CN116600876A - 用于浓缩气体的***和方法 - Google Patents

Abstract

提供了***和方法，该***和方法通过在***内使用较低的操作流率、压力和/或优化的流动分布来获得相同或更好的性能水平。这延长了***部件的寿命并降低了能量消耗。在一个实施例中，提供了用来分离气体组分的气体分离(或筛)床，其与常规床相比具有较低的流量和压力要求。筛床包括例如扩散器，该扩散器具有横截面中的低实心面积和用于流动的最大开放面积，同时提供足够的机械特性以容纳筛材料和支撑过滤介质。在另一个实施例中，提供了在部件已经被维修或修理时具有指示器的***和方法。这提供了部件是否以任何方式被篡改的指示。这允许制造商确定部件是否在制造商的领域之外被维修、修理或篡改。

Description

用于浓缩气体的***和方法

对相关申请的交叉引用

本申请要求名称为“用于浓缩气体的***和方法(System and Method forConcentrating Gas)”(代理人案卷No.12873-07004)且提交于2020年7月16日的美国临时专利申请序列No.63/052,694以及提交于2021年6月21日的美国临时专利申请序列No.63/212,920(代理人案卷No.12873-07156)的优先权。

本申请通过引用结合了以下专利申请：名称为“用于浓缩气体的***和方法(System and Method for Concentrating Gas)”(代理人案卷No.12873-07004)的美国临时专利申请序列No.63/052,694；名称为“用于浓缩气体的***和方法(System and Methodfor Concentrating Gas)”(代理人案卷No.12873-07033)的美国临时专利申请序列No.63/052,700；名称为“用于浓缩气体的***和方法(System and Method for ConcentratingGas)”(代理人案卷号12873-07041)的美国临时专利申请序列No.63/052,869；名称为“用于浓缩气体的***和方法(System and Method for Concentrating Gas)”(代理人案卷No.12873-07043)的美国临时专利申请序列No.63/052,533；和名称为“用于管理医疗装置的***的方法(System and Method for Managing Medical Devices)”(代理人案卷No.12873-07044)的美国临时专利申请序列No.63/052,647，全部提交于2020年7月16日；和提交于2020年6月21日的名称为“用于浓缩气体的***和方法(System and Method forConcentrating Gas)”(代理人案卷No.12873-07156)的美国临时专利申请序列No.63/212,920。

背景技术

对于气体混合物的分离存在各种应用。例如，从大气空气中分离氮可提供高度浓缩的氧源。这些各种应用包括为内科患者和飞行人员提供高浓度的氧。因此，期望提供分离气体混合物以提供诸如具有一定浓度的氧的呼吸气体的浓缩产品气体的***。

例如，在美国专利No.4,449,990、5,906,672、5,917,135、5,988,165、7,294,170、7,455,717、7,722,700、7,875,105、8,062,003、8,070,853、8,668,767、9,132,377、9,266,053和10,010,696中公开了若干种现有的产品气体或氧浓缩***和方法，这些专利被共同转让给Invacare Corporation(Elyria,Ohio)，并通过引用完全结合到本文中。

已知这样的***是固定的、可运输的或便携的。固定***旨在保持在一个位置，诸如例如用户的卧室或起居室。可运输***旨在从一个位置移动到另一个位置，并且通常包括轮子或其它机构以便于移动。便携式***旨在由用户诸如例如经由肩带或类似附件携带。

作为分离和浓缩过程的部分，气体浓缩***典型地在其工作部件内产生动态流量和压力。这些流量和压力虽然是必要的，但也影响***部件的机械磨损和寿命。大体上，***内必要流量和压力越高，它们对***部件的机械磨损和寿命的影响就越大。另外，***内必要流量和压力越高，为了形成所需的流量和压力而需要消耗的能量的量就越高。所期望的是一种解决气体分离或浓缩***的这些和其它方面的***。

在另一个方面，气体浓缩***在其寿命期间需要维修。各种气体分离部件需要更换、修理或维修。制造商需要知道这样的部件何时在制造商的领域(domain)之外进行了维修。所期望的是一种也解决气体分离或浓缩***的这一方面的***。

发明内容

提供了气体浓缩***和方法。在一个实施例中，提供了通过在***内使用较低的操作流率和压力来获得相同或更好的性能水平的***和方法。这延长了***部件的寿命并降低了能量消耗。在一个实施例中，提供了用来分离气体组分的气体分离(或筛)床，其与常规床相比具有较低的流量和压力要求。筛床包括例如扩散器，该扩散器具有横截面中的低实心面积和用于流动的最大开放面积，同时提供足够的机械特性以容纳筛材料和支撑过滤介质。这允许气体进入和离开筛床的高效流动，这减少了压力损失和能量消耗，降低了筛床材料上的动态和静态压力，并且延长(improves)了筛床材料的寿命并降低了筛床材料机械地失效的速率。还公开了其它实施例。

在另一个实施例中，提供了在部件已经被维修或修理时具有指示器(indicator)的***和方法。这提供了部件是否以任何方式被篡改的指示。这允许制造商确定部件是否在制造商的领域之外被维修、修理或篡改。未经授权的维修或修理可导致过早的部件磨损和失效。

在又一个实施例中，公开了具有进入筛床材料的气体的更均匀或优化的流动分布和/或低速度的***和方法。筛床帽和/或气体输入接口在流动室内设置有流动修改结构、隔板或突出部，以使流动更均匀地分布并降低进入筛床材料的气体流的速度。这些结构、隔板和/或突出部将引入的气体流导引进帽/接口的内室内的邻近空间中，以提供进入筛材料的气体的更均匀的流动分布。通过更均匀地将气体引入筛床材料，从而限制或消除当气体在其进入筛床材料时被不均匀地分布时气体可能原本无法到达的筛床材料的凹穴，更均匀的流动分布增加了筛床效率。另外，降低的气体流动速度减少了筛床材料上的机械磨损和撕扯，该磨损和撕扯导致材料的粉化和流化。

一个目的是提供更高效的气体分离***和方法。

另一个目的是提供具有较低流率和压力的气体分离***和方法。

另一个目的是提供具有扩散器部件的气体分离***和方法，该扩散器部件具有横截面中的低实心面积，从而为流动提供大的开放面积。

另一个目的是提供具有扩散器部件的气体分离***和方法，该扩散器部件具有横截面中的低实心面积，从而为流动提供大的开放面积，同时还提供足够的机械特性来容纳筛材料和支撑过滤介质。

另一个目的是提供具有用于提供至少一个篡改指示的(一个或多个)部件的气体分离***和方法。

另一个目的是提供具有带有篡改指示器的至少一个筛床的气体分离***和方法。

另一个目的是提供具有至少一个防篡改部件的气体分离***和方法。

另一个目的是提供具有至少一个防篡改筛床的气体分离***和方法。

另一个目的是提供气体分离***和方法，其将流分布成期望的轮廓(profile)，以实现进入筛床的气体的更均匀分布。

另一个目的是提供具有输入装置(例如，帽或***件)的气体分离***和方法，该输入装置用于在气体进入筛床时将流偏转和/或调节成期望的轮廓。

另一个目的是提供气体分离***和方法，其降低进入筛床材料的气体的流率，以减少筛材料的磨损和撕扯(例如，粉化、流化等)。

在阅读了下面的描述、附图和权利要求书之后，这些和其它目的、特征和优点将变得显而易见。

附图说明

在结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图中，图示了本发明的实施例，这些实施例与上面给出的本发明的大体描述以及下面给出的详细描述一起用于举例说明本发明的原理。

