電解氫氧機的製作方法

2023-07-21 01:59:51 1

專利名稱：電解氫氧機的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於一種小型的通過電解水產生氫氣和氧氣的設備，也是一種氫氧火焰氣焊設備。
目前使用氫氣和氧氣的地方，氣源大多是由專業制氣廠供應的高壓氫氣瓶和氧氣瓶。高壓氣瓶在運輸、存儲及使用時不太安全，在當地沒有專業制氣廠的地區以及交通不發達地區(如山區、村鎮)，使用高壓氣瓶非常不便。現有氣焊設備中用得最多的是乙炔氧焊接設備，製取乙炔的裝置會產生電石渣，乙炔氣燃燒時會產生有害氣體，對環境造成汙染，而且只能在可供應氧氣瓶和電石的地方使用。
本實用新型的目的是提供一種小型的通過電解水產生氫氣和氧氣的設備，替代部分高壓氫氣瓶和氧氣瓶；同時提供一種燃燒氫氧氣產生高溫火焰的潔淨的氣焊氣割設備。
本實用新型的目的通過以下的方式來完成將交流電變成直流電，用直流電將水電解產生氫氣及氧氣，分別把氫氣和氧氣收集並冷卻、過濾，經減壓閥降壓後輸出使用，由電子測控裝置控制機器的工作壓力、氣壓平衡和補水。
以下結合附圖對本實用新型的實施例加以說明


