УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛОРОД-ВОДОРОДНОЙ ГАЗОВОЙ СМЕСИ ПУТЕМ ЭЛЕКТРОЛИЗА ВОДЫ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛОРОД-ВОДОРОДНОЙ ГАЗОВОЙ СМЕСИ ПУТЕМ ЭЛЕКТРОЛИЗА ВОДЫ


RU (11) 2086705 (13) C1

(51) 6 C25B1/12 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 15.01.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 94009907/25 
(22) Дата подачи заявки: 1994.03.22 
(45) Опубликовано: 1997.08.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Авторское свидетельство СССР N 1776507, кл.B 23 K 5/00, 1992. 
(71) Заявитель(и): Акционерное общество закрытого типа "Завод экспериментального машиностроения"; Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева; Никонов Владимир Викторович; Яровинский Юрий Лазаревич 
(72) Автор(ы): Никонов В.В.; Яровинский Ю.Л. 
(73) Патентообладатель(и): Акционерное общество закрытого типа "Завод экспериментального машиностроения"; Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева; Никонов Владимир Викторович; Яровинский Юрий Лазаревич 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛОРОД-ВОДОРОДНОЙ ГАЗОВОЙ СМЕСИ ПУТЕМ ЭЛЕКТРОЛИЗА ВОДЫ 

Изобретение относится к устройствам для получения кислородо-водородной газовой смеси, применяемой, в частности, при газопламенной обработке путем электролиза воды, содержащее герметичный корпус из изоляционного материала, внутри которого расположен набор электродов, изолированных друг от друга дистанцирующими прокладками, в электродах выполнены соосно отверстия, образующие каналы подводов охлажденной воды, отвода газовой смеси и отвода нагретой воды, при этом канал отвода нагретой воды расположен ниже канала отвода газовой смеси, но выше канала отвода охлажденной воды. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Известно устройство для получения кислородно-водородной газовой смеси путем электролиза воды (Бастанов В.Г. 300 практических советов. М. Московский рабочий, 1992, с. 165-167), представляющее собой набор металлических электродов с промежуточными прокладками из изоляционного материала, например резиновыми, стянутый с целью герметизации внутреннего объема при помощи шпилек.

В электродах соосно выполнены отверстия, образующие каналы в верхней части для отвода образующейся кислородо-водородной газовой смеси, а в нижней части для обеспечения перетекания рабочей жидкости по объему устройства.

При работе водой заполняется примерно 2/3 внутреннего объема устройства, на крайние электроды подается постоянный электрический потенциал, при этом идет процесс электролиза воды с образованием кислородо-водородной газовой смеси, которая скапливается в верхней части внутреннего объема устройства и через газоотводящий канал выводится из устройства.

Основными недостатками являются: сложность уплотнения из-за большого количества промежуточных прокладок, быстрый перегрев устройства в процессе эксплуатации, большая металлоемкость, так как часть поверхности электродов закрывается прокладками.

Известно устройство электролизера, выбранное в качестве прототипа, представляющее собой корпус из изоляционного материала с металлическими стяжками, фланцами и штуцерами, внутри которого расположен набор металлических электродов с заклепками сферической формы из электроизоляционного материала, в которых выполнены отверстия соосно со штуцерами во фланце для подвода рабочей жидкости и отвода газовой смеси. Электролизер заполняется на 3/4 объема рабочей жидкости, к крайним электродам подается электропитание тока, при этом идет процесс электролиза и образующаяся газовая смесь отводится из устройства [1]

Устройство имеет следующие недостатки: быстрый перегрев в процессе эксплуатации, отсутствие гарантированной фиксации электродов относительно друг друга, что может привести к перекрытию отверстий, невысокая производительность из-за неполного использования рабочей поверхности электродов.

Задачей изобретения является увеличение времени непрерывной работы устройства без перегрева, повышение надежности работы устройства.

Предложено устройство для получения кислородно-водородной газовой смеси путем электролиза воды, имеющее корпус из изоляционного материала, внутри которого расположен набор металлических электродов, изолированных друг от друга дистанцирующими прокладками; в электродах выполнены соосно отверстия, образующие каналы подвода охлажденной рабочей жидкости, отвода нагретой рабочей жидкости и канал отвода образующейся газовой смеси, при этом канал отвода нагретой рабочей жидкости расположен ниже канала отвода газовой смеси, но выше канала отвода охлажденной рабочей жидкости.