图1示出了气体浓缩***的一个实施例。

图2是气体浓缩***的气动框图的一个实施例。

图3是气体分离或筛床的一个实施例的框图。

图4A至图4B图示了与气体分离床一起使用的现有技术过滤盘。

图5A至图5B图示了气体分离床的一个实施例的透视分解图。

图6A至图6B是图5A至图5B的气体分离床实施例的各种横截面视图。

图7A至图7F图示了具有蜂窝结构的扩散器的多个实施例的各种视图。

图8图示了具有圆柱形或吸管状结构的扩散器的第二实施例的俯视图。

图9至图12图示了具有不同横截面几何形状和轮廓的扩散器的各种实施例的侧立面图。

图13图示了示出防篡改特征的一个实施例的局部横截面视图。

图14A至图14B图示了包括防篡改特征的筛床帽的一个实施例的透视图和立面图。

图15A至图15B图示了具有防篡改特征的筛床帽的另外的实施例。

图16A至图16D图示了具有防篡改特征的筛床帽的又一个实施例。

图17A至图17I图示了用于产生期望的流动轮廓的筛床帽的一个实施例。

图18A至图18C图示了图17A至图17I的筛床帽实施例的各种流动轨迹和分布。

图18D至图18E图示了图17A至图17I的筛床帽实施例的各种流动轨迹和分布，但是没有任何流动修改结构。

图19A至图19B图示了用于产生期望的流动轮廓的筛床帽的另一个实施例。

图20A至图20C图示了图19A至图19C的筛床帽实施例的各种流动轨迹和分布。

图21A至图21D图示了用于产生期望的流动轮廓的筛床帽的另一个实施例的各种视图。

图22A至图22D图示了用于产生期望的流动轮廓的筛床帽的另一个实施例的各种视图。

图23A至图23D图示了用于产生期望的流动轮廓的筛床帽的另一个实施例的各种视图。

图24A至图24D图示了用于产生期望的流动轮廓的筛床帽的另一个实施例的各种视图。

图25A至图25D图示了用于产生期望的流动轮廓的筛床帽的另一个实施例的各种视图。

图26A至图26D图示了用于产生期望的流动轮廓的筛床帽的另一个实施例的各种视图。

图26E至图26F图示了图26A至图26D的筛床帽实施例的各种流动轨迹和分布。

图27A至图27B图示了用于产生期望的流动轮廓的筛床帽的另一个实施例的各种视图。

除非另外指示，否则每个机械附图都是相对于比例呈现的。也就是说，每个附图中图示的部件的大小、定位和位置相对于彼此按比例示出，这也可包括按比例放大示出。

具体实施方式

如本文中所述，当一个或多个部件被描述或示出为连接、连结、附连、联接、附接或以其它方式互连时，这样的互连可为部件之间的直接互连，或者可为间接的，诸如通过使用一个或多个中间部件。另外，如本文中所述，对构件、部件或部分的引用不应限于单个结构构件、部件、元件或部分，而是可包括部件、构件、元件或部分的组件。

本发明的实施例提供了例如气体分离***和方法，其具有进入和离开筛床的工作气体的高效流动、降低的压力损失和能量消耗、筛床材料上较低的动态和静态压力以及通过降低筛材料机械地和/或结构地失效的速率来实现的筛材料的延长的寿命。工作气体的高效流动还降低了由***内的气体流动形成的噪声。在一个实施例中，气体分离***包括具有扩散器的至少一个筛床，该扩散器布置成将其横截面中的流动细分到更小的流动通道中，从而减少湍流和能量损失。气体流通过扩散器基本上变直，并且更多能量被传递到气体流的预期方向。扩散器还具有横截面中的低实心面积(例如，低实心度)和用于流动的高和/或最大开放面积，同时还提供足够的机械特性来在筛床内容纳筛材料并支撑过滤介质。

图1中图示了气体分离***100的一个实施例，其可为氧浓缩***。该***可为固定的，诸如例如用于在医院或患者家中使用。该***也可为非固定的或可移动的，诸如例如当患者不在家时用于由他们使用。该***可以允许患者携带该***的方式构造，诸如例如通过肩带或通过***包括手柄和轮子的布置来携带该***。还包括其它移动构造。

氧***100包括壳体102，该壳体102可呈一个或多个部段。壳体102包括用于各种气体的吸入和排放(诸如例如室内空气的吸入和氮气及其它气体的排放)的多个开口。氧***100大体上吸入主要由氧和氮构成的室内空气，并将氮与氧分离。氧存储在一个或多个内部或外部存储罐或产品罐中，并且氮被排放回室内空气中。例如，氧气可通过管道和鼻套管通过端口104排放到患者。备选地，氧气可通过补充端口排放到氧气瓶填充装置，诸如由Invacare Corp.(Elyria,Ohio,USA)制造的并且其一个示例在通过引用而被结合的美国专利No.5,988,165中描述。

图2图示了使用变压吸附(PSA)的气体浓缩***的示例性气动框图的一个实施例。该***可包括多个气体分离筛床206a和206b、多个阀204a、204b、204c和204d、一个或多个产品罐208a、208b和节约阀/装置218。在该实施例中，产品罐208a、208b示出为连接的，因此它们充当一个产品罐，但也可布置成充当两个产品罐。该***还包括压缩机/泵203和一个或多个过滤器201和消音器202。

筛床206a和206b填充有物理分离介质或材料。分离材料选择性地吸附一种或多种可吸附组分并通过气体混合物的一种或多种不可吸附组分。大体上，物理分离材料是具有均匀大小和基本相同的分子尺寸的孔隙的分子筛。这些孔隙根据分子形状、极性、饱和度等选择性地吸附分子。在一个实施例中，物理分离介质是具有4至5ANG.(埃)孔隙的铝硅酸盐组合物。更特别地，分子筛是铝硅酸盐的钠或钙形式，诸如5A型沸石。备选地，铝硅酸盐可具有更高的硅铝比、更大的孔隙和对极性分子(例如13x型沸石)的亲和力。沸石吸附氮、一氧化碳、二氧化碳、水蒸气和空气的其它显著量的组分。其它类型的分离介质也可用来从环境或室内空气中吸附氮。另外，可使用多于两个的筛床。在其它实施例中，筛床206a和206b可在结构上与一个或多个产品罐208a和208b集成，诸如美国专利No.8,668,767中所述，该专利针对该特征和其它特征通过引用完全结合到本文中。

在操作中，如由图2中的实线所示，在分离床206a的示例性填充循环期间，泵/压缩机203将室内空气抽吸通过过滤器201并到达阀204d和分离床206a(分离床206a在其输出端处产生氧)并通过阀210a进入产品罐208a、208b。泵/压缩机203在填充阶段期间向筛床供应高达约32磅/平方英寸的空气。其它工作压力范围包括约15-32磅/平方英寸。阀210a和210b可为止回阀或允许单向流动的任何其它类似功能的阀。

当分离床206a正在经历填充循环时，分离床206b可能正在经历净化循环以排出来自先前填充循环的任何氮气。在净化循环期间，先前加压的分离床206b将氮气通过阀204a排出，并通过消音器202向外排出到大气。分离床206a从其填充循环被加压。在净化循环期间，来自分离床206a或产品罐208a、208b的一定量的氧可进料到分离床206b中，以用氧预加载或预充分离床206b，如由图2中用短划线所示的任选的放泄阀212和固定孔口214所控制。

