[發明專利]一種用于變壓吸附制氧機的雙向組合低壓差膜片式單向閥

無效

• 申請號: 200910076140.6
• 申請日: 2009-01-09
• 公開（公告）號: CN101463912A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發明（設計）人: 張輝;劉應書;張德鑫;曹紅程;李永玲;劉文海
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: F16K11/02
• 分類號: F16K11/02;F16K15/14;F16K15/00;F16K27/00;F16K31/126;B01D53/047
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技術領域

本發明屬于變壓吸附制氧領域，涉及一種用于變壓吸附式制氧機的雙向組合膜片式單向閥。

背景技術

近年來，隨著制氧分子篩性能的提高，變壓吸附制氧技術得到了迅猛的發展。所謂變壓吸附是指在一定溫度下，根據不同吸附質在同一吸附劑上不同壓力下的吸附量不同，通過改變壓力這一熱力學參量，將不同吸附質進行分離的循環過程。以空氣分離制氧為例，變壓吸附制氧是以沸石分子篩吸附劑為核心，根據吸附劑在較高壓力下選擇吸附氮氣，對空氣進行氮、氧分離的循環過程。分離裝置主體一般包括兩個吸附塔和一個儲氧罐，整個吸附周期分兩步完成，第一步：其中一個吸附塔(L)進行高壓吸附，將塔頂部產生的高濃度氧輸出至儲氧罐，而另一塔(R)從下部進行解吸；第二步R塔進行高壓吸附，上端產生的氧氣排至儲氧罐，而L塔進行解吸。這樣反復循環，始終保證儲氧罐中一直有較高壓力的高濃度氧。這樣，要求兩個吸附塔與儲氧罐之間必須有一單向閥，使吸附器解吸處于低壓狀態時，儲氧罐中的氧氣不至于回流到解吸塔中。目前，變壓吸附制氧裝置一般采用兩個獨立的單向閥，而且單向閥多為彈簧式，即當高壓端與低壓端壓差大于彈簧的彈力時，氣壓頂開由鋼球、鋼錐之類組成的活塞，氣流通過；反之，當高壓端與低壓端壓差小于彈簧的彈力時，彈簧的彈力推動活塞頂住氣路，從而實現“單向”的目的。這種單向閥的優點在于可以承受較高的壓差，但是該種閥門不利于變壓吸附制氧，原因在于：

(1)單向閥通徑較小，限制了氣體流量。

(2)彈簧壓力較高，高壓端與低壓端壓差必須高于某一壓力時才能推動活塞。

(3)單向閥水平放置與垂直放置會影響開關壓力，當垂直放置，活塞位于彈簧下方時，由于活塞一般為鋼件，質量較大，高壓端與低壓端壓差必須同時克服彈簧彈力和活塞重力才能打開氣路；反之，活塞處于彈簧上方時，活塞自身重力又會壓縮彈簧，使活塞打開，造成漏氣。

變壓吸附制氧機中吸附塔向儲氧罐注入高濃度氧時，壓差是一個由高向低的下降過程，理想情況下，希望將處于高壓吸附時的吸附塔上端的氧氣盡可能排至儲氧罐，提高氧氣產量。但是，由于采用彈簧式單向閥，會導致壓差在下降過程中出現某一閾值，提前關閉氣路，減少了產氣量。

另一種單向閥如ZL?97234431.4所述氣路膜式單向閥，該種單向閥雖然采用膜片式，但是氣流從高壓端流向低壓端時要通過多孔通道，限制了氣體流量；并且該種單向閥垂直放置時也會出現類似彈簧式單向閥的問題，膜片自身重力會提前打開氣路，導致漏氣。

ZL?200520113827.X提供了一種用于臭氧/臭氧水回路中的薄膜式單向閥，該種單向閥與ZL97234431.4相似，但其特征在于膜片厚度為0.03-0.2mm，因此，在承受較大壓差時，薄膜易發生損壞，不適于壓差變化范圍較大的場合。應用于變壓吸附過程的單向閥必須應滿足以下幾點：

(1)氣體從一吸附塔單向流至儲氧罐，中間不能回流；

(2)可以承受較大的壓差變化范圍，0～4bar；

(3)無論閥門如何放置，不會出現漏氣現象；

(4)靈敏度高，在較小的壓差范圍內即可連通氣路。

隨著變壓吸附制氧的迅速發展，其規模越來越大，單向閥已經成為一個至關重要的配件，為了降低成本，減輕重量和減少配件數量，開發組合式單向閥是變壓吸附制氧裝置模塊化的必然趨勢。

發明內容

本發明的目的是提供一種大通量、低壓差、高靈敏度的雙向組合低壓差膜片式單向閥，解決傳統膜片單向閥的漏氣現象，同時集兩個單向閥于一體，結構更加緊湊，可以承受較大的逆向壓力。特別適用于變壓吸附制氧過程，也同樣適用于其它氣體分離中氣流單向流動環節。

一種用于變壓吸附制氧機的雙向組合低壓差膜片式單向閥，其特征在于，該雙向組合低壓差膜片式單向閥由進氣閥體、出氣閥體、O型密封圈、膜片、限位壓片、緊固螺栓、沉孔螺栓和韌性墊片組成，其中進氣閥體中A進氣通道和B進氣通道均具有一個凹臺，出氣閥體的C出氣通道有一出氣凸臺，氣流由A進氣通道或B進氣通道流入，擠壓膜片后進入空腔，再經過C出氣通道流出。由于變壓吸附制氧過程中兩吸附塔出口壓力交互變化，兩塔出口氣壓力一高一低，因此，雙向組合低壓差膜片式單向閥A進氣通道或B進氣通道處于高壓時，B進氣通道或A進氣通道處于低壓狀態，不會出現兩通道串流現象。

其中所述進氣閥體與出氣閥體可由鋁、銅等可塑金屬毛壞加工制作，也可由聚四氟乙烯等塑料加工而成。

所述進氣閥體A進氣通道和B進氣通道中凹臺是為螺母設計，保證有較好的氣密性。