專利名稱：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的制作方法
技術領域：
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所屬技術領域[0001]本實用新型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。
技術背景[0002]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[0003](1)單向閥通徑較小，限制了氣體流量。[0004](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。[0005]C3)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。[0006]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。[0007]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。[0008]ZL200520113827.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ZL 97234431.4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[0009](1)氣體從一吸附塔單向流至儲氧罐，中間不能回流；[0010](2)可以承受較大的壓差變化范圍，0 4bar;[0011](3)無論閥門如何放置，不會出現漏氣現象；[0012](4)靈敏度高，在較小的壓差范圍內即可連通氣路。[0013]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 氧裝置模塊化的重要組成部分。發明內容[0014]本實用新型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。[0015]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，該單 向閥由進氣閥體1、出氣閥體2、O型密封圈3、膜片4、限位壓片5、緊固螺栓6、沉孔 螺栓7和韌性墊片8組成，其中進氣閥體中A進氣通道9和B進氣通道10均具有一進氣 凹臺14，出口閥體的C出氣通道12有一出氣凸臺13，氣流由A進氣通道9和B進氣通 道10流入，經擠壓膜片4進入空腔11，再經過C出氣通道12流出。[0016]膜片4和限位壓片5被緊固螺栓6壓在進氣閥體1上，限位壓片5在膜片4上 方。進氣閥體1與出氣閥體2通過沉孔螺栓7連接在一起，在壓緊過程中，O型密封圈 3和韌性墊片8起到軟密封的作用。限位壓片5由薄片彈性金屬構成。閥體中空腔11截 面積必須大于A進氣通道9和B進氣通道10截面積的1.5倍。[0017]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。[0018]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。[0019]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。[0020]所述出氣閥體C出氣通道凸臺是為了節省物料，減輕重量，同時保證安裝強度。[0021]所述閥體中核心部件膜片可采用0.1 Imm硅膠墊、橡膠墊或具有彈性恢復的 其它韌性墊片，中央打有小孔，用于安裝緊固螺栓，保證在較小氣流壓力下即可打開膜 片。[0022]所述限位壓片保持膜片張開時不易發生錯位，當壓差減小時，膜片可恢復原 狀，限位壓片中央打孔，大于緊固螺栓外徑。[0023]緊固螺栓可以對限位壓片和膜片進行定位，當雙向組合低壓差膜片式單向閥處 于垂直放置時，膜片在緊固螺栓和限位壓片作用下不會脫離原來位置，膜片在自身彈力作用下封位進氣通道，防止漏氣和串氣發生。[0024]所述閥體中空腔是保證氣流大通量的重要部位，氣流在從A進氣通道和B進氣 通道流至C出氣通道時，不會因限流而發生阻塞，產生大的壓降；[0025]所述閥體中O型密封圈是保證進氣閥體與出氣閥體嚴密，不會發生漏氣現象， 也可采用螺紋、焊接、膠接等方式密封。[0026]所述閥體中沉孔螺栓是為了保證進氣閥體與出氣閥體安裝成整個閥體。[0027]所述韌性墊片是保證沉孔螺栓在加固過程中不會發生腔體漏氣，韌性墊片不能 采用金屬或其它硬質材料。[0028]所述閥體的安裝過程如下[0029]將膜片放在進氣閥體上表面中央部位，用限位壓片壓住膜片，將緊固螺栓通過 限位壓片和膜片穿入進氣閥體中央的螺紋中，擰緊。將O型密封圈置于出氣閥體平臺 上，然后與進氣閥體扣合，將韌性墊片置于進氣閥體背部的沉孔中，再放入沉孔螺栓， 用六角扳手擰緊。單向閥安裝完畢。
