一种适用于钙分子筛的高效制氧设备和工艺

技术领域

本说明书涉及制氧技术领域，特别涉及一种适用于钙分子筛的高效制氧设备和工艺。

背景技术

钙分子筛是一种高效制氧分子筛，由于其氮气吸附容量大，可达27.75cm

在当今看中单位制氧能耗和占地面积的大环境下，原有的钙分子筛制氧工艺逐渐落后，已不能满足大规模用氧工况的需求，只能用于小型制氧工艺中，应用范围小。

因此，希望提供一种适用于钙分子筛的高效制氧设备和工艺，充分发挥钙分子筛的制氧性能，扩大其应用范围。

发明内容

本说明书一个或多个实施例提供一种适用于钙分子筛的高效制氧设备。所述高效制氧设备包括：设备本体，所述设备本体由上封头、下封头和外筒体围合而成，所述设备本体内设有外孔筒、中网架、内孔筒、内筒体和气囊压紧装置；所述内孔筒套设于所述内筒体外，所述中网架套设于所述内孔筒外，所述外孔筒套设于所述中网架外；所述外筒体与所述外孔筒之间形成第一层空腔，所述第一层空腔连通进气装置；所述外孔筒与所述中网架之间形成第二层空腔，所述第二层空腔内设有吸水干燥分子筛；所述中网架与所述内孔筒之间形成第三层空腔，所述第三层空腔内设有制氧分子筛；所述内孔筒与所述内筒体之间形成第四层空腔，所述第四层空腔连通出气装置。

在一些实施例中，所述进气装置包括进气短管和连接件，所述进气短管连接原料气源，所述连接件分别与所述进气短管和所述下封头连接，所述连接件呈锥形，由靠近所述进气短管至远离所述进气短管的方向，所述连接件的横截面面积逐渐增大。

在一些实施例中，所述出气装置包括出气管，所述出气管与所述第四层空腔连通，所述出气管穿过所述下封头连接氧气收集装置。

在一些实施例中，所述外孔筒包括空心圆柱状的第一孔筒，所述第一孔筒上开设有多个小孔，所述第一孔筒的开孔率大于或等于50％；所述内孔筒包括空心圆柱状的第二孔筒，所述第二孔筒上开设有多个小孔，所述第二孔筒的开孔率大于或等于50％。

在一些实施例中，所述中网架包括网体和用于支撑所述网体的架体；所述网体连接于所述架体，所述网体为圆筒形。

在一些实施例中，所述下封头内设有支撑组件；所述支撑组件与所述外孔筒、所述中网架、所述内孔筒和所述内筒体中的至少一个连接，所述支撑组件为所述吸水干燥分子筛和所述制氧分子筛提供支撑。

在一些实施例中，所述气囊压紧装置设于所述上封头内，所述气囊压紧装置包括气囊，所述气囊与所述外筒体、所述外孔筒、所述中网架、所述内孔筒和所述内筒体中的至少一个弹性连接。

本说明书一个或多个实施例提供一种适用于钙分子筛的高效制氧工艺，采用前述的高效制氧设备，所述高效制氧工艺包括以下步骤：S1：通过原料气源输出原料空气，将所述原料空气通过过滤器过滤其中的机械颗粒杂质；S2：将过滤后的所述原料空气压缩升压到设定工作压力，并冷却至设定温度，得到预处理空气；S3：将所述预处理空气通过进气装置输送至所述高效制氧设备内；

S4：将所述预处理空气通过所述高效制氧设备内的吸水干燥分子筛，吸附所述预处理空气中的水和杂质气体，再通过制氧分子筛，吸附氮气组分，剩余氧气组分通过出气装置输出。

在一些实施例中，所述步骤S4中，使用两个所述高效制氧设备交替工作；两个所述高效制氧设备之间连接有阀门切换系统，通过所述阀门切换系统控制所述预处理空气进入两个所述高效制氧设备的中的其中一个进行产氧工作，另一个进行解吸脱附工作。

在一些实施例中，所述工艺还包括：将两个所述高效制氧设备中至少一个生产的氧气通入氧气平衡缓冲装置。

附图说明

本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：

图1是根据本说明书一些实施例所示的适用于钙分子筛的高效制氧设备的结构示意图；

图2是根据本说明书一些实施例所示的外孔筒、中网架、内孔筒、内筒体的安装示意图；

图3是根据本说明书一些实施例所示的适用于钙分子筛的高效制氧工艺的流程示意图；

图4是根据本说明书一些实施例所示的两个高效制氧设备的连接示意图；

图5是根据本申请说明书一些实施例所示的活动挡片的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。

如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

图1是根据本说明书一些实施例所示的适用于钙分子筛的高效制氧设备的结构示意图。图2是根据本说明书一些实施例所示的外孔筒、中网架、内孔筒、内筒体的安装示意图。

如图1所示，高效制氧设备1000包括设备本体，设备本体由上封头1080、下封头1090和外筒体1030而成，设备本体内设有外孔筒1040、中网架1050、内孔筒1060、内筒体1070和气囊压紧装置1100等。

