ES2637155T3 - Conjunto de base para concentrador de oxígeno médico portátil - Google Patents

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Abstract

Un conjunto de base para un sistema de separación adsorptiva de gas, preferiblemente de un concentrador de oxígeno médico portátil, incluyendo el conjunto de base (a) una plataforma moldeada incluyendo un elemento inferior (52, 137) que tiene una primera superficie y una segunda superficie generalmente paralela a la primera superficie; (b) dos o más aros cilíndricos (29, 31, 55, 109, 107) montados en la primera superficie del elemento inferior (52, 137) y adaptados para recibir y soportar soltablemente respectivos extremos de dos o más columnas cilíndricas (25, 27, 53, 61, 63); y (c) una placa de estator con orificios (87, 161) montada en la primera superficie del elemento inferior (52, 137), donde la placa de estator con orificios (87, 161) es parte de una válvula rotativa (65, 171), adaptada para dirigir flujo de gas en la operación del sistema de separación adsorptiva de gas, y donde la placa de estator con orificios (87, 161) tiene un orificio de estator central (121) y dos o más orificios de estator periféricos (125, 123, 127, 129), adyacentes a la primera superficie del elemento inferior (52, 137); donde (d) un orificio de producto de columna (133, 117, 115, 139, 119) está dispuesto en el elemento inferior (52, 137) de la plataforma moldeada dentro de cada uno de los dos o más aros cilíndricos (29, 31, 55, 109, 107); (e) cada orificio de producto de columna se extiende desde la primera superficie del elemento inferior (52, 137) a un punto entremedio de la primera superficie y la segunda superficie del elemento inferior (52, 137); (f) cada orificio de producto de columna (133, 117, 115, 139, 119) está adaptado para conectarse de forma estanca y extraíble a una columna cilíndrica (25, 27, 53, 61, 63); (g) y donde cada orificio de estator periférico (125, 123, 127, 129) está conectado a un orificio de producto de columna respectivo (133, 117, 115, 139) por un paso (145, 143, 135, 141) dispuesto en el elemento inferior (52, 137) del conjunto de base.

Description

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sección 2-2 de la figura 7. La sección representa orificios de producto de columna 115, 117, 133 y 139; el orificio de estator 121; y los orificios de estator periféricos 123, 125, 127 y 129. El paso 135 conecta el orificio de producto de columna 115 con el orificio de estator periférico 127, el paso 141 conecta el orificio de producto de columna 139 con el orificio de estator periférico 129, el paso 143 conecta el orificio de producto de columna 117 con el orificio de estator periférico 123, y el paso 145 conecta el orificio de producto de columna 133 con el orificio de estator periférico 125. El paso 147 conecta el orificio de estator 121 con el orificio de entrada de columna de almacenamiento de gas de producto 119.
Una válvula de retención unidireccional (no representada) puede instalarse en el orificio de estator 121 para asegurar que el gas de producto de oxígeno fluya solamente en una dirección desde las columnas de absorbente 27, 53, 25 y 61, a través de la válvula rotativa, a través del paso 147, a la columna de almacenamiento de gas de producto 63 a través del orificio de entrada 119. Alternativamente, si se desea, la válvula de retención puede instalarse en el orificio de entrada de columna de almacenamiento de gas de producto 119. La válvula de retención está adaptada así para evitar el reflujo de gas de producto de oxígeno desde la columna de almacenamiento de gas de producto 63 al sistema PSA.
Las dimensiones de los pasos 135, 141, 143 y 145 en la figura 10 pueden seleccionarse de tal manera que los volúmenes muertos entre el extremo de producto de cada columna de absorbente y el extremo de producto de la válvula rotativa sean esencialmente iguales con el fin de equilibrar la operación de las columnas durante el ciclo de adsorción. Igualmente, las dimensiones de las líneas 71, 73, 75 y 77 pueden seleccionarse de tal manera que los volúmenes muertos entre el extremo de alimentación de cada columna de absorbente y el extremo de alimentación de la válvula rotativa sean esencialmente iguales con el fin de equilibrar la operación de las columnas durante el ciclo de adsorción.
