氧氣濃縮設備和旋轉閥的製作方法
2023-04-28 13:17:31 1
專利名稱：氧氣濃縮設備和旋轉閥的製作方法
背景技術：
1.發明領域本發明涉及一種氧氣濃縮設備和旋轉閥。
2.相關技術的描述圖29是變壓型氧氣濃縮設備300的示意圖，該設備具有兩個吸附缸302a和302b，用於通過導管308向吸附缸302a和302b供給壓縮空氣的空氣壓縮機304，四通控制閥306，導管310a和310b，富氧氣體從吸附缸302a和302b通過輸出導管312a和312b和關閉閥318向其供給的O2容箱320。富氧氣體從O2容箱通過導管322和流動控制閥324向使用者供給。在輸出導管312a和312b之間設有小孔314和壓力平衡閥316。
根據該氧氣濃縮設備300，控制例如在USP2,944,627、USP3,237,377和日本未審定專利公開(Kokai)No.10-151315中公開的氧氣濃縮過程的各個步驟以及提高設備的效率是困難的，這是由於使用了四通控制閥306。
JPP』315還描述了一種具有旋轉閥而不是四通控制閥的氧氣濃縮設備，以便切換流動方向並且控制氧氣濃縮過程的步驟。但是，傳統旋轉閥具有這樣的問題，即在施加到旋轉閥的轉子和定子之間的界面的壓力中存在失衡。
發明內容
本發明旨在解決上述的現有技術問題，並且本發明目的在於提供一種氧氣濃縮設備，該設備解決了現有技術的上述問題。
根據本發明，提供一種氧氣濃縮設備，以便通過從空氣中吸附並且清除氮氣而產生富氧氣體，該設備包括多個填充有吸附劑的吸附缸，該吸附劑選擇性地較氧氣更多地吸附氮氣，吸附缸具有第一和第二小孔；用於通過第一小孔將富氧氣體導向使用者的輸出導管；用於通過第二小孔將壓縮空氣供給吸附缸的裝置；用於通過第二小孔將氮氣從吸附缸排出的裝置；以及用於允許氧氣濃縮設備在每個吸附缸中順序進行如下操作的閥裝置(1)通過引導壓縮空氣通過其第二小孔而將吸附缸中的一個加壓；(2)通過其第一小孔將富氧氣體從吸附缸中的所述一個排出到輸出導管，(3)將富氧氣體作為淨化氣體通過其第一小孔從吸附缸中的所述一個通過其第一小孔引導到其它吸附缸中的一個之中，從該其它吸附缸中的一個將內部氣體排出；以及(4)通過其第二小孔將內部氣體從吸附缸中的所述一個排出。
而且，根據本發明另一個特徵，提供一種氧氣濃縮設備，以便通過從空氣中吸附並且清除氮氣而產生富氧氣體，該設備包括多個容納有吸附劑的吸附缸，該吸附劑選擇性地較氧氣更多地吸附氮氣，吸附缸具有第一和第二小孔；用於通過第一小孔將富氧氣體導向使用者的輸出導管；用於通過第二小孔將壓縮空氣供給吸附缸的裝置；用於通過第二小孔將氮氣從吸附缸排出的裝置；以及用於允許氧氣濃縮設備在每個吸附缸中順序進行如下操作的閥裝置(1)通過引導壓縮空氣通過其第二小孔而將吸附缸中的一個加壓；(2)通過其第一小孔將富氧氣體從吸附缸中的所述一個排出到輸出導管，(3)將富氧氣體通過第一小孔從吸附缸中的所述一個通過其第一小孔引導到其它吸附缸中的一個之中以提高該其它吸附缸中的一個中的壓力，從而降低吸附缸中的所述一個中的壓力；以及
(4)通過其第二小孔將內部氣體從吸附缸中的所述一個排出。
而且，根據本發明另一個特徵，提供一種利用氧氣濃縮設備通過從空氣中吸附並且清除氮氣而產生富氧氣體的方法，該設備包括多個容納有吸附劑的吸附缸，該吸附劑選擇性地較氧氣更多地吸附氮氣；用於將富氧氣體導向使用者的輸出導管；用於將壓縮空氣供給吸附缸的裝置；以及用於將氮氣從吸附缸排出的裝置，該方法包括以下步驟(1)通過引導壓縮空氣而將吸附缸中的一個加壓；(2)將富氧氣體從吸附缸中的所述一個排出到輸出導管；(3)通過將富氧氣體引導到其它吸附缸中的一個之中以提高該其它吸附缸中的一個中的壓力，從而降低吸附缸中的所述一個中的壓力；(4)將內部氣體從吸附缸中的所述一個排出；以及(5)通過將富氧氣體從其中壓力已經在步驟(3)中降低的其它吸附缸中的一個之中引導到吸附缸中的所述一個中而提高該吸附缸中的所述一個中的壓力。
