АДСОРБЦИОННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1999 года по МПК B01D53/04 

Изобретение относится к устройствам для очистки кислорода методом адсорбции на две фракции и может быть использовано в медицинской и биологической промышленности, а также в областях техники, в которых необходимо использование чистого кислорода.

Известен вторичный очиститель для кислородного концентрата на молекулярных ситах, содержащий две параллельно установленные колонки с адсорбентом, соединенные патрубками с газоподающим трубопроводом, дросселирующее устройство, связывающее выходы колонок, и блок регулирования, состоящий из блока клапанов и блока управления клапанами [1].

Однако данная установка имеет два различных источника питания, что неудобно в эксплуатации и, кроме того, снижает надежность установки в работе.

Наиболее близким к предлагаемому является адсорбционная установка, содержащая две параллельно установленные колонки с адсорбентом, соединенные патрубками с газоподающим трубопроводом, дроссельное устройство и блок регулирования, состоящий из блока клапанов и блока управления клапанами, состоящего из трех блоков времени и блока коммутации [2].

В известной установке время одновременного наполнения одного адсорбера и опорожнения второго не стабильно и может изменяться в значительных пределах, что при больших значениях ухода времени приводит к отказу в работе устройства.

Целью изобретения, его техническим результатом, является повышение надежности установки.

Указанная цель достигается тем, что блок управления снабжен блоком усиления пневматического сигнала, соединенным с блоком коммутации и блоком времени сравнения давления, а блок времени одновременного наполнения одного адсорбера и опорожнения второго состоит из последовательно соединенных между собой задатчика давления, задатчика времени и пневмотриггера, причем задатчик времени соединен с блоком времени выдержки и блоком коммутации, а пневмотриггер с блоком времени сравнения давления.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена общая схема предлагаемой адсорбционной установки; на фиг. 2 - схема блока управления клапанами; на фиг. 3 - циклограмма работы установки; на фиг. 4 - вариант схемы блока времени одновременного наполнения одного адсорбера и опорожнения второго; на фиг. 5 - схема блока усиления пневматического сигнала.

Адсорбционная установка состоит из двух параллельно установленных колонок 1 и 2 с адсорбентом, соединенных патрубками 3 и 4 с газоподающим трубопроводом 5. На выходе колонок 1 и 2 установлены обратные клапаны 6 и 7, а сами выходы соединены между собой дроссельным устройством 8, служащим для регенерации не работающей колонки. Установка включает в себя также блок регулирования, состоящий из блока клапанов и блока управления клапанами. Блок клапанов состоит из четырех нормально закрытых пневмоклапанов 9-12, соединенных по схеме, представленной на фиг. 1. Между патрубками 3 и 4 расположен нормально закрытый пневмоклапан 13, предназначенный для выравнивания давления в магистрали трубопровода. Блок управления клапанами состоит из трех блоков времени 14, 15 и 16, блока коммутации 17, блока усиления пневмосигнала 18 и блока стабилизации давления 19.

Блок коммутации 17 предназначен для переключения по заданной программе блоков времени 14, 15 и 16 и подсоединения их соответствующим образом к блоку усиления пневмосигнала 18. Блок коммутации 17 состоит (на чертеже не показано) из двух пневмотриггеров и пяти пневмореле.

Блок времени выдержки 15 формирует пневматический импульс длительностью T₂, в течение которого все клапаны закрыты. Блок времени сравнения давления 16 формирует пневматический импульс длительностью T₃, в течение которого происходит сравнение давления на входе адсорберов. Блоки 15 и 16 идентичны по исполнению и состоят (на чертеже не показано) из переменного пневмодросселя, пневмореле и пневмореле быстрого опорожнения.

Блок времени одновременного наполнения одного адсорбера и опорожнения второго 14 формирует пневматический импульс длительностью T₁, необходимый для совершения указанных операций над адсорберами, состоит из последовательно соединенных между собой задатчика давления 20, задатчика времени 21 и пневмотриггера 22, причем задатчик времени 21 соединен с блоком времени T₂ 15 и блоком коммутации 17, а пневмотриггер 22 - с блоком времени T₃ 16.

Блок коммутации 17 состоит (на чертеже не показано) из двух пневмотриггеров и пяти пневмореле и предназначен для переключения по заданной программе блоков времени 15, 16 и 17 и подсоединения их соответствующим образом к блоку усиления пневмосигнала 18.

Блок усиления 18 состоит из трех пневмоклапанов 35, 36 и 37, питание которых осуществляется давлением питания адсорбционной установки, а управление - сигналами, снимаемыми с блока коммутации 17.

Блок стабилизации давления 19 состоит из пневматического редуктора, поддерживающего на входе установки постоянное по величине давление питания.