在一些实施例中，内孔筒1060套设于内筒体1070外，中网架1050套设于内孔筒1060外，外孔筒套1040设于中网架1050外。关于上封头1080、下封头1090、外筒体1030、外孔筒1040、中网架1050、内孔筒1060、内筒体1070和气囊压紧装置1100的更多内容可以参见下文的相关描述。

在一些实施例中，外筒体1030与外孔筒1040之间形成第一层空腔1110，第一层空腔1110连通进气装置1010，第一层空腔1110可以用于对气体进行分散，使气体均匀分布；外孔筒1040与中网架1050之间形成第二层空腔1120，第二层空腔1120内设有吸水干燥分子筛1150；中网架1050与内孔筒1060之间形成第三层空腔1130，第三层空腔1130内设有制氧分子筛1160；内孔筒1060与内筒体1070之间形成第四层空腔1140，第四层空腔1140连通出气装置1020。在一些实施例中，空气可以由进气装置进入第一层空腔1110，通过外孔筒1040进入第二层空腔1120，通过吸水干燥分子筛1050吸附水和杂质后，通过中网架1050进入第三层空腔1130，通过制氧分子筛1160得到的氧气，通过内孔筒1060进入第四层空腔1140，由出气装置1020流出。

进气装置1010是指能够改变、控制、和/或引导气体流动方向的结构。进气装置1010可以包括至少一个气体能够通过的通道。在一些实施例中，进气装置1010可以引导气体向设备本体内流动。在一些实施例中，进气装置1010可以连接于设备本体的至少一侧和/或至少一端。在一些实施例中，进气装置1010可以与下封头1090连接。

在一些实施例中，进气装置1010可以包括进气短管1011和连接件1012。在一些实施例中，进气短管1011可以连接于原料气源(图中未示出)。原料气源用于供给空气，示例性的原料气源包括储气罐、罗茨鼓风机、空气泵等中的至少一个。在一些实施例中，连接件1012可以分别与进气短管1011和下封头1090连接。在一些实施例中，连接件1012呈锥形，由靠近进气短管1011至远离进气短管1011的方向，连接件1012的横截面面积逐渐增大。横截面是指连接件1012被垂直于连接件1012轴线的平面截断后形成的面。连接件1012可以起到扩散气体的作用，有利于使气体均匀流入到下封头1090。并且可以起到一定的减缓气体流速的作用，有利于增加吸水干燥分子筛1150、制氧分子筛1160与气体的接触时间，从而提高吸水干燥分子筛1150、制氧分子筛1160的吸收效果。在一些实施例中，进气短管1011可以为圆柱形。进气短管1011可以与连接件1012同轴(例如，图1中的轴线A)设置。

出气装置1020是指能够改变、控制、和/或引导气体流动方向的结构。出气装置1020可以包括至少一个气体能够通过的通道。在一些实施例中，出气装置1020可以引导气体从设备本体内向外流动。在一些实施例中，出气装置1020可以与下封头1090连接。出气装置1020的通道与进气装置1010的通道相隔离。

在一些实施例中，出气装置1020可以包括出气管1021。在一些实施例中，出气管1021与第四层空腔1140连通，第四层空腔1140内的气体可以通过出气管1021排出。在一些实施例中，出气管1021穿过下封头1090连接氧气收集装置(图中未示出)。在一些实施例中，出气管1021的一端可以穿过连接件1012连接氧气收集装置。

在一些实施例中，内筒体1070可以是实心或空心的结构。在一些实施例中，当内筒体1070是空心的结构时，内筒体1070也可以与出气管1021连通。

在一些实施例中，氧气收集装置可以包括氧气平衡缓冲装置3000。氧气平衡缓冲装置3000用于实现氧气的平稳输出。关于氧气平衡缓冲装置3000的更多内容可以参见下文的相关说明。

通过使出气管穿过下封头能够使进气装置与出气装置集成化，可以减小进气装置与出气装置总的占据空间，有利于使高效制氧设备整体结构更简化。

外筒体1030是指具有内部空腔的圆筒状结构。外筒体1030能够作为安装基础，在外筒体1030上方安装上封头1080，在外筒体1030下方安装下封头1090，从而形成具有内部空腔的设备本体。在一些实施例中，外筒体1030的内部空腔可以用于安装外孔筒1040、中网架1050、内孔筒1060和内筒体1070等中的至少一个。

在一些实施例中，沿着下封头1090指向上封头1080的方向(例如，图1中的X方向)，外筒体1030的横截面积逐渐减小。对应的，第一层空腔1110的横截面积逐渐减小，能够使第一层空腔1110靠近上封头1080一端对进入第一层空腔1110内的气体进行挤压、收拢，避免靠近上封头1080一端的气体气压不足而减小进入第二层空腔1120的流速。

外孔筒1040是指具有空腔的圆筒状结构。在一些实施例中，外孔筒1040设置在外筒体1030内，外孔筒1040与外筒体1030之间能够形成第一层空腔1110。在一些实施例中，第一层空腔1110可以与进气装置1010连通。在一些实施例中，外孔筒1040可以与外筒体1030同轴(例如，图1中的轴线A)设置。更多内容参见下文的相关描述。

