BG2214U1 - Електролизен апарат - Google Patents

Abstract

Електролизният апарат за получаване на Браунов газ представлява съд, съставен от вана (1) и похлупак (17), запълнен с морска вода, в който е поставена електролизна клетка (3), съставена от множество електролизни плочи (4). Всички електролизни плочи (4) притежават изнесени тоководещи краища, свързани посредством тоководещи шини "плюс" (7) и "минус" (8) с източник на постоянно напрежение. Под електролизната клетка (3) е поставен дюзов водоподаващ апарат (9), свързан с водоподаваща тръба (10). В горната си част електролизната клетка (3) е обхваната от утаечно - събирателна рамка (12). Във ваната (1), в близост до дюзовия водоподаващ апарат (9) е установен водозасмукващ тръбопровод (11) за отвеждане на събираните утайки, който през циркулационна помпа (13) и филтър - сепаратор (14) е свързан със сушител (15). Похлупакът (17) е с конусообразна форма в горната част и цилиндрична форма в долната част, при което в горната част на похлупака (1 7) е установен огнепреградител (19), в който е монтирана обратно обърната U -образна барботираща тръба (20), единият край на която е свързан с пространството под похлупака (17), а другият край е потопен в огнепреградителя (19). В горният край на огнепреградителя (19) е монтирана изходна тръба (21) за Брауновия газ.

Description

Област на приложение

Полезният модел се отнася до електролизен апарат за получаване на Браунов газ, който ще намери приложение в енергетиката.

Предшестващо състояние на техниката

Известен от практиката е електролизен апарат за получаване на Браунов газ от дестилирана вода, състоящ се от затворен съд с потопена в него електролизна клетка. Електролизната клетка е съставена от електролизни плочи, стегнати в пакет. Пакетът на електролизната клетка е захванат към стените на съда. Всички плочи от електролизната клетка притежават изнесени тоководещи краища, свързани посредством тоководещи шини с източник на постоянно напрежение. Затвореният съд е снабден с тръбопровод за подаване на дестилирана вода. В горния край съдът е снабден с тръбопровод за отвеждане на Брауновия газ.

Известният електролизен апарат за получаване на Браунов газ работи с дестилирана вода и не е подходящ за работа с морска или замърсена вода, което на практика ограничава неговата функционалност.

Техническа същност на полезния модел

Задача на полезния модел е да се създаде електролизен апарат за получаване на Браунов газ, който може ефективно да работи с морска вода и други видове замърсени води, и който да позволява от използваната вода да се извличат промишлено приложими материали.

Създаденият електролизен апарат за получаване на Браунов газ се състои от съд с потопена в него електролизна клетка, съставена от електролизни плочи, стегнати в пакет, захванат към стените на съда. Електролизните плочи притежават изнесени тоководещи краища, свързани посредством тоководещи шини с източник на постоянно напрежение. Съдът е снабден с водоподаваща тръба, а в горния край е снабден с тръбопровод за отвеждане на Брауновия газ. Съгласно полезният модел, съдът е съставен от вана и похлупак. В горната си част електролизната клетка е обхваната от утаечно-събирателна рамка. Под електролизната клетка е монтиран дюзов водоподаващ апарат, свързан с водоподаШ ващата тръба за морска вода. В долната част на ваната, под електролизната клетка е установен водозасмукващ тръбопровод за отвеждане на събираните утайки от утаечно-събирателната рамка. Водозасмукващият тръбопровод през циркулационна помпа и филтър - сепаратор е свързан със сушител на утайки. В горния край на ваната е разположен похлупак с конусообразна форма в горната част и цилиндрична форма в долната част. В горната част на похлупака е установен огнепреградител, в който е монтирана обратно обърната и-образна барботираща тръба, единият край на която е свързан с газовото пространство под похлупака, а другият край е потопен във вода в огнепреградителя.

Похлупакът чрез ръбове с уплътнения и заключващ механизъм е херметично свързан към ваната.

При второ вариантно изпълнение на полезния модел, електролизният апарат е обхванат от мрежеста клетка тип „Фарадей”, при което похлупакът е установен непосредствено върху дъното на ваната, която винаги е изцяло потопена във водата.