На фиг. 4 представлена одна из возможных схем времени T₁ 14. В частности, задатчик времени 21 состоит из пневмодросселя 23, пневмоповторителя 24, постоянной емкости 25, элемента быстрого опорожнения 26, элемента сравнения 27 и делителя давления 28. Элемент быстрого опорожнения 26 состоит из двух нормально открытых пневмореле 31 и 32, одно из которых (31) является управляющим по отношению ко второму (32).

Делитель давления 28 состоит из двух последовательно соединенных переменных пневмодросселей 29 и 30. Пневматический триггер состоит из двух пневматических реле, одно из которых нормально закрытое (33), а другое нормально открытое (34).

Выход блока стабилизации давления 19 соединен с входом задатчика давления 20 и с каналами питания элемента сравнения 27, элемента быстрого опорожнения 26 (пневмореле 31) и пневмотриггера 22 (пневмореле 33).

Выход задатчика давления 20 соединен со входами пневмодросселя 22 и пневмоповторителя 24, выход пневмодросселя 23 соединен с каналом питания пневмоповторителя 24, выход которого соединен с каналом питания пневмореле 32 и с одним из входов элемента сравнения 27. Выход задатчика давления 20 соединен также с входом делителя давления 28, а именно: с выходом пневмодросселя 29, выход которого вместе с выходом пневмодросселя 30 соединены со вторым входом элемента сравнения 27. Выход элемента сравнения 27 соединен с одним из входов пневмотриггера 22, а именно: с входом пневмореле 33, выход которого соединен с одним из входов пневмореле 34, выход которого, в свою очередь, соединен с блоком коммутации 17, с блоком времени T₂ 15, с входом элемента быстрого опорожнения 26, а именно: с входом пневмореле 31, и вторым входом пневмореле 33. Второй вход пневмотриггера 22, а именно: вход пневмореле 34, соединен с выходом блока времени T₃ 16.

Установка работает следующим образом.

При подаче давления питания на вход блока времени T₁ 14 его выходной сигнал поступает на вход блока коммутации 17. Через блок усиления 18 сигнал поступает на выход блока управления клапанами "а-в". Происходит включение клапанов 9 и 11, и газ из подающего трубопровода блока клапанов поступает через пневмоклапан 9 и патрубок 3 на вход колонки 1. Под разностью давления в колонке 1 и на входе адсорбционной установки открывается клапан 6 и кислород, образованный в колонке 1, поступает на выход установки. Одновременно с этим колонка 2 через патрубок 4 и пневмоклапан 11 соединяются с атмосферой. Происходит опорожнение колонки 2 и регенерация ее кислородом, имеющимся на выходе колонки 1 через дроссель 8. При этом клапан 7 под разностью давлений на выходе установки и в колонке 2 закрывается, происходит разрыв пневмоцепи "выход адсорбционной установки - атмосфера".

После отработки времени выдержки T₁ выходной сигнал с блока времени T₁ 14 поступает на вход блока времени T₂ 15. Происходит отключение выходного сигнала "а-в".

После отработки времени выдержки T₂ выходной сигнал с блока времени выдержки T₂ 15 поступает на вход блока времени T₃ 16, с выхода которого сигнал поступает через блок усиления 18 на выход "д" блока управления клапанами, и включается пневмоклапан 13.

После отработки времени выдержки T₃ выходной сигнал с блока времени выдержки T₃ 16 поступает на входы блока выдержки времени T₁ 14 и блока коммутации 17. Происходит включение блока времени выдержки T₁ 14 и переключение блока коммутации 17. Сигнал с выхода блока времени выдержки T₁ 14 поступает на вход блока коммутации 17. Через блок коммутации 17 и блок усиления 18 сигнал поступает на входы "б-г" блока управления клапанами. Происходит включение пневмоклапанов 10 и 12, и газ из подающего трубопровода блока клапанов поступает через пневмоклапан 12 и патрубок 4 на вход колонки 2. Под разностью давлений в колонке 2 и на входе адсорбционной установки открывается клапан 7, и кислород, образованный в колонке 2, поступает на выход установки. Одновременно с этим колонка 1 через патрубок 3 и пневмоклапан 10 соединяется с атмосферой. Происходит опорожнение колонки 1 и ее регенерация кислородом, имеющимся на выходе колонки 2 через дроссель 8. При этом клапан 6 под разностью давлений на выходе установки и в колонке 1 закрывается, происходит разрыв пневмоцепи "выход адсорбционной установки - атмосфера".

Работа блока выдержки времени T₁ 14 происходит следующим образом.