中网架1050是指具有网状结构的支架。在一些实施例中，外孔筒1040套设在中网架1050外，中网架1050与外孔筒1040之间能够形成第二层空腔1120，第二层空腔1120内设有吸水干燥分子筛1150。在一些实施例中，中网架1050可以是圆筒状结构，中网架1050可以与外孔筒1040同轴(例如，图1中的轴线A)设置。

在一些实施例中，如图2所示，中网架1050可以包括网体1051和用于支撑所述网体1051的架体1052。

网体1051是指网状的结构。网体1051能够用于隔离吸水干燥分子筛1150与制氧分子筛1160。并且可以使气体从第二层空腔1120进入到第三层空腔1130。在一些实施例中，网体1051可以是圆筒形结构，网体1051与外孔筒1040同轴(例如，图1中的轴线A)。在一些实施例中，网体1051可以采用耐腐蚀材料。例如，采用耐腐蚀不锈钢丝网，使得网体具有一定的耐腐蚀性能，还具有一定的强度，可以保持网体1051的形状精度(例如，保持成圆筒形)，避免网体1051坍塌变形而影响吸水干燥分子筛1150和制氧分子筛1160的均匀分布和正常使用。

架体1052能够用于支撑网体1051。在一些实施例中，架体1052可以连接于下封头1090和/或外筒体1030。

吸水干燥分子筛1150是指具有吸水功能的分子筛。可以用于吸收空气中的水蒸气及其它气体(例如，二氧化碳等)。分子筛是指具有均匀微孔的吸附剂或薄膜类物质，微孔的孔径与一般分子大小相当，可以通过微孔来筛分各种流体分子。分子筛主要由硅、铝、氧和/或其它一些金属阳离子构成。在一些实施例中，多个吸水干燥分子筛1150可以在第二层空腔1120内堆砌成层状结构。

内孔筒1060是指具有空腔的筒状结构。在一些实施例中，中网架1050套设于内孔筒1060外，内孔筒1060与中网架1050之间能够形成第三层空腔1130，第三层空腔1130内设有制氧分子筛1160。在一些实施例中，内孔筒1060可以是圆筒形结构，内孔筒1060可以与中网架1050同轴(例如，图1中的轴线A)设置。更多内容参见

制氧分子筛1160是指可以吸附空气中的氮气及其它气体，从而将空气中的氧气分离出来的分子筛。分子筛晶体暴露的金属离子种类决定分子筛性能和选择性，制氧分子筛晶体暴露的金属离子为阳离子。氧气分子和氮气分子都具有四极矩，但氧气分子的四极矩-0.4esu比氮气分子的四极矩-1.5esu小的多(基本相差4倍)，因此氮分子与制氧分子筛晶体暴露的金属阳离子之间的作用力较强，氮分子会被优先吸附。在一些实施例中，多个制氧分子筛1160可以在第三层空腔1130内堆砌成层状结构。

内筒体1070是指具有空腔的圆筒状结构。在一些实施例中，内孔筒1060套设于内筒体1070外，内筒体1070与内孔筒1060之间能够形成第四层空腔1140。在一些实施例中，内筒体1070可以与内孔筒1060同轴(例如，图1中的轴线A)设置。在一些实施例中，外筒体1030、外孔筒1040、所述中网架1050、内孔筒1060与内筒体1070可以同轴(例如，图1中的轴线A)设置，轴线可以竖直设置。在一些实施例中，第四层空腔1140连通出气装置1020，第四层空腔1140内的气体可以通过出气装置1020排出。

上封头1080能够用于封闭外筒体1030的上端。在一些实施例中，上封头1080可以与外筒体1030的上端密封连接。

下封头1090能够用于封闭外筒体1030的下端。在一些实施例中，下封头1090可以与外筒体1030的下端密封连接。在一些实施例中，第一层空腔1110、第二层空腔1120、第三层空腔1130、第四层空腔1140分别位于上封头1080与下封头1090之间。在一些实施例中，下封头1090可以包括与第一层空腔1110连通的入口。

在一些实施例中，如图2所示，下封头1090内设有支撑组件1091。支撑组件1091与外孔筒1040、中网架1050、内孔筒1060和内筒体1070的至少一个连接。

支撑组件1091能够用于支撑出气装置1020、外筒体1030、外孔筒1040、中网架1050、内孔筒1060和内筒体1070中的一个或多个。在一些实施例中，支撑组件1091可以是与外筒体1030横截面相适配的板状结构。在一些实施例中，支撑组件1091可以与外孔筒1040、中网架1050、内孔筒1060和内筒体1070中的一种或多种密封连接。从而可以使支撑组件1091可以对第二层空腔1120、第三层空腔1130和第四层空腔1140靠近支撑组件1091的一端进行密封。能够避免通过进气装置1010进入的空气不经过分子筛，直接进入到第二层空腔1120、第三层空腔1130和第四层空腔1140内，从而能够保证制氧效果。在一些实施例中，支撑组件1091可以为吸水干燥分子筛1150和制氧分子筛1160提供支撑。在一些实施例中，架体1052、第一固定件1043、第二固定件1063等可以分别与支撑组件1091密封连接。