如由图2中的点线所示，一旦分离床206a已经被填充和/或分离床206b已经被净化，控制***220切换阀204a、204b、204c和204d，使得分离床206b进入填充循环，而分离床206a进入净化循环。在这种状态下，泵203引导室内空气进入分离床206b(分离床206b在其输出端处产生氧气)并通过阀210b进入产品罐208a、208b。在净化循环期间，来自分离床206b或产品罐208a、208b的一定量的氧气可进料到分离床206a中，以用氧预加载或预充分离床206a，与前一循环相比，现在氧在相反方向上流动。图示***还包括示例性压力均衡阀216，其在净化/填充循环改变之前均衡两个分离床中的压力。值得注意的是，并非PSA***的所有实施例都需要压力均衡阀。

压力均衡阀216可通过均衡接近其填充循环结束的分离床(例如，206a)和接近其净化循环结束的分离床(例如，206b)的输出端之间的压力来允许更高效地产生氧。例如，压力均衡阀216可被激活以在接近每个净化/填充循环结束时均衡分离床206a和分离床206b的输出端之间的压力。美国专利No.4,449,990和No.5,906,672进一步描述了压力均衡阀的操作，这些专利通过引用完全结合到本文中。以这种方式，每个分离床206a、206b循环地经历如由控制***220控制的交替的填充循环和净化循环，以产生氧。

如图2中所示，任选的节约阀/装置218可用来控制产品气体向用户222的输送。节约阀218可在从产品罐208a、208b提供浓缩产品气体或排气到室内空气之间切换。例如，节约阀218可用来以由控制***220确定的量和时间选择性地提供氧浓缩产品气体的各种连续流或脉冲流。该时间典型地基于感测用户的吸气，这典型地通过感测用户的鼻子或嘴附近的压力下降或(流量增加)来确定。

在该实施例中，控制***220可利用各种控制方案，例如通过控制压力源203和阀204a、204b、204c、204d、216和212的激活、水平和相对定时来优化浓缩产品气体的生产和输送。这通过使用一个或多个压力传感器224和/或(一个或多个)氧浓度传感器226来实现。在一个实施例中，压力传感器224和氧传感器226监测进入(一个或多个)产品罐208A和208(b)的压力和氧浓度。在其它实施例中，可采用定时循环的使用，其中循环时间在工厂设置或在***启动时使用诊断过程确定或优化。在其它实施例中，循环时间可根据流量设置和/或感测到的患者流量需求来确定。

虽然图2图示了变压吸附(PSA)循环，但也可使用其它气体浓缩循环，包括真空回转吸附(VSA)、真空-变压吸附(VPSA)或其它类似模式。特定的气体浓缩模式对于本文中所述的本发明的实施例并不是关键的，只要它们能够向用户生产诸如氧的浓缩气体。上述操作模式的示例公开在例如美国专利No.9,266,053和No.9,120,050中，这些专利已经通过引用完全结合到本文中。

现在参考图3，示出了筛床布置300的一个实施例。筛床300包括例如用于接收空气和排出吸附的氮气的第一气体输入端/输出端302。可提供任选的顶部空间304。筛床300还包括弹簧306、穿孔盘或扩散器308和一个或多个过滤介质310。弹簧306将多孔盘或扩散器308偏压抵靠筛材料312(例如，如前所述的颗粒分离或沸石材料)，以便保持筛材料312堆积在一起，并在气体分离过程期间用来填充和净化筛床300的动态压力期间阻止筛材料312的机械移动。筛材料312的另一端部被偏压抵靠一个或多个过滤介质314和第二穿孔盘或扩散器316。第二顶部空间318允许未吸附的气体(例如氧)经由输入/输出端口320进入和离开筛床。虽然已经特别地描述了该实施例，但是可省略一个或多个部件，或者可集成若干个部件。例如，一个或多个顶部空间304和318可被显著地减小或消除。此外，可使用多于一个扩散器308。例如，两个或更多个扩散器308可背靠背使用，或者两个或更多个扩散器308可与其间的一个或多个过滤介质310一起使用。

图5A至图5B图示了筛床500的另一个实施例。筛床500包括例如关于图3的筛床300描述的许多相同的功能部件。筛床500包括用来固持输入/输出气体帽504的固持环或夹子502。还提供了弹簧506、固持器508、扩散器510和过滤介质512和514。弹簧506将固持器508、扩散器510和过滤介质512和514偏压抵靠颗粒筛材料516，以将筛材料516保持在筛床容器壁内堆积在一起，以防止或最小化在分离过程的填充和净化循环中使用的动态压力期间筛床材料的机械移动。固持环518和第二扩散器524连同一个或多个过滤介质520和522位于筛材料516的另一端部处。如关于图3所述，在本文中所述的任何实施例中可使用多于一个扩散器510。图6A至图6B图示了筛床500在其部件组装在筛床容器壁600内的情况下的各种截面透视图。

如上文关于图2所指出，该***将环境空气抽吸通过压缩机，并使其移动通过(一个或多个)筛床中的一定体积的材料，该材料具有固留氮的倾向，从而在***的输出中留下剩余的氧。用来吸附氮的筛材料典型地是颗粒形式的，并且必须固持在筛床内，允许空气流入、氧流出，并且周期性地冲洗筛床以排出吸附的氮。当气体流入和流出筛床时，颗粒筛材料必须被固持和保持以使其相对运动最小化。例如，将压力下的空气引入到筛床在筛材料上形成锤击效应，这可损坏颗粒并使其变成(reduce)粉尘，并且必须使粉尘从***中的逸出最小化。筛材料的过度损失本身就是一种失效模式，并且随着更多材料损失，剩余材料在筛床内更自由地移动，从而加速相对运动并降解成粉尘。

半透膜或过滤器型介质(例如512、514、520和522)可用来将筛材料保持在适当的位置，同时允许气体流过它。这些膜或过滤器可具有柔性构造，并且在该情况下，需要机械支撑，以便固持加压颗粒介质以防止运动并固持在受限体积内。为了充分地支撑过滤介质，过滤区域中的一些必须通过诸如图4A和图4B中所示的现有技术盘的支撑机械结构来阻挡流动。通常，这种结构具有孔以允许气体流动，同时还通过结构的实心部分提供机械支撑。然而，实心部分不允许气体流动。

关于扩散器结构，存在对单独孔的开放面积和所有孔的面积之和的总开放面积的限制。单独孔的面积受过滤介质的机械特性限制，如果孔几何形状(圆孔中的直径)跨度太大，则可能导致过滤介质下垂。总开放面积还受筛材料的应力和机械特性以及筛床容器壁承受静态和循环负载的能力限制。单独孔的几何形状和孔的型式也通过促使(contributing to)流动气体的压力损失而显著地促使***的能量损失和噪声。如本文中将进一步讨论的，如果提供了孔大小、孔在流动方向上的长度、孔和实心区域的型式、孔的定向的适当特征和影响流动的其它孔特征，则适当的扩散器几何形状可减少能量损失。这可包括使用如上面关于图3所描述的多个扩散器。在多个扩散器的情况下，每个扩散器可具有相同或不同的几何形状，以便获得期望的流动和结构特性。并且，在排气循环期间进入筛床或离开筛床的流不均匀的意义上，存在其它损失，这些损失可通过一个或多个扩散器和/或具有流动修改结构的筛帽/接口在筛床的面处的流动改变特征或几何形状的影响来校正或改善。

