构造成控制吸附阶段的气体发生器及控制器单元制造技术

本实用新型专利技术涉及一种气体发生器和控制器单元，气体发生器包括：至少一个容器，其包括：入口和出口，用于允许气体流动通过其中；和吸附剂材料，其能够从气体混合物中选择性地吸附第一气体成分并且允许主要包括第二气体成分的出口气流流动通过出口；用于在容器的入口处提供入口气流的器件；其中气体发生器还包括：流量计和用于确定第二气体成分的浓度的器件，其定位在容器的出口处；控制器单元，其连接到流量计和连接到用于确定第二气体成分的浓度的器件；控制器单元还包括处理单元，其中控制器单元还包括在测量的浓度等于或者高于设定值时、并且在测量的出口气体流量低于计算的容量时保持所述入口气体流量一预定时间间隔Δs的器件。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种气体发生器和一种控制器单元，及用于控制气体发生器的吸附阶段的方法，所述气体发生器包括吸附剂介质，所述吸附剂介质能够从包含气体混合物的入口气流选择性地吸附第一气体成分并且允许出口气流主要包含第二气体成分，所述方法包括以下步骤：将入口气流引导通过所述气体发生器的入口；测量出口气体流量；确定所述容器出口处的所述第二气体成分的浓度。
技术介绍
保持通过分馏气体混合物而产生的气体成分的相对稳定的浓度的方法在本领域中是已知的。在LINDEAKTIENGESELLSCHAFT名下提交的US4,323,370中能够发现一个示例，其中，描述了用于分馏气体混合物的周期吸附处理。所述处理通过控制在吸附阶段期间从吸附器离开的产品气流的体积来保持被吸附成分的残余浓度水平基本恒定。这种处理的缺陷之一是用于吸附的能量。因为当增长吸附阶段时，实施所述处理的系统的生产率降低。这是由于将必须处理更大体积的气体并且在吸附处理之后当使用气体成分中的一种时，另一种气体成分被捕获在吸附器中，从而填充在更大容积的容器中并且最终使吸附器床饱和。这将使得装置消耗更多的能量并且最终提供浓度低于需求浓度的气体成分。另一个缺陷是吸附处理的低效率，因为吸附周期的持续时间无法与气体成分的浓度要求相关联。一个确认的风险是面临着低于预期的气体成分浓度的可能性，并且上述文献没有提供即时的补救措施，该事实能够危害用户的处理或者网络。
技术实现思路
考虑到上述缺陷和风险，本技术的目的是提供一种用于控制气体发生器的吸附阶段的方法，在所述吸附阶段期间，将气体成分的浓度保持在期望水平，而同时降低了吸附处理的能耗。本技术的另一个目的是在所述气体成分的不同需求期间保持提高的能量效率。本技术的另一个目的是提供一种方法，所述方法有助于在后续吸附周期期间保持高水平的能量效率。本技术的又一个目的是提供一种方法，所述方法将最终降低整个系统的维护成本。本技术通过提供一种用于控制气体发生器的吸附阶段的方法来解决上述和/或其它问题中的至少一个，所述发生器包括吸附剂介质，所述吸附剂介质能够从包含气体混合物的入口气流中选择性地吸附第一气体成分并且允许出口气流主要包括第二气体成分，所述方法包括以下步骤：-将入口气流引导通过所述气体发生器的入口；-测量出口气体流量；-确定所述容器的出口处的所述第二气体成分的浓度；其中，所述方法还包括以下步骤：A1)计算发生器的容量；A2)比较测量的出口气体流量与计算的容量；A3)如果测量的出口气体流量小于计算的容量、并且如果确定的浓度高于或者等于设定值，则保持发生器处于吸附阶段中一预定时间间隔Δs；A4)在所述预定时间间隔Δs之后使发生器经受再生周期。实际上，通过比较计算的发生器容量与测量的出口气体流量以及还比较确定的浓度与设定值，根据本技术的方法提供了在特定时刻处的容器状态的准确信息并且在发生器出口处保持第二气体成分的期望浓度水平。此外，因为所述方法考虑出口气体流量的测量值和发生器的容量，所以避免了吸附剂介质的饱和，从而允许发生器在吸附处理期间高效地工作并且保持第二气体成分的期望浓度。测试表明如果吸附周期的时间间隔延长，则吸附处理的效率降低。这样，当吸附周期维持相对长的时间段时，更大体积的气体将进入发生器内并且吸附剂将必须吸附增加数量的氧分子。结果，在吸附剂床中产生的氧气将朝着气体发生器的出口向前运动。因此，在出口处能够影响第二气体成分的浓度水平。在这种情况中，气体发生器的生产率下降并且吸附处理的可靠性降低。