而且，根據本發明的另一個特徵，提供一種適用於流動系統中的旋轉閥，該系統具有多個公共流動通道和由多個子組構成的選擇性流動通道組，每個子組具有相同數目M的流動通道，以便在多個公共流動通道的至少一個和選擇性流動通道組的至少一個流動通道之間和/或子組的流動通道之間切換流體連通，該旋轉閥包括包括具有相對的前側和後側的板部件的定子，在該前側和後側之間延伸通過板部件並且與公共流動通道和選擇性流動通道組的多個子組的流動通道流體連通的多個埠；可以圍繞軸線關於定子旋轉的轉子，該轉子包括具有與定子前側接觸的前側以及相對的後側的板部件，轉子的該板部件在其前側中形成多個開口，每個開口與轉子的每個埠流體連通，定子的該多個開口圍繞軸線對稱設置從而當轉子旋轉1/n轉(n整數)時前側的構形與轉子前側的構形一致；與選擇性流動通道組的不同子組的流動通道流體連通的定子埠，沿著圍繞軸線的具有不同的直徑的圓設置；與子組的一個中的流動通道流體連通的每個埠，其沿著圓設置在如下位置中的任何一個中第(i)位置，第(m+i)位置，第(2m+i)位置，第(3m+i)位置，…，第((n-1)m+i)位置(i整數＝1到m)；並且這些位置均等的將圓劃分成多個(nm)段。
現在參考附圖討論這些和其它目的和優點以及進一步地描述，其中圖1是根據本發明第一實施例的氧氣濃縮設備的示意；圖2是根據本發明第一實施例的濃縮器的局部截面；圖3是圖2的濃縮器的具有下端的旋轉閥的部件分解透視圖；圖4是下端的平面視圖；圖5是連接到下端的旋轉閥定子的平面視圖；圖6是類似於圖4的平面視圖，其中下端用虛線示出；圖7是旋轉閥定子前側的平面視圖；圖8是旋轉閥定子後側的平面視圖；圖9是類似於圖7的平面視圖，其中定子用虛線示出；圖10是定子和轉子組件在圖9中沿著線X-X的截面；圖11是定子和轉子組件在圖9中沿著線XI-XI的截面；圖12是轉子前側的平面視圖，其中定子用實線示出，以便解釋根據第一實施例的氧氣濃縮器的操作圖13是類似於圖12的平面視圖，示出轉子前側，其關於定子從圖12所示位置沿著旋轉方向R旋轉了15度；圖14是示出根據第一實施例的氧氣濃縮器所執行的過程循環的圖表；圖15是示出根據第一實施例的氧氣濃縮器所執行的過程循環的圖表；
圖16是根據本發明第二實施例的濃縮器的局部截面；圖17是帶有圖16濃縮器下端的旋轉閥的平面視圖；圖18是旋轉閥定子的平面視圖；圖19是下端的平面視圖；圖20是類似於圖19的平面視圖，其中吸附缸用虛線示出；圖21是旋轉閥轉子後側的平面視圖；圖22是旋轉閥轉子前側的平面視圖；圖23是轉子在圖22中沿著線A-A的截面；圖24是下端、定子和轉子的組件沿著圖17的線IIXIV-IIXIV的截面；圖25是下端、定子和轉子的組件沿著圖17的線IIXV-IIXV的截面；圖26是示出根據第二實施例的氧氣濃縮器所執行的過程循環的圖表；圖27是轉子前側的平面視圖，其中定子用實線示出，以便解釋根據第二實施例的氧氣濃縮器的操作；圖28是類似於圖12的平面視圖，示出轉子前側，其關於定子從圖12所示位置沿著旋轉方向R旋轉了15度；以及圖29是現有技術氧氣濃縮設備的示意。
優選實施例的描述下面參考附圖描述本發明的優選實施例。
在圖1中，示出根據本發明第一實施例的氧氣濃縮設備。氧氣濃縮設備10具有氧氣濃縮器100，其通過從空氣吸附並且分離氮氣而產生富氧氣體；空氣供給裝置，包括壓縮機12和過濾器14，以便通過空氣供給導管16向氧氣濃縮器100供給壓縮空氣；排氣裝置，包括真空泵18和消音器20，以便通過排氣導管22抽取氮氣；容器或O2容箱26；壓力控制閥28；流動控制閥30，其沿著氧氣供給導管24設置以便將富氧氣體導向使用者。
