專利名稱：一種用膜分離法制取富氧和低氧空氣的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型提供一種利用膜分離技術(shù)制取富氧和低氧空氣的裝置，該裝置可同時提供氧含量在22～29％的富氧空氣和氧含量在10～20％低氧空氣。這種裝置可作為一種醫(yī)療保健設(shè)備，特別是它可提供富氧或低氧空氣環(huán)境、可作為科研和各種訓(xùn)煉的附設(shè)裝置。
目前作為醫(yī)療保健用氧源主要采用鋼瓶氧，變壓吸附法或采用高分子膜分離法制富氧設(shè)備。其中采用鋼瓶氧源這種傳統(tǒng)的供氧方法，除使用不方便外，還存在有安全問題。變壓吸附法又稱PAS法是利用各種吸附劑進(jìn)行變壓吸附可得到60～93％的富氧空氣。該法設(shè)備投資較大，供氧源質(zhì)量不穩(wěn)定，使用也不方便，并仍然存在不安全等缺點。高分子膜分離法，即利用空氣中的氧和氮氣通過高分子膜時的滲透速率不同，在壓力差驅(qū)動下，由空氣制取不同氧含量的氣體。該法使用安全，方便，操作簡單，是目前一種較好的提供富氧氣體的方法。但是目前的這類裝置，如中國專利CN87202559，89220511及94207425等所公開的技術(shù)，直接用作醫(yī)療保健器械尚存在很多缺點。另一方面低氧空氣也具有一定的臨床醫(yī)療效果，例如人為地用低氧空氣使病人血循環(huán)增快，以改善血壓偏高，心律不齊和睡眠失常等病狀。同時低氧空氣環(huán)境可以摸似高原地區(qū)或高空缺氧的自然條件，為科研和各種訓(xùn)煉提供方便的條件，但目前能提供這種制低氧空氣的設(shè)備尚不多，特別是能滿足同時提供富氧和低氧空氣的合適的專用設(shè)備尚無報導(dǎo)。
本實用新型的目的是提供一種用膜分離法制取富氧和低氧空氣的裝置。該裝置既可作為一種醫(yī)療保健設(shè)置用于治療也可作為一種附設(shè)設(shè)置提供富氧或低氧的空氣環(huán)境。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，它仍然采用膜分離技術(shù)提供富氧空氣，這部分的結(jié)構(gòu)也與典型的膜法富氧裝置相同，而低氧空氣源本實用新型取自空氣被膜組件截留后的氧含量低的空氣，再經(jīng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量和氧濃度，得到低氧含量的空氣。本實用新型為能大功率提供含氧濃度在22～29％，數(shù)量可達(dá)170NM3/h以上的富氧空氣，采用多支卷式膜組件組合構(gòu)成膜裝置，通風(fēng)機(jī)送出的空氣通過空氣均配箱進(jìn)入膜裝置里使每個膜組件的壓頭和流量基本相等，空氣均配箱為一喇叭形園筒，進(jìn)出口外徑與通風(fēng)機(jī)出口和膜裝置入口外徑相同，這種形狀的園筒可完全避免通風(fēng)中出現(xiàn)死角。膜裝置的另一端空氣滲透通過膜組件部分為富氧空氣，經(jīng)過真空均分器使每個膜組件在同一真空度下操作，真空均分器也為一喇叭形園筒，其大口端與膜裝置出口端密封連接，其園筒側(cè)壁裝有引出管，引出管與真空泵相連，管中配有調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)富氧空氣的流量。真空均分器小口端內(nèi)有連結(jié)管，與各卷式膜組件的中心管密封連接，由小口端引出的即為空氣被膜組件截留后成為的低氧空氣，在小口端引出管上裝有調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)低氧空氣流量和氧濃度。由于低氧空氣十分干燥，為使其適于應(yīng)用設(shè)有增濕器，其內(nèi)含有1/2～1/4體積水，低氧空氣通過增濕器后含有水蒸汽成濕潤空氣。同樣為改變富氧空氣的質(zhì)量，對結(jié)構(gòu)上也作以改進(jìn)，選用水環(huán)泵作真空泵，并設(shè)置汽水分離器脫除富氧空氣中的部分水份，再經(jīng)脫水器進(jìn)一步處理使富氧空氣成含有適宜水份的清新空氣。下面通過附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)給予進(jìn)一步地說明。
附


圖1為膜分離法制取富氧和低氧空氣的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1.空氣過濾器；2.通風(fēng)機(jī)；3.空氣均配箱；4.膜裝置；5.微壓表；6.低氧調(diào)節(jié)閥；7.增濕器；8.高氧調(diào)節(jié)閥；9.真空表；10.真空均分器；11.水環(huán)泵；12.汽水分離器；13.脫水器；A.富氧空氣出口；B.低氧空氣出口。
由
