一體化穩壓可調的氫氧燃料產氣機的製作方法

2023-12-03 23:11:56 2

專利名稱：一體化穩壓可調的氫氧燃料產氣機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種利用電解水產生氫氣和氧氣的氫氧燃料產 氣機。
背景技術：
能源短缺與環境汙染是二十一世紀面臨的兩大主要問題。氫能是 二次能源，是最好的能源載體，當前，氫能已逐步在切割、焊接、水 針劑拉絲封口等工藝中推廣使用。目前產生氫燃料的主要方法是電解 水制氫，考慮到製作成本和製作複雜性等方面的因素，目前常見的產 生氫燃料的主要設備是產生氫氧混合氣的設備， 一般稱之為氫氧燃料 發生機(簡稱氫氧機)。
目前小型氫氧機(一般功率在4KW以下)主要應用於首飾焊接、 有機玻璃拋光或薄板切割等方面，技術方面相當成熟，使用也比較方 便。但中型氫氧機仍存在不少缺點，亟待改進，如公開號為CN2625394 的中國專利03248234. 5公布了一種產生氫氣和氧氣的裝置的氫氧機， 存在電解效率低、電解槽因溫度升高導致變形漏液、氫氧氣中含鹼和 含水汽量均較大、電解液噴射到供氣管道，需要大量自來水冷卻、氫 氧焰溫度不能調節、極板易氧化、電解液循環阻力大等缺點，給用戶 操作帶來很多不便，從而影響氫氧機的推廣普及。
實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種一體化穩壓可調的 氫氧燃料產氣機，解決當前氫氧機存在的電解效率低、電解槽易變形 漏液、氫氧氣中夾帶鹼液和水蒸汽、電解液噴出到供氣管道中、冷卻 效果差等諸多問題，達到提高電解效率，增強電解槽密封性，清除氫 氧氣中夾帶的鹼液和清除水蒸汽，防止電解液噴出，實行風冷取消自 來水冷，整機在使用過程中一體化，簡化操作等目的。
為了解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是 一種一 體化穩壓可調的氫氧燃料產氣機，包括電解電源、電解槽，所述的電
解槽的電解液出口端通過磁力循環泵14連接有具風扇16的電解液散 熱器15，所述的電解液散熱器15通過溫度開關17連接有汽液分離罐 19，所述的電解液散熱器15出口端設有用於控制所述風扇16的溫度 傳感器探頭18，所述的汽液分離罐19的電解液出口端通過殘渣過濾 罐11回流連接到所述的電解槽；所述的汽液分離罐19的氣體出口端
通過第一過濾器35和第一單向閥24連接到氣體洗滌器22，所述的氣 體洗滌器22氣體出口端通過第二過濾器21連接精密過濾減壓閥26， 在所述的第二過濾器21與所述的精密過濾減壓閥26之間設有壓力控 制器25，所述的精密過濾減壓閥26通過氫氧乾式阻火器29連接到用 氣設備30。
所述的第一過濾器35、第一過濾器35為微孔過濾器。 所述的電解槽的電解極板為方形，左右各截成圓弧狀。 採用上述技術方案的一體化穩壓可調的氫氧燃料產氣機，電解電 源通過直流平波電抗電容器後對電解槽中電解液進行電解，產生的氫 氧氣及電解液經磁力循環泵輸送至汽液分離罐進行汽液分離，分離後 的電解液回流到電解槽的另一端，再次進行電解，如此循環不已。初 步水汽分離後的氫氧氣經與氣體洗滌器連通的管道進入氣體洗漆器 的底部冒出，氣體洗滌器中的清水將氫氧氣攜帶的水蒸汽冷卻成水從 而實現氫氧氣與水蒸汽的脫離，同時洗去了氫氧氣攜帶的小量鹼液， 氣體洗滌器上方出氣管設微孔過濾器，氫氧氣經出氣孔出來後洗出從 水中冒出時所帶的水分，再經精密過濾減壓閥進一步過濾穩壓後，經 乾式防回火器後輸出用戶設定的穩壓氣源供用氣設備使用。
