[发明专利]一种模块化制氮机

权利要求书

1.一种模块化制氮机，其特征在于，包括：

壳体(1)，

气体吸附罐(2)，设置在所述壳体(1)内；

第一气体吸附腔(21)和第二气体吸附腔(22)，设置在所述气体吸附罐(2)内；

变形部件(3)，设置在所述第一气体吸附腔(21)和所述第二气体吸附腔(22)之间；

在所述第一气体吸附腔(21)两端分别设置有第一管路和第二管路；所述第一管路分别连接第一进气阀(31)和第一出气阀(32)；所述第二管路连接第二出气阀(33)；所述第一进气阀(31)远离所述第一管路的一端连接压缩气体进气端；所述第二出气阀(33)远离所述第二管路的一端连接第一用气端；

在所述第二气体吸附腔(22)两端分别设置有第三管路和第四管路；所述第三管路分别连接第二进气阀(34)和第三出气阀(35)；所述第四管路连接第四出气阀(36)；所述第二进气阀(34)远离所述第三管路的一端连接压缩气体进气端；所述第四出气阀(36)远离所述第四管路的一端连接第一用气端；

在第二管路和第四管路之间连通有第五管路，在所述第五管路中部设置有电控阀门(37)；

所述第一出气阀(32)和所述第三出气阀(35)都连接到三通电控阀(38)的一端；所述三通电控阀(38)另外两端分别连通富氧气体用气端和排气端；

还包括：

第一氧传感器(81)，设置在所述第一管路内；

第二氧传感器(82)，设置在所述第二管路内；

第三氧传感器(83)，设置在所述第三管路内；

第四氧传感器(84)，设置在所述第四管路内；

第一气压传感器(85)，设置在所述第一气体吸附腔(21)内；

第二气压传感器(86)，设置在所述第二气体吸附腔(22)内；

控制器(80)，设置在所述壳体(1)外，分别与所述第一氧传感器(81)、所述第二氧传感器(82)、所述第三氧传感器(83)、所述第四氧传感器(84)、所述第一进气阀(31)、所述第二进气阀(34)、所述第一出气阀(32)、所述第三出气阀(35)、所述第二出气阀(33)、所述第四出气阀(36)、所述电控阀门(37)、所述三通电控阀(38)、所述第一气压传感器(85)和所述第二气压传感器(86)电连接；

所述控制器(80)执行包括如下操作：

通过所述第四氧传感器(84)检测所述第四管路内的第四氧气含量；

控制所述第一进气阀(31)打开往所述第一气体吸附腔(21)内通入压缩空气，通过所述第一气压传感器(85)检测所述第一气体吸附腔(21)内的第一压力值，当所述第一压力值达到预设的第一标准压力时，关闭第一进气阀(31)并开始计时，当达到预设的第一时间时，打开第二出气阀(33)向所述第一用气端输送氮气；

在所述第一进气阀(31)打开的同时，控制所述第二气体吸附腔(22)的所述第二进气阀(34)关闭、所述第三出气阀(35)打开、所述第四出气阀(36)关闭，实现第二气体吸附腔(22)的解吸；当所述第二出气阀(33)打开时，同步打开所述第五管路上的所述电控阀门(37)、所述第三出气阀(35)，并将所述三通电控阀(38)切换到与所述排气端连通，使用氮气对所述第二气体吸附腔(22)进行吹扫；

控制所述第二出气阀(33)打开向所述第一用气端输送氮气后，当所述第一气体吸附腔(21)内的压力降低到预设的第二标准压力时，关闭所述第二出气阀(33)，打开所述第一出气阀(32)，实现所述第一气体吸附腔(21)的解吸；

在所述第一出气阀(32)打开的同时，控制所述第二进气阀(34)打开，第三出气阀(35)关闭、所以电控阀门(37)关闭，所述第四出气阀(36)关闭，往所述第二气体吸附腔(22)内通入压缩空气，通过所述第二气压传感器(86)检测所述第二气体吸附腔(22)内的第二压力值，当所述第二压力值达到预设的第一标准压力时，关闭第二进气阀(34)并开始计时，当达到预设的第一时间时，打开所述第四出气阀(36)向所述第一用气端输送氮气；打开所述第四出气阀(36)的同时，打开所述电控阀门(37)、所述第一出气阀(32)，并将所述三通电控阀(38)切换到与所述排气端连通，使用氮气对所述第一气体吸附腔(21)进行吹扫；

在所述第二气体吸附腔(22)的解吸过程中，通过所述第三氧传感器(83)检测所述第三管路内的第三氧气含量；当所述第三氧气含量大于预设的第一标准氧气含量时，控制所述三通电控阀(38)切换到与所述富氧气体用气端连通；当所述第三氧气含量小于等于预设的第一标准氧气含量时，控制所述三通电控阀(38)切换到与所述排气端连通；

在所述第二气体吸附腔(22)的解吸过程中，通过所述第一氧传感器(81)检测所述第一管路内的第一氧气含量；当所述第一氧气含量大于预设的第一标准氧气含量时，控制所述三通电控阀(38)切换到与所述富氧气体用气端连通；当所述第一氧气含量小于等于预设的第一标准氧气含量时，控制所述三通电控阀(38)切换到与所述排气端连通；

在所述第二出气阀(33)打开时，通过所述第二氧传感器(82)检测所述第二管路内的第二氧气含量，当所述第二氧气含量大于预设的第二标准氧气含量时，输出报警；

在所述第四出气阀(36)打开时，通过所述第四氧传感器(84)检测所述第四管路内的第四氧气含量，当所述第四氧气含量大于预设的第二标准氧气含量时，输出报警；

在所述控制器(80)打开所述电控阀门(37)对所述第二气体吸附腔(22)进行吹扫时，所述控制器(80)实时获取所述第一气压传感器(85)检测的所述第一压力值，所述控制器(80)实时获取所述第二气压传感器(86)检测的所述第二压力值，基于所述第一压力值和所述第二压力值控制所述电控阀门(37)的开度，

所述控制器(80)基于所述第一压力值和所述第二压力值控制所述电控阀门(37)的开度，具体包括：

通过所述第一气压传感器(85)获取所述第一气体吸附腔(21)内的气压为P₁；通过所述第二气压传感器(86)获取所述第二气体吸附腔(22)内的压力为P₂；

确定所述变形部件(3)在压力P₁和P₂产生形变形成的形变腔的体积V₀；此时，所述第一气体吸附腔(21)的实际体积为V₁+V₀；所述第二气体吸附腔(22)的实际体积为V₂-V₀；

确定所述第一气体吸附腔(21)内的分子量n₁，计算公式为：

其中，R为常数，T₁为所述第一气体吸附腔(21)内气体的热力学温度；

基于电控阀门(37)两端的压强差，确定电控阀门(37)的气体流速v，计算公式为：

其中，k为预设系数；

获取预先存储所述第二出气阀(33)的出气截面积S₀，确定所述控制器(80)控制所述电控阀门(37)的出气半径S₁，计算公式如下：

其中，P₀表示所述第一用气端的压力；

根据确定的所述电控阀门(37)的出气半径S₁控制所述电控阀门(37)的开度。