气囊压紧装置1100能够用于封闭或部分封闭第二层空腔1120和/或第三层空腔1130。

在一些实施例中，第二层空腔1120内可以装满吸水干燥分子筛1150，第三层空腔1130内可以装满制氧分子筛1160。气囊压紧装置1100可以用于压紧外孔筒1040、中网架1050、内孔筒1060、吸水干燥分子筛1150和制氧分子筛1160中的一种或多种。

在一些实施例中，气囊压紧装置1100可以设于上封头1080内。气囊压紧装置1100可以发生弹性形变，压紧分子筛。在一些实施例中，气囊压紧装置1100可以包括气囊。气囊与外筒体1030、外孔筒1040、中网架1050、内孔筒1060和内筒体1070中的至少一个弹性连接。

气囊能够用于封闭或部分封闭第二层空腔1120和/或第三层空腔1130。在一些实施例中，气囊可以具有弹性。在一些实施例中，气囊具有充气口。可以通过充气口向气囊内补充气体，或从充气口处抽出气囊内的气体。在一些实施例中，气囊内的气体可以是干燥的氮气、空气和氧气中的一种。

通过设置气囊压紧装置，在分子筛出现自然沉降后，由于气囊弹性材料的延展性，气囊可以自动压紧分子筛，消除分子筛自然沉降后留下的空隙，避免分子筛因存在空隙而发生蠕动磨损。

通过使外筒体的轴线竖直设置，使气体沿着第一层空腔、第二层空腔、第三层空腔和第四层空腔逐渐流通而制备氧气，气体流经分子筛的相对面积增大，气体的流速可以降低，使得气体对分子筛的冲击减小，有利于防止分子筛在气流冲击的作用下粉化。气体流经第三层空腔时，气体从外向内聚集，可以保证气体完全穿过制氧分子筛而使得气体中的氮气可以被充分吸收，能够提高制氧分子筛的利用率。同时，还可以增加分子筛床层(例如，吸水干燥分子筛堆砌成的层状结构、制氧分子筛堆砌成的层状结构)的面积，可以减小分子筛床层的厚度，有利于减小分子筛床层对气流的阻力，相应的，可以使动力源减少做功，节省能源。通过使气体沿着第一层空腔、第二层空腔、第三层空腔和第四层空腔逐渐流通，气流方向与分子筛自身重力方向垂直，可以减少分子筛发生蠕动磨损的风险。在需要增大生产规模时，可以在轴向上增加高效制氧设备的尺寸，有利于使高效制氧设备大型化而提高生产规模。高效制氧设备内的零部件可以模块化生产，方便安装、拆卸、更换。

在一些实施例中，如图2所示，外孔筒1040包括空心圆柱状的第一孔筒1041，第一孔筒1041上开设有多个小孔，第一孔筒1041的开孔率大于或等于50％。开孔率是指多个小孔的总面积占据第一孔筒1041外侧壁或内侧壁总面积的百分比。在一些实施例中，第一层空腔1110内的气体可以通过第一孔筒1041上的多个小孔进入到第二层空腔1120。

在一些实施例中，外孔筒1040还可以包括第一网体1042。第一网体1042是指网状结构。第一网体1042上设有多个网孔。在一些实施例中，网孔的尺寸小于吸水干燥分子筛1150的尺寸。即吸水干燥分子筛1150无法穿过网孔。在一些实施例中，第一网体1042设于第一孔筒1041靠近第二层空腔1120的一侧。在一些实施例中，第一网体1042为圆柱形。在一些实施例中，第一网体1042与第一孔筒1041的距离大于或等于0。通过设置第一网体1042，能够避免吸水干燥分子筛1150与第一孔筒1041的小孔发生接触，从而避免吸水干燥分子筛1150对第一孔筒1041的小孔造成堵塞或从第一孔筒1041的小孔处脱离。同时，第一网体1042具有网孔，能够避免阻碍气体的流通。在一些实施例中，第一网体1042可以采用耐腐蚀材料。例如，耐腐蚀的不锈钢等。使得第一网体1042具有一定耐腐蚀性能，防止吸水干燥分子筛1050腐蚀第一孔筒1041，同时第一网体1042还具有一定的强度，可以保持第一网体1042的形状精度(例如，保持成圆筒形)，避免第一网体1042坍塌变形而影响吸水干燥分子筛1150的均匀分布。

在一些实施例中，外孔筒1040还可以包括第一固定件1043。在一些实施例中，第一固定件1043可以用于连接第一孔筒1041与支撑组件1091。在一些实施例中，第一固定件1043可以用于连接第一网体1042与支撑组件1091。在一些实施例中，第一固定件1043可以用于连接第一孔筒1041与第一网体1042。

在一些实施例中，内孔筒1060包括空心圆柱状的第二孔筒1061，第二孔筒1061上开设有多个小孔，第二孔筒1061的开孔率大于或等于50％。第二孔筒1061的小孔能够使气体从第三层空腔1130流向第四层空腔1140。

在一些实施例中，内孔筒1060还可以包括第二网体1062和第二固定件1063。第二网体1062的结构与第一网体1042的结构相似，关于第二网体1062的更多内容可以参考第一网体1042的相关描述。第二固定件1063与第一固定件1043的结构相似，关于第二固定件1063的更多内容可以参考第一固定件1043的相关描述。

