一种数字化智能制氧系统及控制方法

摘要

本发明公开了一种数字化智能制氧系统及控制方法,数字化智能制氧系统中进气过滤系统的出气口与压缩机连通，压缩机的出气口通过散热装置与电磁气体分配阀的空气进气口连通，电磁气体分配阀与第一分子筛塔、第二分子筛塔连通，电磁气体分配阀的第一废气出气口、第二废气出气口均与排气过滤系统连通，第一分子筛塔和第二分子筛塔的出气口通过电磁均压阀组件、单向阀控制组件与储氧罐连通，储氧罐通过单向阀与氧气浓度传感器连通，氧气浓度传感器通过单向阀与电子氧气流量调节装置连通，电子氧气流量调节装置与湿化器连通；本发明能够适用于不同海拔高度所需的氧气浓度，提供稳定运行状态的氧气浓度，提高第一分子筛塔、第二分子筛塔解吸效果。

说明书

技术领域

本发明涉及制氧机技术领域，具体地说尤其涉及一种数字化智能制氧系统及控制方法。

背景技术

随着经济社会的发展，制氧机不仅作为一种常见的医疗设备广泛应用于临床上，而且还逐渐成为一种常见的现代医疗保健方法。在临床上，利用制氧机的高浓度氧气可以治疗一些症状，如呼吸系统和心血管系统不适、高原反应症状、孕妇及胎儿宫内窘迫、睡眠性低氧血症等，目前，人们常利用制氧机坚持吸氧可以缓解精神疲劳、保持旺盛精力、提高工作效率、提高学习效率；同时，在一定程度上，减少污染和恶劣环境下对身体的危害，可以延缓衰老，增强身体机能。

制氧机在常温下采用变压吸附工艺，利用分子筛将空气中的氧气与氮气分离，从而提取氧气，利用分子筛物理吸附和解吸技术，通过制氧机内装填分子筛，在加压时可将空气中氮气吸附，剩余的未被吸收的氧气被收集起来，经过净化处理后即成为高纯度的氧气，分子筛在减压时将所吸附的氮气排放回环境空气中，在下一次加压时又可以吸附氮气并制取氧气，整个过程为周期性地动态循环过程，分子筛并不消耗，分子筛制氧系统通过分子筛吸收压缩空气中的氮气，再将氧气送到管道中应用的方式来制取氧气，分子筛是整个系统中的关键材料，分子筛装填在吸收塔内，因分子筛对水分子、油分子、灰尘非常敏感，会造成分子筛的不可再生的损坏；另因制氧机设备体积和重量的限制，较轻型制氧机产氧流量和浓度都不够稳定，制氧机产生富氧气体中一氧化碳、甲烷、二氧化碳的占比也相对不同，所以要排除一氧化碳的毒性危害，则需要保证富氧气体中氧气含量的稳定，而且现有制氧机适用范围及地域较广，从平原到高海拔地区，大气压力随海拔不同而变化会对制氧系统影响较大，如何保证制氧机的有效使用并适用于不同海拔高度，也是本领域需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种数字化智能制氧系统及控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明通过如下技术手段实现：

一种数字化智能制氧系统，包括有进气过滤系统、压缩机、散热装置、电磁气体分配阀、排气过滤系统、第一分子筛塔、第二分子筛塔、储氧罐、电磁均压阀组件、单向阀控制组件、氧气浓度传感器、电子氧气流量调节装置、湿化器，所述进气过滤系统的出气口与压缩机连通，压缩机的出气口通过散热装置与电磁气体分配阀的空气进气口连通，电磁气体分配阀的第一进出气口与第一分子筛塔连通，电磁气体分配阀的第二进出气口与第二分子筛塔连通，电磁气体分配阀的第一废气出气口、第二废气出气口均与排气过滤系统连通，第一分子筛塔和第二分子筛塔的出气口通过电磁均压阀组件、单向阀控制组件与储氧罐连通，储氧罐通过单向阀与氧气浓度传感器连通，氧气浓度传感器通过单向阀与电子氧气流量调节装置连通，电子氧气流量调节装置与湿化器连通。