Предимствата на предлагания полезен модел се изразяват основно в две направления:

- електролизният апарат е в състояние да работи с всякаква вода, включително морска и промишлено замърсена вода;

- с негова помощ, освен Браунов газ от водата се извличат промишлено приложими материали, представляващи основно суровина за металургичната промишленост;

- продуктът, получаван от електролизния апарат е екологично чист и освен това при неговото изгаряне се получава дестилирана вода.

Пояснение на приложените фигури

Настоящият полезен модел е илюстриран с приложените фигури, където:

фигура 1 представлява принципна схема на електролизен апарат от закрит тип;

фигура 2 - схема, поясняваща принципа на действие на електролизния апарат от фиг. 1; и фигура 3 - електролизен апарат от открит тип.

Примерно изпълнение на полезния модел

Електролизният апарат е разработен в два варианта - открит и закрит тип.

Електролизният апарат от закрит тип пред3

2214 υι ставлява съд, който е съставен от вана 1 и похлупак 17. Ваната 1 е запълнена с морска вода, подавана през електроклапан 22. Електролизният апарат е поставен върху опори 2 - фигура 1. Вътре във ваната 1 е поставена електролизна клетка 3, съставена от множество електролизни плочи 4, стегнати в общ пакет посредством пластмасови шпилки 5 с пластмасови гайки 6. Пластмасовите шпилки 5 са монтирани в отвори, оформени в електролизните плочи 4, а върху шпилките 5 и между електролизните плочи 4 са установени дистанционни втулки, с чиято помощ се поддържа определено разстояние между електролизните плочи 4 - в случая разстоянието между електролизните плочи 4 е около 3 шт. Всички електролизни плочи 4 от електролизната клетка 3 притежават изнесени тоководещи краища, свързани посредством тоководещи шини „плюс” 7 и „минус” 8 с източник на постоянно напрежение.

Под електролизната клетка 3 е поставен дюзов водоподаващ апарат 9. Дюзовият водоподаващ апарат 9 е свързан с водоподаващатръба 10.

В горната си част електролизната клетка 3 е обхваната от утаечно-събирателна рамка 12. Дюзовият водоподаващ апарат 9 „продухва“ утайките отдолу нагоре, като същевременно водният поток подпомага отделянето на газовите мехури от електролизните плочи 4 и улеснява отправянето им към утаечно-събирателната рамка 12. Чрез подпомагане отделянето на газовите мехури от електролизните плочи 4, възходящият поток на водата отдолу нагоре подобрява и ефективността на електролизния процес.

Във ваната 1, в близост до дюзовия водоподаващ апарат 9, е установен водозасмукващ тръбопровод 11, служещ за отвеждане на перманентно събираните утайки чрез утаечно-събирателната рамка 12, която обхваща цялата електролизна клетка 3. Вътрешният ръб на рамката 12 е почти на нивото на водата, а външният ръб е изнесен по-нависоко за предотвратяване излизането на утайките от рамката 12.

Чрез циркулационна помпа 13 събраните утайки се отправят към филтър - сепаратор 14, откъдето утайките се отвеждат чрез тръбопровод към сушител 15 на утайки - фиг. 2.

Пречистената вода от филтър - сепаратора 14 чрез втора циркулационна помпа 16 през водоподаващата тръба 10 се връща в електролизния апарат. Характерното в случая е, че връщаната вода постъпва от долната страна на клетката 3 през дюзовия водоподаващ апарат 9 и „продухва” клетката 3 от случайни утаечни частици и ги отправя в горната страна за отстраняване чрез рамката 12.

Цялата вана 1 е покрита с похлупак 17 с конусообразна форма в горната част и цилиндрична в долната част. В долната цилиндрична част на похлупака 17 са оформени специални ръбове с уплътнения и заключващ механизъм 18, с помощта на които се осигурява херметична връзка между ваната 1 и похлупака 17.

От вътрешната страна на похлупака 17 са залепени тоководещи пластини (непоказани на фигурата), служещи за контрол на нивото на водата. Вместо тоководещи пластини за същата цел може да се монтира безконтактен ултразвуков контролиращ елемент за нивото на водата.

Над конусообразната част на похлупака 17 е разположен огнепреградител 19, в който е монтирана обратно обърната и-образна барботираща тръба 20, единият край на която е свързан с пространството затворено от похлупака 17, а другият край на и-образната барботираща тръба 20 е потопен във водата в огнепреградителя 19. Над огнепреградителя 19 е установен тръбопровод 21 за отвеждане на Брауновия газ.