通过在内孔筒和外孔筒上设置小孔，能够起到分散气流的作用，有利于使气流分布均匀，提高分子筛的利用率。

在一些的实施例中，高效制氧设备1000还可以包括分布式传感器(图中未示出)。分布式传感器可以包括压力传感器、温度传感器、氧气浓度传感器、氮气浓度传感器、气体流量传感器等中的一种或多种。在一些实施例中，分布式传感器可以设置在进气装置1010、出气装置1020、外筒体1030、外孔筒1040、中网架1050、内孔筒1060、内筒体1070、上封头1080、下封头1090、气囊压紧装置1100、氧气收集装置和原料气源等中的一个或多个内。例如，将分布式传感器设置于进气装置1010(例如，进气装置1010的进气短管1011等)内，可以用于检测输入高效制氧设备1000内的空气的体积。将分布式传感器设置于出气装置1020(例如，出气装置1020的出气管1021等)内，可以用于检测高效制氧设备1000输出气体的组成(例如，氮气的浓度、氧气的浓度等)。在一些的实施例中，分布式传感器还可以设置于氧气平衡缓冲装置3000内，可以用于检测氧气平衡缓冲装置3000内的氧气含量、气压等。

在一些实施例中，高效制氧设备可以与外部处理器通信连接，处理器可以用于接收、分析、处理、储存数据，并可以根据数据形成控制指令，将控制指令下发至执行机构，使执行机构执行相应的功能或动作。在一些实施例中，分布式传感器可以与处理器通信连接。

图3是根据本说明书一些实施例所示的适用于钙分子筛的高效制氧工艺的流程示意图。如图3所示，工艺包括下述步骤。在一些实施例中，该工艺可以由高效制氧系统执行。

步骤S1：通过原料气源输出原料空气，将原料空气通过过滤器过滤其中的机械颗粒杂质(例如，粉尘等)。示例性的过滤器可以包括过滤网等。在一些实施例中，可以使用过滤器滤除5μm及以上的机械颗粒杂质。

步骤S2：将过滤后的原料空气压缩升压到设定工作压力(例如，45-50KPaG)，并冷却至设定温度(例如，30-40℃)，得到预处理空气。通过对原料空气进行升压，能够提高原料空气的气压和动能，使原料空气在压力作用下穿过吸水干燥分子筛和/或制氧分子筛，提高制氧分离的效率。吸水干燥分子筛的效率以及制氧分子筛的效率会受到温度的影响，温度越高，效率越低。将原料空气冷却，可以避免吸水干燥分子筛或制氧分子筛的效率受到影响。

步骤S3：将预处理空气通过进气装置输送至高效制氧设备内。

S4：将预处理空气通过高效制氧设备内的吸水干燥分子筛，吸附预处理空气中的水和杂质气体，再通过制氧分子筛，吸附氮气组分，剩余氧气组分通过出气装置输出。

图4是根据本说明书一些实施例所示的两个高效制氧设备的连接示意图。在一些实施例中，在步骤S4中，可以使用两个高效制氧设备1000交替工作。两个高效制氧设备1000可以包括第一高效制氧设备1200与第二高效制氧设备1300。

在一些实施例中，第一高效制氧设备1200与第二高效制氧设备1300之间连接有阀门切换系统2000，通过阀门切换系统2000控制预处理空气进入第一高效制氧设备1200或第二高效制氧设备1300内。在一些实施例中，阀门切换系统2000可以包括第一阀门和第二阀门。第一阀门与第一高效制氧设备1200的进气装置对应连接。第二阀门与第二高效制氧设备1300的进气装置对应连接。在一些实施例中，阀门切换系统2000可以控制其中一个阀门打开，预处理空气可以进入该阀门对应的高效制氧设备内。阀门切换系统2000可以控制另一个阀门关闭，预处理空气无法进入该阀门对应的高效制氧设备内。

在一些实施例中，第一高效制氧设备1200和第二高效制氧设备1300可以分别连接抽气装置，可以将该高效制氧设备内吸水干燥分子筛中的杂质以及制氧分子筛吸附的氮气抽出，使分子筛恢复活性。示例性的抽气装置可以包括真空泵等。在一些实施例中，抽气装置对其中一个高效制氧设备抽吸时，另一个高效制氧设备进行制氧的工作。在一些实施例中，阀门切换系统2000还可以包括更多数量的阀门，多个阀门可以通过串联和/或并联的方式连接。

通过使两个高效制氧设备交替工作，能够在其中一个高效制氧设备进行制氧工作时，对另一个高效制氧设备进行抽真空解吸，排除其吸水干燥分子筛中的杂质以及制氧分子筛吸附的氮气，恢复其活性，可以实现不间断的制氧，有利于提高制氧的效率，有利于提高高效制氧设备的使用寿命。

在一些实施例中，高效制氧工艺还包括：将两个高效制氧设备中至少一个生产的氧气通入氧气平衡缓冲装置3000。在两个高效制氧设备进行交替时，可能无法实现连续输出氧气，导致输出的氧气出现波动，将氧气通入氧气平衡缓冲装置3000，再通过氧气平衡缓冲装置3000输出，能够起到缓冲作用，保证氧气可以连续稳定的输出。

