Электролизер для получения смеси водорода и кислорода


 

C25B1/04 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной

Владельцы патента RU 2466213:

Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" (RU)

Изобретение относится к газопламенной обработке материалов водородно-кислородным пламенем с получением водородно-кислородной смеси электролизом воды непосредственно на месте сварки. Предложен электролизер в составе электролизно-водного генератора. Электролизер содержит систему жидкостного циркуляционного охлаждения, включающую рубашку охлаждения электролизера, циркуляционный насос, радиатор, осевой вентилятор с электроприводом, расширительный бачок. Также электролизер содержит датчик температуры электролита, аварийное реле температуры электролита и соединительные рукава. Техническим результатом изобретения является поддержание задаваемой температуры электролита в электролизере (обычно 70-80°С) при длительной непрерывной работе. 1 ил.

 

Изобретение относится к газопламенной обработке материалов водородно-кислородным пламенем с получением водородно-кислородной смеси электролизом воды непосредственно на месте сварки.

При работе электролизеров, предназначенных для получения водородно-кислородной смеси электролизом воды, 25-50% потребляемой энергии расходуется на нагрев электролита, и его необходимо охлаждать. В стационарных установках электролит охлаждают, прокачивая его по контуру через электролизер и внешний теплообменник (Якименко Л.М., Модылевская И.А., Ткачек З.А. Электролиз воды. М.: Химия, 1970 г., 263 с.). Но для электролизеров, входящих в состав электролизно-водных генераторов (термин «электролизно-водный генератор» - по ГОСТ 2601-84, термин №160), прокачка электролита через внешний теплообменник - неприемлемо громоздкое решение. Поэтому в большинстве известных электролизно-водных генераторов охлаждают воздухом электролизер. Для электролизеров мощностью до 0,7-1 кВА бывает достаточно естественного охлаждения. При большей мощности электролизер обдувают воздухом (Корж В.Н., Дыхно С.Л. Обработка металлов водород-кислородным пламенем. Киев: Техника, 1985 - 64 с.). Однако для электролизеров мощностью 4-5 кВА и более обдува воздухом недостаточно, т.к. коэффициент теплоотдачи «корпус электролизера - воздух» мал и снимать требуемое количество тепла с единицы поверхности электролизера невозможно. Поэтому электролизеры приходится или периодически выключать для охлаждения, или делать их весьма громоздкими, чтобы увеличить площадь поверхности теплоотдачи.

Электролизер, принятый за прототип, описан в патенте РФ №2065803, кл. В23K 5/00, 1996 г. Согласно этому патенту, электролизер полностью опущен в емкость с водой, соединенную паропроводом с конденсатором. При работе электролизера вода в емкости нагревается до кипения, пар поступает в конденсатор, где часть его превращается в дистиллированную воду, а остаток выходит в атмосферу.

Основной недостаток этой системы охлаждения - завышенная температура электролита. Так как охлаждение производится кипящей водой, то температура электролита и полученных из него водорода и кислорода поддерживается на уровне выше 100°С вместо оптимального 70-80°С. Поэтому в водородно-кислородной смеси так много водяного пара, что она непригодна для большинства видов газопламенной обработки материалов.

Техническим эффектом предложенного изобретения является поддержание задаваемой температуры электролита в электролизере (обычно 70-80°С) при длительной непрерывной работе.

Схематическое изображение заявленного электролизера приведено на чертеже.

Как видно из чертежа, электролизер снабжен системой жидкостного циркуляционного охлаждения, включающей следующие элементы (фиг.1): корпус электролизера 1 с рубашкой охлаждения 2, циркуляционный насос 3, радиатор 4, осевой вентилятор с электроприводом 5, расширительный бачок 6, рабочий датчик температуры 7, аварийное реле температуры 8 и соединительные рукава 9.

Рабочий датчик температуры обеспечивает включение-выключение циркуляционного насоса 3 и вентилятора 5, поддерживая заданную температуру электролита. Включение-выключение производится либо контактами самого датчика 7, либо подключенным к нему реле или электронным блоком (в зависимости от конструкции датчика). Аварийное реле температуры 8 выключает питание электролизера 1, если температура электролита достигнет 90-100°С.

В качестве аварийного реле температуры 8 можно использовать биметаллическое или манометрическое реле прямого действия, отключающее питание электролизера своими контактами: использование промежуточных реле или электронных устройств снижает надежность срабатывания аварийного отключения. Аварийное реле температуры 8 следует устанавливать непосредственно на электролизере 1, а не на рубашке охлаждения 2 - этим исключается возможность аварийного перегрева электролита при отсутствии или недостаточном количестве охлаждающей жидкости в системе охлаждения.