进一步地，所述进气过滤系统包括有依次连通的多组过滤器，所述进气过滤系统包括有依次连通的一级过滤器、二级过滤器、三级过滤器、四级过滤器。

进一步地，所述排气过滤系统包括有一级排气消音器及多个与一级排气消音器连接的排气消音器。

进一步地，所述电磁均压阀组件包括有电磁均压阀、第一针型阀、第二针型阀，所述第一针型阀设于第一分子筛塔与单向阀控制组件之间，所述第二针型阀设于第二分子筛塔与单向阀控制组件之间，所述电磁均压阀与第一针型阀、第二针型阀并联连接，制氧机是指利用分子筛变压吸附原理，通过吸附氮气和其他气体组分来提高氧气浓度的设备。设备工作时，向一个装有分子筛的密闭塔内注入压缩空气致使吸附塔内的压力随之升高，其中的分子筛随着环境压力的升高大量吸附压缩空气中的氮气，而压缩空气中的氧气则仍然以气体形式存在，并经一定的管道被收集起来。这个过程通常被称为“吸附”过程。当容器内的分子筛吸附氮气达到吸附饱和临界状态时，对吸附塔进行吹气减压，随着环境压力的减小，分子筛吸附氮气的能力下降，氮气自分子筛内部被释回气相，作为废气排出。这个过程通常被称为“解吸”。为保证氧气持续稳定的产出，制氧机多采用两个分子筛塔，通过电磁气体分配阀控制。电磁气体分配阀为二位四通阀，使一个塔处于吸附过程的同时，另一个塔处于解吸过程，二者交替工作完成连续制氧过程。在一塔切换至二塔吸附时，该阀可进行短暂的两位互通，以保证“解吸-吸附”过程塔内的气压不会大幅降低，目的是提高吸附效率，这个过程被称为“前端均压”过程。电磁均压阀为单路阀，其作用是在电磁气体分配阀完成“前端均压”后，立即短暂接通，以保证“解吸”更加充分，目的是提高塔内分子筛的产氧效率，这个过程被称为“尾端均压”过程。

进一步地，所述单向阀控制组件包括有数目不少于一组的单向阀，所述单向阀连接在第一分子筛塔和第二分子筛塔的出气口和储氧罐之间，使得第一分子筛塔和第二分子筛塔的出气口通过单向阀与储氧罐连通。

进一步地，所述单向阀控制组件包括有数目不少于两组的单向阀以及电磁阀，优选地，所述单向阀控制组件包括有两组单向阀，两组所述单向阀分别连接在第一分子筛塔的出气口和储氧罐之间、第二分子筛塔的出气口和储氧罐之间，所述第一分子筛塔和第二分子筛塔的出气口之间通过两所述电磁阀及冲洗孔件，两所述电磁阀设于冲洗孔件的两侧。

进一步地，所述储氧罐包括有第一储氧罐、第二储氧罐，所述第一储氧罐的进气口通过单向阀控制组件与第一分子筛塔和第二分子筛塔的出气口连接，所述第二储氧罐的进气口通过储氧电磁阀与第一储氧罐连通，所述第二储氧罐的出气口通过储氧电磁阀与氧气浓度传感器连通，所述第一储氧罐的出气口通过储氧电磁阀与氧气浓度传感器连通。

一种数字化智能制氧系统的控制方法，通过如下技术方案实现，具体步骤如下：

(1)制氧机开机启动后，空气通过进气过滤系统进入该制氧系统，进气过滤系统中多级过滤器对空气进行过滤除杂；

(2)过滤后的空气经压缩机进行压缩，形成压缩空气；

(3)压缩空气经散热装置降温；

(4)降温后的压缩空气经电磁气体分配阀配送至第一分子筛塔、第二分子筛塔进行氮氧分离；

(5)经第一分子筛塔、第二分子筛塔分离后氧气经单向阀控制组件输送至储氧罐，储氧罐内的氧气经储氧罐内设有的氧气浓度电子传感器检测到浓度信息传至控制器，储氧罐流出的氧气经氧气浓度传感器检测，氧气浓度传感器检测到氧气浓度信息传至控制器，控制器控制储氧罐中氧气流出；

(6)经氧气浓度传感器流出的氧气经过电子氧气流量调节装置，电子氧气流量调节装置将所检测的氧气流量传至控制器；

(7)电子氧气流量调节装置流出的氧气经过湿化器湿化，并经氧气输出口排出。

进一步地，所述步骤(5)的具体步骤如下：

(5-1)控制器打开分别与第一分子筛塔、第二分子筛塔的单向阀，分离出的氧气送至第一储氧罐；

(5-2)控制器打开第二储氧罐进气口与第一储氧罐之间的电磁阀，第一储氧罐内的氧气送至第二储氧罐内进行储存，并通过第一储氧罐、第二储氧罐内的氧气浓度电子传感器实时检测第一储氧罐、第二储氧罐内氧气浓度；

(5-3)控制器根据外界大气压检测值并设定输出氧气浓度值，打开第一储氧罐出气口端的电磁阀，第一储氧罐内氧气经氧气浓度传感器检测，控制并实时调控第二储氧罐两端的电磁阀；