圖1為本實用新型的工作原理圖，圖2為電解槽(3)的結構圖，圖3為氣水分離器(4)的剖視圖。
在
圖1中，變壓器(1)將線路電壓降至要求值並增大電流，經可控矽整流器(2)整流成直流電輸給電解槽(3)，電解槽(3)內的陰陽電極使含電解質的水電解，分別產生氫氣和氧氣，氫氣和氧氣通過各自的管道上升到氣水分離器(4)中與水分離，然後經過冷卻器(5)冷卻去溼，再分別流過氣體濾清器(13)、(17)過濾，經減壓閥(14)、(16)降壓後，氧氣直接輸出使用；氫氣經止回火器(15)後再供應使用。在氫氣及氧氣管路間裝有壓差傳感器(12)，若由於產氣量以及用氣量不同等原因使氫、氧氣壓力差超過一定值時，電子測控裝置(21)根據壓差傳感器(12)的信號，將較高壓力管路上的電磁閥(7)或(8)打開，氣體經節流閥(6)或(9)節流後排入大氣，壓差減小後電磁閥(7)或(8)關閉，保持氫、氧氣壓力的平衡。當工作壓力高於設定值時，壓力繼電器(10)動作，可控矽整流器(2)關斷，停止電解；壓力過低時又恢復電解，使氣體壓力保持在一定範圍內。壓力表(11)用來顯示工作壓力，水泵(19)將水箱(20)裡的蒸餾水經單向閥(18)注入電解槽(3)，以補充消耗了的水。
在圖2中，電解槽(3)由左電極法蘭(3i)、右電極法蘭(3b)、許多組按一定規則迭在一起的電極片(3c)、環形墊圈(3d)、密封圈(3e)、隔膜(3f)以及螺杆(3g)、絕緣套(3h)、螺母(3j)等構成。電解槽(3)內注滿電解液，六個螺杆(3g)拉緊左電極法蘭(3i)和右電極法蘭(3b)防止洩漏。當左電極法蘭(3i)和右電極法蘭(3b)上通以直流電時，在電場作用下，電解液在每個電極片(3c)的兩側表面被電解，分別產生氫氣泡和氧氣泡，隔膜(3f)防止氫、氧氣泡混合，電極片(3c)兩側的環形墊圈(3d)正反相對安裝，帶開口槽的通孔(3d′)分別對準電極片(3c)上的通孔(3c′)以及(3c″)，使上升的氫氣泡及氧氣泡分別進入各自的集氣管路，並從出氣口(3a)輸往氣水分離器(4)；由氣水分離器(4)流回的電解液從進水口(3k)流進電解槽(3)，經過各電極片(3c)下部的通孔(3c″′)，從環形墊圈(3d)下部帶開口槽的通孔(3d″′)進入環形墊圈(3d)的中部。電極片(3c)由不鏽鋼板製成，密封圈(3e)和環形墊圈(3d)由耐鹼橡膠板製成，隔膜(3f)由石棉製成。
在圖3中，氣水分離器(4)由兩組對稱布置的回水管(4b)、分離罐(4f)、密封蓋(4j)、凝水器(4l)、凝水管(4d)等組成。電解槽(3)產生的氫氣泡(或氧氣泡)從進氣口(4c)進入分離罐(4f)，氣體與電解液分離後從出氣口(4h)排出並進入冷卻器(5)，冷卻後的氣體由回氣口(4k)進入凝水器(4l)，再從出氣口(4m)輸出至氣體濾清器(13)；冷凝水從凝水管(4d)流回到分離罐(4f)；從進氣口(4c)帶進分離罐(4f)的電解液則從回水管(4b)經回水口(4a)流回電解槽(3)；分離罐(4f)上部的密封蓋(4j)上裝有密封圈(4i)以保證氣密；兩個電極(4g)用來測量水位，當水位過低時電子測控裝置(21)開動水泵(19)向電解槽(3)注水。另一側的工作原理完全一樣。整個氣水分離器(4)由不鏽鋼板成型後焊接而成。
本實用新型實施例選用15千瓦的三相變壓器，可控矽整流器(2)選額定電流50安培、額定電壓1000伏的半控橋可控矽模塊，壓差傳感器(12)選CYG型，電子測控裝置(21)由模擬集成電路和數字集成電路裝成，電解液為含20－25％氫氧化鈉的水溶液，除電解槽(3)和氣水分離器(4)外，其餘零部件均為標準件或通用件。當電解電流為50安培時，每小時產生氫氣約2000升、氧氣約1000升，工作壓力為0.8－1.5巴。
本實用新型在低壓場合可代替氫氣瓶或氧氣瓶，用於高溫氣體保護、助燃及醫療等；將普通氣焊具的乙炔接口改接氫氣，則成為氫氧焊割機，火焰溫度高達3000℃，可用於精密焊接、貴金屬冶煉等。由於採用層迭式電解槽(3)，簡化了結構，縮小了整機體積，產氣量大，使用安全，操作方便，特別適合於中小型需要氫氣和氧氣的單位以及偏遠地區使用。
權利要求1.一種電解氫氧機，由變壓器(1)、可控矽整流器(2)、電解槽(3)、氣水分離器(4)、冷卻器(5)、節流閥(6)、電磁閥(7)、壓差傳感器(12)、氣體濾清器(13)、減壓閥(14)、止回火器(15)、電子測控裝置(21)構成，其特徵在於a.電解槽(3)，由夾於左電極法蘭(3i)和右電極法蘭(3b)間的三個以上迭加在一起的電解單元、拉緊左電極法蘭(3i)以及右電極法蘭(3b)的螺杆(3g)和螺母(3j)、套在螺杆(3g)上的絕緣套(3h)構成，其中每個電解單元由電極片(3c)、密封圈(3e)、隔膜(3f)和兩個環形墊圈(3d)構成，電解槽(3)內充滿含20-25%氫氧化鈉的水溶液；b.氣水分離器(4)，由對稱分布的兩組分離罐(4f)、分別裝在分離罐(4f)底部以及頂部的進氣口(4c)和出氣口(4h)、密封蓋(4j)和插在其上的電極棒(4g)、凝水器(4l)和裝於其上的回氣口(4k)及出氣口(4m)、接凝水器(4l)底部至分離罐(4f)的下部的凝水管(4d)、連通兩個分離罐(4f)底部的回水管(4b)所構成；c.氧氣管路接支管經節流閥(6)及電磁閥(7)通大氣、氫氣管路接支管經節流閥(9)及電磁閥(8)通大氣。
2.根據權利要求1所述的電解氫氧機，其特徵在於電解槽(3)上的環形墊圈(3d)上部對稱分布著一個通孔(3d″)和一個帶開口槽的通孔(3d′)、下部有一個帶開口槽的通孔(3d″′)。
3.根據權利要求1所述的電解氫氧機，其特徵在於電解槽(3)上的電極片(3c)上部對稱分布著兩個通孔(3c′)和(3c″)、下部有一個通孔(3c″′)。
4.根據權利要求1、權利要求2和權利要求3所述的電解氫氧機，夾於電極片(3c)兩側的環形墊圈(3d)正反相對安裝，帶開口槽的通孔(3d′)分別對準電極片(3c)上的通孔(3c′)及(3c″)。
專利摘要電解氫氧機是一種小型的通過電解水產生氫氣及氧氣的設備。本實用新型主要由變壓器、可控矽整流器、電解槽、氣水分離器、冷卻器、電磁閥、氣體濾清器、減壓閥、止回火器以及電子測控裝置等組成。本設備在低壓場合既可作為氫氣瓶的替代品，也可作為氧氣瓶的替代品，將氫氣與氧氣混合燃燒產生高溫火焰，可用於氣焊氣割，高效潔淨，安全方便，特別適合於需要氫氣及氧氣而當地無制氣廠的地區使用。
文檔編號C25B1/04GK2113278SQ9220289
公開日1992年8月19日 申請日期1992年2月19日 優先權日1992年2月19日
發明者王魯, 董向陽, 陳凝 申請人:董向陽, 王魯, 陳凝