Дистанцирующие прокладки выполнены в виде реек из изоляционного материала, расположенных по периметру электродов, с прорезями для фиксации электродов, а в последних имеются ответные пазы.

Возможно фиксацию электродов внутри корпуса осуществлять при помощи прутков из изоляционного материала, пропущенных через отверстия в электродах и промежуточных дистанцирующих прокладках из изоляционного материала, установленных между электродами.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез: на фиг. 2 разрез А А на фиг. 1 с дистанцирующими прокладками в виде реек; на фиг. 3 то же, с фиксацией электродов при помощи прутков с промежуточными прокладками; на фиг. 4 дистанцирующая рейка.

Корпус выполнен герметичным из изоляционного материала и состоит из собственно корпуса 1 и съемной крышки 5, которая через уплотняющую прокладку 6 при помощи шпилек 7, ввернутых во фланец 8, и гаек 15 закреплена на корпусе 1.

Внутри корпуса 1 расположен набор металлических электродов 2, имеющих соосные отверстия, которые образуют каналы подвода охлажденной рабочей жидкости (воды) 13, отвода нагретой рабочей жидкости 11 и канал отвода образующейся газовой смеси 9.

В крышке 5 установлены штуцеры 10, 12, 14 соосно с каналами 9, 11, 13 соответственно для подключения подводящей арматуры.

В крышке 5 и задней стенке корпуса 1 закреплены токоподводы 4, электрически связанные с крайними электродами 2.

Металлические электроды 2 закреплены внутри корпуса 1 при помощи вставленных в гнезда 21 на задней стенке корпуса дистанцирующих реек 16 из изоляционного материала с прорезями 20, в которые вставлены электроды, имеющие ответные пазы 19, что исключает смещение электродов 2 относительно друг друга, а также относительно штуцеров 10, 12, 14 и перекрытие каналов.

Рейки 16 расположены равномерно по периметру электродов 2, количество реек 2, размеры прорезей 20 и пазов 19 в электродах 2 определяются в зависимости от конструктивных особенностей устройства и механических свойств используемых материалов.

Возможно выполнять фиксацию электродов при помощи прутов 17, вставленных в гнезда 21 на задней стенке корпуса 1, из изоляционного материала, пропущенных через отверстия в электродах 2 и дистанцирующих прокладках 18, устанавливаемых на прутках между электродами 2.

Количество и размеры прутков 17 и дистанцирующих прокладок 18 выбирают исходя из механических характеристик используемых материалов и особенностей конструкции.

Устройство работает следующим образом.

Внутренний объем устройства через штуцер 14 подвода охлажденной жидкости и штуцер 10 выхода газовой смеси полностью заполняется рабочей жидкостью. Через токоподводы 4 на крайние электроды 2 подается постоянный электрический потенциал, при этом происходит процесс электролиза с образованием кислородо-водородной газовой смеси, которая скапливается в верхней части внутреннего объема устройства и через канал отвода газовой смеси 9 и штуцер 10 поступает в бак-осушитель или другое устройство в зависимости от назначения электролизера.

Процесс электролиза сопровождается большим тепловыделением и нагревом рабочей жидкости. При повышении температуры выше 70-80oC идет процесс парообразования, что приводит к значительному насыщению газовой смеси парами воды.

Поэтому часть нагретой рабочей жидкости отбирается через канал 11 и штуцер 12 в теплообменник, например радиатор охлажденный потоком воздуха, там охлаждается и подается через штуцер 14 в канал подвода охлажденной рабочей жидкости 13.

Возможно применение принудительной циркуляции при использовании водяного насоса или естественной за счет конвективного теплообмена.

Такая схема охлаждения обеспечивает непрерывную работу устройства в течение длительного времени, не менее 4 ч.

