具有氧氣回收功能的制氮機的製作方法

2023-10-04 22:52:54

本實用新型涉及工業生產輔助設備領域，特別是一種具有氧氣回收功能的制氮機。

背景技術：

制氮機在製得符合濃度和流量要求的氮氣過程中，會將空氣分離的氧氣排空，排空的氧氣無形中造成了資源的浪費，為了將氧氣充分利用起來，所以對制氮機的排空氧氣進行收集。在確保制氮機製得滿足要求的氮氣同時，又能將分離的氧氣進行收集，將收集到的氧氣，控制其濃度，並輸送到井下工人工作的環境中，使井下工人工作環境中的氧氣濃度不低於20％，以保證井下工人的工作環境。

安全生產要求以人為本，以人的安全、健康為重中之重，尤其是煤炭行業，為礦井下工作人員提供良好的工作環境，是現代化企業發展的方向，也是產品改進的必然趨勢。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，而提供一種能夠回收制氮機廢氣，製取濃度範圍在20％-40％範圍的氧氣的具有氧氣回收功能的制氮機。

一種具有氧氣回收功能的制氮機，包括外殼和設置於所述外殼內的多個膜組件，所述外殼為空心圓柱結構，且所述外殼的兩端分別設置有一個完全封閉所述外殼內部的封堵件，所有所述膜組件均為條狀結構，且均沿平行於所述外殼軸線的方向設置於所述外殼內部，每一所述膜組件的輸入端貫穿對應的所述封堵件與空氣供給裝置連通，輸出端貫穿對應的所述封堵件與氮氣收集裝置連通，兩個所述封堵件之間、所述外殼側面上設置有氧氣收集口，所有所述膜組件側面上的排氧口均與所述氧氣收集口連通。

每一所述排氧口均通過一個氣動接頭與所述氧氣收集口連通。

所述氧氣收集口處設置有氧氣濃度傳感器。

還包括儲氣罐，所述氧氣收集口與所述儲氣罐之間通過單向閥連通，所述儲氣罐上設置有壓力傳感器。

所述單向閥和所述儲氣罐之間還設置有氣動接頭。

所述單向閥和所述氣動接頭之間設置有排氣閥。

所述膜組件包括殼體、設置於所述殼體內的變徑管路、中空纖維膜和連通管路，所述殼體的兩端分別貫穿相對應的所述封堵件與所述空氣供給裝置和所述氮氣收集裝置連通，所述變徑管路一端與所述殼體的端部密封設置，另一端與所述中空纖維膜的一端連通，所述中空纖維膜的另一端均與所述連通管路的一端連通，所述連通管路的另一端與所述殼體的另一端部密封設置，所述排氧口設置於所述殼體側面上、靠近所述連通管路。

所述變徑管路的內徑沿靠近所述中空纖維膜的方向依次減小，且所述連通管路的內徑與所述中空纖維膜的內徑相等。

還包括左端蓋和右端蓋，所述左端蓋和所述右端蓋均為半球形結構，且所述左端蓋密封設置於所述外殼的左端處，與處於所述外殼左端處的所述封堵件圍成密封的進氣區，所有所述膜組件的輸入端均與所述進氣區連通，所述左端蓋上設置有與所述進氣區連通的進氣口，所述空氣供給裝置與所述進氣口連通，所述右端蓋密封設置於所述外殼的右端處，與處於所述外殼右端處的所述封堵件圍成密封的出氣區，所有所述膜組件的輸出端均與所述出氣區連通，所述右端蓋上設置有與所述出氣區連通的出氣口，所述氮氣收集裝置與所述出氣口連通。

所述空氣供給裝置為空壓機。

本實用新型提供的具有氧氣回收功能的制氮機，能製得符合要求的氮氣，同時將排空的氧氣收集，提高了資源利用率；通過設置氧氣濃度傳感器能夠實時檢測氧氣濃度，保證收集到的氧氣濃度，並通過單向閥送入儲氧罐內進行儲存，在需要的時候將儲氧罐送至需要的地方如井下等地方，當氧氣濃度未達到設定的濃度時通過排空閥排至空氣中，保證儲氧罐內的氧氣含量，通過設置左端蓋和右端蓋，避免與膜組件連接的管路過多，造成纏繞等問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實用新型所提供的具有氧氣回收功能的制氮機的結構示意圖；

圖2是本實用新型所提供的具有氧氣回收功能的制氮機的A-A剖視圖；

圖中：

1、外殼；2、膜組件；3、封堵件；11、氧氣收集口；12、左端蓋； 13、右端蓋；21、排氧口；22、殼體；23、變徑管路；24、中空纖維膜； 25、連通管路。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將對本實用新型的技術方案進行詳細的描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所得到的所有其它實施方式，都屬於本實用新型所保護的範圍。

根據礦用移動式膜分離制氮裝置的工作原理，氣體混合物通過高分子膜時，由於各種氣體在膜中溶解度和擴散係數的差別，導致不同氣體在膜中相對滲透速率之不同。滲透速率相對高的氣體如氧氣等透過膜後，在膜的滲透側被富集，而滲透率相對較低的氣體，如氮氣等氣體則在膜滯留側被富集，從而達到混合氣體分離的目的。整個分離過程是平穩連續的。