Las regiones interiores de las columnas de absorbente y la válvula rotativa se representan en la figura 11, que es la sección 4-4 de la figura 5. La columna de absorbente 25 está montada extraíblemente en el aro 29 como se ha descrito previamente. El extremo inferior de la columna está montado con el tubo 149 que tiene el elemento de sellado flexible 151 (por ejemplo, una junta tórica) situado en una ranura circunferencial alrededor de la circunferencia exterior del tubo. El tubo 149 con el elemento de sellado flexible 151 está adaptado para insertarse de forma sellable y extraíble en el orificio de producto de columna 133 situado en el elemento inferior 52 de la plataforma moldeada. De manera análoga, la columna de absorbente 53 está montada extraíblemente en el aro 55 como se ha descrito previamente. El extremo inferior de la columna está montado con el tubo 153 que tiene el elemento de sellado flexible 155, (por ejemplo, una junta tórica) situado en una ranura circunferencial alrededor de la circunferencia exterior del tubo. El tubo 153 con el elemento de sellado flexible 155 está adaptado para insertarse de forma sellable y extraíble en el orificio de producto de columna 115 situado en el elemento inferior 52 de la plataforma moldeada. Las columnas de absorbente 27 y 61 están insertadas igualmente de forma sellable y extraíble en los orificios de producto de columna 117 y 139, respectivamente (no visibles).
La columna 63, que se usa para almacenamiento de gas de producto, está montada igualmente con un tubo que tiene un elemento de sellado flexible, por ejemplo, una junta tórica, situado en una ranura circunferencial alrededor de la circunferencia exterior del tubo. El tubo sirve como una entrada de gas de producto y tiene un elemento de sellado flexible similar al elemento de sellado flexible 155 que está adaptado para insertarse de forma sellable y extraíble en el orificio de entrada de columna de almacenamiento de gas 119 (no visible) situado en el elemento inferior 52 de la plataforma moldeada.
Cualquiera de las cinco columnas (columnas de absorbente 27, 53, 25 y 61 y columna de almacenamiento de gas de producto 63) puede insertarse así de forma sellable y extraíble en los orificios de entrada apropiados de columna de almacenamiento de gas situados en el elemento inferior 52 del conjunto de base.
La válvula rotativa usada en esta realización incluye dos rotores y dos estatores, un conjunto de rotor-estator para dirigir el flujo de gas en los extremos de alimentación de las columnas de absorbente y el otro para dirigir el flujo de gas en los extremos de producto de las columnas de absorbente. En esta realización, las columnas de absorbente descritas anteriormente están orientadas de tal manera que los extremos inferiores son los extremos de producto y los extremos superiores son los extremos de alimentación. La función del conjunto de rotor-estator que sirve los extremos de alimentación de las columnas es dirigir aire comprimido desde la bomba de alimentación secuencialmente a cada columna para el paso de alimentación/fabricación de producto del ciclo de proceso y conectar cada columna secuencialmente con la bomba de vacío para sacar gas residual de cada columna durante los pasos de purga y evacuación del ciclo de proceso. La función del conjunto de rotor-estator que sirve los extremos de producto de las columnas es conectar cada columna de absorbente secuencialmente con la entrada del depósito de almacenamiento de producto de gas durante el paso de alimentación/fabricación de producto del ciclo, conectar secuencialmente pares de columnas para poder transferir gas durante el paso de igualación de presión, conectar secuencialmente pares de columnas para poder transferir gas durante el paso de purga/provisión de purga, y conectar secuencialmente cada columna con la salida de gas de producto que conduce a la columna de almacenamiento de producto durante el paso de presurización de gas de producto.
Se conocen en la técnica varios tipos de válvulas rotativas de dos rotores para uso en sistemas de adsorción de
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durante los pasos 3 y 7; proporcionar flujo de gas de purga por orden desde la columna 27 a la columna 25, la columna 61 a la columna 27, la columna 53 a la columna 61, y la columna 25 a la columna 53 durante los pasos 4 y 6; el flujo de gas residual de evacuación desde cada columna por orden durante el paso 5; y el flujo de gas residual de purga desde cada columna por orden durante el paso 6. El tiempo transcurrido de cada paso se puede poner a cualquier duración deseada; puede seleccionarse para cada paso un tiempo transcurrido ejemplar de 1,0 segundo, dando por ello un tiempo de ciclo de repetición total ejemplar de 8,0 segundos.