Расположение канала отвода нагретой рабочей жидкости 11 выбирают в зависимости от конструкции устройства и его производительности, т.е. интенсивности образования кислородо-водородной газовой смеси и размеров газонасыщенной зоны во внутреннем объеме устройства таким образом, чтобы канал находился на уровне нижней границы газонасыщенной зоны.

Например, для электролизера, выполненного в виде цилиндрического герметичного корпуса из изоляционного материала с внутренним диаметром 120 мм и диаметром электродов 118 мм при его производительности 300 350 л/ч газоотводящий канал 9 расположен в верхней части устройства путем выполнения в электродах соосных пазов шириной 6 мм и глубиной 8 мм, а канал отвода нагретой рабочей жидкости 11 находится на 15 20 мм ниже газоотводящего канала.

Опытным путем установлено, что при расположении канала отвода нагретой жидкости 11 выше указанного размера, в него начинает поступать значительная часть газовой смеси, при этом снижается производительность устройства, а при опускании канала ниже 20 мм ухудшаются условия охлаждения рабочей жидкости, что приводит к перегреву устройства.

Набор металлических электродов 2 внутри корпуса 1 устройства закреплен четырьмя вставленными в гнезда 21 на задней стенке корпуса 1 рейками 16 из изоляционного материала, равномерно расположенными по периметру электродов 2.

В рейках 16 выполнены прорези 20 глубиной 4-5 мм, в которые вставлены электроды 2, имеющие ответные пазы 19, глубиной 2-3 мм, что исключает смещение электродов 2 относительно друг друга и штуцеров 10, 12, 14, перекрытие каналов и обеспечивает постоянный зазор между ними.

Для приведенного примера исполнения устройства фиксацию электродов 2 внутри корпуса 1 можно выполнять при помощи вставленных в гнезда 21 на задней стенке корпуса 1 четырех прутков 17 диаметром 4 5 мм из изоляционного материала, пропущенных через отверстия в электродах 2 и дистанцирующих прокладках 18 с наружным диаметром 10 -12 мм, установленных между электродами 2.

Разделение каналов отвода образующейся газовой смеси и отвода нагретой рабочей жидкости позволяет получить на выходе из электролизера кислородо-водородную газовую смесь со значительно меньшим насыщением парами воды, что облегчает ее дальнейшее осушение, создает достаточные условия для охлаждения рабочей жидкости путем ее циркуляции через теплообменник и обеспечивает непрерывную работу устройства в течение длительного времени без перерыва.

Применение для крепления электродов внутри корпуса устройства вставленных в гнезда на задней стенке корпуса дистанцирующих реек из изоляционного материала с прорезями или прутов с промежуточными прокладками обеспечивает надежную фиксацию электродов относительно друг друга и подводящих штуцеров, чем исключается вероятность перекрытия каналов отвода газовой смеси, подвода охлажденной рабочей жидкости и отвода нагретой рабочей жидкости, тем самым повышает надежность работы устройства. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Устройство для получения кислород-водородной газовой смеси путем электролиза воды, содержащее герметичный корпус из изоляционного материала, внутри которого расположен набор электродов, изолированных друг от друга дистанцирующими прокладками, в электродах выполнены соосно отверстия, образующие каналы подвода охлажденной воды и отвода газовой смеси, отличающееся тем, что устройство снабжено каналом отвода нагретой воды, выполненным в виде дополнительных соосных отверстий в электродах, при этом канал отвода нагретой воды расположен ниже канала отвода газовой смеси, но выше канала подвода охлажденной воды.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дистанцирующие прокладки выполнены в виде реек из изоляционного материала с прорезями для фиксации электродов, выполненных с ответными пазами, при этом рейки расположены по периметру электродов и вставлены в гнезда в стенке корпуса.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электроды и дистанцирующие прокладки выполнены с отверстиями, через которые пропущены пруты из изоляционного материала для фиксации электродов, при этом пруты вставлены в гнезда в стенке корпуса.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Устройства и способы получения, хранения водорода, кислорода и биогаза






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска: "и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+водород -молекулярный".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "водород" будут найдены слова "водорода", "водородный" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("водород!").


Устройства и способы получения кислорода и водорода | Устройства и способы хранения водорода и кислорода | Устройства и способы получения и хранения биогаза


Рейтинг@Mail.ru