參考圖2，氧氣濃縮器100具有多個吸附缸102，它們相互平行設置並且填充有吸附劑例如沸石以用於選擇性的較氧氣更多地吸附氮氣；上端和下端104和106在其間保持多個吸附缸102；旋轉閥120和驅動機構，包括電動機108和齒輪箱110，用於圍繞平行於吸附缸102的軸線旋轉旋轉閥120；彈簧112，用於如下所述地偏壓旋轉閥120的蓋；以及允許旋轉閥120旋轉的軸承114。
根據第一實施例的氧氣濃縮器100具有四個吸附缸102，其每個均具有頂部或第一小孔(未示出)和底部或第二小孔(未示出)。上端104具有六個通道104a，它們流體連接到吸附缸102的上部小孔。下端106具有供給通道106a，其通過空氣供給導管16流體連接到壓縮機12；通過排氣導管22流體連接到真空泵18的排氣通道106b；流體連接到吸附缸102底部小孔的第一通道106c以及通過連接導管116流體連接到上端104的通道104a的第二通道106d。
參考圖3和4，下端106進一步具有圍繞中心設置的供給通道106a延伸的C-形輸出槽106g，通向輸出槽106g並且流體連接到氧氣供給導管24的輸出通道106e以及圍繞與排氣通道106b流體連通的輸出槽106g的排氣槽106f。
在圖3中，旋轉閥120具有定子130，其包括固定地連接到下端106的圓形板部件，以及包括利用電動機108相對於定子130旋轉的圓形板部件的轉子140。參考圖5和6，定子130具有中心設置的供給埠130a，四個輸出埠130b，四個第一埠130c，四個排氣埠130d，四個第二埠130e，以及密封埠130f，其延伸通過定子130的板部件。供給埠130a與下端106的供給通道106a流體連通。輸出埠130b通過輸出槽106g與輸出通道106e流體連通。第一埠130c與下端106的第二通道106d流體連通。排氣埠130d通過排氣槽106f與排氣通道106b流體連通。第二埠130e與下端106的第一通道106c流體連通。密封埠130f通過排氣槽106f與排氣通道106b流體連通。
參考圖7-11，轉子140具有與定子130接觸的前表面141a以及相對的後表面141b。在前表面141a上，轉子140形成三個第一凹部140c，通過圓形槽140f相互流體連接的三個第二凹部140e，三個第三凹部140g以及圓形密封凹部140i。圓形槽140f設置為與定子130的排氣埠130d流體連通。在後表面141b上，轉子140形成容器140m以容納蓋144，內槽140j和外槽140k。流動通道143在設置於容器140m中的蓋144和轉子140之間形成。轉子140還具有中心設置的供給開口140a，三個第一開口140b，六個第二開口140d，以及三個第三開口140h，其通過轉子140軸向地延伸。第三開口140h將第三凹部140g流體連接到內槽140j。
參考圖12-15，下面描述根據第一實施例的氧氣濃縮器100的操作。在第一實施例中，氧氣濃縮器100具有四個吸附缸102，在圖12和13中，其位置利用參考標記1-4表示。在下面的描述中，關於吸附缸中的一個即設置在位置1的缸1描述氧氣濃縮器100的操作。
步驟I(加壓步驟)轉子140處於圖12所示初始位置，其中第一開口14b0的一個與定子130的第二埠130e的一個對準從而空氣從壓縮機12通過空氣供給導管16、下端106的供給通道106a、定子130a的供給埠130a、轉子140的供給開口140a、在定子140和蓋144之間形成的通道143、轉子140的第一開口140b、定子130的第二埠130e以及缸1的下部小孔供給到缸1。