圖1所示結(jié)構(gòu)的制取富氧和低氧空氣的裝置可為本實用新型的一個實施例。該裝置主要由空氣過濾器1，通風(fēng)機(jī)2，空氣均配箱3，膜裝置4，真空均分器10，低氧調(diào)節(jié)閥6，增濕器7，水環(huán)泵11，汽水分離器12和脫水器13組成，各部分的結(jié)構(gòu)和組裝如前所述，其中增濕器7，汽水分離器12，脫水器13和空氣過濾器1的結(jié)構(gòu)都可按常規(guī)技術(shù)加工而成。其使用過程如下，通風(fēng)機(jī)2吸入經(jīng)空氣過濾器1濾清的空氣并送到空氣均配箱3的入口，空氣經(jīng)均配箱3進(jìn)入膜裝置4的多支卷式膜組件的中心孔中；部分空氣滲透過膜組件進(jìn)入到真空均分器10內(nèi)，由喇叭形真空均分器10側(cè)壁引出的導(dǎo)管與水環(huán)泵11的入口相接，水環(huán)泵11將真空均分器10內(nèi)富氧空氣抽出，導(dǎo)管中調(diào)節(jié)閥8用來調(diào)節(jié)富氧空氣的流量，富氧空氣到汽水分離器13中脫出部分水份后，再進(jìn)入脫水器中進(jìn)一步脫去水，使成為宜于使用的濕潤富氧空氣，由富氧空氣出口A引出。進(jìn)入到卷式膜組件的中心孔中另一部分被膜截留的空氣成為低氧空氣，由真空均分器10內(nèi)連結(jié)管送到真空均分器10的小口端引出管，經(jīng)調(diào)節(jié)閥6控制其排出低氧空氣的量，低氧空氣經(jīng)增濕器加濕后即可由低氧空氣出口B排放出應(yīng)用。該裝置中各部件可按常規(guī)技術(shù)設(shè)計加工制造，裝置中微壓表5和真空表9是為觀察壓力所設(shè)置的。
上述制取富氧和低氧空氣裝置，當(dāng)通風(fēng)機(jī)配電1.1KW，流量310NM3/h，風(fēng)壓7000Pa膜裝置直徑1200mm，高1500mm，內(nèi)裝14支200×1000mm的卷式膜組件，水環(huán)泵用SK-12，配電18.5KW，極限真空度大于-0.085MPa，當(dāng)真空度為-0.072MPa時，抽氣速率為10.2M3/mm，可提供富氧空氣量為170NM3/h，氧濃度為26％，低氧空氣量140NM3/h，氧濃度為14.5％(相當(dāng)于海撥3000米)，可供上百名運動員進(jìn)行訓(xùn)練使用。這種裝置可以同時分別提供富氧和低氧空氣，也可交替提供富氧或低氧空氣。
權(quán)利要求1.一種采用膜法制取富氧和低氧空氣裝置，包括空氣過濾器(1)，通風(fēng)機(jī)(2)，膜裝置(3)和真空泵(11)，其特征在于通風(fēng)機(jī)(2)與膜裝置(4)間由空氣均配箱(3)連接，空氣均配箱(3)為一喇叭形園筒，園筒小大口兩端分別與通風(fēng)機(jī)(2)出口端與膜裝置(4)入口端連接；膜裝置(4)與真空泵(11)間由真空均分器(10)連接，真空均分器(10)為喇叭形園筒，大口端與膜裝置(4)出口端密封連接，小口端內(nèi)連接管與膜裝置中的各卷式膜組件的中心管密封連接，由小口端引出被膜組件截留后低氧空氣，小口端引出管裝有低氧調(diào)節(jié)閥(6)，調(diào)節(jié)排出低氧空氣的量和氧濃度；在真空均分管(10)側(cè)壁裝有導(dǎo)管與真空泵(11)入口連接，由真空泵(11)出口制得富氧空氣。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于膜裝置(4)內(nèi)由多支卷式膜件組合裝成。
3.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于低氧空氣經(jīng)低氧調(diào)節(jié)閥(6)后送入增濕器(7)，增濕器(7)為內(nèi)含有1/2～1/4體積水的封閉箱體。
4.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于真空泵(11)為水環(huán)泵(11)，水環(huán)泵(11)后設(shè)置有汽水分離器(12)和脫水器(13)，富氧空氣由水環(huán)泵(11)排出后經(jīng)汽水分離器(12)分離出水份，再經(jīng)脫水器(13)進(jìn)一步脫水后得到富氧空氣。
專利摘要一種膜法制富氧和低氧空氣的裝置由空氣過濾器,通風(fēng)機(jī),空氣均配箱,膜裝置,調(diào)節(jié)閥,增濕器,真空均分器,水環(huán)泵,汽水分離器和脫水器構(gòu)成,該裝置中低氧空氣是膜裝置中空氣被膜組件截留后的部分,經(jīng)增濕器后輸出含氧10～20%的低氧空氣;富氧空氣中經(jīng)水環(huán)泵抽出后,經(jīng)汽水分離器和脫水器脫水后得到含氧22～29%的富氧空氣,該裝置可用作醫(yī)療保健設(shè)備,特別是作為可提供富氧和低氧環(huán)境的科研和各種訓(xùn)練的附設(shè)裝置。
文檔編號B01D53/22GK2301252SQ9622672
公開日1998年12月23日 申請日期1996年6月28日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月28日
發(fā)明者沈光林, 田福聚, 張鋼 申請人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所