(5-4)控制器控制冲洗孔件两端的电磁阀，对经第一分子筛塔或第二分子筛塔的解离出的部分氧气通过冲洗孔件分别对第二分子筛塔或第一分子筛塔进行反吹清洗。

随着海拔高度的增加，大气压逐渐降低，制氧机的进料量也逐渐降低，若是在吸附时间不变的情况下，分子筛塔吸附的压力也降低，吸附量也逐渐降低，使得制得的产品氧气的纯度也逐步降低，与现有技术相比，本发明通过设置第一储氧罐、第二储氧罐，通过第二储氧罐储氧备用，以使得本发明产品能够适用于不同海拔高度所需的氧气浓度，通过平时制氧机制备存储，能够有效满足上述要求，并解决一氧化碳、二氧化碳、甲烷等危害气体所占比例问题，同时因制氧机在制备氧气时，系统在开始工作时是有一个之后时间差的，需要在一定时间后才能达到稳定运行状态，即输出的氧气浓度才能变化不明显，本发明通过第二储氧罐的有效储氧，并通过控制器控制，能够使得本发明产品在一开始工作便可以提供稳定运行状态的氧气浓度，能够及时应对相应需求，在一塔切换至二塔吸附时，电磁均压阀可进行短暂的两位互通，以保证“解吸-吸附”过程塔内的气压不会大幅降低，目的是提高吸附效率，这个过程被称为“前端均压”过程，电磁均压阀为单路阀，其作用是在电磁气体分配阀完成“前端均压”后，立即短暂接通，以保证“解吸”更加充分，目的是提高塔内分子筛的产氧效率，这个过程被称为“尾端均压”过程；另本发明产品可通过控制器控制制得出产品气体经冲洗孔件对相应第一分子筛塔或第二分子筛塔进行反向冲洗，提高第一分子筛塔、第二分子筛塔解吸效果。

附图说明：

图1为本发明工作流程示意图；

图2为本发明工作流程示意图；

图3为本发明部分部件工作流程示意图。

具体实施方式：

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步说明：

具体实施例

为本发明的其中一种具体实施方式：参见附图。

在本实施例中，一种数字化智能制氧系统，包括有进气过滤系统、压缩机、散热装置、电磁气体分配阀、排气过滤系统、第一分子筛塔、第二分子筛塔、储氧罐、电磁均压阀组件、单向阀控制组件、氧气浓度传感器、电子氧气流量调节装置、湿化器，所述进气过滤系统的出气口与压缩机连通，压缩机的出气口通过散热装置与电磁气体分配阀的空气进气口连通，电磁气体分配阀的第一进出气口与第一分子筛塔连通，电磁气体分配阀的第二进出气口与第二分子筛塔连通，电磁气体分配阀的第一废气出气口、第二废气出气口均与排气过滤系统连通，第一分子筛塔和第二分子筛塔的出气口通过电磁均压阀组件、单向阀控制组件与储氧罐连通，储氧罐通过单向阀与氧气浓度传感器连通，氧气浓度传感器通过单向阀与电子氧气流量调节装置连通，电子氧气流量调节装置与湿化器连通。

进一步地，所述进气过滤系统包括有依次连通的多组过滤器，所述进气过滤系统包括有依次连通的一级过滤器、二级过滤器、三级过滤器、四级过滤器。

进一步地，所述排气过滤系统包括有一级排气消音器及多个与一级排气消音器连接的排气消音器。

进一步地，所述电磁均压阀组件包括有电磁均压阀、第一针型阀、第二针型阀，所述第一针型阀设于第一分子筛塔与单向阀控制组件之间，所述第二针型阀设于第二分子筛塔与单向阀控制组件之间，所述电磁均压阀与第一针型阀、第二针型阀并联连接，制氧机是指利用分子筛变压吸附原理，通过吸附氮气和其他气体组分来提高氧气浓度的设备。设备工作时，向一个装有分子筛的密闭塔内注入压缩空气致使吸附塔内的压力随之升高，其中的分子筛随着环境压力的升高大量吸附压缩空气中的氮气，而压缩空气中的氧气则仍然以气体形式存在，并经一定的管道被收集起来。这个过程通常被称为“吸附”过程。当容器内的分子筛吸附氮气达到吸附饱和临界状态时，对吸附塔进行吹气减压，随着环境压力的减小，分子筛吸附氮气的能力下降，氮气自分子筛内部被释回气相，作为废气排出。这个过程通常被称为“解吸”。为保证氧气持续稳定的产出，制氧机多采用两个分子筛塔，通过电磁气体分配阀控制。电磁气体分配阀为二位四通阀，使一个塔处于吸附过程的同时，另一个塔处于解吸过程，二者交替工作完成连续制氧过程。在一塔切换至二塔吸附时，该阀可进行短暂的两位互通，以保证“解吸-吸附”过程塔内的气压不会大幅降低，目的是提高吸附效率，这个过程被称为“前端均压”过程。电磁均压阀为单路阀，其作用是在电磁气体分配阀完成“前端均压”后，立即短暂接通，以保证“解吸”更加充分，目的是提高塔内分子筛的产氧效率，这个过程被称为“尾端均压”过程。