步驟II(加壓-生產步驟)轉子140從初始位置沿著方向R旋轉到處於15度的旋轉位置，其中如上所述的第一開口140b仍然對準於第二埠130e並且壓縮空氣供給到缸1。同時，轉子140的第一凹部140c對準定子130的輸出埠130b以及第一埠130c。轉子140的該旋轉位置允許富氧氣體通過缸1的上部小孔、上端104的通道104a，連接導管116，下端106的第二通道106d，定子130的第一埠130c，轉子140的第一凹部140c，定子130的輸出埠130b，輸出槽106g，下端106的輸出通道106e以及輸出導管24從缸1流動到使用者。
步驟III(生產步驟)轉子140從初始位置旋轉到處於30度的旋轉位置，此處轉子140的第一開口140b不對準定子130的第二埠130e，因此，壓縮空氣向缸1的供給終止。然而，第一凹部140c仍然與定子130的輸出埠130b和第一埠130c對準。因此，富氧氣體仍然如上所述地從缸1供給到使用者。
步驟IV(減壓-平衡步驟)轉子140從初始位置旋轉到處於45度的旋轉位置，此處六個第二開口140d中的兩個對準與缸1和3連通的第一埠130c。轉子140的該旋轉位置允許富氧氣體通過缸1的上部小孔、上端104的通道104a、連接導管116、下端106的第二通道106d、定子130的第一埠130c、第二開口140d、外槽140k、轉子140的第二開口140d、定子130的第一埠130c、下端106的第二通道106d、連接導管116、上端104的通道104a和缸4的上部小孔從缸1流動到缸3。因此，缸1中的壓力降低並且缸3中的壓力增加以便平衡缸1和3中的壓力。
步驟V(同步減壓步驟)轉子140從初始位置旋轉到位於60度的旋轉位置，此處定子140的三個第三凹部140g中的兩個對準與缸1和4連通的第一埠130c。轉子140的該旋轉位置允許富氧氣體作為淨化氣體，通過缸1的上部小孔、上端104的通道104a、連接導管116，下端106的第二通道106d、定子130的第一埠130c、第三凹部140g、第三開口140h、內槽140j、第三開口140h、定子140的第三凹部140g、定子130的第一埠130c、下端106的第二通道106d、連接導管116、上端104的通道104a以及缸4的上部小孔從缸1流動到缸4。此時，在缸4中執行將在下面描述的淨化步驟。
步驟VI(排氣步驟)轉子140從初始位置旋轉到位於75度的旋轉位置，此處轉子140的第二凹部140e對準定子130的第二埠130e。轉子140的該旋轉位置允許缸1中的氣體利用真空泵22通過缸1的下部小孔、下端106的第一通道106c、定子130的第二埠130e、第二凹部140e、轉子140的圓形槽140f、定子130的排氣埠130d、排氣槽106f、下端106的排氣通道106b和排氣導管22排出。
步驟VII(淨化步驟)轉子140從初始位置旋轉到處於90度的旋轉位置，此處定子130的第二埠130e仍然對準第二凹部140e並且定子140的三個第三凹部140g中的兩個對準與缸1和2連通的第一埠130c。因此，富氧氣體作為淨化氣體，從缸2供給到缸1，如關於步驟V所述，但是缸1中的氣體仍然如上所述地被排出。
步驟VIII(加壓-平衡步驟)轉子140從初始位置旋轉到處於105度的旋轉位置，此處六個第二開口140d中的兩個對準與缸1和3連通的第一埠130c。轉子140的該旋轉位置允許富氧氣體從缸3流動到缸1，如上關於步驟IV所述。
如在附圖中所示，在第一實施例中，四個輸出埠130b、四個第一埠130c、四個排氣埠130d、以及四個第二埠130e沿著圍繞轉子140的旋轉軸線的不同的圓設置。而且，與每個吸附缸102流體連通的每個埠沿著該圓設置在以下位置的任一個處第(i)位置，第(m+i)位置，第(2m+i)位置，第(3m+i)位置，...，第((n-1)m+i)位置(i整數＝1到m)。這裡，i是整數i＝1到m，m是吸附缸的數目並且n是在轉子的一次旋轉期間上述過程的循環數目，即在該第一實施例中為3。該布置防止濃縮器100在轉子140的旋轉位置處執行上述過程的同一個步驟。
