[发明专利]基于膜的压缩空气呼吸系统

说明书

技术领域

发明大体涉及基于膜(mebrane-based)的压缩空气呼吸系统和方法。更具体地，本发明涉及例如利用净化外部清除气流的膜分离器。

背景技术

在现有技术中已知，具有在包括呼吸空气系统、食品包装、制药实验室和集成电路制造中的多种用途的压缩空气可以被处理以去除污染物和水蒸气。压缩呼吸空气(CBA)可以通过呼吸空气净化系统(BAPS)产生。BAPS可以为了两个主要功能而采用：(i)脱水以从未处理的空气去除过量的水分；和(ii)净化以从未处理的空气去除固体颗粒、油气溶胶和烃蒸气。BAPS的净化功能还可以被配置为将一氧化碳转化为二氧化碳。

便携且稳定的BAPS可以被用于向面具、头盔和头罩供应纯净的CBA。CBA系统可以被用于对参与像救火、喷砂、喷漆、化学溢出物清扫、焊接、磨削、管和罐清洁以及反复暴露于能够对健康构成威胁的未处理空气的相似活动的工人提供呼吸质量的空气。联邦条例要求CBA被使用在未处理的空气可能立即产生身体不适、在反复暴露后产生慢性中毒、或在长期暴露后产生极为有害的生理症状的环境中。

传统的BAPS通常利用干燥器或冷却干燥器技术以使压缩空气脱水。这些装置均不是非常便携的并需要电控或复杂且昂贵的气动控制来操作。期望提供具有增强的便携性和减小的制造成本同时消除对任何外部功用(除了压缩空气之外)的需要同时从压缩空气去除水、液态油、油蒸汽、一氧化碳和可发觉的气味的BAPS。

此外，一些传统的BAPS，比如利用干燥剂干燥器的BAPS，需要清除(吹扫)空气以有效地运行。如果该清除空气从先于系统中空气净化的的部位取得，则清除空气可能包含致命污染物，比如一氧化碳。清除空气随后被从系统排出到周围环境中，潜在地将环境污染。期望提供产生技术安全规程和劳动保护条例(OSHA)中D级质量的呼吸空气且不会污染系统的安装区域或周围环境的BAPS。

发明内容

上述需要通过本发明被很大程度上满足，其中在一个实施例中呼吸空气净化系统可以被利用以通过不会污染BAPS的安装区域的膜清除排气气流来提供OSHA中D级质量的呼吸空气。该改进的BAPS通过利用带有纯净的外部清除气流的膜干燥器来实现。清除入口设在催化剂过滤器处理之后的膜干燥器的下游，该催化剂过滤器从清除入口气流去除一氧化碳(CO)。

在发明的示例实施例中，可以使用具有不包含一氧化碳的清除气流的呼吸空气净化装置。使用膜干燥器将水蒸气从压缩空气气流去除，膜干燥器包括具有渗透部分和非渗透部分的膜、容纳该膜的膜外壳、连接到膜的膜原料入口导管和流体连接到膜的非渗透部分的非渗透气体出口导管。膜的中间部分的输送管可以被用于将一部分非渗透产品气体从膜的非渗透部分输送到非渗透气体出口导管。在一些实施例中，过滤器安装支架被用于安装膜分离部件。为了能够提供外部清除气流，膜外壳可以具体表现为“T型”过滤器外壳。

用于清洗膜干燥器的外渗透部分的清除气流可以从催化剂过滤器取得。该催化剂过滤器包括含有催化剂床的滤筒、将滤筒保持在催化剂床外壳内并具有出口孔的两个端件、连接到催化剂床的催化剂入口导管和连接到出口孔的产品气体出口导管。在一些实施例中，催化剂过滤器包括湿度计和塞紧口，塞紧口用于由使用者选择性添加一氧化碳监测装置。

在示例实施例中，清除入口管或导管提供从催化剂过滤器部件到膜的渗透部分的气体连接。因此，基本上不含有一氧化碳的清除气体气流从催化剂过滤器部件流动到膜分离部件。呼吸空气净化装置还可以包括膜外壳内的清除入口导管。呼吸空气净化装置可以进一步包括用于计量进入膜的渗透部分的气体量的清除节流口。在一些实施例中，过滤器安装支架被用于安装催化剂过滤器部件。在发明的一些实施例中，清除过滤器，比如烧结青铜过滤器，被流体连接到清除入口管。在示例实施例中，管螺纹的催化剂配件与催化剂床外壳相交而形成配合密封，并且适配器配件保持催化剂配件的管螺纹与清除入口管之间的连接。

在发明的一些实施例中，预过滤器可被用于在压缩空气在膜干燥器中被处理之前处理压缩空气。如此，BAPS可以包括位于膜分离部件上游的至少一个预过滤器。呼吸空气净化装置可进一步包括位于催化剂过滤器下游的活性碳过滤器和位于活性碳过滤器下游的微粒过滤器。