避免第二分子筛12的堵塞，打开第八电磁阀30和第三减压阀33，第三储气腔1101内的气体进入第二储气罐36内，第四储气腔1102内氧气进入第一储气罐35内。
53.一种分子筛气体分离装置的控制方法，使用如以上任一项所述的分子筛气体分离装置，方法步骤如下：
54.启动所述压缩机1和所述第一压力泵3开始工作，导通所述第二分支管7，封闭所述第一分支管6，气体经由所述第一进气管2、所述第二分支管7进入所述第二储气腔402，分子直径小于或等于0.35纳米的气体经过所述第一分子筛5进入所述第一储气腔401；
55.导通所述第二进气管8和所述第三分支管9，所述第一储气腔401内的气体经所述第二进气管8和所述第三分支管9进入所述第三储气腔1101内，分子直径小于或等于0.34纳
米的气体经过所述第二分子筛12进入所述第四储气腔1102内，导通所述出气管组13，位于所述第三储气腔1101内的气体经由所述出气管组13进入所述储气罐14内。
56.具体步骤如下：
57.s1，关闭第一电磁阀23、第六电磁阀28，打开第二电磁阀24、第五电磁阀27，混合气体经第一进气管2、第二分支管7进入第二储气腔402，经第一分子筛5过滤出氧气等气体进入第一储气腔401，第一储气腔401内的气体经第二进气管8进入第二储气室11；
58.s2，关闭第二电磁阀24、第五电磁阀27，打开第一电磁阀23、第六电磁阀28和第一减压阀31，混合气体经第一进气管2、第一分支管6进入第一储气腔401，第六电磁阀28和第一减压阀31打开数秒后关闭，由于第二储气腔402内的压力减小，第一储气腔401内的氧气进入第二储气腔402内对第一分子筛5进行反冲，一段时间后，关闭第一电磁阀23，打开第二减压阀32，将第一储气腔401内的气体排出，重复上述步骤；
59.s3，打开第五电磁阀27、第三电磁阀25，关闭第七电磁阀29、第八电磁阀30、第三减压阀33；进入第三储气腔1101的气体经过第二分子筛12进入第四储气腔1102，氧气留在了第三储气腔1101内；
60.s4，关闭第三电磁阀25，打开第七电磁阀29、第四减压阀34，氧气经第一出气分支管21、第一出气管18进入第一储气罐35内，第四储气腔1102内的气体经第三出气管20排出至第三储气罐37内；
61.s5，打开第四电磁阀26、关闭第七电磁阀29，第一储气腔401内的气体经第二进气管8、第四分支管10进入第四储气腔1102内，分子直径比氧气小的气体经第二分子筛12进入第三储气腔1101内，对第二分子筛12进行反冲；
62.s6，关闭第四电磁阀26，打开第八电磁阀30和第三减压阀33，第四储气腔1102内的氧气经第二出气分支管22、第一出气管18进入第一储气罐35内，第三储气腔1101内的其他气体经第二出气管19进入第二储气罐36内。
63.综上所述，本实施例提供的分子筛气体分离装置，能够快速有效实现气体分离，工作效率高，达到供氧效果，更加环保，能够循环使用，节省成本；并且制造成本较低，能够广泛应用于呼吸机、制氧机、理疗床等，应用较为广泛，市场前景好。通过编程器不断调节电磁阀开关进行对分子筛正反向流动，防止分子直径较大的气体分子堵塞分子筛板的微孔，从而保证此装置工作效率高、寿命长。
64.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。