而且，根據本發明的第一實施例，供給通道106a、排氣通道106b和輸出通道106e提供公共流動通道。吸附缸102的上部或第一小孔提供選擇性流動通道組的第一子組的流動通道，並且吸附缸102的下部或第二小孔102a提供選擇性流動通道組的第二子組的流動通道。
下面參考圖16-28描述本發明的第二實施例。
根據第二實施例的氧氣濃縮器200具有多個吸附缸202，它們相互平行設置並且填充有吸附劑例如沸石以用於選擇性地較氧氣更多地吸附氮氣；在其間保持多個吸附缸202的上端和下端204和206；旋轉閥220和驅動機構，其包括電動機208和齒輪箱210，用於旋轉旋轉閥220；彈簧212，用於偏壓旋轉閥220的蓋；以及在彈簧212和旋轉閥220之間允許旋轉閥220旋轉的軸承114。
氧氣濃縮器200具有六個吸附缸202，其每個均具有頂部或第一小孔(未示出)和底部或第二小孔(未示出)。上端204具有六個通道204a，它們流體連接到吸附缸202的上部小孔。下端206具有供給通道206a，其流體連接到壓縮機12(圖1)；通過排氣導管22(圖1)流體連接到真空泵18(圖1)的排氣通道206b；連接到吸附缸202底部小孔的第一通道206c；以及通過連接導管116流體連接到上端204的通道204a的第二通道206d。參考圖19和20，下端206進一步具有圍繞中心設置的供給通道206a延伸的C-形輸出槽206g，通向輸出槽206g並且流體連接到氧氣供給導管24(圖1)的輸出通道206e以及圍繞與排氣通道206b流體連通的輸出槽206g的排氣槽206f。
旋轉閥220具有定子230，其包括固定地連接到下端206的圓形板部件，以及包括利用電動機208相對於定子230旋轉的圓形板部件的轉子240。參考圖18和20，定子230具有中心設置的供給埠230a，六個輸出埠230b，六個第一埠230c，三個排氣埠230d，六個第二埠230e和密封埠230f，其延伸通過轉子240的板部件。供給埠230a與下端206的供給通道206a流體連通。輸出埠230b通過輸出槽206g與輸出通道206e流體連通。第一埠230c與下端206的第二通道206d流體連通。排氣埠230d通過排氣槽206f與排氣通道206b流體連通。第二埠230e與下端206的第一通道206c流體連通。密封埠230f通過排氣槽206f與排氣通道206b流體連通。
參考圖21-23，轉子240具有與定子230接觸的前表面241a以及相對的後表面241b。在前表面241a上，轉子240形成兩個第一凹部240c，通過圓形槽240f相互流體連接的兩個第二凹部240e以及圓形密封凹部240i。圓形槽240f設置為與定子230的排氣埠230d流體連通。在後表面241b上，轉子240形成容器240m以容納蓋242、內槽240j和外槽240k。流動通道243在設置於容器240m中的蓋242和轉子240之間形成。轉子240還具有中心設置的供給開口240a，兩個第一開口240b，四個第二開口240d和四個第三開口240g，其通過轉子軸向地延伸。
參考圖26-28，下面描述根據第二實施例的氧氣濃縮器200的操作。在第二實施例中，氧氣濃縮器200具有六個吸附缸202，在圖26-28中，其位置利用參考標記1-6表示。在下面的描述中，關於吸附缸中的一個即設置在位置1的缸1描述氧氣濃縮器200的操作。
步驟I(加壓步驟)轉子240處於圖27所示初始位置，其中第一開口240b的一個與定子230的第二埠230e的一個對準從而空氣從壓縮機12通過空氣供給導管16、下端206的供給通道206a、定子230a的供給埠230a、轉子240的供給開口240a、在定子240和蓋242之間形成的通道243、第一開口240b、第二埠230e以及缸1的下部小孔供給到缸1。