Давление питания с блока стабилизации питания 19 подается на вход задатчика давления 20, к каналам питания элемента сравнения 27, к элементу быстрого опорожнения 26 (к каналу питания пневмореле 31) и к пневмотриггеру 22 (к каналу питания пневмореле 33). Давление с выхода задатчика давления 20 подается на пневмодроссель 23 и на вход пневмоповторителя 24. Пневмосигнал, пройдя пневмодроссель 23, поступает через канал питания пневмоповторителя 24 в емкость 25, которая благодаря элементу быстрого опорожнения 26, отсоединена от атмосферы, т.к. пневмосигнал, пройдя через пневмореле 31, поступает на вход пневмореле 32 и закрывает его по каналу питания. Таким образом, сброс воздуха из емкости 25 в атмосферу перекрыт, и начинается ее заполнение.

При достижении в емкости 25 давления, равного по величине давлению срабатывания элемента сравнения 27, определяемого величиной давления, поступающего с выхода делителя давления 28 на вход элемента сравнения 27, происходит включение элемента сравнения 27, и на его выходе появляется сигнал, который поступает на вход пневмотриггера 22 (на вход пневмореле 33). Пневмотриггер 22 срабатывает (сигнал через пневмореле 33 по каналу "питание-выход" поступает в канал питания пневмореле 34 и на его выход). Обратная связь блокирует пневмотриггер 22 при снятии сигнала с выхода элемента сравнения 27, на выходе которого также появляется пневмосигнал, поступающий на блок коммутации 17, на блок времени T₂ 15 и на вход элемента быстрого опорожнения 26 (на пневмореле 31, которое срабатывает - "закрывается", что приводит к "открытию" пневмореле 32 и к соединению пневмоемкости 25 с атмосферой через канал "питание-выход" пневмореле 32). Соединение пневмоемкости 25 с атмосферой приводит к ее опорожнению.

Как только давление в емкости 25 становится по величине меньше давления срабатывания элемента сравнения 27, на его выходе снимается пневмосигнал, одновременно с которым снимается пневмосигнал с входа пневмотриггера 22. В то же время на выходе пневмотриггера 22 сигнал остается, продолжается процесс опорожнения емкости 25 и отработки поступившего ранее сигнала остальными блоками устройства управления клапанами.

После окончания процесса отработки сигнала и времени T₂ и T₃ на выходе блока времени T₃ появляется сигнал, который поступает на второй вход пневмотриггера 22 и разблокирует его. Пневмотриггер 22 срабатывает, и давление на его выходе снимается. Отсутствие сигнала на входе элемента быстрого опорожнения 26 приводит к отсоединению емкости 25 от атмосферы, и она начинает заполняться. Отсутствие сигналов на входах блоков времени приводит их в первоначальное состояние. Блок коммутации 17 перенастроен: блок времени T₁ отсоединяется от первого выхода и соединяется со вторым выходом.

Источники информации.

1. Патент США N 4813979, кл. B 01 D 53/04, опубл. 1989.

2. Патент РФ N 2060796, кл. B 01 D 53/04, 1994.

Изобретение может быть использовано в медицинской и биологической промышленности и предназначено для очистки кислорода методом адсорбции на две фракции. Адсорбционная установка содержит две параллельно установленные колонки с адсорбентом, соединенные патрубками с газоподающим трубопроводом, дроссельное устройство и блок регулирования, состоящий из блока клапанов и блока управления клапанами, включающий в себя блок времени одновременного наполнения одного адсорбера и опорожнения второго, блок времени выдержки, блок времени сравнения давления и блок коммутации, при этом блок управления клапанами снабжен блоком усиления пневматического сигнала, соединенным с блоком коммутации и блоком времени сравнения давления, а блок времени одновременного наполнения адсорбера и опорожнения второго состоит из последовательно соединенных между собой задатчика давления, задатчика времени и пневматического триггера, причем задатчик времени соединен с блоком времени выдержки и блоком коммутации, а пневматический триггер с блоком времени сравнения давления. Изобретение позволяет повысить надежность устройства. 5 ил.

Адсорбционная установка, содержащая две параллельно установленные колонки с адсорбентом, соединенные патрубками с газоподающим трубопроводом, дроссельное устройство и блок регулирования, состоящий из блока клапанов и блока управления клапанами, включающий в себя блок времени одновременного заполнения одного адсорбера и опорожнения второго, блок времени выдержки, блок времени сравнения давления и блок коммутации, отличающаяся тем, что блок управления клапанами снабжен блоком усиления пневматического сигнала, соединенным с блоком коммутации и блоком времени сравнения давления, а блок времени одновременного наполнения адсорбера и опорожнения второго состоит из последовательно соединенных между собой задатчика давления, задатчика времени и пневматического триггера, причем задатчик времени соединен с блоком времени выдержки и блоком коммутации, а пневматический триггер с блоком времени сравнения давления.