УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛОРОДА ИЗ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Полезная модель относится к области адсорбционной техники и может быть использована при разделении воздуха путем адсорбции.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является известная установка для получения кислорода из атмосферного воздуха по патенту РФ №2140806, МПК B01D 53/04, з. 1998.12.08, oп. 1999.11.10. - прототип.
Известная установка состоит из воздушного компрессора, блока очистки и адсорбционного блока, содержащего ресивер, два заполненных сорбентом адсорбера, входные патрубки которых подключены к системе подачи сжатого воздуха, а выходные патрубки - к ресиверу, трубопроводы, соединяющие адсорберы с ресивером, источником сжатого воздуха, потребителем, и два параллельных трубопровода, соединяющих выходные патрубки адсорберов между собой, с установленными на них управляемыми клапанами и сужающими устройствами типа расходных шайб. Проходные сечения расходных шайб различны и подобраны специальным образом. Блок управления, осуществляющий переключение клапанов в определенной последовательности с целью реализации в адсорберах цикла адсорбция - регенерация. Установка имеет второй трубопровод, соединяющий выходной патрубок одного адсорбера с выходным патрубком другого, причем на первом и на втором трубопроводах установлены клапаны и сужающие устройства типа расходных шайб. Проходные сечения расходных шайб различны и подобраны специальным образом.
Недостатком прототипа является отсутствие возможности регулирования уровня концентрации кислорода в воздухе на выходе и в помещении вследствие прямого потока концентрацией 90-95%.
Задача, положенная в основу полезной модели, заключается в расширении функциональных возможностей работы установки за счет регулирования уровня концентрации кислорода в воздухе на выходе в частности и в помещении в целом.
Поставленная задача достигается тем, что установка для получения кислорода из атмосферного воздуха, содержащая соединенные трубопроводами воздушный компрессор и блок очистки, ресивер и адсорбционный блок, выполненный из двух заполненных сорбентом адсорберов, патрубки входа и выхода которых соединены между собой двумя парами параллельных трубопроводов с установленными на них управляемыми клапанами, связанными с блоком управления, согласно полезной модели, блок очистки соединен с ресивером дополнительным трубопроводом, а трубопроводы выхода блока очистки снабжены регулируемыми клапанами, связанными с блоком управления. Установка также снабжена калорифером с дополнительным компрессором, которые соединены трубопроводами с адсорбционным блоком и блоком очистки.
Соединение ресивера с блоком очистки воздуха обеспечивает подачу через регулируемый клапан очищенного атмосферного воздуха, не обогащенного кислородом, для его смешивания с обогащенным кислородом воздухом, поступающим через систему клапанов из адсорбционного блока. Блок управления осуществляет переключение клапанов в определенной последовательности с целью реализации в адсорберах цикла адсорбция-регенерация и с целью регулирования уровня концентрации кислорода в воздухе на выходе.
Наличие калорифера с дополнительным компрессором, которые соединены трубопроводами с адсорбционным блоком и блоком очистки
обеспечивает регулирование уровня концентрации кислорода в воздухе на выходе в различных температурных режимах работы установки.
В источниках патентной и научно-технической информации не обнаружена указанная выше совокупность существенных признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию «новизна».
Устройство может быть изготовлено в условиях промышленного производства с использованием известного оборудования и приборов, что подтверждает соответствие полезной модели критерию «промышленная применимость».
На чертеже представлена схема предлагаемой к защите установки.
Установка для получения кислорода из атмосферного воздуха содержит связанные системой трубопроводов воздушный компрессор 1, блок очистки 2 воздуха, состав которого определяется исходя из условий работы, дополнительный компрессор 3, датчик температуры Т, данные которого используются для регулирования работы калорифера 4, необходимого для подогрева поступающего воздуха в случае необходимости до нормальной температуры 20°С, адсорбционный блок АБ и ресивер 6. Адсорбционный блок АБ, благодаря которому происходит генерирование кислорода, в свою очередь состоит из двух адсорберов 5.1 и 5.2, заполненных сорбентом, системы трубопроводов, связывающих адсорберы и ресивер между собой, с источником сжатого воздуха, с дренажной магистралью. На трубопроводах адсорбционного блока АБ установлены управляемые клапаны 01, 02, а на трубопроводах, соединяющих блок очистки 2 с компрессором 3 и ресивером 6 -регулируемые клапана К1 и К2. Блок управления БУ, осуществляет переключение клапанов 01 и 02 для попеременной реализации в адсорберах 5.1 и 5.2 цикла адсорбция-регенерация, а также регулирование клапанами К1 и К2 двух воздушных потоков для изменения концентрации кислорода в воздухе на выходе.
Установка работает следующим образом.
Воздушный компрессор 1 засасывает атмосферный воздух, сжимает его до давления не более 2 атмосфер и подает на вход блока очистки 2, в котором происходит очищение воздуха от вредных примесей. Далее сжатый воздух по одному каналу поступает в ресивер 6, а по второму на вход компрессора 3. Компрессор 3 сжимает поступающий воздух до давления 4-6 атмосфер. Далее срабатывает датчик температуры Т. В случае, если температура ниже 20°С, включается калорифер 4. Далее воздушный поток поступает на вход адсорбционного блока АБ. Блок управления БУ управляет клапанами следующим образом:
1. Если работает адсорбер 5.1, тогда клапана 01 открыты, а 02 закрыты. Т.е. воздух поступает на вход адсорбера 5.1 и далее по системе трубопровода, а адсорбер 5.2 в это время проходит стадию регенерации, производя сброс азота.
2. Если работает адсорбер 5.2, тогда открыты клапана 02, а 01 закрыты. Воздух поступает на вход адсорбера 5.2 и далее по системе трубопровода, а адсорбер 5.1 в это время проходит стадию регенерации, производя сброс азота. Работа клапанов 01-02 напрямую связана с концентрацией кислорода на выходе из АБ. Смена адсорбера происходит, если концентрация кислорода опускается ниже определенного уровня, например 90%. Таким образом, каждый из адсорберов попеременно проходит цикл адсорбция-регенерация. Установка имеет необходимую автоматику для анализа воздуха на входе и на выходе с точки зрения температуры и концентрации кислорода (на чертеже не показано).
Клапана K1, K2, также регулируются блоком управления БУ. Принципиальное их назначение - регулирование концентрации кислорода, которое осуществляется следующим образом.
Замеряется газоанализатором О2 количество кислорода в помещении, результаты замера сравниваются с нужной концентрацией кислорода, заданной пользователем. При концентрации кислорода в помещении больше заданной, клапан К2 приоткрывается на один шаг. При концентрации кислорода в помещении меньше заданной К2 закрывается на 1 шаг. Таким образом, концентрация кислорода в помещении регулируется в реальном времени и в течение 3х-4х шагов устанавливается на нужном уровне.
В жарких климатических условиях работы установки возможно также подключение в систему кондиционера на выходе блока очистки 2.
Таким образом, предлагаемая установка получения кислорода из атмосферного воздуха в отличие от прототипа дает возможность вырабатывать чистый воздух с регулируемым уровнем концентрации кислорода в нем от 21% до 95% в температурном режиме от -40°С до +40°С.