步驟II(加壓-生產步驟)轉子240從初始位置沿著方向R旋轉到處於15度的旋轉位置，其中第一開口240b仍然對準於第二埠230e並且因此壓縮空氣供給到缸1。同時，轉子240的第一凹部240c對準定子230的輸出埠230b以及第一埠230c。轉子240的該旋轉位置允許富氧氣體通過缸1的上部小孔、上端204的通道204a、連接導管216、下端206的第二通道206d、定子230的第一埠230c、轉子240的第一凹部240c、定子230的輸出埠230b、輸出槽206g、下端206的輸出通道206e，以及輸出導管24從缸1流動到使用者。
步驟III(生產步驟)轉子240從初始位置旋轉到處於30度的旋轉位置，此處轉子240的第一開口240b不對準第二埠，因此，壓縮空氣向缸1的供給終止。然而，第一凹部240c仍然與定子230的輸出埠230b和第一埠230c對準。因此，富氧氣體仍然如上所述地從缸1供給到使用者。
步驟IV(第一減壓-平衡步驟)轉子240從初始位置旋轉到處於45度的旋轉位置，此處轉子240的第二開口240d對準與缸1連通的第一埠230c並且同時第三開口240g對準與缸3連通的第一埠230c。轉子240的該旋轉位置允許富氧氣體通過缸1的上部小孔、上端204的通道204a、連接導管216、下端206的第二通道206d、定子230的第一埠230c、第二開口240d、外槽240k、轉子240的第三開口240g、定子230的第一埠230c、下端206的第二通道206d、連接導管216、上端204的通道204a和缸3的上部小孔從缸1流動到缸3。因此，缸1中的壓力降低並且缸3中的壓力增加以便平衡缸1和3中的壓力。
步驟V(第二減壓-平衡步驟)轉子240從初始位置旋轉到處於60度的旋轉位置，此處第二開口240d對準與缸1連通的第一埠230c並且同時第三開口240g對準與缸4連通的第一埠230c。轉子240的該旋轉位置允許富氧氣體通過缸1的上部小孔、上端204的通道204a、連接導管216、下端206的第二通道206d、定子230的第一埠230c、第二開口240d、外槽240k、轉子240的第三開口240g、定子230的第一埠230c、下端206的第二通道206d、連接導管216、上端204的通道204a和缸3的上部小孔從缸1流動到缸4。因此，缸1中的壓力降低並且缸4中的壓力增加以便平衡缸1和4中的壓力。
步驟VI(第三減壓-平衡步驟)轉子240從初始位置旋轉到處於75度的旋轉位置，此處第二開口240d對準與缸1連通的第一埠230c並且同時第三開口240g對準與缸5連通的第一埠230c。轉子240的該旋轉位置允許富氧氣體通過缸1的上部小孔、上端204的通道204a、連接導管216、下端206的第二通道206d、定子230的第一埠230c、第二開口240d、外槽240k、轉子240的第三開口240g、定子230的第一埠230c、下端206的第二通道206d、連接導管216、上端204的通道204a和缸3的上部小孔從缸1流動到缸5。因此，缸1中的壓力降低並且缸5中的壓力增加以便平衡缸1和5中的壓力。
步驟VII(同步減壓步驟)轉子240從初始位置旋轉到位於90度的旋轉位置，此處定子240的第三開口240g對準與缸1和6連通的第一埠230c。轉子240的該旋轉位置允許富氧氣體作為淨化氣體，通過缸1的上部小孔、上端204的通道204a、連接導管216、下端206的第二通道206d、定子230的第一埠230c、第三開口240g、第三開口240h、內槽240j、第三開口240h、定子240的第三開口240g、定子230的第一埠230c、下端206的第二通道206d、連接導管216、上端204的通道204a以及缸6的上部小孔從缸1通過缸1的下部小孔流動到缸6。此時，在缸6中執行將在下面描述的淨化步驟。
