Генератор водородо-кислородной смеси
Изобретение относится к технологии электрохимических производств, а именно к устройствам для электролиза воды. Генератор водородо-кислородной смеси содержит по меньшей мере один цилиндр с рубашкой охлаждения, самодействующие впускной, выпускной клапаны, поршень и головку цилиндра, образующие замкнутый объем цилиндра, кривошипно-шатунный механизм, связанный с приводом. Устройство для подачи электролита в электролизер выполнено в виде насоса высокого давления, связанного с кривошипно-шатунным механизмом, и форсунки, выполненной с кавитатором в виде местного сужения канала. Цилиндр снабжен впускным трубопроводом, сообщенным с электролизером, выполненным в герметичном корпусе с рубашкой охлаждения и с отсекателем в выходном патрубке, с возможностью подводки питания к его электродам от источника постоянного тока с возможностью свободного прохода через него раствора электролита и с возможностью подачи полученной газовой смеси во впускной трубопровод. Технический эффект - повышение производительности и безопасности генератора. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к технологии электрохимических производств, а именно к устройствам для электролиза воды, и может быть использовано для выработки экологически чистого топлива.
Известен применяемый для электрохимического разложения воды электролизер, содержащий цилиндрический корпус-анод, полый катод, установленный коаксиально с корпусом, патрубок для ввода электролита и патрубок с отсекателем для вывода газа и источник постоянного тока.
/Патент России №2034934, С 25 В 9/00, 1/02, 1995 г./ [1].
Недостатком известного электролизера является низкая производительность и низкая безопасность в работе.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является электролизер высокого давления для получения гремучего газа. Он содержит цилиндрический корпус, разделенный обратным клапаном на электродную и газонакопительную части, где электродная часть выполнена с возможностью подводки питания от источника постоянного тока к его электродам, а газонакопительная - с возможностью отвода газа под давлением.
/А.с. СССР №1011730, С 25 В 1/12, 1983 г./ [2].
Недостатком этого устройства является низкая производительность и высокая опасность взрыва из-за наличия в устройстве необходимости накапливать газ до высокого рабочего давления.
Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении производительности и безопасности генератора в работе.
Поставленная задача решается тем, что генератор водородо-кислородной смеси, содержащий электролизер, выполненный с возможностью подачи питания от источника постоянного тока, например от аккумулятора, к его электродам, согласно изобретению содержит по меньшей мере один цилиндр с рубашкой охлаждения, например жидкостный - вода или антифриз, поршень и головку цилиндра, образующие замкнутый объем цилиндра, самодействующие впускной и выпускной клапаны, кривошипно-шатунный механизм, связанный с приводом, например с электромотором, и устройство подачи водного раствора электролита, например водного раствора едкого кали, которое выполнено в виде насоса высокого давления, например плунжерного, кинематически или через блок управления связанного с кривошипно-шатунным механизмом, и снабжено форсункой, которая может иметь кавитатор, выполненный в виде местного сужения канала. При этом цилиндр выпускным трубопроводом сообщен с электролизером, размещенным в герметичном корпусе с рубашкой охлаждения, например жидкостной - вода или антифриз, которая может быть общей с цилиндром, установленным на генераторе обособленно для каждого цилиндра, выполненным с возможностью свободного прохода через него водного раствора электролита и с возможностью подачи полученной газовой смеси во впускной трубопровод и снабженным выходным патрубком с отсекателем, например, в виде обратного клапана. Электролизер может иметь вид двух электродов-полублоков цилиндрической формы, своими полыми элементами концентрично и с зазором вписывающихся друг в друга, в которых либо выполнены отверстия, если они из листового металла, например из никеля, либо которые выполнены из металлической сетки, например из никелевой.
Сущность изобретения показана на чертеже.
На фиг.1 - схематичный разрез генератора.
На фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.
На фиг.3 - вид по стрелке Б на фиг.1.
На фиг.4 - схематичный разрез форсунки в части кавитатора.
Пример выполнения предлагаемого решения.
Генератор водородо-кислородной смеси содержит по меньшей мере один цилиндр 1 /фиг.1-3/ с рубашкой охлаждения 2, самодействующие впускной 3 и выпускной 4 клапаны, поршень 5 и головку цилиндра 6, образующие замкнутый объем цилиндра 7, кривошипно-шатунный механизм 8, связанный с приводом 9, например электромотор. Цилиндр впускным трубопроводом 10 сообщен с электролизером 11, размещенным в герметичном корпусе 12 с рубашкой охлаждения 13, например, общей с цилиндром, который с возможностью подачи питания от источника 14 постоянного тока к его электродам, например от аккумулятора, обособленно для каждого цилиндра установлен на генераторе. Электролизер выполнен с возможностью свободного прохода через него водного раствора электролита и полученной газовой смеси, для чего он может быть выполнен либо из листового металла, например никеля с отверстиями 15, либо из металлической сетки, например никелевой, в виде двух электродов-полублоков 16 и 17 цилиндрической формы, своими полыми элементами 18 с зазором 19 вписывающимися друг в друга. Электроды-полублоки диэлектрической прокладкой 20 изолированы друг от друга. Электролизер для подачи полученной газовой смеси во впускной трубопровод снабжен выходным патрубком 21 с отсекателем 22, например, в виде обратного клапана. Устройство подачи водного раствора электролита, выполненное в виде насоса 23 высокого давления, например плунжерного, кинематически или через блок управления связанного с кривошипно-шатунным механизмом, и форсунки 24, имеющей кавитатор 25 /фиг.4/ в виде местного сужения 26 канала 27 с кавитационной зоной 28. Электролитный бак 29, дренаж 30, отсекатель 31 /гидрозатвор/ и потребитель 32, например, топочная камера котельной установки.