图7A至图7F图示了用于筛床的扩散器510的多个实施例的各种视图。扩散器510具有低实心度，从而为流动提供显著大的开放面积。扩散器510还具有支撑过滤介质和传递弹簧的力或偏压的结构强度，以保持筛材料堆积并阻止筛床容器壁内的机械移动。扩散器510包括在一个实施例中具有蜂窝壁结构的本体700。本体700可具有任何适当的大小和形状，包括例如图中所示的盘形状。在一个示例中，盘具有2.44英寸的直径和0.5英寸的高度D2。对于开放区域，其它尺寸和形状也是可能的，包括例如三角形、正方形、矩形、其它多边形、圆形(例如，参见具有限定圆形开放区域704的圆形壁802的图8中的本体800)、椭圆形等。

如图7B的放大视图中所示，壁706具有封闭开放空间704的蜂窝(或六边形)布置。扩散器510的实心度(实心与开放面积之比)可在大于或小于0.10％至50％之间。例如，在图7A至图7D中所示的一个实施例中，在蜂窝单元大小D1等于0.125英寸并且壁706厚度等于0.001英寸并且扩散器本体直径等于2.44英寸的情况下，获得2.46％的实心度。在图7E中所示的另一个实施例中，在蜂窝单元大小D1等于0.5英寸并且壁706厚度等于0.001英寸并且扩散器本体直径等于2.44英寸的情况下，获得0.41％的实心度。在图7F中所示的又一个实施例中，在蜂窝单元大小D1等于1.0英寸并且壁706厚度等于0.001英寸并且扩散器本体直径等于2.44英寸的情况下，获得0.17％的实心度。理想地，虽然使扩散器的开放面积最大化是高度期望的，但是相比于现有技术改善/增加开放面积的布置也是期望的并且提供效率。也就是说，使开放面积最大化不是实现效率所必需的。

通过改变细分通道的大小和/或独立地改变通道在流动方向上的长度，扩散器流动流(flow stream)的特性可被修改为具有更低能量损失、进入筛床的更均匀的流、在筛材料的面处或附近的更低的峰值速度、筛床的任何部分中的更低的整体流动速度、进入筛床的更低的流动加速度、在排气循环期间离开筛床的更低的流动加速度、对筛材料的更低的力、来自动态压力或来自双向流动的更低的峰到峰加速度对筛材料的更小的影响的益处。进入筛床的流的均匀流量或均匀压力将减少或消除不平行于通过筛床的流的总方向的筛床内的流，这增加了空气必须行进以前进通过筛材料的距离，降低了筛的时间效率和氧生产效率。类似地，在离开时，对出口压力的不均匀限制将导致流收敛或发散，并且不平行于离开筛床的流的总方向，并且因此延长了排气/净化循环的持续时间，并降低了排气/净化循环和整个双向(填充/净化)循环的效率。

图9至图12图示了扩散器510横截面本体轮廓的各种实施例。例如，图9图示了具有第一凹表面轮廓902的本体900。图10图示了具有第一凹表面轮廓1002和第二凹表面轮廓1004的本体1000。图11图示了具有第一凸表面轮廓1102的本体1100。图12图示了具有第一凸表面轮廓1202和第二凸表面轮廓1204的本体1200。由于扩散器壁和那些部分的较高高度，图11和图12的实施例在它们的中心部段中提供了额外的结构强度的特别优点。这抵抗弯曲和其它不期望的机械变形。其它横截面本体轮廓也是可能的，包括例如波浪形或波状轮廓、三角形、锯齿形等。扩散器本体可由任何合适的材料制成。这包括例如金属和塑料。合适的金属包括铝和不锈钢。扩散器本体也可经由3D打印技术形成，该技术允许简单和复杂的空间和壁布置，包括本文中公开的那些。

扩散器本体的高度(例如，图7C中的D2)或图9至图12中所示的本体横截面轮廓的各种高度通过使进入和/或离开筛床的流变直来减少流的低效率。它们还减少了通过扩散器壁几何形状(例如蜂窝状、圆形等)和经由多个壁或通道的流中的湍流。它们还定向在筛床的总方向上的向内和向外流，以减少切向或离轴流，这将引导空气分子行进更大的距离以前进进入筛床和/或横穿以离开筛床。高度D2或横截面轮廓的高度可为用于提高流动效率而确定的任何高度，包括关于图9至图12所示出和描述的各种不同高度。

如前所述，扩散器本体的高度(例如，图7C中的D2)或图9至图12中所示的本体横截面轮廓的各种高度也提供了结构或固持部件。即，弹簧506抵靠筛材料施加偏压或力，以保持其固连并且不移动通过扩散器(例如，参见图6A至图6B)。理想地，扩散器本体由具有足够剪切、拉伸和循环疲劳特性的材料制成，以提供所需的机械支撑(例如，防止在负载下下垂)。因此，考虑到扩散器本体材料的特性和最小化扩散器本体材料的间隙体积，扩大或最大化开放针对流动的横截面积、同时仍然提供足够的机械强度以固持筛过滤介质和筛材料的优化扩散器本体是可能的。

在一个实施例中，扩大或最大化扩散器本体开放面积可与扩散器本体的固持功能所需的机械特性相联系。扩散器本体固持功能涉及扩散器本体充分地支撑处于堆积状态的筛材料和过滤介质的能力。除了具有更高剪切、拉伸和循环疲劳特性的潜在更强的本体材料之外，与可用的总面积相比具有用于流动的非常高的开放面积百分比并且因此具有低实心比的扩散器可通过基于过滤介质的机械需求(例如，避免在机械负载下下垂)使用最佳的孔大小，并且通过在流动方向上增加机械设计的惯性矩来最小化材料的间隙体积来堆积最多数目的孔来形成。

图7A至图7D中所示的扩散器510的使用已经显示，通过降低进入筛床(即，在筛材料的面处或附近)的气体的峰值速度，分离过程可变得更高效，同时仍然获得常规的气体分离结果。高达168.6英寸/秒的常规峰值速度降低到70.1英寸/秒，这是大约60％的降低。进入筛床的气体的峰值速度的降低转化为许多实际的优点。例如，由于较低的峰值流率，操作气体分离过程需要较少的能量。较低的峰值流率也意味着压缩机不必努力工作，从而减少部件磨损并延长压缩机寿命。此外，降低的峰值速度减小了筛材料内的压力或机械力，并且因此通过减少筛床材料的相对移动来减少筛材料的粉化和机械失效。它还减小了筛床的面上、(一个或多个)筛过滤器上和/或筛材料上的动态力，从而减少了筛床材料的机械降解。还此外，降低的峰值速度降低了由***内的空气流导致的噪声。

通过具有使进入和离开筛材料的流变直的高度/长度(例如，图7C中的D2)的扩散器空间/通道也获得了效率。通过减少扩散器内的湍流和/或在筛材料的面处由扩散器导致的湍流，使流变直也减少了低效率。使流变直还定向在床的总方向上的向内和向外流，以减少切向或离轴流，这将引导空气分子行进更大的距离以向前进入筛床或横穿以离开筛床。所公开的扩散器布置还为必须在流动路径中的筛材料的任何固持机构提供机械支撑。总的结果是气体分离***具有更低的能量消耗、更大的氧输出或比输出(每单位能量输入产生的氧)、由筛床抗粉化寿命限定的更高的可靠性和更低的噪声。虽然可获得所有的益处和优点，但是任何一个或多个都足以提供改善的气体分离过程。