在一些实施例中，所述工艺还包括，响应于第一条件和/或第二条件，通过阀门切换系统2000，使得第一高效制氧设备1200与第二高效制氧设备1300交替运行，获得氧气。第一条件和第二条件是指预设的条件。在一些实施例中，第一条件可以是高效制氧设备产生氧气的速率与氧气平衡缓冲装置3000输出氧气的速率之间的关系。在一些实施例中，第二条件可以是氧气平衡缓冲装置3000内氧气的含量与氧气平衡缓冲装置3000输出氧气的速率之间的关系。在下一些实施例中，阀门切换系统2000可以与处理器通信连接，处理器可以向阀门切换系统2000下发控制指令，使阀门切换系统2000执行切换阀门的功能。

在一些实施例中，第一条件和第二条件可以基于第一高效制氧设备传感参数、第二高效制氧设备传感参数和氧气平衡缓冲装置参数确定。

第一高效制氧设备传感参数是指与第一高效制氧设备1200相关的参数。在一些实施例中，第一高效制氧设备传感参数可以包括第一高效制氧设备1200输入空气的体积、输入空气的流速、第一产氧速率、输出气体的组成(例如，氮气的浓度、氧气的浓度等)、输出气体的流速、第一高效制氧设备容量等中的至少一种。在一些实施例中，第一高效制氧设备传感参数可以基于分布式传感器获取。

第二高效制氧设备传感参数是指与第二高效制氧设备1300相关的参数。在一些实施例中，第二高效制氧设备传感参数可以包括第二高效制氧设备1300输入空气的体积、输入空气的流速、第二产氧速率、输出气体的组成(例如，氮气的浓度、氧气的浓度等)、输出气体的流速、第二高效制氧设备容量等中的至少一种。在二些实施例中，第二高效制氧设备传感参数可以基于分布式传感器获取。

氧气平衡缓冲装置参数是指与氧气平衡缓冲装置3000相关的参数。在一些实施例中，氧气平衡缓冲装置3000可以包括氧气平衡缓冲装置3000的容氧量、已容氧量、内部气压等中的至少一种。在一些实施例中，氧气平衡缓冲装置参数可以基于分布式传感器获取。

在一些实施例中，处理器可以基于第一高效制氧设备传感参数、第二高效制氧设备传感参数和氧气平衡缓冲装置参数，通过查表确定第一条件和第二条件。在一些实施例中，预设表(1)可以包括：

其中，a

在一些实施例中，可以响应于第一条件和/或第二条件，通过阀门切换系统2000，控制第一高效制氧设备1200和第二高效制氧设备1300交替运行。

在一些实施例中，第一条件可以相关于高效制氧设备的产氧速率(例如，第一高效制氧设备1200的第一产氧速率或第二高效制氧设备1300的第二产氧速率等)与氧气平衡缓冲装置3000的供氧速率之间的关系。关于供氧速率的更多内容，可以参见下文的相关描述。在一些实施例中，可以计算产氧速率与供氧速率的差值，判断差值是否满足第一条件。例如，第一条件可以是：第一产氧速率(或第二产氧速率)-供氧速率＜第一系数。其中，第一系数可以基于经验或历史数据获取。例如，第一系数可以是10等。在一些实施例中，当第一产氧速率与供氧速率之间的关系满足第一条件时，氧气平衡缓冲装置3000可以向外输出氧气，可以准备启动第二高效制氧设备1300。

在一些实施例中，第二条件可以相关于氧气平衡缓冲装置3000的氧气含量与供氧速率之间的关系。例如，第二条件可以是：供氧时间＜第二系数。其中，第二系数可以是时间，第二系数可以基于经验或历史数据获取。例如，第二系数可以是一分钟。在一些实施例中，供氧时间＝氧气平衡缓冲装置3000的氧气含量/供氧速率。处理器可以计算供氧时间，判断供氧时间是否满足第二条件。在一些实施例中，当供氧时间满足第二条件时，氧气平衡缓冲装置3000中的氧气含量不足以补充最终输出的氧气，需要使第一高效制氧设备1200与第二高效制氧设备1300同时制氧。

通过设置第一条件和第二条件，能够在满足第一条件和/或第二条件时，自动控制阀门切换系统，提高了阀门切换系统的自动化控制程度。

在一些实施例中，抽气装置的抽气速率可以根据需要调整。

在一些实施例中，可以基于供氧速率和氧气平衡缓冲装置3000中氧气含量，确定供氧时间；基于供氧时间以及第一高效制氧设备1200参数或第二高效制氧设备1300参数，调整抽气速率。

供氧速率是指氧气平衡缓冲装置3000的提供氧气的速率。供氧时间是指氧气平衡缓冲装置3000供氧达到预设值所需的时间。例如，氧气平衡缓冲装置3000供氧直至最终输出的氧气满足设定的阈值，所需的时间。在一些实施例中，在氧气平衡缓冲装置3000的出口处设置分布式传感器，可以基于分布式传感器获取供氧速率。在一些实施例中，氧气平衡缓冲装置3000内的氧气含量可以基于分布式传感器获取。在一些实施例中，处理器可以基于供氧速率和氧气平衡缓冲装置3000内的氧气含量，通过多种方式确定供氧时间。例如，通过预设算法。示例的预设算法可以是，供氧时间＝氧气平衡缓冲装置3000中氧气含量/供氧速率。

