КОНЦЕНТРАТОР КИСЛОРОДА

Полезная модель относится к устройствам получения кислородо обогащенного газа из атмосферного воздуха короткоцикловой безнагревной адсорбцией, используемым в больницах и медицинских учреждениях, преимущественно для обеспечения кислородом аппаратов искусственной вентиляции легких и кювет для новорожденных, а также для длительной оксигенотерапии и кислородных процедур в больницах и поликлиниках.
В настоящее время известные концентраторы кислорода громоздки, сложны по конструкциям, требуют больших площадей для их установки и установки вспомогательного оборудования, кроме того требуют больших материальных затрат.
Известен концентратор кислорода посредством разделения атмосферного воздуха короткоцикловой безнагревной адсорбцией на синтетических цеолитах, содержащий соединенные трубопроводами компрессор с выходным фильтром, два параллельных адсорбера и ресивер кислорода, блок управления электро-пневмоавтоматикой, помещенные в корпус, при этом каждый адсорбер внутри оснащен под пружинным перфорированным диском. (пат. RU №2077370, МПК В01Д 53/04, опуб. 20.04.1997 г.)
В этом концентраторе кислорода, наиболее близком к предлагаемому, из-за низкой надежности основных технических характеристик синтетического цеолита, и низкой надежности работы компрессора из-за отсутствия вентиляции, приводящих к снижению срока службы концентратора.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в повышении надежности работы концентратора, простого в эксплуатации и обслуживании.
Для достижения этого технического результата концентратор кислорода посредством разделения атмосферного воздуха короткоцикловой безнагревной адсорбцией на синтетических цеолитах, содержащий соединенные трубопроводами компрессор с входным фильтром, два параллельных адсорбера и ресивер кислорода, блок управления электропневмоавтоматикой, помещенные в корпус, при этом каждый адсорбер внутри оснащен подпружиненным перфорированным диском, он дополнительно снабжен ресивером воздуха для сглаживания давления, вход которого соединен с выходом компрессора, фреоновым осушителем для поглощения влаги, вход которого соединен с выходом дополнительного ресивера воздуха, конденсатосборником, вход которого соединен с выходом ресивера и выходом осушителя, а компрессор размещен в кожухе с трехслойным звукоизоляционным материалом и двумя вентиляторами, установленными в корпусе компрессора, и сам компрессор установлен на виброопоры, при этом блок управления электро-пневмоавтоматики снабжен вентилятором, установленным на дно корпуса концентратора, а ресивер кислорода соединен параллельно с каждым входом и выходом адсорберов через пневмоэлектрические клапаны, причем на дно каждого адсорбера последовательно уложены - перфорированный нержавеющий диск, затем стеклянные шарики диаметром 5 мм, нержавеющая сетка с диаметром ячейки 0,8-1,0 мм, цеолит, фильтрующая прокладка с тонкостью фильтрации 5-10 мкм и нержавеющая сетка с диаметром ячейки 0,8-1,0 мм, а каждый подпружиненный диск выполнен с отверстиями диаметром 10 мм и закрыт крышкой адсорбера, при этом, наружная поверхность корпуса концентратора оклеена однослойным звукоизолирующим материалом. Кроме того в качестве цеолита использован цеолит марки G-5000 с размером гранул 1,2-2 мм, в качестве звукоизоляционного материала - материал K-FONiK, а в качестве виброопор использованы виброопоры марки АКЗС.
Признаки, отличающие предлагаемый концентратор кислорода от наиболее близкого, характеризуют наличие дополнительного ресивера воздуха для сглаживания давления, вход которого соединен с выходом компрессора, наличие фреонового осушителя для поглощения влаги, вход которого соединен с выходом дополнительного ресивера воздуха, наличие конденсатосборника вход которого соединен с выходом ресивера воздуха и выходом осушителя, размещение компрессора в кожухе с трехслойным звукоизоляционным материалом и двумя вентиляторами, установленными в корпусе компрессора, расположением компрессора на виброопорах, наличие у блока управления электро-пневмоавтоматики вентилятора, установленного на дно корпуса концентратора, параллельное соединение ресивера кислорода с каждым входом и выходом адсорберов через пневмоэлектрические клапаны, последовательное уложение на дно каждого адсорбера -перфорированного нержавеющего диска, стеклянных шариков диаметром 5 мм, нержавеющей сетки с диаметром ячейки 0,8-1,0 мм, цеолита, фильтрующей прокладки с тонкостью фильтрации 5-10 мкм и нержавеющей сетки с диаметром ячейки 0,8-1,0 мм, выполнение подпружиненного перфорированного диска с диаметром отверстий 10 мм и закрытие крышкой адсорбера, оклеивание наружной поверхности корпуса концентратора однослойным звукоизолирующим материалом, использование в качестве цеолита - цеолита марки G-5000 с размером гранул 1,2-2 мм, использование в качестве изоляционного материала - материала K-FONiK, а в качестве виброопор - виброопоры марки АКЗС, и которые позволяют сократить поглощение влаги цеолитом, обеспечить надежную работу и эксплуатацию оборудования, и бесперебойную работу концентратора в течение 18 месяцев.
Предлагаемый концентратор кислорода иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-4.
На фиг. 1 показан схематично концентратор кислорода;
на фиг. 2 - вид спереди;
на фиг. 3 - вид сбоку;
на фиг. 4 - адсорбер в разрезе.