在另一个实施例中，提供了在部件已经被维修或修理时具有指示器的***和方法。在一个实施例中，如果部件已经以任何方式被篡改，则指示器提供视觉指示。这允许制造商确定部件是否在制造商的领域之外被维修、修理或篡改。未经授权的维修或修理可导致过早的部件磨损和失效。

图13中图示的是具有防篡改特征或布置的***的一个实施例。图13示出了图6A至图6B的筛床的顶部部分的放大局部横截面视图。筛床包括防篡改特征或布置，该防篡改特征或布置提供筛床是否已被打开以例如更换筛材料的视觉指示。筛材料516是需要随时间推移更换的部件。这是因为筛材料516由于例如粉化或机械降解、潮湿、饱和磨损等而随时间推移降解。典型地，筛材料516需要大约每18个月更换一次。用未经制造商授权的材料未经授权地更换筛材料516可导致粉化和其它气体分离部件的过早失效。图13中所示的布置提供了筛床是否已打开的视觉指示。

虽然图13图示了其中一个防篡改帽504与单个筛床容器600相关联的示例，但在其它实施例中，公共的防篡改帽504(作用类似于歧管)可用于具有多于一个筛床容器的筛床容器组件。在其它实施例中，筛床容器600可使用多于一个防篡改帽504。

仍然参考图13，筛床的防篡改帽504包括本体1300。本体1300包括一个或多个肋1302A-D(也参见图14A)。肋包括凹部或空间1304A-D。凹部连同边沿1308一起布置成接收和固连固持环或夹子502，该固持环或夹子502设计成将帽504固持到筛床容器壁600。筛床容器壁600还包括环形凹部1310，以用于接收和固连固持环502的一部分。肋1302A-D还包括外表面或壁，该外表面或壁具有布置成接触或几乎接触容器壁600的部分1316A-D。以这种方式，固持环502不能被移除，除非一个或多个肋部分1316A-D被篡改(例如，切割、损坏、毁坏或以其它方式修改)以允许固持夹子502被移除。对肋部分1316A-D的篡改通过其可见的损坏提供了筛床可能已经被打开的视觉指示。此外，对肋部分1316A-D的篡改可能也将导致在那些位置中对筛容器壁600的直观损坏。此外，对肋部分1316A-D和/或筛容器壁600以及那些位置的损坏可能将导致对帽504和/或筛床容器壁600的不可修复的损坏。最终结果是阻止对筛床的篡改或未经授权的维修，因为它可能将被不可修复地损坏。

图14A至图14B图示了图13中所示的帽504的实施例的透视图和侧立面图。如上所述，帽本体1300包括四个肋1302A-D，并且每个肋包括用于接收和固连固持环502的一部分的凹部或空间(例如1304A-D)。每个肋1302A-D还包括一个或多个壁部分或表面(例如1316A-D)，该一个或多个壁部分或表面布置成在那些位置中接触或几乎接触筛床容器壁600的一部分。只要形成的任何间隙小到足以限制固持环502的移除，在那些位置中与筛床容器壁600的接触就是不必要的。本体1300还包括间隔开的边沿516和1314(连同边沿1308)，以用于固持垫圈或O形环并形成将帽本体1300固持到筛床容器壁600的过盈配合。边沿1308、1312、1314不是防篡改特征的必要部分，但是也可被修改以包括在内。

应当注意，在其它实施例中，帽本体1300可包括少于四个肋1302A-D，并且每个肋不需要具有用于固连固持环502的壁和凹部。至少一个肋包含这些特征就足够了。此外，肋、壁和凹部的几何形状可从本文中的实施例中所示的形状修改，只要部分设置在帽本体1300中以固连固持环502防止容易地移除(例如，在不形成视觉指示器(诸如例如对帽本体1300和/或筛床容器壁600的物理损坏或修改)的情况下移除)。例如，帽本体1300可包括邻近凹部1304B的突出的构件或突片1306。突出的突片1306可为肋1302B的部件或独立地为其上单独的部件。虽然示出了一个突出的突片1306，但可提供多于一个突片作为肋1302A-D的部件。在又一些其它实施例中，肋1302A-D可被消除，并且取而代之的是在与肋1302A-D相同的位置中或者在更多的位置中使用的多个突出的突片，诸如突片1306，以实现相同的结果。在又一些其它实施例中，诸如突片1306的多个突片可与一个或多个肋一起使用。数目、几何形状和形状不是关键的，只要突出的构件(例如，肋、突片和它们的组合)以本文中所述的方式至少部分地封闭固持环以阻止篡改和/或提供篡改指示器。

图15A至图15B图示了具有防篡改特征的筛帽的其它实施例。这包括无肋筛帽设计。在一个实施例中，筛帽本体可包括各种构造的回转圆顶。图15A图示了无肋筛帽本体1300的一个实施例。本体包括圆柱形表面1500，其水平地回转(例如，相对于具有单独的竖直设置的肋)，从本体1300突出或延伸，并且以类似于图13至图14B的壁部分1316A-D的方式布置成具有边缘部分1504，该边缘部分1504接触或非常接近接触筛容器壁600，以固连固持环或夹子502。图15B示出了与图15A的实施例相比具有更少或更小圆柱形表面1502的无肋筛帽本体1300的另一个实施例。圆柱形表面1502也布置成具有边缘区域1504，以便以类似于图13至图14B的壁部分1316A-D的方式接触或接近接触筛容器壁600，以固连固持环或夹子502。筛帽本体的其余特征类似于图13至图14B中已经描述的特征。因此，无肋壁/表面1500和1502以与壁部分1316A-D相同的方式固连固持环/夹子502，但是比通过使用单独的肋1302A-D沿着更大的周边。试图从图15A和图15B的实施例移除固持环或夹子502将导致对固连固持环或夹子502从而提供篡改指示的边缘或周边部分1504的损坏。因此，本文中公开的筛帽本体不限于带肋的防篡改特征，并且包括带肋的和/或无肋的两种布置。

图16A至图16D图示了具有防篡改特征的筛床帽504的另一个实施例。在该实施例中，帽504包括一个或多个结构部分，所述结构部分在试图移除固持环或夹子502时破裂或断裂，从而使得帽504不再可重复使用。这通过在本体1300中形成一个或多个弱化部分来实现。

在所示的实施例中，本体1300包括圆顶部分1600，该圆顶部分1600布置成在试图移除固持环或夹子502时部分或完全断裂。部分或完全断裂或破裂除了其它方面之外还破坏了内部空间1604在所需操作筛床压力下正常起作用的能力，这有效地使气体分离***失效。参考图16C和图16D，本体1300包括用于至少部分地固连固持环或夹子502的凹部或空间1304A-D。凹部或空间1304A-D在一侧上由本体1300的周边壁1602界定。如图16C中所示，壁1602具有第一壁厚，在该壁厚处，壁1602界定凹部或空间1304A-D。如图16D中所示，在周边壁1602不界定凹部或空间1304A-D的地方，壁1602具有小于图16C中所示的第一厚度的第二厚度。厚度方面的差可为使得壁1602在试图移除固持环或夹子502时更容易破裂或断裂的任何差。在一个实施例中，厚度差可大于或小于25％至90％。只要筛床帽的(一个或多个)部分在试图移除固持环或夹子502时破裂或断裂，精确的厚度差并不重要。