Расширительный бачок 6 компенсирует изменения объема жидкости при ее нагреве и охлаждении.

В качестве охлаждающей жидкости можно использовать воду, любой автомобильный антифриз и другие жидкости. Антифриз необходим, когда неработающий электролизер оставляют на морозе.

При работе предложенной системы охлаждения рабочий датчик температуры 7 включает насос 3 и вентилятор 5 по достижении заданной температуры электролита. Охлаждающая жидкость начинает циркулировать по контуру «рубашка охлаждения

2 - радиатор 4 - насос 3». Вентилятор 5 продувает воздух через радиатор 4, охлаждая жидкость. Когда температура жидкости станет ниже заданной на 4-5°С, рабочий датчик температуры 7 выключит вентилятор 4 и насос 3.

Использование предложенной системы охлаждения на электролизерах мощностью от 5 до 20 кВА подтвердило, что она обеспечивает поддержание заданной температуры электролита при непрерывной многочасовой работе.

Электролизер для получения водородно-кислородной смеси, содержащий металлический корпус с размещенными в нем блоком электродов, изолированным от корпуса слоем диэлектрика, и рубашкой охлаждения корпуса, отличающийся тем, что он снабжен системой жидкостного циркуляционного охлаждения, выполненной в виде замкнутого контура, содержащего радиатор с вентилятором, соединенный рукавами с рубашкой охлаждения корпуса, расширительным бачком и циркуляционным насосом, а также установленные на корпусе датчик температуры электролита и аварийное реле температуры электролита.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области высокотемпературной электрохимии, в частности к электролитическому получению нановискерных структур оксида меди, и может быть использовано в технологии катализаторов.

Изобретение относится к тепловой ячейке отопительной батареи и может быть использовано в технике для нагрева воды. .

Изобретение относится к изготовлению коррозионно-стойких электродов, применяемых для выделения металлов из промышленных растворов методом электроэкстракции, при нанесении гальванических покрытий драгоценными и цветными металлами, электрохимическом производстве хлора и кислорода, при электрохимической катодной защите от коррозии металлических конструкций, а также и в других различных областях промышленности.

Изобретение относится к водородной энергетике. .

Изобретение относится к катоду для диафрагменных электролизеров, в частности для использования в диафрагменных электролизерах для получения хлора и щелочи, ограниченному электропроводящей перфорированной поверхностью и имеющему внутреннее пространство, содержащее два наложенных один на другой элемента, предназначенных для улучшения распределения жидкости и электрического тока.

Изобретение относится к катоду для диафрагменных электролизеров, в частности для использования в диафрагменных электролизерах для получения хлора и щелочи, ограниченному электропроводящей перфорированной поверхностью и имеющему внутреннее пространство, содержащее два наложенных один на другой элемента, предназначенных для улучшения распределения жидкости и электрического тока.

Изобретение относится к тиристорному трансформатору для дуговой сварки и может быть использовано для сварки металлоконструкций при производстве монтажных и ремонтных работ во многих областях народного хозяйства.

Изобретение относится к области сварочной техники, а более конкретно к способам зажигания независимой трехфазной дуги покрытыми электродами. .

Изобретение относится к сварочной технике, в частности к источникам питания сварочной дуги постоянного тока. .

Изобретение относится к способу сварки обрабатываемой детали плавящейся проволокой (13). .

Изобретение относится к области сварки, в частности к дуговой сварке покрытыми электродами, и может найти применение при создании новых покрытых электродов. .

Изобретение относится к устройствам для возбуждения сварочной дуги и может найти применение для сварки окисленного и ржавого металла, нержавеющей стали, алюминия и других цветных металлов как на переменном, так и на постоянном токе.

Изобретение относится к способу и устройству формирования напряжения при электродуговой сварке и может найти применение в отраслях машиностроения. .
Изобретение относится к области сварки, а именно к способу зажигания дуги постоянного тока плавящимся электродом при автоматической или полуавтоматической сварке.

Изобретение относится к области сварки, в частности к однофазным сварочным стабилизаторам, и может быть использовано в сварочной технике. .

Изобретение относится к области дуговой сварки металлов плавящимся электродом, а именно к устройствам для дуговой сварки на переменном токе. .

Изобретение относится к ручным устройствам для газопламенной обработки материалов, в том числе к устройствам для газовой резки, сварки, наплавки и нагрева различных материалов.
Наверх