如圖1至圖2所示的具有氧氣回收功能的制氮機，包括外殼1和設置於所述外殼1內的多個膜組件2，所述外殼1為空心圓柱結構，且所述外殼1的兩端分別設置有一個完全封閉所述外殼1內部的封堵件3，所有所述膜組件2均為條狀結構，且均沿平行於所述外殼1軸線的方向設置於所述外殼1內部，每一所述膜組件2的輸入端貫穿對應的所述封堵件3與空氣供給裝置連通，輸出端貫穿對應的所述封堵件3與氮氣收集裝置連通，兩個所述封堵件3之間、所述外殼1側面上設置有氧氣收集口11，所有所述膜組件2側面上的排氧口21 均與所述氧氣收集口11連通。

所述空氣供給裝置將氣體送入所有所述膜組件2的輸入端，並通過所述膜組件2的過濾將氮氣富集在所述膜組件2內部並從所述膜組件2的另一端輸出，膜組件2的排氧口21將去除氮氣後的空氣排除，並由氧氣收集口11統一排出所述外殼1，使用者能夠在所述氧氣收集口11處利用收集裝置進行氣體收集。

空氣中氮氣的含量最高，其次是氧氣，在將氮氣富集後，剩餘的氣體以氧氣為主，因此，在所述排氧口21中排出的主要是氧氣。

每一所述排氧口21均通過一個氣動接頭與所述氧氣收集口11連通，所述氣動接頭也叫氣動快速接頭，是一種主要用於空氣配管、氣動工具的快速接頭，不需要工具就能實現管路連通或斷開的接頭，在需要進行氧氣收集的時候，將所述氧氣收集口11和所述排氧口21通過所述氣動接頭和軟管連通。

所述氧氣收集口11處設置有氧氣濃度傳感器，實時的對氧氣收集口11處的氧氣濃度進行檢測，在氧氣濃度不能達到設定值時不對氧氣進行收集，優選的，氧氣濃度的設定值在20％-50％。

還包括儲氣罐，所述氧氣收集口11與所述儲氣罐之間通過單向閥連通，所述儲氣罐上設置有壓力傳感器，因所述氧氣收集口11處的氧氣排放不穩定，在增加儲氣罐後，即能夠對氧氣收集，也能夠通過所述儲氣罐實現平穩輸出氧氣的目的。

所述單向閥和所述儲氣罐之間還設置有氣動接頭，方便所述儲氣罐的拆卸和安裝。

所述單向閥和所述氣動接頭之間設置有排氣閥，當氧氣濃度不能達到設定值時，通過所述排氣閥將所述氧氣收集口11處的氣體直接排放到空氣中。

所述膜組件2包括殼體22、設置於所述殼體22內的變徑管路23、中空纖維膜24和連通管路25，所述殼體22的兩端分別貫穿相對應的所述封堵件3與所述空氣供給裝置和所述氮氣收集裝置連通，所述變徑管路23一端與所述殼體 22的端部密封設置，另一端與所述中空纖維膜24的一端連通，所述中空纖維膜24的另一端均與所述連通管路25的一端連通，所述連通管路25的另一端與所述殼體22的另一端部密封設置，所述排氧口21設置於所述殼體22側面上、靠近所述連通管路25，氣體通過所述變徑管路23進入所述中空纖維膜24內，並經過所述中空纖維膜24的超濾作用將氮氣富集在所述中空纖維膜24內並經所述連通管路25流出，而非氮氣則從所述中空纖維膜24的側面流至所述殼體 22內並由所述排氧口21流出。

所述變徑管路23的內徑沿靠近所述中空纖維膜24的方向依次減小，且所述連通管路25的內徑與所述中空纖維膜24的內徑相等，通過所述變徑管路23 實現對空氣進一步加壓，增加送入所述中空纖維膜24內的氣體的流速，增加所述中空纖維膜24的效率。

還包括左端蓋12和右端蓋13，所述左端蓋12和所述右端蓋13均為半球形結構，且所述左端蓋12密封設置於所述外殼1的左端處，與處於所述外殼1 左端處的所述封堵件3圍成密封的進氣區，所有所述膜組件2的輸入端均與所述進氣區連通，所述左端蓋12上設置有與所述進氣區連通的進氣口，所述空氣供給裝置與所述進氣口連通，所述右端蓋13密封設置於所述外殼1的右端處，與處於所述外殼1右端處的所述封堵件3圍成密封的出氣區，所有所述膜組件2的輸出端均與所述出氣區連通，所述右端蓋13上設置有與所述出氣區連通的出氣口，所述氮氣收集裝置與所述出氣口連通，通過所述左端蓋12和所述右端蓋13實現所述膜組件2的進氣和出氣均不需要使用管路連通，防止了管路之間的相互纏繞。

所述空氣供給裝置為空壓機，為所述進氣區供給壓縮空氣。

以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。因此，本實用新型的保護範圍應以所述權利要求的保護範圍為準。