[0030]圖1是本實用新型的雙向組合低壓差膜片式單向閥的結構示意圖，左半部分為 剖面圖，右半部分為主視圖。[0031 ] 圖2為閥體從H-H切面仰視示意圖。[0032]圖3為閥體從H-H切面俯視示意圖。[0033]圖1中1.進氣閥體；2.出氣閥體；3.0型密封圈4.膜片5.限位壓片6.緊固螺 栓7.沉孔螺栓8.韌性墊片9.A進氣通道10.B進氣通道11.空腔12.C出氣通道13.出氣凸 臺14.進氣凹臺具體實施方式
[0034]參見圖1、圖2和圖3，膜片4放置于進氣閥體1上平面，以覆蓋A進氣通道和 B進氣通道為準，再放置限位壓片5，通過緊固螺栓6固定。進氣閥體1與出氣閥體2通 過O型密封圈3和韌性墊片8密封，通過沉孔螺栓7加固，當變壓吸附制氧機一塔(以下 稱A塔)處于高壓吸附產氧時，另一塔(以下稱B塔)處于解吸狀態，此時，A塔上端 氧壓力較高，通過雙向組合低壓差膜片式單向閥A進氣通道9流至膜片4處，由于空腔11 內壓力較低，氧氣在膜片4前后壓差作用下向限位壓片5—方張開，氧氣流至空腔11，由 于儲氧罐一端壓力較低，氧氣通過C出氣通道12流至儲氧罐，B塔壓力雖低，但由于B 塔端膜片4具有單向性，氣流無法從空腔11流至B塔；反之，當B塔處于高壓吸附產氧 時，氧氣經B進氣通道10流至空腔11，再流至儲氧罐。這樣，閥體實現了氣流的雙向 組合，即從不同方向來的氣流最終從一路輸出，大大減小了零配件。在使用過程中可以 防止因雙向組合低壓差膜片式單向閥放置方式不同而導致的漏氣現象。由于膜片4采用 膠墊，打開膜片4所需壓差較小，減小了阻力損失。氣流流經雙向組合低壓差膜片式單 向閥時內部有一大體積空腔11，而不是孔道，不會對氣流產生限流作用。當氣流逆向流 動時，由于有限位壓片5壓住膜片4，膜片4不會發生錯位而產生局部漏氣。
權利要求1.一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，該單向 閥由進氣閥體(1)、出氣閥體O)、O型密封圈(3)、膜片0)、限位壓片(5)、緊固螺栓 (6)、沉孔螺栓(7)和韌性墊片(8)組成，其中進氣閥體中A進氣通道(9)和B進氣通道 (10)均具有一進氣凹臺(14)，出口閥體的C出氣通道(12)有一出氣凸臺(13)，氣流由 A進氣通道(9)和B進氣通道(10)流入，經擠壓膜片(4)進入空腔(11)，再經過C出氣 通道(12)流出；膜片(4)和限位壓片(5)被緊固螺栓(6)壓在進氣閥體(1)上，限位壓片(5)在膜片 (4)上方；進氣閥體(1)與出氣閥體( 通過沉孔螺栓(7)連接在一起。
2.根據權利要求1所述的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 征在于閥體中核心部件膜片(4)采用0.1 Imm硅膠墊、橡膠墊或具有彈性恢復的其它 韌性膠墊。
3.根據權利要求1所述的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 征在于限位壓片(5)由薄片彈性金屬構成。
4.根據權利要求1所述的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 征在于閥體中空腔(11)截面積必須大于A進氣通道(9)和B進氣通道(10)截面積的1.5倍。
專利摘要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。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，單向閥某一進氣通道(A進氣通道或B進氣通道)處于高壓時，另一通道(B進氣通道或A進氣通道)處于低壓狀態，不會出現A進氣通道和B進氣通道串流現象，實現了氣流的雙向組合，即從不同方向來的氣流最終從一路輸出，大大減小了零配件。當氣流逆向流動時，由于限位壓片壓住膜片，膜片不會發生錯位而產生局部漏氣。打開膜片所需壓差較小，減小了阻力損失；氣流無阻塞現象。
文檔編號F16K15/14GK201810832SQ20102027291
公開日2011年4月27日 申請日期2010年7月23日 優先權日2010年7月23日
發明者劉應書, 劉文海, 張輝 申請人:北京科技大學