在另一个实施例中，邻近壁1602的下圆顶周边壁1606可以与针对壁1602所述相同的方式具有不同厚度的部分，以实现相同的破裂或断裂结果。也就是说，图16C中所示的壁1606的部分可具有大于图16D中所示的壁1606的部分的第一厚度。以这种方式，图16D中所示的壁1606的部分的较小厚度布置成在试图移除固持环或夹子502时破裂或断裂。具有布置成破开、破裂或断裂的部分的帽504的其它布置也可用来防止未经授权地接近筛床和/或重复使用被篡改的筛床和帽。

在一个实施例中，帽504可由聚碳酸酯或其它塑料和/或热塑性塑料制成。材料组合物可为允许结构部分在试图移除固持环或夹子502时破裂或断裂从而使得帽504不再可重复使用的任何组合物。这还可包括金属、合金、陶瓷和其它可模制、可印刷和/或可机加工的材料。

可促使筛床磨损和撕扯(包括筛床材料的粉化和流化)的另一个因素是进入筛床材料的气体(例如空气)的不均匀流动分布和速度。空气典型地经由帽或其它输入接口输入到筛床中。帽/接口的内室几何形状可导致进入筛床材料的气体的不均匀流动分布和/或高流动速度的浓缩区域。这些不期望的影响可通过使用流动修改结构、隔板和/或突出部以获得进入筛床材料的气体的更均匀和/或优化的流动分布和流动速度来解决。图17A至图27B中示出了用于修改进入筛床材料的气体的流动分布和/或流动速度的筛床帽/接口的各种实施例。

现在参考图14A、图14B和图17A至图17B，示出了具有流动修改结构、隔板和/或突出部的筛床帽/接口504的一个实施例。现在参考图17A的底视图，本体1300包括具有半球形或圆顶形壁或表面1700和第一流动修改结构1702和1704、第二流动修改结构1706和1708以及第三流动修改结构1710的内室几何形状。第一间隙1712位于第一流动修改结构1702和1704之间。第二间隙1714位于第二流动修改结构1706和1708之间。在本实施例中，流动修改结构大体上布置成相对于气体端口1716间隔开的三行，气体端口1716将气体进料到室中。第一流动修改结构1702和1704靠近气体端口1716以第一距离D1并置，第一距离D1可为大约0.45英寸(图17A按比例放大示出)。第二流动修改结构1706和1708与第一流动修改结构1702和1704间隔开距离D2，该距离可为大约0.42英寸。第三流动修改结构1710与第二流动修改结构1706和1708间隔开距离D3，该距离可为大约0.33英寸。在其它实施例中，这些距离可在基本上不改变流动修改结果的情况下改变。

在一个实施例中，流动修改结构1702-1710是使从端口1716引入的气体偏转的挡板或肋。如图17A中所示，第一流动修改结构1702和1704和第三流动修改结构1710具有带有倒圆或弯曲端面的基本上平坦的本体。第二流动修改结构1706和1708具有带有弯曲端面的弯曲本体。在该实施例中，结构1706和1708的弯曲本体示出为在朝向气体端口1716的大体方向上弯曲。在其它实施例中，在不显著地影响流动修改结果的情况下，任何这些结构的平面度和曲率的量可与所示的量不同。

现在参考图17B，图17A的横截面视图以相对比例示出。流动修改结构1702-1710的本体中的每个从壁1700向下延伸一段距离并进入室。内室具有如图所示的高度H3，该高度可为大约1.2英寸。第一流动修改结构1702和1704向下延伸到如图所示的高度H1，该高度可为大约0.91英寸。第二流动修改结构1706、1708和第三流动修改结构1710向下延伸到如图所示的高度H2，其可为大约0.71英寸。在其它实施例中，在不显著地影响流动修改结果的情况下，这些尺寸可改变。图17C是底部透视图，进一步图示了流动修改结构1702-1710以及间隙1712和1714的大小、位置和形状。图17D是筛床帽的截面透视图，并且图17E是示出第一流动修改结构1702和1704以及间隙1712的图17D的相关联的横截面视图。图17F是另一个截面透视图，并且图17G是示出第二流动修改结构1706和1708以及间隙1714的图17F的相关联的横截面视图。并且，图17H是另一个截面透视图，并且图17I是示出第三流动修改结构1710的图17H的相关联的横截面视图。

现在重新参考图17A，气体从端口1716进料到室中，并遇到第一流动修改结构1702和1704以及间隙1712。这提供了对气体的第一流动修改，其中一部分通过间隙1712并进入空间1718，并且其它部分被偏转到空间1720和1722，在那里它们遇到圆顶表面1700。气体流然后遇到第二流动修改结构1706和1708以及间隙1714，其中气体的较小部分通过间隙1714，并且其它部分被引导到空间1720和1722并遇到圆顶表面1700。在所示的实施例中，间隙1714小于间隙1712，从而与间隙1712相比允许更少的气体通过其中。在其它实施例中，间隙1714可为间隙1712的大小的约0.1至1.0倍。在其它实施例中，间隙1712可相应地小于间隙1714。第二流动修改结构1706和1708凭借其形状使气体的一部分向内偏转到间隙1714，并使气体的一部分向外朝向空间1720和1722偏转。这为气体流提供了另外的或第二流动修改。气体流然后遇到第三流动修改结构1710。这导致气体偏转到空间1726和1728，在那里遇到圆顶表面1700。下面讨论的图18B通过计算流体动力学模拟图示了这些流型。

因此，气体流可通过每行结构或挡板递增地修改，以便获得进入筛床材料的气体的期望的流动分布和/或速度。这提供用于流动的优化，以在气体进入筛材料时获得更均匀的分布和流动速度，从而减少筛材料的磨损和撕扯(例如，粉化、流化等)。

图18A至图18C图示了由图17A至图17I的帽/接口的结构、隔板和/或突出部产生的流动分布和速度，如通过Ansys，Inc.的计算流体动力学软件建模的。图18A示出了类似于图17B的横截面视图，其中在帽/接口内导引的所得到的计算流动流1800和它们的速度沿着x轴方向和y轴方向示出。图18B示出了类似于图17A的底视图，并且其中所得到的计算流动流1800和它们的速度沿着x轴方向和z轴方向示出。在图18A和图18B中，对于流动流1800，随着阴影从亮变为暗，速度被指示为较高到较低。

图18C图示了在图18A中指示的平面位置处所得到的计算流量和/或速度分布，该平面位置靠近筛床材料和/或扩散器(例如，510)的面。因此，图18C表示在筛床材料的面处或附近的计算的流动分布和速度。如图所示，流动分布包括从中心并向外延伸的流动区域1802的相对大的基本上均匀的分布。还存在具有弧形形状的第二较小区域1804，其具有基本上均匀的流动分布。类似于图18A和图18B，随着阴影从亮变为暗，速度被指示为从较高到较低。两个例外是小区域1806和1808，在那里，这些暗区域表示高于平均流动速度。除了非常小的区域1806和1808之外，获得了表示靠近筛床材料的面的区域的大约70-80％(或更多)的优化和基本上均匀的气体流动分布。通过更均匀地将气体引入筛床材料中，从而限制或消除当气体在其进入筛床材料时不均匀地分布时气体可能原本无法到达的筛床材料的凹穴，这种均匀性从而使筛床更高效。

