一种基于VPSA技术的无油涡旋式真空压缩一体机的制作方法

一种基于vpsa技术的无油涡旋式真空压缩一体机
技术领域
1.本发明属于vpsa制氧设备技术领域，具体地是涉及一种基于vpsa技术的无油涡旋式真空压缩一体机。


背景技术：

2.变压吸附法简称psa，是一种新的气体分离技术。以吸附剂分子筛为例，其原理是利用分子筛对不同气体分子“吸附”性能的差异而将气体混合物分开。它是以空气为原材料，利用一种高效能、高选择的固体吸附剂对氮气和氧气的选择性吸附的性能把空气中的氮气和氧气分离出来。碳分子筛对氮气和氧气的分离作用主要是基于这两种气体在碳分子筛表面的扩散速率不同，较小直径的气体扩散较快，较多进入分子筛的固相，即较多的氧气进入分子筛的固相。这样气相中就可以得到氮气的富集成分。一段时间后，分子筛对氧气的吸附达到平衡，根据碳分子筛在不同压力下对吸附气体的吸附量不同的特性，降低压力使碳分子筛解除对氧气的吸附，这一过程称为再生。变压吸附法通常是使用两塔并联，交替进行加压吸附和解压再生，从而获得连续的氮气流。
3.真空变压吸附法简称vpsa，现阶段市场产品主要由压缩机、真空泵、切换阀、吸附器和氧气平衡罐组成，是多种机械体的组合形式。原料空气经吸入口过滤器除掉灰尘颗粒后，被压缩机机增压至0.3barg至0.5barg后进入其中一个吸附器内。吸附器内装填吸附剂，其中水分、二氧化碳及少量其它气体组分在吸附器入口处被装填于底部的活性氧化铝所吸附，随后氮气被装填于活性氧化铝上部的沸石分子筛所吸附。而氧气(包括氩气)作为非吸附组分从吸附器顶部出口处作为产品气排至氧气平衡罐。当该吸附器吸附到一定程度,其中的吸附剂达到饱和状态，此时通过切换阀利用真空泵对之进行抽真空(与吸附方向相反),真空度为0.65barg至0.75barg。已吸附的水分、二氧化碳、氮气及少量其它气体组分被抽出并排至大气，吸附剂得到再生。
4.相较于psa制氧技术vpsa技术的优势在于产氧量大，效率高。然而，目前市场上利用vpsa制氧技术的设备存在成本高、故障率高、相对能耗大的问题。
5.现有产品在使用过程中还存在含油介质污染、设备寿命短、密封不良、功耗高的问题。