為解決噴水問題，所述氣體洗滌器上部設有一具第二單向闊的返 液管伸入到汽液分離罐底部，當氣體洗滌器由於洗滌氫氧氣所攜帶的 鹼液與水蒸汽導致水分過多時，多餘的水分或鹼液自動返回到汽液分 離罐從而返回到電解槽。
為解決電解槽溫度過高變形而導致電解槽漏液的問題，電解槽外 殼材料採用帶法蘭的鋼襯工程塑料管(如直接採用工程塑料管，則兩 端用同材質的塑料焊條焊接一個同材質的法蘭)，密封方式由原來的 電解槽兩端用螺杆壓緊改為每端用法蘭連接密封(如採用直接採用PP 管，PO管或是四氟管，則除了兩端用法蘭連接密封外，PP管兩端還用 螺杆加強鎖緊。
為解決電解液的冷卻問題，將原來的盤管水冷換熱方式改成鋁翅 不鏽鋼散熱器風冷散熱方式或是板式換熱器，從而實現對電解槽之鹼 液直接冷卻。
為確保機器的使用安全性，汽液分離罐與氣體洗滌器頂部均設有 防爆膜， 一旦回火到汽液分離罐或氣體洗滌器內，防爆膜受壓衝破洩 壓後保護設備的安全。
為了解決焰溫調節的問題，在所述的氫氧乾式阻火器和所述的用 氣設備之間通過針形閥和第三單向閥連接有火焰溫度調節罐，增加一 儲存調溫助劑(易揮發可燃液體，如酒精、汽油等)的儲罐，火焰溫 度調節罐頂部設有螺紋連接的注液口及出氣管，火焰溫度調節罐與氣
液分離罐焊接在一起，或是將氣液分離罐置於火焰溫度調節罐內，利 用氣液分離罐的高溫將調溫助劑加速揮發，從火焰溫度調節罐頂部引 出的出氣管經針形閥後與氫氧氣管在氫氧乾式阻火器與精密過濾減 壓閥之間匯總，通過旋轉針形閥來調節調溫助劑氣體與氫氧氣的混 比，從而實現氫氧焰溫度的調節。
為解決極板易氧化的問題，在電解液中加入0. 5 °/。 5 %濃度的重絡 酸鉀，使得極板表面形成一層緻密抗氧化膜，保持極板的活性。
為解決原極板構造導致電解液循環阻力大的缺點，將圓形極板改 成方形極板，左右各截成圓弧，這樣極板組裝到圓形電解槽後，電解 槽內上下部形成寬敞的水路氣路通道，增大電解液水汽流動的孔隙面 積。
本實用新型的有益效果是-
1、 改進的汽液分離罐與氣體洗滌罐的氣路結構，有利於洗滌氣 體中的鹼液和水汽，提高了氫氧氣的純度。
2、 增設的直流平波電容電抗器可有效消除電網垃圾對設備的影 響，使得直流供應更加平穩。
3、 改進的汽液分離罐與氣體洗滌罐的水路結構，有利於保證帶
出的鹼液自動返回至電解槽中，不至於帶出至氣管中，防止噴水。
4、 氣體洗滌罐頂部增設的過濾器可進一步對氣體進行過濾，並
且有利於防止外部燃氣設備閥門突然打開時導致設備噴出水份。
5、 汽液分離罐與氣體洗滌罐頂部設置的防爆膜起到防爆洩壓作 用，特別是汽液分離罐輸出的氣體是從氣體洗滌罐的水中冒出的，因 此，起到一個水封防回火的作用。
6、 火焰溫度調節罐與汽液分離罐相鄰焊接或是汽液分離罐置於 火焰溫度調節罐內部的這種構造方式，充分利用了汽液分離罐的高溫 促進調溫助劑的揮發，同時，調溫助劑也有利於冷卻汽液分離罐，減 少氫氧氣的含水汽量。增設的火焰溫度調節罐有利於調節氫氧氣的溫 度，從而使得氫氧機適合於不同用途的火焰加工場所。
7、 增設的精密過濾減壓閥，不管設備內部壓力如何變化，以及 外部用氣設備的流量變化，均不影響供氣壓力。
8、 改進的電解極板構造，有利於加速電解液的循環流動。

圖1是本實用新型總體結構圖2是本實用新型的電解極板構造圖。
具體實施方式
參見圖1和圖2，電解槽10的電解液出口端通過磁力循環泵14 連接有具軸流風扇16的電解液散熱器15，電解液散熱器15通過溫度
開關17連接有汽液分離罐19，電解液散熱器15出口端設有用於控制
