[發明專利]變壓吸附裝置

有效

• 申請號: 201310413453.2
• 申請日: 2013-09-10
• 公開（公告）號: CN103432863A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 周小山;孫明;雷激
• 申請（專利權）人: 周小山;孫明;雷激
• 主分類號: B01D53/047
• 分類號: B01D53/047
• 代理公司: 安徽匯樸律師事務所 34116
• 代理人: 丁瑞瑞

技術領域

本發明涉及一種變壓吸附裝置，主要應用于氣體介質分離的技術領域之中。

背景技術

變壓吸附法（簡稱PSA）作為一種氣體分離技術問世后，就受到各國工業界的關注，競相開發和研究，發展迅速。其工作原理是：利用吸附劑分子篩對不同氣體分子“吸附”性能的差異而將氣體混合物分開，吸附平衡后根據分子篩在不同壓力下對吸附氣體吸附量不同的特性，降低壓力使分子篩解除對吸附氣體的吸附，這一過程稱為再生。目前，變壓吸附裝置通常使用兩塔或多塔并聯，這樣可以交替進行加壓吸附和解壓再生，從而獲得連續的產品氣。

目前，市場上大多數的變壓吸附裝置，如圖3所示，主要都是通過傳統的壓縮機1’對氣體進行壓縮后經過管道2’進入到吸附塔(罐)3’中利用分子篩進行氣體的分離。管道2’上設置有閥門4’。

這種裝置存在以下幾點缺陷：分離式設計、零部件多、體積大、結構松散、管耗閥損大、單位功率出氣率低，需要復雜的控制電路，同步控制困難，可靠性差，成本高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種結構簡單緊湊，不需要復雜的氣體管路，同步控制簡單，省去傳統裝置中相應的電磁閥及其復雜的控制電路的變壓吸附裝置。

本發明是通過以下技術方案來實現的：一種變壓吸附裝置，包括：

外殼，所述外殼的內表面為弧面，所述外殼設置有至少一個進氣口、至少一個排氣口、至少一個用于排出被分離氣體的出氣口；

轉子，所述轉子設置在所述外殼內，所述轉子設置有至少兩個與所述外殼內表面始終保持滑動接觸的接觸端，所述轉子外表面與所述外殼內表面在相鄰接觸端之間形成單獨腔體即氣腔，各氣腔由所述接觸端進行分隔；

吸附室，所述吸附室設置在所述轉子內部，為轉子的一部分，與轉子一起旋轉，所述吸附室內部裝填分子篩，且所述吸附室對應各氣腔設置篩孔同氣腔連通。

進一步具體的，所述單獨腔體在每一個工作循環隨所述轉子旋轉依次經過進氣口、出氣口、排氣口。

進一步的，所述轉子的中心與所述外殼中心不重合，所述轉子在旋轉過程中其中心繞外殼的中心轉動。

作為優化的方案，所述變壓吸附裝置還包括位于外殼中心處的由電機驅動旋轉的具有外齒輪的中心軸，所述轉子中心處設置有內齒輪，所述中心軸的外齒輪與所述轉子的內齒輪相互嚙合，所述外齒輪的齒數小于所述內齒輪的齒數。

作為進一步優化的方案，所述出氣口處設置有泄壓閥。

作為第一種優化的實施方式，所述轉子順時針設置有三個與外殼內表面始終保持滑動接觸的接觸端：第一接觸端、第二接觸端、第三接觸端，所述轉子外表面與所述外殼內表面之間形成三個氣腔，所述轉子的內部對應三個氣腔分別設置有吸附室：第一吸附室、第二吸附室、第三吸附室，其中第一吸附室位于第一接觸端和第二接觸端之間，第二吸附室位于第二接觸端和第三接觸端之間，第三吸附室位于第三接觸端和第一接觸端之間，所述外殼設置有1個出氣口，1個進氣口和1個排氣口，初始位置時，轉子的第一接觸端位于進氣口的順時針側處，第三接觸端位于排氣口的逆時針側處，進氣口和排氣口位于初始位置的第一接觸端和第三接觸端之間，且進氣口位于排氣口順時針位置，出氣口正對第二接觸端。

上述實施方式中，所述外殼的內表面的弧形軌跡由下列方程得到：

x=R*cosα+e*cos3α；

y=R*sinα+e*sin3α；

轉子的輪廓線由下列方程得到：

v=30+t*60

d=-3*e*sin(3*v)/R

u=2*v-asin(d)

x=2*e*cos(u)*cos(3*v)+R*cos(2*v)

y=2*e*sin(u)*cos(3*v)+R*sin(2*v)

上述公式中，R為創成半徑，e為轉子的中心與外殼中心的距離，α∈[0°，360°]，t為時間。