技术实现要素：

6.本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种基于vpsa技术的无油涡旋式真空压缩一体机，其具有电机及安装于电机两端的真空组件和压缩组件，所述电机具有电机轴；所述压缩组件包括压缩进气接头、压缩排气接头、压缩定盘、压缩动盘；所述压缩定盘和压缩动盘均为正向涡旋式结构；压缩定盘与压缩动盘相互啮合形成压缩腔体；压缩进气接头与压缩腔体相连通，压缩排气接头与压缩腔体相连通；所述真空组件包括真空排气接头、真空抽气接头、真空定盘、真空动盘；所述真空
定盘和真空动盘均为反向涡旋式结构；真空定盘与真空动盘相互啮合形成真空腔体；真空抽气接头与真空腔体相连通，真空排气接头与真空腔体相连通。
7.优选地，所述压缩定盘上设置有密封条，所述真空动盘上设置有密封条。
8.优选地，所述压缩组件通过压缩端固定架安装在电机的一端，所述真空组件通过真空端固定架安装在电机的另一端。
9.优选地，所述压缩动盘设置偏心结构。
10.优选地，所述压缩定盘上设置散热结构。
11.优选地，所述压缩动盘通过轴承与电机轴相连接。
12.优选地，所述电机为单向同轴双出式电机。
13.优选地，所述电机轴设置限位安装结构。
14.优选地，所述正向涡旋式结构为凸出的顺时针方向涡旋型线，所述反向涡旋式结构为凸出的逆时针方向涡旋型线。
15.本发明的工作原理如下：本发明通过电机轴单向旋转，带动真空组件及压缩组件中不同涡旋型线的压缩动盘、真空动盘旋转，压缩动盘与压缩定盘之间通过密封条密封形成密闭的压缩腔体，真空动盘与真空定盘之间通过密封条密封形成密闭的真空腔体，压缩动盘通过旋转其涡旋型线与压缩定盘涡旋型线形成空间挤压达到压缩空气的目的，真空动盘通过旋转其涡旋型线与真空定盘涡旋型线达到真空抽气的目的。
16.本发明采用同轴电机，电机两端分别设置了真空组件和压缩组件形成了真空压缩一体机。压缩组件一端为正压，为vpsa分子筛吸附塔进行供气增压，真空组件一端为负压，实现真空腔体抽气，将氮气快速排除，从而提升吸附效率，实现快速高压吸附，快速真空解吸。在负压真空解吸中，分子筛中氧气、氮气往复交替的更彻底。相较传统psa技术，本发明增加了负压真空解吸后，其氧气纯度更高，设备产氧量更高。相比于同等尺寸的现有技术产品，本发明的压缩组件和真空组件在一个旋转周期内的压缩及真空效率提升了1倍，实现了设备结构更加简单，设备的工作效果更高、更节能的目的。
17.本发明有益效果：本发明采用内进气涡旋式结构解决了现有产品在使用中出现的因含油介质而造成设备污染、设备寿命短、密封不良、相对能耗大等问题。本发明的环境适用性优于活塞式真空压缩一体机。
附图说明
18.图1是一种基于vpsa技术的无油涡旋式真空压缩一体机的立体结构示意图。
19.图2是一种基于vpsa技术的无油涡旋式真空压缩一体机的结构示意图之一。
20.图3是一种基于vpsa技术的无油涡旋式真空压缩一体机的结构示意图之二。
21.图4是本发明的压缩定盘的结构示意图。
22.图5是图4沿a-a面的剖面示意图。
23.图6是本发明的真空定盘的结构示意图。
24.图7是图6沿b-b面的剖面示意图。
25.图8为本发明的压缩动盘的结构示意图。
26.图中标记：1为电机，2为真空组件，3为压缩组件，4为压缩进气接头，5为压缩排气接头，6为真空抽气接头，7为真空排气接头，8为压缩动盘，9为压缩定盘，10为真空定盘，11为真空动盘，12为真空端固定架，13为压缩端固定架，14为偏心定位销，15为电机轴，16为螺栓，17为散热结构，18为轴承，19为密封条，20为偏心结构。
具体实施方式
27.为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合具体的实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
28.如图1至图8所示，一种基于vpsa技术的无油涡旋式真空压缩一体机，其具有电机1及安装于电机1两端的真空组件2和压缩组件3，所述电机1具有电机轴15；所述压缩组件3包括压缩进气接头4、压缩排气接头5、压缩定盘9、压缩动盘8；所述压缩定盘9和压缩动盘8均为正向涡旋式结构；压缩定盘9与压缩动盘8相互啮合形成压缩腔体；所述真空组件2包括真空排气接头7、真空抽气接头6、真空定盘10、真空动盘11；所述真空定盘10和真空动盘11均为反向涡旋式结构；真空定盘10与真空动盘11相互啮合形成真空腔体。
29.如图5所示，所述压缩定盘9上设置有密封条19。
30.优选地，所述压缩组件3通过压缩端固定架13安装在电机1的一端，所述真空组件2通过真空端固定架12安装在电机1的另一端。
31.如图2所示，通过偏心定位销14将压缩动盘8与压缩定盘9进行紧配安装。压缩定盘9通过螺栓16与压缩端固定架13连接。
32.如图8所示，所述压缩动盘8设置偏心结构20。从压缩动盘8的底部可以看出其偏心结构20。此处的偏心结构20通过轴承18与电机轴15的一端紧配连接，通过电机轴15的转动，形成有规律的偏心运动。
33.优选地，所述压缩定盘9上设置散热结构17。
34.优选地，所述电机1为单向同轴双出式电机。
35.优选地，所述电机轴15设置限位安装结构。
36.优选地，所述正向涡旋式结构为凸出的顺时针方向涡旋型线，所述反向涡旋式结构为凸出的逆时针方向涡旋型线。
37.本发明的工作原理如下：本发明通过电机轴15单向旋转，带动真空组件2及压缩组件3中不同涡旋型线的压缩动盘8、真空动盘11旋转，压缩动盘8与压缩定盘9通过密封条19密封形成密闭压缩腔体，真空动盘11与真空定盘10之间通过密封条19密封形成真空腔体，压缩动盘8通过旋转其涡旋型线与压缩定盘9的涡旋型线形成空间挤压达到压缩空气的目的，真空动盘11通过旋转其涡旋型线与真空定盘10涡旋型线达到真空抽气的目的。
38.本发明采用同轴电机，电机1两端分别为真空组件2和压缩组件3，形成真空压缩一体机。压缩组件3为正压，为vpsa分子筛吸附塔进行供气增压，真空组件2为负压，实现真空腔体抽气，将氮气快速排除，从而提升吸附效率，实现快速高压吸附，快速真空解吸。在负压
真空解吸中，分子筛中氧气、氮气往复交替的更彻底。相较传统psa技术，本发明增加了负压真空解吸后其氧气纯度更高，设备产氧量更高。相比于同等尺寸的现有技术产品，本发明的压缩组件3和真空组件2在一个旋转周期内的压缩及真空效率提升了1倍，实现了设备结构更加简单，设备的工作效果更高、更节能的目的。
39.可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。