在一些实施例中，可以基于第一高效制氧设备传感参数或第二高效制氧设备传感参数，确定第一高效制氧设备1200或第二高效制氧设备1300内氮气的量。在一些实施例中，可以基于氮气的量和供氧时间调整抽气速率。在一些实施例中，抽气速率可以与氮气的量正相关。在一些实施例中，抽气速率可以与供氧时间负相关。在一些实施例中，处理器可以基于预设算法确定抽取氮气的速率。例如，抽气速率＝氮气的量/供氧时间。

图5是根据本申请说明书一些实施例所示的活动挡片的结构示意图。在一些实施例中，如图5所示，第一孔筒1041的小孔和第二孔筒1061的小孔上设置有一个或多个活动挡片4000。

活动挡片4000是指可活动地遮挡小孔的遮挡结构。在一些实施例中，活动挡片4000可以通过转动和/或滑动对至少一个小孔进行完全遮挡、局部遮挡或取消遮挡。通过使活动挡片4000完全遮挡或局部遮挡小孔，能够改变第一孔筒1041和/或第二孔筒1061的开孔率，从而能够根据改变气体流通的速度以及制氧的效率。在一些实施例中，活动挡片4000可以连接于驱动结构，驱动结构可以用于控制活动挡片4000转动和/或滑动。驱动结构包括电机、气缸、液压缸、电推缸等中的至少一种。在一些实施例中，驱动结构可以分别驱动活动挡片。在一些实施例中，驱动结构可以同时驱动多个活动挡片。

在一些实施例中，高效制氧设备1000可以基于活动挡片分布，开启和/或关闭一个或多个活动挡片。

活动挡片分布是指活动挡片开启和/或关闭的情况。在一些实施例中，活动挡片分布可以包括开启的活动挡片占据活动挡片总数的百分比、开启的活动挡片与关闭的活动挡片的比例、内孔筒和/或外孔筒开孔率等中的至少一个。活动挡片分布可以通过多种可行的方式获取。

在一些实施例中，确定活动挡片分布包括：基于第一高效制氧设备传感参数、第二高效制氧设备传感参数，评估每种候选活动挡片分布对应的过滤效果。关于第一高效制氧设备传感参数、第二高效制氧设备传感参数的更多内容，可以参见前文的相关描述。候选活动挡片分布是指至少一个预设的活动挡片分布。多个不同的候选活动挡片对应的活动挡片开启和/或关闭的情况不同。在一些实施例中，可以基于历史数据、预设算法、查表等方式中的至少一种，预设至少一个候选活动挡片分布。

过滤效果是指气体经过吸水干燥分子筛和/或制氧分子筛后，气体中的水、氮气或其他气体被滤除的效果。在一些实施例中，过滤效果可以包括氧气浓度、剩余气体中氧气的占比等。

在一些实施例中，可以根据高效制氧设备输出气体的组成(例如，输出气体中氧气的含量、占比等)，确定过滤效果。例如，气体组成的氧气的含量、占比越高，过滤效果越好。可以选择过滤效果最好的活动挡片分布。

通过评估过滤效果，可以确定最优的活动挡片分布，从而相应的控制活动挡片的遮挡情况，有利于使制氧保持最高的效率。

在一些实施例中，可以基于候选活动挡片分布、第一高效制氧设备传感参数和第二高效制氧设备传感参数，确定未来一段时间的气体组成；基于当前时刻第一高效制氧设备传感参数、第二高效制氧设备传感参数以及未来一段时间的气体组成，确定每个候选活动挡片分布对应的过滤效果。

在一些实施例中，可以基于第一高效制氧设备传感参数和第二高效制氧设备传感参数，通过能够处理时序数据的第一预测网络模型，确定未来一段时间的输出气体的组成。在一些实施例中，第一预测网络模型可以是机器学习模型。在一些实施例中，第一预测网络模型可以包括循环神经网络(RecurrentNeural Network，RNN)、长短期记忆神经网络(LongShort Term Memory，LSTM)等中的至少一个。

第一预测网络模型的输入可以包括候选活动挡片分布、当前及历史一段时间内的第一高效制氧设备传感参数及第二高效制氧设备传感参数。

第一预测网络模型的输出可以包括，未来一段时间的输出气体的组成。需要说明的是，在预测的未来一段时间内，活动挡片分布可以认为不变。

在一些实施例中，第一预测网络模型可以通过多个带有第一标签的第一训练样本训练得到。可以将多个带有第一标签的第一训练样本输入初始第一预测网络模型，通过第一标签和初始第一预测网络模型的结果构建损失函数，基于损失函数迭代更新初始第一预测网络模型的参数。当初始第一预测网络模型的损失函数满足预设条件时模型训练完成，得到训练好的第一预测网络模型。其中，预设条件可以是损失函数收敛、迭代的次数达到阈值等。