步驟VIII(排氣步驟)轉子240從初始位置旋轉到位於105度的旋轉位置，此處定子230的第二埠230e對準第二凹部240e。轉子240的該旋轉位置允許缸1中的氣體利用真空泵22通過缸1的下部小孔、下端206的第一通道206c、定子230的第二埠230e、第二凹部240e、轉子240的圓形槽240f、定子230的排氣埠230d、排氣槽206f、下端206的排氣通道206b和排氣導管22排出。
步驟IX(淨化步驟)轉子240從初始位置旋轉到處於120度的旋轉位置，此處定子230的第二埠230e仍然對準第二凹部240e並且定子240的第三開口240g對準與缸1和2連通的第一埠230c。因此，富氧氣體從缸2供給到缸1，如關於步驟VII所述，但是缸1中的氣體仍然如上所述地被排出。
步驟X(第三加壓-平衡步驟)轉子240從初始位置旋轉到處於135度的旋轉位置，此處第三開口240g對準與缸1和3連通的第一埠230c。轉子240的該旋轉位置允許富氧氣體從缸3流動到缸1，如上關於步驟VI所述。
步驟XI(第二加壓-平衡步驟)轉子240從初始位置旋轉到處於150度的旋轉位置，此處第二開口240g對準與缸1和4連通的第一埠230c。轉子240的該旋轉位置允許富氧氣體從缸4流動到缸1，如上關於步驟V所述。
步驟XII(第一加壓-平衡步驟)轉子240從初始位置旋轉到處於165度的旋轉位置，此處第二開口240d對準與缸1和5連通的第一埠230c。轉子240的該旋轉位置允許富氧氣體從缸5流動到缸1，如上關於步驟IV所述。
如在附圖中所示，在第二實施例中，六個輸出埠230b、六個第一埠230c、三個排氣埠230d、以及六個第二埠230e沿著圍繞轉子140的旋轉軸線的不同的圓設置。而且，與每個吸附缸202流體連通的每個埠沿著該圓設置在以下位置的任一個處第(i)位置，第(m+i)位置，第(2m+i)位置，第(3m+i)位置，...，第((n-1)m+i)位置(i整數＝1到m)。這裡，i是整數i＝1到m，m是吸附缸的數目並且n是在轉子的一次旋轉期間上述過程的循環數目，即在該第二實施例中為2。該布置防止濃縮器200在轉子240的旋轉位置處執行上述過程的同一個步驟。
而且，根據本發明的第二實施例，供給通道206a、排氣通道206b和輸出通道206e提供公共流動通道。吸附缸202的上部或第一小孔提供選擇性流動通道組的第一子組的流動通道，並且吸附缸202的下部或第二小孔提供選擇性流動通道組的第二子組的流動通道。
權利要求
1.一種氧氣濃縮設備，用於通過從空氣中吸附並且清除氮氣而產生富氧氣體，所述設備包括多個填充有吸附劑的吸附缸，所述吸附劑選擇性地較氧氣更多地吸附氮氣，吸附缸具有第一和第二小孔；用於通過第一小孔將富氧氣體導向使用者的輸出導管；用於通過第二小孔將壓縮空氣供給吸附缸的裝置；用於通過第二小孔將氮氣從吸附缸排出的裝置；以及用於允許氧氣濃縮設備在每個吸附缸中順序進行如下操作的閥裝置(1)通過引導壓縮空氣通過其第二小孔而將吸附缸中的一個加壓；(2)通過其第一小孔將富氧氣體從吸附缸中的所述一個排出到輸出導管，(3)將富氧氣體作為淨化氣體通過其第一小孔從吸附缸中的所述一個通過其第一小孔引導到其它吸附缸中的一個之中，從所述其它吸附缸中的一個將內部氣體排出；以及(4)通過其第二小孔將內部氣體從吸附缸中的所述一個排出。