軸流風扇16的溫度傳感器探頭18，汽液分離罐19的電解液出口端通
過殘渣過濾罐11回流連接到電解槽IO;汽液分離罐19的氣體出口端
通過第一過濾器35和第一單向閥24連接到氣體洗滌器22，氣體洗滌 器22氣體出口端通過第二過濾器21連接精密過濾減壓閥26，氣體洗 滌器22上部設有一根具第二單向閥33的返液管34伸入到汽液分離 罐19底部，在第二過濾器21與精密過濾減壓閥26之間設有壓力控 制器25，精密過濾減壓閥26通過氫氧乾式阻火器29連接到用氣設備 30，在氫氧乾式阻火器29和用氣設備30之間通過針形閥28和第二 單向閥32連接有火焰溫度調節罐27。第一過濾器35、第一過濾器35 為微孔過濾器。電解槽10的電解極板為圓形，上下端各截去小段圓 弧，左右各開一小孔。電解液散熱器15可以採用半導體電子散熱器 或是鋁翅片不鏽鋼散熱器或是板式散熱器。火焰溫度調節罐27與汽 液分離罐19相鄰焊接在一起，或者汽液分離罐19置於火焰溫度調竹 罐27內。
1、 三相四線電源線經電流開關1分成三相電和二相電，其中二 相電主要供應磁力循環泵14、溫度控制器31、軸流風扇16的電力供 應，三相電經交流接觸器2後輸送至整流穩流模塊3進行整流穩流後 輸出直流電給電解槽IO供電進行電解。在整流穩流模塊3輸出的直 流電路中，串聯了平波電抗器8、直流電流表6，在直流電流表兩端 並聯一個熔斷器5，在電解槽10兩端並聯平波電容器7和正負極倒換 開關9。整流穩流模塊3接電位器4，通過調節電位器4的阻值來改 變控制電壓，從而控制整流穩流模塊.3的導通角。直流平波電抗電容 器串接於直流電路中，電感量一般為5mH 100mH之間，其電感量根 據整流輸出的紋波而定。
2、 溫度控制器31的傳感器探頭18和溫度開關17接在電解液散 熱器15的出水管路上，用於測量電解液散熱器15冷卻後的電解液溫 度，溫度控制器31的超溫閉合觸點接軸流風扇16，根據冷卻效果的要 求，軸流風扇16可以設置多個。這樣實施的目的在於電解液溫度過 高時，軸流風扇16啟動，進行強制風冷。
3、 溫度開關17和壓力控制器25在電路上採用串聯，與交流接 觸器2的常閉觸點相連，當溫度開關17感知溫度過高而斷開或是壓 力控制器25感知壓力過大而斷開時，交流接觸器斷開，停止電解。
4、 電解槽10材料選用鋼襯塑管或工程塑料管焊一同材質的塑料 法蘭。電解槽10內裝滿多個左右為圓弧的方形極板36，左右為圓弧 的方形極板36之間用耐高溫耐腐的"0"形墊圈隔開，每個左右為圓 弧的極板36構造如附圖2所示。電解槽10兩端加同材質的"0"形
墊圈隔開後用鋼質法蘭以螺杆鎖緊方式密封。鋼質法蘭焊皮管接頭， 用於電解液流動。電解槽10 —端與磁力循環泵14進水口相連，磁力
循環泵14出水口又與電解液散熱器15進水口相連，電解液散熱器15 出水口又與氣液分離罐19的進水口相連，汽液分離罐19底部出水口 又與殘渣過濾罐11上部進水口相連，殘渣過濾罐11 乂與電解槽10 的進水口相連。
5、 電解液散熱器15的導熱盤管外部可採用鋁翅片不鏽鋼散熱器 散熱或是採用半導體晶片電子散熱器進行電子散熱。軸流風機16位 於電解液散熱器15的表面並儘量靠近。軸流風機可根據設備功率大 小設置一至多個以滿足散熱效果。
6、 殘渣過濾罐11底部設螺紋接口的排液口 12，打開排液口 12 可放出電解液過濾後的殘渣。
7、 汽液分離罐19側面設有與其連通液位管20，可觀察汽液分離 罐19的液位。頂部設第一微孔過濾器35，第一微孔過濾器35頂部設 螺紋接口方式的第一 自動洩壓閥23，從第一微孔過濾器35上部的側 面引出一管經單向閥24與氣體洗滌器22相連並一直連通到氣體洗滌 罐22的底部。