Генератор водородо-кислородной смеси работает следующим образом.
Перед пуском электролитный бак 29 /фиг.1-3/ заправляют водным раствором электролита, например водным раствором едкого кали, и на электроды-полублоки 16 и 17 электролизера 11 подают питание от источника 14 постоянного тока, например от аккумулятора. Включают привод 9, связанный с кривошипно-шатунный механизмом 8. Поршень 5 в цилиндре 1 от ВМТ перемещается к НМТ. Самодействующие клапаны: выпускной 4 закрыт, впускной 3 открыт. В замкнутом объеме 7 цилиндра 1 с рубашкой охлаждения 2 создается разрежение. Образовавшаяся в электролизере 11 водородо-кислородная смесь через выходной патрубок 21 с отсекателем 22 и через впускной трубопровод 10 с впускным самодействующим клапаном 3 засасывается в рабочий объем цилиндра 1, чем создается разрежение в герметичном обособленном для каждого цилиндра 1 корпусе 12 с рубашкой охлаждения 13 электролизере 11. В то же время насос 23 высокого давления, связанный с кривошипно-шатунным механизмом 8, забирает из электролитного бака 29 цикловую дозу водного раствора электролита и под давлением, например 2 МПа /20 атм/, через форсунку 24 впрыскивает в электролизер 11. В кавитаторе 25 /фиг.4/ форсунки 24, в местном сужении 26 канала 27 скорость впрыскиваемого водного раствора электролита резко возрастает, а давление падает до критического значения, и схлопывание образовавшихся в кавитационной зоне 28 пузырей приводит к тончайшему распыливанию водного раствора электролита и к диссоциации-разложению воды на водород и кислород, что повышает производительность устройства. Тончайше распыленный водный раствор электролита либо через отверстия 15 и зазоры 19 между полыми элементами 18, либо через сетчатые электроды-полублоки 16 и 17 цилиндрической формы свободно проходит в прямом и обратном направлениях и контактирует с поверхностью электролизера 11. И при протекании постоянного тока от источника 14 через водный раствор электролита происходит электролиз-разложение воды на водород и кислород. Далее в цилиндре 1 поршень 5 перемещается от НМT к ВМТ. Самодействующие клапаны: впускной 3 закрыт, выпускной 4 открыт, и газовая смесь из цилиндра 1 под давлением нагнетания через отсекатель 31 /гидрозатвор/ поршнем 5 подается потребителю 32, например, в топочную камеру котельной установки, и циклы повторяются. При взрывах, обратных ударах в цилиндре срабатывает отсекатель 22 в выходном патрубке 21 электролизера 11, а энергия взрыва гасится в цилиндре 1 за счет перемещения поршня 5, что обеспечивает устройству высокую безопасность в работе. При необходимости электролизер промывают или продувают через дренаж 30, например при профилактических уходах. Цилиндр 1, головка цилиндра 6 и электролизер 11 в работе охлаждаются, например, общей рубашкой охлаждения 2 и 13, например жидкостной - вода или антифриз.
Предлагаемый генератор водородо-кислородной смеси в эксплуатации высоко производителен и безопасен, найдет широкое применение при производстве тепловой энергии для коммунально-бытовых нужд.
1. Генератор водородо-кислородной смеси, содержащий электролизер, выполненный с возможностью подачи питания от источника постоянного тока к его электродам, отличающийся тем, что генератор содержит по меньшей мере один цилиндр с рубашкой охлаждения, поршень и головку цилиндра, образующие замкнутый объем цилиндра, самодействующие впускной и выпускной клапаны, кривошипно-шатунный механизм, связанный с приводом, и устройство подачи водного раствора электролита, при этом цилиндр впускным трубопроводом сообщен с электролизером, размещенным в герметичном корпусе с рубашкой охлаждения, установленным на генераторе обособленно для каждого цилиндра, выполненным с возможностью свободного прохода через него водного раствора электролита и с возможностью подачи полученной газовой смеси во впускной трубопровод и снабженным выходным патрубком с отсекателем, устройство подачи водного раствора электролита выполнено в виде насоса высокого давления, кинематически или через блок управления связанного с кривошипно-шатунным механизмом, и снабжено форсункой.
2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что электролизер имеет вид двух электродов-полублоков цилиндрической формы, концентрично и с зазором вписывающихся друг в друга, в которых либо выполнены отверстия, либо которые выполнены из металлической сетки.
3. Генератор по п.1, отличающийся тем, что форсунка имеет кавитатор, выполненный в виде местного сужения канала.