2.一種氧氣濃縮設備，用於通過從空氣中吸附並且清除氮氣而產生富氧氣體，所述設備包括多個用於容納吸附劑的吸附缸，所述吸附劑選擇性地較氧氣更多地吸附氮氣，吸附缸具有第一和第二小孔；用於通過第一小孔將富氧氣體導向使用者的輸出導管；用於通過第二小孔將壓縮空氣供給吸附缸的裝置；用於通過第二小孔將氮氣從吸附缸排出的裝置；以及用於允許氧氣濃縮設備在每個吸附缸中順序進行如下操作的閥裝置(1)通過引導壓縮空氣通過其第二小孔而將吸附缸中的一個加壓；(2)通過其第一小孔將富氧氣體從吸附缸中的所述一個排出到輸出導管，(3)將富氧氣體通過第一小孔從吸附缸中的所述一個通過其第一小孔引導到其它吸附缸中的一個之中以提高所述其它吸附缸中的一個中的壓力，從而降低吸附缸中的所述一個中的壓力；以及(4)通過其第二小孔將內部氣體從吸附缸中的所述一個排出。
3.根據權利要求1所述的氧氣濃縮設備，其特徵在於，當富氧氣體從吸附缸中的所述一個引導到其它吸附缸的所述一個時利用所述閥裝置關閉吸附缸中的所述一個以及其它吸附缸中的一個的第一小孔。
4.根據權利要求1所述的氧氣濃縮設備，其特徵在於，所述閥裝置包括旋轉閥。
5.一種利用氧氣濃縮設備通過從空氣中吸附並且清除氮氣而產生富氧氣體的方法，所述設備具有多個用於容納吸附劑的吸附缸，所述吸附劑選擇性地較氧氣更多地吸附氮氣；用於將富氧氣體導向使用者的輸出導管；用於將壓縮空氣供給吸附缸的裝置；以及用於將氮氣從吸附缸排出的裝置，所述方法包括以下步驟(1)通過引導壓縮空氣而將吸附缸中的一個加壓；(2)將富氧氣體從吸附缸中的所述一個排出到輸出導管；(3)通過將富氧氣體引導到其它吸附缸中的一個之中以提高所述其它吸附缸中的一個的壓力，從而降低吸附缸中的所述一個中的壓力；(4)將內部氣體從吸附缸中的所述一個排出；以及(5)通過將富氧氣體從其中壓力已經在步驟(3)中降低的其它吸附缸中的一個之中引導到吸附缸中的所述一個中而提高所述吸附缸中的所述一個的壓力。
6.一種適用於流動系統中的旋轉閥，所述系統具有多個公共流動通道和由多個子組構成的選擇性流動通道組，每個子組具有相同數目M的流動通道，以便在多個公共流動通道的至少一個和選擇性流動通道組的至少一個流動通道之間和/或在子組的流動通道之間切換流體連通，所述旋轉閥包括包括具有相對的前側和後側的板部件的定子，在所述前側和後側之間延伸通過板部件並且與公共流動通道和選擇性流動通道組的多個子組的流動通道流體連通的多個埠；可圍繞軸線關於定子旋轉的轉子，所述轉子包括具有與定子前側接觸的前側以及相對的後側的板部件，轉子的所述板部件在其前側中形成多個開口，每個開口與轉子的每個埠流體連通，定子的所述多個開口圍繞軸線對稱設置從而當轉子旋轉1/n轉(n整數)時前側的構形與轉子前側的構形一致；與選擇性流動通道組的不同子組的流動通道流體連通的定子埠，其沿著圍繞軸線的具有不同的直徑的圓設置；與子組的一個中的流動通道流體連通的每個埠沿著圓設置在如下位置中的任何一個中第(i)位置，第(m+i)位置，第(2m+i)位置，第(3m+i)位置，...，第((n-1)m+i)位置(i整數＝1到m)；並且這些位置均等地將圓劃分成多個(nm)段。
7.根據權利要求6所述的旋轉閥，其特徵在於，選擇數值n使得在n和m之間不存在大於1的最大公因子。
全文摘要
根據本發明，利用氧氣濃縮設備通過從空氣中吸附並且清除氮氣而產生富氧氣體，該設備執行以下步驟(1)通過引導壓縮空氣而將吸附缸中的一個加壓；(2)將富氧氣體從吸附缸中的所述一個排出到輸出導管；(3)通過將富氧氣體引導到其它吸附缸中的一個之中以提高該其它吸附缸中的一個中的壓力，從而降低吸附缸中的所述一個中的壓力；(4)將內部氣體從吸附缸中的所述一個排出；以及(5)通過將富氧氣體從其中壓力已經在步驟(3)中降低的其它吸附缸中的一個之中引導到吸附缸中的所述一個中而提高該吸附缸中的所述一個中的壓力。
文檔編號F16K11/06GK1845779SQ200480025640
公開日2006年10月11日 申請日期2004年9月9日 優先權日2003年9月9日
發明者菅野松佐登 申請人:帝人製藥株式會社