8、 氣體洗滌器22上部設有一根具第二單向閥33的返液管34伸 入到汽液分離罐19底部。
9、 氣體洗滌罐22頂部設第二微孔過濾器21，第二微孔過濾器 21頂部設螺紋接口方式的第二自動洩壓閥37，氣體洗滌罐22側面設 有與其連通液位管，可觀察氣體洗滌罐22的液位。
10、 自氣體洗滌罐22頂部的第二微孔過濾器21引出氣管--分為 二， 一路接壓力控制器25，另一路接精密過濾減壓閥26。精密過濾 減壓閥26的減壓調節範圍為0. 04mpa 0. 4Mpa之間連續可調。
11、 火焰溫度調節罐27頂部設螺紋接口方式的自動洩壓閥23， 側邊設有與火焰溫度調節罐27連通的液位管20，頂部引出氣管經單 向閥24後再接針形閥28，最後與精密過濾減壓閥26的氣體輸出口匯 總，連接到氫氧乾式防回火器，最後給用氣設備30供氣。
在氫氧燃料產氣機初次安裝投入使用前，配備20% 30%的電 解液，擰開水汽分離罐19頂部的第一 自動洩壓閥23，通過漏鬥將電解 液加入到水汽分離罐19中，由於水汽分離罐19高出殘渣過濾罐11 與電解槽10以及電解液散熱器15，因此加入的水又流入到電解槽10 中， 一直加入電解液至水汽分離罐19的最高液位線後，電解槽10以 及電解液散熱器15都將充滿電解液。擰開氣體洗滌罐21頂部的第二 自動洩壓閥37，加入純淨水至最高水位線。擰開氣體溫度調節罐27 頂部的第三自動洩壓閥38，加入酒精或汽油或熔劑油等調溫助劑至最
高水位線。為解決極板易氧化的問題，在電解液中加入0. 5% 5%濃度 的重絡酸鉀，使得極板表面形成一層緻密抗氧化膜，保持極板的活性。 在設備使用時，打開電源開關1，氫氧燃料產氣機將交流轉為直流 對電解槽中的電解液進行電解，產生氫氣和氧氣，同時，磁力循環泵
14將含汽的電解液抽至電解液散熱器15進行散熱後，含汽的電解液 被送至水汽分離罐19進行汽體與電解液的分離，分離後的電解液又 經殘渣過濾罐11沉澱殘渣後重新流回到電解槽10中，在水汽分離罐 19中被分離的汽體經第一微孔過濾器35過濾汽體中攜帶的部分未分 離的鹼液後，經出氣管進入到氣體洗滌罐22的底部，又從氣體洗滌 罐22的水中冒上來，在上冒的過程中可以洗出汽體中的水蒸汽。得 到純度較高的氫氧氣，再經氣體洗滌罐22頂部的第二微孔過濾罐21 再次過濾掉殘留的水分後輸出到壓力控制器25，精密過濾減壓閥26。 火焰溫度調節罐27中的助劑液體因易揮發而不斷成為氣態，該氣態 助劑經第三單向閥24、針形閥28與精密過濾減壓閥26輸出的氫氧氣 混合，經氫氧乾式防回火器29送到用氣設備30，點火即可使用。
在實際使用時，火焰溫度調節可以通過打開針形閥28大小來調 節氣態助劑與氫氧氣的混比，氫氧氣的產氣量可以通過電位器4來調 節電解電流大小而實現。在使用過程中，當溫控器測量達到指定電解 液溫度時，自動啟動軸流風扇16進對電解液進行強制風冷，當溫度 開關測量電解液超溫或是產氣壓力過大時，自動斷開交流觸器2停止 電解，當電解液溫度沒有超溫並且產氣壓力低於最高壓力時，又自動 接通交流接觸器2重新電解。溫控器控制電解槽溫度在60度時啟動 風機散熱。
在實際使用時，如果氣液分離罐19的水位低於最低水位時，停 機並釋放機內氣體，擰開氣體洗滌器22頂部的第二自動洩壓閥37， 加入純淨水，由於氣體洗滌器22高於氣液分離罐19並保持連通狀態， 則純淨水又流回到汽液分離罐19，從而補充到電解槽10中。
