[发明专利]变压吸附装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种变压吸附装置，主要应用于气体介质分离的技术领域之中。

背景技术

变压吸附法（简称PSA）作为一种气体分离技术问世后，就受到各国工业界的关注，竞相开发和研究，发展迅速。其工作原理是：利用吸附剂分子筛对不同气体分子“吸附”性能的差异而将气体混合物分开，吸附平衡后根据分子筛在不同压力下对吸附气体吸附量不同的特性，降低压力使分子筛解除对吸附气体的吸附，这一过程称为再生。目前，变压吸附装置通常使用两塔或多塔并联，这样可以交替进行加压吸附和解压再生，从而获得连续的产品气。

目前，市场上大多数的变压吸附装置，如图3所示，主要都是通过传统的压缩机1’对气体进行压缩后经过管道2’进入到吸附塔(罐)3’中利用分子筛进行气体的分离。管道2’上设置有阀门4’。

这种装置存在以下几点缺陷：分离式设计、零部件多、体积大、结构松散、管耗阀损大、单位功率出气率低，需要复杂的控制电路，同步控制困难，可靠性差，成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单紧凑，不需要复杂的气体管路，同步控制简单，省去传统装置中相应的电磁阀及其复杂的控制电路的变压吸附装置。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种变压吸附装置，包括：

外壳，所述外壳的内表面为弧面，所述外壳设置有至少一个进气口、至少一个排气口、至少一个用于排出被分离气体的出气口；

转子，所述转子设置在所述外壳内，所述转子设置有至少两个与所述外壳内表面始终保持滑动接触的接触端，所述转子外表面与所述外壳内表面在相邻接触端之间形成单独腔体即气腔，各气腔由所述接触端进行分隔；

吸附室，所述吸附室设置在所述转子内部，为转子的一部分，与转子一起旋转，所述吸附室内部装填分子筛，且所述吸附室对应各气腔设置筛孔同气腔连通。

进一步具体的，所述单独腔体在每一个工作循环随所述转子旋转依次经过进气口、出气口、排气口。

进一步的，所述转子的中心与所述外壳中心不重合，所述转子在旋转过程中其中心绕外壳的中心转动。

作为优化的方案，所述变压吸附装置还包括位于外壳中心处的由电机驱动旋转的具有外齿轮的中心轴，所述转子中心处设置有内齿轮，所述中心轴的外齿轮与所述转子的内齿轮相互啮合，所述外齿轮的齿数小于所述内齿轮的齿数。

作为进一步优化的方案，所述出气口处设置有泄压阀。

作为第一种优化的实施方式，所述转子顺时针设置有三个与外壳内表面始终保持滑动接触的接触端：第一接触端、第二接触端、第三接触端，所述转子外表面与所述外壳内表面之间形成三个气腔，所述转子的内部对应三个气腔分别设置有吸附室：第一吸附室、第二吸附室、第三吸附室，其中第一吸附室位于第一接触端和第二接触端之间，第二吸附室位于第二接触端和第三接触端之间，第三吸附室位于第三接触端和第一接触端之间，所述外壳设置有1个出气口，1个进气口和1个排气口，初始位置时，转子的第一接触端位于进气口的顺时针侧处，第三接触端位于排气口的逆时针侧处，进气口和排气口位于初始位置的第一接触端和第三接触端之间，且进气口位于排气口顺时针位置，出气口正对第二接触端。

上述实施方式中，所述外壳的内表面的弧形轨迹由下列方程得到：

x=R*cosα+e*cos3α；

y=R*sinα+e*sin3α；

转子的轮廓线由下列方程得到：

v=30+t*60

d=-3*e*sin(3*v)/R

u=2*v-asin(d)

x=2*e*cos(u)*cos(3*v)+R*cos(2*v)

y=2*e*sin(u)*cos(3*v)+R*sin(2*v)

上述公式中，R为创成半径，e为转子的中心与外壳中心的距离，α∈[0°，360°]，t为时间。