作为参考，图18D和图18E图示了图17A至图17I的帽/接口的流动分布和速度，但是没有任何流动修改结构、隔板和/或突出部。如图18D中所见，流动流1800不均匀地分布在帽的内室内。并且，如图18E中所见，所得到的流动分布沿着沿着与气体端口1716相对的内室边界壁的窄弧1810集中。这种不均匀的流动分布产生不期望的较高流动速度和/或所需的压力，其促使筛床磨损和撕扯，包括筛材料的粉化和流化、过滤介质的磨损、压缩机磨损(随时间推移)等。

图19A和图19B图示了具有流动修改结构的筛床帽/接口504的另一个实施例。图19A和图19B的实施例类似于图17A至图17I的实施例，不同的是第二流动修改结构1900和1902不是弯曲的(相对于被示出为弯曲的图17A至图17I的第二流动修改结构1706和1708)。如图所示，第二流动修改结构1900和1902具有带有倒圆或弯曲端面的基本上平坦的本体。除了这种差异之外，图17A至图17I和图19A至图19B的实施例是相似的(包括流型；参见图20B)，并且对应的描述通过引用结合于此。

图20A至图20C图示了由图19A至图19B的帽/接口的结构、隔板和/或突出部产生的流动分布和速度，如通过Ansys，Inc.的计算流体动力学软件建模的。因此，对图19A至图19B的实施例执行与图18A至图18C中所示出和描述的相同的分析。图20A示出了类似于图19B的横截面视图，并且其中在帽/接口内导引的所得到的计算流动流2000和它们的速度沿着x轴方向和y轴方向示出。图20B示出了类似于图19A的底视图，并且其中所得到的计算流动流1800和它们的速度沿着x轴方向和z轴方向示出。在图20A和图20B中，对于流动流2000，随着阴影从亮变为暗，速度被指示为较高到较低。

图20C图示了在图20A中指示的平面位置处所得到的计算流量和/或速度分布，该平面位置靠近筛床材料和/或扩散器(例如，510)的面。因此，图20C表示在筛床材料的面附近的计算的流动分布和速度。如图所示，流动分布包括从中心并向外延伸的流动区域2002的相对大的基本上均匀的分布。还存在具有轻微中断的弧形形状的第二较小区域2004，其具有基本上均匀的流动分布。类似于图20A和图20B，随着阴影从亮变为暗，速度被指示为较高到较低。两个例外是小区域2006和2008，在那里，这些暗区域表示高于平均流动速度。除了非常小的区域2006和2008之外，获得了表示靠近筛床材料的面的区域的大约70-80％(或更多)的优化和基本上均匀的气体流动分布。如前所述，通过更均匀地将气体引入筛床材料中，从而限制或消除当气体在其进入筛床材料时不均匀地分布时气体可能原本无法到达的筛床材料的凹穴，这种均匀性从而使筛床更高效。

除了在分布上更均匀(这有助于筛床效率)之外，根据这些实施例的流动速度大体上低于以其它方式提供的流动速度。较低的流动速度减少了筛床和筛床材料上的粉化、流化和其它磨损和撕扯。这延长了筛床的寿命，并且因此延长了气体浓缩***的寿命。

图21A至图21D图示了具有流动修改结构的筛床帽/接口504的另一个实施例。该实施例包括两行流动修改结构。第一行与图17A至图17I的实施例的相同，并且包括第一流动修改结构1702和1704以及间隙1712。第二流动修改结构是不同的。这些包括流动修改结构2100和2102以及间隙2104，其形成V形，该V形具有弯曲的腿(例如2100和2102)以及在V形的顶点处的小间隙(例如2104)。如前所述，流动修改结构1702和1704以及间隙1712提供第一气体流动修改。通过间隙1712的气体进入空间2106并遇到第二流动修改结构2100和2102以及间隙2104。气体的一部分通过间隙2104，并且另一部分由结构2100和2102偏转到空间2108和2110中，在那里它们遇到圆顶表面1700。通过间隙2104的气体进入空间2112，在那里它遇到圆顶表面1700。在所示的实施例中，间隙2104小于间隙1712，从而与间隙1712相比允许更少的气体通过其中。在其它实施例中，间隙2104可为间隙1712的大小的约0.1至1.0倍。在其它实施例中，间隙1712可相应地小于间隙2104。因此，第二流动修改结构2100和2102以及间隙2104提供第二流动修改。

图22A至图22D图示了具有流动修改结构的筛床帽/接口504的另一个实施例。该实施例包括流动修改结构2200，该流动修改结构2200具有V形部分，该V形部分带有阶梯形或波状腿2204和2206。进入内室的气体遇到V形部分，并被分离和偏转到空间2208和2210。然而，因为V形部分的腿2204和2206具有如图所示的阶梯形或波状表面，所以气体流的小部分被偏转回来对抗迎面而来的流。最终结果是气体流的一部分没有被偏转到空间2208和2210，这有助于更均匀地分布流，因为不是所有的流都被偏转到侧空间2208和2210。偏转到空间2208和2210的流的部分也经由圆顶表面1700和流动修改结构2200的圆柱部分2202流入空间2212。

图23A至图23D图示了具有流动修改结构的筛床帽/接口504的另一个实施例。该实施例包括流动修改结构2300，该流动修改结构2300本质上是圆柱形的，并且包括圆柱形的第一部分2302和渐缩或圆锥形的第二部分2304。第一部分2302通过将气体围绕结构2300偏转到靠近圆顶表面1700的空间来提供第一气体流动修改。凭借其渐缩或圆锥形几何形状，第二部分2304通过将气体流向下偏转到筛床材料来提供第二流动修改。在其它实施例中，第二部分2304相比于所示的部分可为更渐缩的或没那么渐缩的或者更为圆锥形或没那么为圆锥形的。

图24A至图24D图示了具有流动修改结构的筛床帽/接口504的另一个实施例。该实施例包括流动修改结构2400，该流动修改结构2400本质上是圆柱形的，并且包括大体上是圆柱形的第一部分2402和倾斜的第二部分2404，该第二部分2404可为弯曲的(包括如图所示的凹形和/或凸形)。第一部分2402通过将气体围绕结构2400偏转到靠近圆顶表面1700的空间来提供第一气体流动修改。凭借其倾斜，第二部分2404通过使气体流向下偏转到在靠近气体进入端口1716的区域处的筛床材料来提供第二流动修改。在其它实施例中，第二部分2404相比于所示的部分可更倾斜或没那么倾斜。

图25A至图25D图示了具有流动修改结构的筛床帽/接口504的另一个实施例。该实施例包括位于非常靠近气体进入端口1716处的流动修改结构2500。如此紧靠气体进入端口1716的原因是将引入的气体流动流偏转成至少两个较小的气体流动流，从而与仅单个气体流遇到圆顶表面1700时相比允许圆顶表面1700更均匀地分布流。流动修改结构2500包括基本上平坦的表面2504，在其侧面上分别具有弯曲的端部表面2502和2506。弯曲的端部表面2502和2506提供气体流动流到圆顶表面1700的较少湍流和较少噪声的偏转。在其它实施例中，端部表面2502和2506不必是弯曲的，但是可为基本上平坦的和相对于表面2504成角度的。如图25D中所示，流动修改结构2500可显著地向下延伸到筛床帽/接口的内室中。在其它实施例中，它可延伸得少于所示的长度，包括例如仅到达或刚好超出气体进入端口1716的周边。