Aunque el sistema de cuatro columnas de adsorbente descrito anteriormente utiliza una orientación de “seis paquetes” en la que el conjunto de base de la figura 7 soporta los cuatro lechos adsorbentes, la columna de almacenamiento de gas de producto, y la válvula rotativa en dos filas simétricas de tres posiciones, otras orientaciones son posibles a condición de que la válvula rotativa esté adyacente a cada una de las columnas de absorbente. Por ejemplo, es posible una orientación pentagonal en la que la válvula rotativa esté rodeada simétricamente por las cuatro columnas de absorbente y la columna de almacenamiento de producto. En otra alternativa, las dos filas paralelas de tres posiciones pueden estar desviadas más bien que directamente enfrente como en la figura 5 de tal manera que la válvula rotativa esté directamente adyacente y equidistante de las columnas de absorbente, y la columna de almacenamiento de gas de producto está situada en el lado opuesto de dos columnas de absorbente de tal manera que las columnas de absorbente estén entre la columna de almacenamiento de gas de producto y la válvula rotativa. Los pasos en base al conjunto de soporte pueden modificarse con respecto a la orientación de la figura 10 en esta alternativa.
Aunque el sistema y el proceso descritos anteriormente utilizan cuatro lechos adsorbentes y el ciclo PSA de la tabla 1, puede usarse, si se desea, otro número de lechos y otros ciclos PSA. Por ejemplo, el conjunto de base de la figura 7 podría modificarse para soportar dos columnas de absorbente, una columna de almacenamiento de gas de producto, y la válvula rotativa en una configuración de “cuatro paquetes”. En otro ejemplo, la orientación de “seis paquetes” de la figura 5 puede ser usada con tres columnas de absorbente y dos columnas de almacenamiento de gas de producto. En otro ejemplo, puede usarse un sistema que tiene cinco columnas de absorbente y una columna de almacenamiento de gas de producto donde las columnas de absorbente y la columna de almacenamiento de gas de producto están situadas en una configuración hexagonal alrededor de la válvula rotativa. En otro ejemplo, un sistema con siete columnas de absorbente y una columna de almacenamiento de gas de producto puede diseñarse de tal manera que las columnas y las posiciones de válvula rotativa estén orientadas en tres filas paralelas de tres (es decir, un “paquete de nueve”) con la válvula rotativa en el centro. Un diseñador experto de estos sistemas puede contemplar otras geometrías alternativas, números de columnas de absorbente, y números de columnas de almacenamiento de gas de producto. Cualquiera de estas alternativas puede utilizar la realización de la invención descrita anteriormente donde las columnas están montadas en un conjunto de base que tiene pasos internos integrales que conectan las columnas con los orificios de la válvula rotativa.
El concentrador de oxígeno descrito anteriormente puede operar en cualquier orientación. La base de soporte o plataforma inferior 9 (figuras 1 y 2) define una superficie plana, y el concentrador está adaptado para operar cuando la superficie plana está orientada horizontalmente o en cualquier ángulo con respecto a un plano horizontal. En la mayoría de las aplicaciones, la base 9 (figuras 1 y 2) se coloca sobre el suelo u otra superficie horizontal. Sin embargo, en otras aplicaciones, el concentrador puede operar mientras descansa sobre su parte delantera o trasera, por ejemplo, debajo del asiento de un aeroplano, tren, bus o ferry.
El concentrador puede operar en alguno de varios modos de suministro de potencia. En un modo, el concentrador opera con potencia CA mientras está conectado a una toma de potencia CA, y las baterías se recargan cuando sea necesario durante esta operación. En otro modo, el concentrador opera a potencia CA mientras las baterías se han quitado para carga externa o mantenimiento. En un tercer modo, el concentrador opera con la potencia de la batería únicamente. En un cuarto modo, el concentrador opera con potencia CC mientras está conectado a una toma de potencia CC en un coche u otros medios de transporte o alternativamente mientras está conectado a una batería de almacenamiento CC durante un corte de potencia CA. Cuando opera con potencia CC suministrada desde fuera, las baterías del concentrador pueden estar montadas o quitadas del concentrador.
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