Концентратор кислорода (фиг. 1, 2, 3, 4) содержит на входе фильтр 1 соединенный трубопроводами с компрессором 2, два адсорбера 3 и 4, соединены параллельно через пневмоэлектрические клапаны 5, 6, 7, 8, 9, 10 на входе, причем клапаны 7 и 8 для сброса азота, и 11, 12 на выходе. Конструкция адсорберов 3 и 4 (фиг. 4) одинакова и представляет из себя цилиндрическую емкость 12 литров, на дно каждого из адсорберов 3 и 4 уложены сначала перфорированный нержавеющий диск 13, затем стеклянные шарики 14 диаметром 5 мм для равномерного рассеивания воздушного потока, на них уложена сетка 15 из нержавеющей стали с диаметром ячейки 0,8-1,0 мм. Далее цеолит 16 марки G-5000 с размером гранул 1,2-2,0 мм, а на него фильтрующая прокладка 17 с тонкостью фильтрации 5-10 мкм, выполненная например из полиуретана, на нее уложена сетка 18 из нержавеющей стали с диаметром ячейки 0,8-10 мм, затем перфорированный диск 19 с диаметром отверстий 10 мм, который нагружен пружиной 20 и закрыт крышкой 21 адсорбера. Концентратор содержит ресивер кислорода 22, блок управления 23 электро-пневмоавтоматикой, концентратор дополнительно снабжен ресивером 24 воздуха для сглаживания давления, вход которого соединен с выходом компрессора 2, фреоновым осушителем 25 для поглощения влаги, вход которого соединен с выходом ресивера 24 воздуха, конденсатосборником 26, вход которого соединен с выходом ресивера 24 воздуха и выходом осушителя 25. Компрессор 2 размещен в кожухе 27 с трехслойным звукоизоляционным материалом марки К-РОМК для снижения шума и двумя вентиляторами 28 и 29, установленными в корпусе компрессора 2 на виброопоры 30 марки АКЗС для устранения вибрации. Блок управления 23 электро-пневмоавтоматики снабжен вентилятором 31, установленным на дно корпуса 32 концентратора кислорода, а ресивер 22 кислорода соединен параллельно с каждым входом и выходом адсорберов 3, 4 через пневмоэлектрические клапаны 11 и 12, наружная поверхность корпуса 32 концентратора оклеена звукоизолирующим материалом, например, марки K-FONiK. Выходы адсорберов 3 и 4 через пневмоэлектрические клапаны 11 и 12 соответственно связаны с ресивером 22 кислорода (фиг. 1), регулятором 33 давления, дроссель 34, где устанавливается расход кислорода и через медицинский стерилизационный фильтр 35 (качество очистки до 0,25 мкм), к потребителю. Наружная поверхность корпуса 32 концентратора кислорода оклеена однослойным звукоизоляционным материалом, например, марки K-FONiK.
Концентратор кислорода работает следующим образом.
Воздух из помещения с приточно-вытяжной вентиляцией в котором находится концентратор кислорода, всасывается безмасляным компрессором 2. Воздух накапливается в ресивере 24, где сглаживается давление и часть конденсата, выпавшего из воздуха поступает в конденсатосборник 26 расположенный снаружи под днищем концентратора, и далее воздух поступает во фреоновый осушитель 25, который практически полностью убирает влагу из воздуха, его точка росы +3°C, что полностью сохраняет свойства цеолита и позволяет эксплуатировать адсорберы без регенерации цеолита на весь срок службы концентратора кислорода, конденсат поступает в конденсатосборник 26, а воздух далее поступает в блок управления 23 электро-пневмоавтоматической, адсорберы 3 и 4 где разделяется на кислород и газ, обогащенный азотом. Процесс разделения воздуха основан на том, что молекулы азота способны поглощаться кратковременно микропорами цеолита 16, причем это происходит последовательно в адсорберах 3 и 4. В цилиндр адсорбера 3 снизу подается сжатый воздух через клапан 5 азот поглощается цеолитом 16, одновременно открывается клапан 8, который сбрасывает азот из адсорбера 4 в атмосферу, затем через определенное время открывается клапан 11, а кислород из адсорбера 3 поступает в ресивер 22. Затем клапан 8 закрывается, и через определенное время закрываются клапана 5 и 11. Одновременно открываются клапан 10, который выравнивает давление между адсорберами 3 и 4. Через время полуцикла адсорберы 3 и 4 обмениваются своими функциями. Воздух поступает через клапан 6 в адсорбер 4, азот поглощает цеолитом, одновременно открывается клапан 7, который сбрасывает азот в атмосферу из адсорбера 3. Через определенное время открывается клапан 12, а кислород из адсорбера 4 поступает в ресивер 22. Затем закрывается клапан 7, затем через определенное время закрываются клапана 6 и 12. Одновременно открывается клапан 9, который выравнивает давление между адсорберами 3 и 4. Такой цикл повторяется многократно. Извлеченный из воздуха концентрированный кислород накапливается в ресивере 22. После ресивера 22 кислород проходит через регулятор давления 33, дроссель 34, где устанавливается необходимый расход кислорода и через медицинский стерилизацыонный фильтр 35 (качество очистки кислорода до 0,25 мкм), поступает к потребителю.
Предлагаемый концентратор кислорода полностью автоматизирован и работает непосредственно без участия человека.
3
Таким образом, предлагаемый концентратор кислорода компактен, имеет возможность перемещаться (смонтирован на 4-х колесах), может обеспечить бесперебойную работу, с производительностью до 20 литров кислорода в минуту при давлении 3,5 кг/см и концентрация кислорода 90-94%, обеспечивает высокую надежную работу в течение 18 месяцев эксплуатацию и обслуживание.
Был изготовлен промышленный образец предлагаемого концентратора кислорода, успешно прошел испытание в Высокогорской центральной районной больнице Республике Татарстан. Намечено внедрение предлагаемого концентратора кислорода в 3 квартале 2014 года.