在一些实施例中，第一训练样本至少可以包括样本活动挡片分布、样本第一高效制氧设备传感参数及样本第二高效制氧设备传感参数。第一标签可以包括第一训练样本对应的实际输出气体的组成。在一些实施例中，第一训练样本可以基于历史数据获得。第一训练样本的标签可以通过人工标注获得。

在一些实施例中，处理器可以基于当前时刻的第一高效制氧设备传感参数、第二高效制氧设备传感参数、未来一段时间的输出气体的组成，确定过滤效果。例如，对当前第一高效制氧设备传感参数对应的输出气体的组成中的氧气含量、第二高效制氧设备传感参数对应的输出气体的组成中的氧气含量以及未来一段时间的输出气体的组成中的氧气含量进行加权，得到过滤效果。

在一些实施例中，处理器可以基于过滤效果，选取最好的过滤效果对应的候选活动挡片分布作为最终活动挡片分布。处理器可以基于选择的最终活动挡片分布，控制驱动结构执行相应的动作，驱动结构带动活动挡片移动，形成所需的活动挡片分布。

在一些实施例中，高效制氧工艺还包括确定分子筛更换周期。

分子筛更换周期是指分子筛的使用周期。在一些实施例中，分子筛更换周期可以包括吸水干燥分子筛更换周期和制氧分子筛更换周期。

在一些实施例中，所述分子筛更换周期可以相关于第一高效制氧设备传感参数、第二高效制氧设备传感参数和历史制氧数据。关于第一高效制氧设备传感参数、第二高效制氧设备传感参数的更多内容，可以参见前文的相关描述。历史制氧数据是指过去一段时间内与制氧过程相关的数据。例如，历史时间段内原料空气速率、产出氧气体积、吸水干燥分子筛剩余使用时间、制氧分子筛剩余使用时间、吸水干燥分子筛更换周期和制氧分子筛更换周期等。在一些实施例中，历史制氧数据可以基于历史数据获取。

在一些实施例中，处理器可以基于历史制氧数据，通过第二预测网络模型，预测未来预设时间段原料空气体积、产出氧气体积。在一些实施例中，第二预测网络模型可以是机器学习模型。例如，卷积神经网络(Convolutional Neural Networks，CNN)等。

第二预测网络模型的输入可以包括历史制氧数据。

第二预测网络模型的输出可以包括预测未来预设时间段原料空气速率、产出氧气体积。

原料空气速率是指原料空气进入高效制氧设备的速率。在一些实施例中，原料空气速率可以基于分布式传感器获取。例如，将分布式传感器获取设于高效制氧设备的进气装置内，可以利用分布式传感器检测原料空气进入进气装置时的速率。

在一些实施例中，第二预测网络模型的训练过程与第一网络训练模型的训练过程相似，关于第二预测网络模型的训练过程的更多内容，可以参见第一网络训练模型的训练过程。

在一些实施例中，处理器可以基于第一高效制氧设备传感参数、第二高效制氧设备传感参数，通过第三预测网络模型，预测吸水干燥分子筛剩余使用时间和制氧分子筛剩余使用时间。

在一些实施例中，处理器可以通过第三预测网络模型预测未来预设时间段原料空气体积和/或产出氧气体积。在一些实施例中，第三预测网络模型可以是机器学习模型。例如，卷积神经网络(ConvolutionalNeural Networks，CNN)等。

第三预测网络模型的输入可以第一高效制氧设备传感参数和第二高效制氧设备传感参数等。

第三预测网络模型的输出可以包括吸水干燥分子筛剩余使用时间和制氧分子筛剩余使用时间。

在一些实施例中，第三预测网络模型的训练过程与第一网络训练模型的训练过程相似，关于第三预测网络模型的训练过程的更多内容，可以参见第一网络训练模型的训练过程。

在一些实施例中，处理器可以通过向量匹配，确定吸水干燥分子筛更换周期和制氧分子筛更换周期。在一些实施例中，处理器可以计算当前原料空气速率、产出氧气体积、吸水干燥分子筛剩余使用时间和制氧分子筛剩余使用时间组成的向量，与标准向量之间的相似度，选取相似度最高的标准向量对应的吸水干燥分子筛更换周期和制氧分子筛更换周期，作为目标吸水干燥分子筛更换周期和制氧分子筛更换周期。在一些实施例中，标准向量可以通过将历史数据中原料空气速率、产出氧气体积和吸水干燥分子筛剩余使用时间、制氧分子筛剩余使用时间、吸水干燥分子筛更换周期和制氧分子筛更换周期等，进行聚类生成多个聚类中心，并将聚类中心对应的原料空气速率、产出氧气体积和吸水干燥分子筛剩余使用时间、制氧分子筛剩余使用时间作为标准向量。

通过确定分子筛更换周期，能够提前预测吸水干燥分子筛和制氧分子筛的使用期限到期时间，从而便于提取前准备更换，避免在制氧过程中，出现吸水干燥分子筛和/或制氧分子筛的使用期限到期，而影响制氧的效率和效果。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。

同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本说明书一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本说明书权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本说明书中的)也除外。需要说明的是，如果本说明书附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本说明书所述内容有不一致或冲突的地方，以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。

最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。