压力摆动式气体分离器制造技术

在升压和降压状态之间压力差小于０．１巴下工作的压力摆动式气体分离器，工作频率高于１周／秒，最好在５０至２００周／秒间。该分离器包括构成共振系统的一部分的吸附材料垫；还包括在系统共振频率工作的组件，能使垫被升压和降压，从而基本回收解吸混合气体的压能。该组件包括与垫的一面靠近但隔开的调谐膜板；以共振频率驱动膜板沿朝向和离开垫方向运动的驱动组件；供混合气体进入和排出废气的膜板和垫间的空间的阀件；及连通垫另一面的排气口。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利说明 压力摆动式气体分离器包括一个吸附材料垫，该垫能选择性地吸附混合气体中的至少一种组分。压力摆动式气体分离器能利用这种选择吸附作用去除混合气体中的某种气体，以便或者得到一种含较高浓度的选择吸附性气体的混合气体，或者得到一种含浓度较低地选择吸附性气体的混合废气。在这样的压力摆动式气体分离器中，吸附垫受到混合气体的压力，并且选择吸附性组分被吸附到垫中，直到混合气体中的该组分在垫中达到饱和为止。然后打开吸附垫，使选择吸附组分含量很少的混合气体被排放出去。接着这个吸附垫经历一个减压过程，在这种情况下，吸附到垫上的气体被解吸，于是可以得到一种富含被选择吸附组分的气体。 目前在这个领域中已经做了许多工作，特别是在所谓快速压力摆动式吸附系统中，上述系统的工作周期一般短于30秒。对吸附垫的安排应能保证气体混合物能从一侧进入垫中，并且在解吸后含高浓度选择吸附组分的混合气体从吸附垫的同侧离开，而没有被选择吸附到垫上的气体能从吸附垫的另一侧离开，而这侧始终在排气。这些系统的实例见EP-A-0008619，EP-A-0013680和EP-A-0055160。 按照本专利技术的第一个方案，压力摆动式气体分离器利用其升压和降压状态之间的压力差来工作，该压力差小于0.1巴。 目前的快速压力摆动的吸附式气体分离器的吸附垫的压力摆动范围至少为1/2巴，通常为2/3巴。产生这么大幅度的压力摆动需要相当大的能量。按照本专利技术的第一个方案，使压力摆动式气体分离器在很小压力差下并在低于0.1巴压力差下工作时需要的能量很少，不过在每次压力摆动中产生的气体的量也比较少。 按照本专利技术的第二个方案，压力摆动式气体分离器的工作频率大于1周/秒。 该压力摆动式气体分离的工作频率一般大于10周/秒，典型的工作频率在50至200周/秒的范围之间。因此，根据本专利技术的第二个方案做出的压力摆动式气体分离器在压力值做快速摆动以吸附气体方面的速度比先前的分离器快1000倍。该压力摆动式气体分离器最好能把本专利技术的第一和第二方案组合起来。在这种情况下，分离器以高频率工作，克服了在每个循环内只产生少量气体的缺点。而且本专利技术的第一和第二方案的组合还能只用较少的能量获得大量的气体。 按照本专利技术的第三个方案，压力摆动式气体分离器包括一个吸附材料垫，并且该分离器构成了共振系统的一部分。压力摆动式气体分离器还包括一个以共振系统的共振频率工作的、对吸附材料先后增压、减压的组件，以便使被解吸的混合气体的压缩能基本上被回收。 由于本专利技术的第三个方案所涉及的共振系统能够把包含在从垫的一侧排放出的气体组分中的压能储存起来，所以使用该共振系统可以节省很多压缩能量。根据本专利技术的第三个方案，由于共振系统具有特殊的结构，所损失的能量仅仅是吸附垫中摩擦损耗。这样，采用本专利技术的这个方案能使压力摆动式气体分离器所需要的能量进一步减少。 最好把本专利技术的前三个方案组合起来，为了描述这样的系统，专利技术人杜撰了“声压摆动式气体分离器”这个术语。 EP-A-0267727号专利申请描述了并要求保护一种气体共振装置，它包括一个横截面沿长度方向从一端到另一端扩大的共振管，一个位于共振管一端的热源，以及激励该共振管内气体振荡的组件。该共振管最好是卵形的，热源和激励共振管内气体振荡的组件最好由一个脉冲式燃烧器构成，该脉冲式燃烧器的脉冲频率与该气体共振管的共振频率相同。该专利申请描述并要求保护的这种热力驱动式气体共振装置所产生的压力波可以带动一个压力摆动式气体分离器工作。 