进一步地，所述单向阀控制组件包括有数目不少于一组的单向阀，所述单向阀连接在第一分子筛塔和第二分子筛塔的出气口和储氧罐之间，使得第一分子筛塔和第二分子筛塔的出气口通过单向阀与储氧罐连通。

进一步地，所述单向阀控制组件包括有数目不少于两组的单向阀以及电磁阀，优选地，所述单向阀控制组件包括有两组单向阀，两组所述单向阀分别连接在第一分子筛塔的出气口和储氧罐之间、第二分子筛塔的出气口和储氧罐之间，所述第一分子筛塔和第二分子筛塔的出气口之间通过两所述电磁阀及冲洗孔件，两所述电磁阀设于冲洗孔件的两侧。

进一步地，所述储氧罐包括有第一储氧罐、第二储氧罐，所述第一储氧罐的进气口通过单向阀控制组件与第一分子筛塔和第二分子筛塔的出气口连接，所述第二储氧罐的进气口通过储氧电磁阀与第一储氧罐连通，所述第二储氧罐的出气口通过储氧电磁阀与氧气浓度传感器连通，所述第一储氧罐的出气口通过储氧电磁阀与氧气浓度传感器连通。

一种数字化智能制氧系统的控制方法，通过如下技术方案实现，具体步骤如下：

(1)制氧机开机启动后，空气通过进气过滤系统进入该制氧系统，进气过滤系统中多级过滤器对空气进行过滤除杂；

(2)过滤后的空气经压缩机进行压缩，形成压缩空气；

(3)压缩空气经散热装置降温；

(4)降温后的压缩空气经电磁气体分配阀配送至第一分子筛塔、第二分子筛塔进行氮氧分离；

(5)经第一分子筛塔、第二分子筛塔分离后氧气经单向阀控制组件输送至储氧罐，储氧罐内的氧气经储氧罐内设有的氧气浓度电子传感器检测到浓度信息传至控制器，储氧罐流出的氧气经氧气浓度传感器检测，氧气浓度传感器检测到氧气浓度信息传至控制器，控制器控制储氧罐中氧气流出；

(6)经氧气浓度传感器流出的氧气经过电子氧气流量调节装置，电子氧气流量调节装置将所检测的氧气流量传至控制器；

(7)电子氧气流量调节装置流出的氧气经过湿化器湿化，并经氧气输出口排出。

进一步地，所述步骤(5)的具体步骤如下：

(5-1)控制器打开分别与第一分子筛塔、第二分子筛塔的单向阀，分离出的氧气送至第一储氧罐；

(5-2)控制器打开第二储氧罐进气口与第一储氧罐之间的电磁阀，第一储氧罐内的氧气送至第二储氧罐内进行储存，并通过第一储氧罐、第二储氧罐内的氧气浓度电子传感器实时检测第一储氧罐、第二储氧罐内氧气浓度；

(5-3)控制器根据外界大气压检测值并设定输出氧气浓度值，打开第一储氧罐出气口端的电磁阀，第一储氧罐内氧气经氧气浓度传感器检测，控制并实时调控第二储氧罐两端的电磁阀；

(5-4)控制器控制冲洗孔件两端的电磁阀，对经第一分子筛塔或第二分子筛塔的解离出的部分氧气通过冲洗孔件分别对第二分子筛塔或第一分子筛塔进行反吹清洗。

本发明所公开具体实施例落入本发明权利要求保护范围之内，为本发明的特征部分的具体下位实施范围，具体实施例保护内容仅仅是为本发明权利要求保护范围的说明，本发明保护范围不止于具体实施例保护内容，具体实施例保护内容不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

另关于本发明未在说明书及附图中公开相关部件，其并不妨碍本领域技术人员对本发明的理解，如本发明中控制器、显示装置、氧气浓度电子传感器、触控装置等，本发明中并未公开本发明的其他常规部件，如第二储氧罐内设于多储存室并设有氧气压缩装置，各储存室通过管道分别与氧气压缩装置连通，各管道上设有可控制阀，通过氧气压缩装置对第一储氧罐流入的氧气进行压缩，各储存室内储存不同浓度氧气，以便于控制器根据需求分类控制第二储氧罐内氧气浓度，不妨碍本领域技术人员对本发明的理解。

落入本发明保护范围内的产品结构连接关系，都落入本发明保护内容；在不偏离本发明保护实质的前提下，而对产品部件的结构作出常规技术改进，如本发明具体实施例中这种作出对产品部分结构的改进，也都将落入本发明保护实质中。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有学术和科学术语具有本发明所属技术领域普通技术人员所理解的相同含义。