图26A至图26D图示了筛床帽/接口504的另一个实施例，该筛床帽/接口504具有圆柱形壁2600而不是例如圆顶表面1700。在该实施例中，圆柱形壁2600的侧部分和顶部部分充当流动修改结构，并将流分布到两个区域中。从端口1716进入的气体流遇到侧壁部分2602，该侧壁部分2602将流分成上流动流和下流动流。然后，上流动流由顶表面2604和侧表面部分2606向下偏转回，形成第二下流动流。将从气体进入端口1716进入的主气体流动流分成两个或更多个流动流提供了进入筛床材料的气体的更均匀的流动分布。表面2608、2610、2612和2614任选地以逐步方式扩展本体1300的下部部分，以提供到筛床容器壁600的附接基部(参见图6)。

图26E至图26F图示了由图26A至图26D的帽/接口产生的流动分布和速度，如通过Ansys，Inc.的计算流体动力学软件建模的。因此，对图26A至图26D的实施例执行与图18A至图18C中所示出和描述的相同的分析。图26D示出了类似于图19B的横截面视图，并且其中在帽/接口内导引的所得到的计算流动流2614和它们的速度沿着x轴方向和y轴方向示出。在图26D中，对于流动流2000，随着阴影从亮变为暗，速度被指示为较高到较低。

图26F图示了在图26E中指示的平面位置处所得到的计算流量和/或速度分布，该平面位置靠近筛床材料和/或扩散器(例如，510)的面。因此，图26E表示在筛床材料的面处计算的流动分布和速度。如图所示，流动分布包括流动区域2616的基本上均匀的分布。还存在具有均匀流动分布的第二区域2618。类似于图26E，随着阴影从亮变为暗，速度被指示为较高到较低。两个例外是小区域2622和2624，在那里，这些暗区域表示高于平均流动速度。除了非常小的区域2622和2624之外，获得了表示靠近筛床材料的面的区域的大约70-80％(或更多)的优化和基本上均匀的气体流动分布。如前所述，通过更均匀地将气体引入筛床材料中，从而限制或消除当气体在其进入筛床材料时不均匀地分布时气体可能原本无法到达的筛床材料的凹穴，这种均匀性从而使筛床更高效。

图27A和图27B图示了筛床帽/接口504的另一个实施例，该筛床帽/接口504具有连续的流动修改结构2700，而不是例如离散的行或列的结构。结构2700包括若干个部分，其包括弯曲的侧部分2712和2714以及中心部分2706。弯曲的侧部分2712和2714以及中心部分2706从圆顶表面1700延伸并经由弯曲表面2702、2704和2708以及表面2710进入帽的内室。表面2710可为线性的或弯曲的(如通过2716所示)(包括具有多个曲线)，并且通过将从端口1716引入的气体流分成至少两个流动流来执行第一流动修改。弯曲侧部分2712和2714通过提供第二流动修改类似于弯曲流动修改结构1706和1708(例如，图17A)起作用，该第二流动修改将气体流的一部分朝向空间2718和2720引导回，在空间2718和2720处，气体流遇到圆顶表面1700并向下朝向筛材料被引导。这种重定向提供了与原本提供的相比从该区域(例如，空间2718和2720)进入筛床的流的更大分布，从而产生进入筛材料的气体的更均匀的整体流动分布。虽然该实施例示出了延伸进入帽的内室的单个中心部分2706，但是在其它实施例中，中心部分2706可被分成模仿例如图17A至图21D的低修改结构的若干个部分，由此这些结构可通过弯曲表面从圆顶表面1700延伸并且通过弯曲表面连接到彼此，同时仍然保持与这些实施例中所示的相同的总体构造。

前述实施例的最终结果是与不具有与其相关联的任何流动修改结构的筛床帽504相比更均匀的流动分布和更低的流动速度。另外，本文中示出和描述的各种实施例的流动修改结构可进一步组合以形成流动修改结构的附加组合。此外，所示出和描述的筛床帽/接口的实施例可与或不与诸如本文中公开的扩散器510的流动扩散器一起使用。还此外，虽然流动修改结构已经通过示例示出为筛床帽/接口的部分，但是这些相同的结构也可实现为单独的部件、***物和/或适配器，以放置在现有的筛床帽/接口内或单独地安装在筛床组件内，以便与筛床帽或接口结合工作。还此外，筛床帽/接口可包括如本文中公开的防篡改特征和流动修改结构两者。

虽然本发明已经通过其实施例的描述进行了说明，并且虽然已经相当详细地描述了实施例，但是描述的意图并不是将本公开的范围限制或以任何方式局限到这样的细节。对于本领域的技术人员来说，附加的优点和修改将很容易显现。例如，在不显著影响它们的功能的情况下，可改变部件的相对大小、尺寸和形状。因此，本发明在其更广泛的方面不限于所示出和描述的特定细节、代表性设备和说明性示例。因此，在不脱离总体发明构思的精神或范围的情况下，可偏离这样的细节。

Claims (20)

1.一种用于筛床的防篡改帽，包括：

本体，其包括至少一个突出的构件和邻近凹部，用于至少部分地固持固持环；以及

其中，所述至少一个突出的构件朝向筛床容器壁延伸，以便至少部分地将所述固持环封闭在所述容器壁和所述本体之间。

2.根据权利要求1所述的帽，其中，所述突出的构件包括至少一个肋。

3.根据权利要求1所述的帽，其中，所述突出的构件包括多个肋。

4.根据权利要求1所述的帽，其中，帽本体包括具有所述至少一个突出的构件的回转圆顶。

5.根据权利要求1所述的帽，其中，所述帽本体包括多个突出的构件和多个邻近凹部。

6.根据权利要求1所述的帽，其中，所述本体包括邻近所述凹部的突出的边沿。

7.根据权利要求1所述的帽，其中，所述突出的构件包括突片。

8.根据权利要求1所述的帽，其中，所述突出的构件包括多个突片。

9.根据权利要求1所述的帽，其中，所述突出的构件包括多个肋和突片。

10.根据权利要求1所述的帽，其中，所述突出的构件包括多个突片和肋。

11.一种筛床，包括：

容器，其用于容纳分离介质并具有容器壁；

固持环，其至少部分设置在所述容器壁中；

帽，其具有本体，所述本体包括至少一个突出的构件和邻近凹部，用于至少部分地固持所述固持环；以及

其中，所述至少一个突出的构件朝向所述容器壁延伸，以便至少部分地将所述固持环封闭在所述容器壁和帽本体之间。

12.根据权利要求11所述的筛床，其中，所述突出的构件包括至少一个肋。

13.根据权利要求11所述的筛床，其中，所述突出的构件包括多个肋。

14.根据权利要求11所述的筛床，其中，所述帽本体包括具有所述至少一个突出的构件的回转圆顶。

15.根据权利要求11所述的筛床，其中，所述帽本体包括多个突出的构件和多个邻近凹部。

16.根据权利要求11所述的筛床，其中，所述本体包括邻近所述凹部的突出的边沿。

17.根据权利要求11所述的筛床，其中，所述突出的构件包括突片。

18.根据权利要求11所述的筛床，其中，所述突出的构件包括多个突片。

19.根据权利要求11所述的筛床，其中，所述突出的构件包括多个肋和突片。

20.一种氧浓缩器，包括：

压力源；

至少一个筛床，其具有：

容器，其用于容纳分离介质并具有容器壁；

固持环，其至少部分地设置在所述容器壁中；

帽，其具有本体，所述本体包括至少一个突出的构件和邻近凹部，用于至少部分地固持所述固持环；以及

其中，所述至少一个突出的构件朝向所述容器壁延伸，以便至少部分地将所述固持环封闭在所述容器壁和帽本体之间；

多个阀；以及

患者输出端。