本专利技术的第二和第三方案不包括EP-A-0267727描述并要求保护的那些组合方案。 按照本专利技术的第四个方案，压力摆动式气体分离器包括一个吸附材料垫，一个和吸附材料垫的一个面相靠近、但是有间隔的谐振膜板，一个为激励该膜板以共振频率沿着朝向和离开该吸附垫的方向运动的驱动组件，一组使混合气体进入和使废气混合物排出的阀组件，一个介于膜板和垫之间的空间，一个与吸附垫的另一面相通的气体出口。在工作过程中，随着膜板朝向和离开该吸附垫运动，它分别对吸附垫升压和降压。 驱动组件可以由EP-A-02667727所述的热力驱动式气体共振装置构成，也可由一个包括一脉冲式燃烧器的气体共振装置构成，该脉冲式燃烧器位于一个大致呈球形的共振腔的中部。该热力驱动式气体共振装置的优点是完全消除了在EP-A-0267727中所涉及的侧壁摩擦损失。因为该脉冲式燃烧器能产生基本上是球面扩展的波前，所以当该波前从共振腔中心向共振腔外面传播时，根本不会产生侧壁摩擦。 该气体共振装置最好包括一个向脉冲式燃烧器输送易爆气体混合物的设备。该脉冲式燃烧器的脉冲频率最好与大致呈球形的共振腔的共振频率相同，而共振腔的共振频率很大程度上决定于腔的半径。向脉冲式燃烧器输送易爆气体混合物的设备可以包括一个调谐阀或者一个共振管，这样使得脉冲式燃烧器接受脉冲式易爆气体混合物。在这种情况下，易爆气体最好以大致呈球形的共振腔的共振频率供给燃烧器。 该压力摆动式气体分离器最好包括一个由分子筛材料制成的垫，该垫位于大致呈球形的共振腔的内表面上。这个共振腔最好做成一个正二十面体的形状。在这种情况下，每个分子筛材料垫最好做成基本上是圆形的垫，安装在共振腔的侧壁上。正二十面体上每个大致呈三角形的构件中有三个圆形垫，正二十面体的每个顶点上有一个垫。 将共振腔的内部和分子筛材料垫分开的膜板既可以用于在EP-A-0267727中描述的圆锥形的共振腔，也可以用于大致呈球形的共振腔上。气体的机械性振动引起膜板相应的振动，不过膜板成了一个使吸附材料垫和共振腔内表面分开的屏障，这样可以防止来自脉冲式燃烧器的燃烧产物污染吸附材料垫。膜板的直径、厚度和刚性最好能根据保证膜板的固有振动频率同共振腔的共振频率相一致的要求来选择。 驱动组件可以是电动激励器，在这种情况下，电动激励器最好包括一个电枢线圈和一个定子。电枢线圈和定子中的一个与膜板相连接，另一个安装在周围的固定架上。在工作中，加在电枢上的振荡电流引起了电枢、既而又引起了膜板相对于定子的振动。定子可以用永久磁铁来做，但最好用电磁铁来做。当电动激励器由电网供电时，最好能把膜板的共振频率调谐为50或60Hz的电网频率，并且装置由单相电源来驱动。 此外，这个驱动装置也可以由一个马达来构成，这里所说的马达或者是一个电动马达，或者是一个内燃机。在这种情况下，可以用一个曲轴或其它的偏心连接件把膜板和马达的轴连接起来，也可以将马达固定在膜板上并带动一个不对称的负载旋转。 这个使混合气体进入膜板吸附垫之间的空间内和使混合废气从该空间内排出的阀组件包括一个同膜板配合的环形阀座，而膜板构成了阀的密封件，这个密封件构成一个紧贴膜板的环状气密性密封。但当膜板背离吸附垫运动时，膜板微微升起，使气体在阀座和膜板之间通过。 阀组件还可以包括一个位于膜板中间的排气阀，以便使气体混合物从环形阀座向内快速冲向膜板的中部。这样，排气阀应该适当设置，使得它在进气阀打开之后才打开，而基本上和进气阀同时关闭。为做到这一点，一种途径是使排气阀可以自由地在装在膜板上的轴的极限范围内滑动，以便使得在工作过程中，当排气阀的密闭元件跟随模板一起离开吸附垫时，该排气阀的密闭元件处在该轴上的第一个位置，而当膜板朝向吸收垫运动时，该密闭元件处在该轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个压力摆动式气体分离器，其特征在于，该分离器在升压和降压状态之间压力差小于０．１巴的条件下工作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿伦阿瑟威尔斯，
申请(专利权)人：哈沙公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]