因为本技术的方法不仅仅比较在气体发生器出口处的第二气体成分的浓度与设定值，而且还在修改发生器保持在吸附阶段中的时间间隔之前比较计算的发生器容量与出口气体流量，因此，确保了第二气体成分的期望浓度并且还在气体发生器的完整运转期间实现了最优能耗。另一个已知事实是气体发生器设计成当讨论例如温度和压力的参数时在最严苛的操作条件中操作。而且，当由于例如季节转换或者在另一个地理区域中使用发生器而造成这些参数波动时，发生器变得过大。已知的发生器将不能解决该问题，但是根据本技术的方法允许不受这些波动的影响而节能地使用发生器。实际上，测试表明通过实施根据本技术的方法，发生器的能耗降低高达40％。另一个已知的事实在于：在典型生产线中，第二气体成分的期望浓度和体积通常会波动，并且根据本技术的方法保持发生器处于吸附阶段中一预定时间间隔，所述预定时间间隔根据期望的浓度和体积确定。因此，调整气体发生器的运转能力，以便通过有效的逻辑来实现更低的能耗。优选地，在所述预定时间间隔之后，发生器经受再生周期，在此期间，从发生器移除第一气体成分的分子并且使吸附剂床处于初始阶段并具有标称吸附特征。在根据本技术的优选实施例中，所述方法还包括如下步骤：比较确定的浓度与设定值，并且如果所述浓度低于设定值，则中断入口气流而且使发生器经受再生周期。因此，将第二气体成分的期望浓度保持在预期水平。能够在确定的浓度和设定值之间的比较显示出负结果之后立即实施入口气流的中断，或者根据本技术的方法能够在从吸附周期开始计算的标称预定周期时间ΔS0之后中断入口气体。本技术还涉及一种气体发生器，包括：-至少一个容器，所述容器包括：入口和出口，用于允许气体流动通过其中；和吸附剂材料，所述吸附剂材料能够从气体混合物中选择性地吸附第一气体成分并且允许主要包括第二气体成分的出口气流流动通过所述出口；-用于在所述容器的入口处提供入口气流的器件；其特征在于，所述气体发生器还包括：-流量计，所述流量计定位在所述容器的出口处，用于测量出口气体流量；-定位在所述容器的出口处的用于确定所述第二气体成分的浓度的器件；-控制器单元，所述控制器单元连接到所述流量计和连接到所述用于确定所述第二气体成分的浓度的器件，所述控制器单元构造成接收所述出口气体流量的测量值和测量的浓度的测量值；-所述控制器单元还包括处理单元，所述处理单元包括：-用于计算所述容器的容量的器件；-用于比较测量的出口气体流量与计算的容量的器件；-用于比较所确定的所述第二气体成分的浓度与设定值的器件，和：所述控制器单元还设置有在所述测量的浓度等于或者高于设定值时、并且在所述测量的出口气体流量低于所述计算的容量时保持所述入口气体流量一预定时间间隔Δs的器件。优选地，所述气体发生器的所述控制器单元还包括用于比较确定的浓度和设定值的器件和如果确定的浓度小于所述设定值则中断入口气流并且使所述发生器经受再生周期的器件。优选地，所述气体发生器的所述控制器单元还包括在所述测量的浓度低于所述设定值时保持所述容器的入口处的入口气体流量一预定标称周期时间间隔Δs0的器件和在所述预定标称周期时间间隔Δs0之后停止所述入口气流的器件。优选地，所述气体发生器的所述控制器单元还包括用于将再生周期应用于所述容器的器件。优选地，所述气体发生器的所述处理单元包括用于通过应用下述公式计算气体发生器的容量的器件：Qcap＝比容量×发生器容积×Kpc×Ktc其中，Kpc是针对容量的压力校正系数而Ktc是针对容量的温度校正系数。优选地，所述气体发生器还包括至少两个容器，所述至少两个容器中的每一个均包括：入口和出口，用于允许气体流动通过其中；和吸附剂材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体发生器，包括：‑至少一个容器，所述容器包括：入口和出口，用于允许气体流动通过其中；和吸附剂材料，所述吸附剂材料能够从气体混合物中选择性地吸附第一气体成分并且允许主要包括第二气体成分的出口气流流动通过所述出口；‑用于在所述容器的入口处提供入口气流的器件；其特征在于，所述气体发生器还包括：‑流量计，所述流量计定位在所述容器的出口处，用于测量出口气体流量；‑定位在所述容器的出口处的用于确定所述第二气体成分的浓度的器件；‑控制器单元，所述控制器单元连接到所述流量计和连接到所述用于确定所述第二气体成分的浓度的器件，所述控制器单元构造成接收所述出口气体流量的测量值和测量的浓度的测量值；‑所述控制器单元还包括处理单元，所述处理单元包括：‑用于计算所述容器的容量的器件；‑用于比较测量的出口气体流量与计算的容量的器件；‑用于比较所确定的所述第二气体成分的浓度与设定值的器件，和：所述控制器单元还设置有在所述测量的浓度等于或者高于设定值时、并且在所述测量的出口气体流量低于所述计算的容量时保持所述入口气体流量一预定时间间隔Δs的器件。