在實際使用時，如果火焰溫度調節罐27中液體助劑低於最低液 位線時，關閉針形閥28，打開火焰溫度調節罐27頂部的第三自動洩 壓閥38，加入液體助劑，再重新擰上第三自動洩壓閥38即可重新工 作。
權利要求1、一種一體化穩壓可調的氫氧燃料產氣機，包括電解電源、電解槽，其特徵是所述的電解槽(10)的電解液出口端通過磁力循環泵(14)連接有具風扇(16)的電解液散熱器(15)，所述的電解液散熱器(15)通過溫度開關(17)連接有汽液分離罐(19)，所述的電解液散熱器(15)出口端設有用於控制所述風扇(16)的溫度傳感器探頭(18)，所述的汽液分離罐(19)的電解液出口端通過殘渣過濾罐(11)回流連接到所述的電解槽(10)；所述的汽液分離罐(19)的氣體出口端通過第一過濾器(35)和第一單向閥(24)連接到氣體洗滌器(22)，所述氣體洗滌器(22)上部設有一根具第二單向閥(33)的返液管(34)伸入到汽液分離罐(19)底部，所述的氣體洗滌器(22)氣體出口端通過第二過濾器(21)連接精密過濾減壓閥(26)，在所述的第二過濾器(21)與所述的精密過濾減壓閥(26)之間設有壓力控制器(25)，所述的精密過濾減壓閥(26)通過氫氧乾式阻火器(29)連接到用氣設備(30)。
2、 根據權利要求1所述的一體化穩壓可調的氫氧燃料產氣機， 其特徵是所述的第一過濾器(35)、第一過濾器(35)為微孔過 濾器。
3、 根據權利要求1或2所述的一體化穩壓可調的氫氧燃料產 氣機，其特徵是所述的電解槽(10)的電解極板(36)為方形， 左右各截成圓弧。
4、 根據權利要求1或2所述的一體化穩壓可調的氫氧燃料產 氣機，其特徵是所述的電解槽(10)的外殼為帶法蘭的鋼襯塑管 或工程塑料管，與其端板採用法蘭連接。
5、 根據權利要求1或2所述的一體化穩壓可調的氫氧燃料產 氣機，其特徵是所述的電解液散熱器(15)為半導體電子散熱器 或是鋁翅片不鏽鋼散熱器或是板式換熱器。
6、 根據權利要求1或2所述的一體化穩壓可調的氫氧燃料產 氣機，其特徵是在所述的氫氧乾式阻火器(29)和所述的用氣設 備(30)之間通過針形閥(28)和第三單向閥(32)連接有火焰溫 度調節罐(27)。
7、 根據權利要求6所述的一體化穩壓可調的氫氧燃料產氣機， 其特徵是所述的火焰溫度調節罐(27)與所述的汽液分離罐(19) 相鄰焊接在 一 起或所述的汽液分離罐置(19 )於所述的火焰溫度調節罐(27)內。
8、 根據權利要求1或2所述的 一體化穩壓可調的氫氧燃料產 氣機，其特徵是在所述的電解槽(10)的電解液中加入0.5% 5%濃度的重絡酸鉀。
9、 根據權利要求1或2所述的 一 體化穩壓可調的氫氧燃料產 氣機，其特徵是所述的溫度開關(17)和壓力控制器(25)在電 路上採用串聯，與所述的電解電源的交流接觸器(2 )的線圈觸點 相連。
專利摘要本實用新型公開了一體化穩壓可調的氫氧燃料產氣機，電解槽的電解液出口端通過磁力循環泵連接有具風扇的電解液散熱器，電解液散熱器通過溫度開關連接有汽液分離罐，電解液散熱器設有溫度傳感器探頭，汽液分離罐回流連接到電解槽；汽液分離罐通過第一過濾器和第一單向閥連接到氣體洗滌器，氣體洗滌器上部設有一根具第二單向閥的返液管伸入到汽液分離罐底部，氣體洗滌器通過第二過濾器、精密過濾減壓閥、氫氧乾式阻火器連接到用氣設備。本實用新型提高電解效率，增強電解槽密封性，清除氫氧氣中夾帶的鹼液和清除水蒸汽，防止電解液噴出，實行風冷。
文檔編號C25B1/04GK201003072SQ200620053198
公開日2008年1月9日 申請日期2006年12月22日 優先權日2006年12月22日
發明者何佳娟 申請人:何佳娟