【技术特征摘要】
2016.05.02 BE 2016/5313;2015.06.12 US 62/174,7951.一种气体发生器，包括：-至少一个容器，所述容器包括：入口和出口，用于允许气体流动通过其中；和吸附剂材料，所述吸附剂材料能够从气体混合物中选择性地吸附第一气体成分并且允许主要包括第二气体成分的出口气流流动通过所述出口；-用于在所述容器的入口处提供入口气流的器件；其特征在于，所述气体发生器还包括：-流量计，所述流量计定位在所述容器的出口处，用于测量出口气体流量；-定位在所述容器的出口处的用于确定所述第二气体成分的浓度的器件；-控制器单元，所述控制器单元连接到所述流量计和连接到所述用于确定所述第二气体成分的浓度的器件，所述控制器单元构造成接收所述出口气体流量的测量值和测量的浓度的测量值；-所述控制器单元还包括处理单元，所述处理单元包括：-用于计算所述容器的容量的器件；-用于比较测量的出口气体流量与计算的容量的器件；-用于比较所确定的所述第二气体成分的浓度与设定值的器件，和：所述控制器单元还设置有在所述测量的浓度等于或者高于设定值时、并且在所述测量的出口气体流量低于所述计算的容量时保持所述入口气体流量一预定时间间隔Δs的器件。2.根据权利要求1所述的气体发生器，其特征在于，所述控制器单元还包括用于比较确定的浓度和设定值的器件和如果确定的浓度小于所述设定值则中断入口气流并且使所述发生器经受再生周期的器件。3.根据权利要求1所述的气体发生器，其特征在于，所述控制器单元还包括在所述测量的浓度低于所述设定值时保持所述容器的入口处的入口气体流量一预定标称周期时间间隔Δs0的器件和在所述预定标称周期时间间隔Δs0之后停止所述入口气流的器件。4.根据权利要求3所述的气体发生器，其特征在于，所述控制器单元还包括用于将再生周期应用于所述容器的器件。5.根据权利要求1所述的气体发生器，其特征在于，所述处理单元包括用于通过应用下述公式计算气体发生器的容量的器件：Qcap＝比容量×发生器容积×Kpc×Ktc其中，Kpc是针对容量的压力校正系数而Ktc是针对容量的温度校正系数。6.根据权利要求1所述的气体发生器，其特征在于，所述气体发生器还包括至少两个容器，所述至少两个容器中的每一个均包括：入口和出口，用于允许气体流动通过其中；和吸附剂材料，所述吸附剂材料能够从气体混合物中选择性地吸附第一气体成分并且允许主要包括第二气体成分的出口气流流动通过所述出口。7.根据权利要求6所述的气体发生器，其特征在于，所述气体发生器还包括用于选择性地提供通过所述至少两个容器中的任意一个的入口的所述入口气流的器件。8.根据权利要求1所述的气体发生器，其特征在于，所述气体发生器还包括分支连接件，用于允许所述至少两个容器中的每一个与外部环境通风。9.根据权利要求6所述的气体发生器，其特征在于，所述控制器单元还包括用于启动用于至少两个吸附容器中的一个容器的再生周期并且选择性地引导所述入口气流通过至少两个再生的容器中的另一个的器件。10.根据权利要求9所述的气体发生器，其特征在于，所述气体发生器还包括用于在再生周期期间将出口气流从一个容器引导至至少另一个容器的入口的器件。11.根据权利要求1所述的气体发生器，其特征在于，所述控制器单元还包括用于测量所述至少两个容器中的一个处于吸附阶段中的时间间隔Δt1并且用于比较测量的时间间隔与最小设定时间间隔Δt2的器件，并且：-如果Δt1＞Δt2并且如果所述测量的浓度等于或者高于设定值，并且当所述测量的出口气体流量低于所述计算的容量时，则所述控制器单元还包括用于保持所述入口气体流量所述预定时间间隔Δs的器件；或者-如果Δt1＜＝Δt2并...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·科雷曼，J·范戈瑟姆，F·K·R·范普因布罗克，
申请(专利权)人：阿特拉斯·科普柯空气动力股份有限公司，
类型：新型
国别省市：比利时;BE