На фигура 3 е представено вариантно изпълнение на електролизния апарат от открит тип, който е предназначен за работа в морето, потопен в морската вода, като налягането в апарата зависи от дълбочината на потапянето. Налягането в апарата не трябва да превишава 3 гЛ или дълбочина от 30 т.

Електролизният апарат от открит тип се различава от електролизния апарат от закрит тип по това, че:

- похлупака 17 вече изпълнява ролята на камбана, липсват уплътнения от долната му страна, като похлупака 17 е положен директно върху дъното на ваната 1, която винаги е изцяло потопена във водата. Електролизният похлупак 17 е по-тесен и обхваща електролизната клетка 3 заедно с утаечно-събирателната рамка 12 и дюзовия водоподаващ апарат 9;

- целият електролизен апарат е обхванат от специална мрежеста клетка на „Фарадей“ 22, която клетка 22 работи под импулсно напрежение в синхрон с импулсите, подавани на електролизната клетка 3.

2214 υι

Откритият и закрит тип електролизни апарати са със сходни конструкции, като разликата е в размера на похлупака 17 и при открития тип електролизен апарат не се използват уплътнители и ключалки.

Принцип на действие на полезния модел

Електролизната клетка 3 се захранва от захранващ блок (непоказан на схемата) с изходни параметри - напрежение 12-13 V и ток до 300 ампера. За избягване на тежките трансформаторни конструкции и улесняване на регулирането по ток и напрежение, се предвижда захранването да се осъществява импулсно. Подаваният ток е прав, но импулсен от 0 до 12-13 V, като генераторът е с възможност за регулиране честотата на тока от 0 до 45 ΜΗζ с правоъгълни импулси, с възможност за регулиране широчината на импулса и разстоянието между импулсите.

Процесът на производството на Браунов газ е електролизен процес, контролиран чрез генератора на импулси, който управлява формата, честотата, широчината, разстоянието между импулсите и регулира тока. По този начин се регулира количеството на произведения Браунов газ на база предвидената мощност, извличана от електролизната клетка 3, зависеща и от електропроводимостта и качеството на морската вода.

Характерна особеност на процеса в създадения апарат за получаване на Браунов газ от морска вода е, че е съпроводен с отделяне на огромно количество утайки за сравнително кратко време. Това изисква тяхното своевременно и бързо отстраняване, за да се предотврати влошаване на процеса на електролизата. Тъй като отделянето на утайките е свързано с промяна на електропроводимостта, то състоянието на електропроводимостта непрекъснато се следи и се коригира с помощта на алкални вещества, най-често калиева основа.

При започване на електролизата, веднага стартира и отделянето на утайки. За тази цел има предвидена циркулационна помпа 13, която засмуква отделените утайки от утаечно-събирателната рамка 12, нагнетява утаечната емулсия във филтър - сепаратора 14 и връща пречистената вода отново във ваната 1, но от долната страна на електролизната клетка 3, така че постъпващата вода да „продухва” пространството между електролизните плочи 4. Естественото движение на утаечните частици с такова „продухване” е в посока нагоре, под въздействие на газовите мехурчета, издигащи се към повърхността, кьдето частиците се натрупват като кафява мръсна пяна и се утаяват отстрани на клетката 3. Така че, самото „продухване” подпомага естествената циркулация на утаечните частици.

Произведеният Браунов газ, събран в купола на похлупака 17, през отвор навлиза в огнепреградителя 19, където барботира, газта се отделя от водата и през тръбопровод 21 се отправя за употреба.

Характерна особеност на електролизния апарат от отворен тип е, че той не е херметизиран, а е обхванат от мрежеста клетка, тип „Фарадей“. Изолирането на произвеждания газ от атмосферата и неговото отвеждане се осъществява от похлупака 17, който е установен непосредствено върху дъното на ваната 1, която винаги е изцяло потопена във водата.

Claims (3)

1. Претенции

   1. Електролизен апарат за получаване на Браунов газ, състоящ се от съд с потопена в него електролизна клетка, съставена от електролизни плочи, стегнати в пакет, захванат към стените на съда, като електролизните плочи притежават изнесени тоководещи краища, свързани посредством тоководещи шини с източник на постоянно напрежение, при което съда е снабден с водоподаваща тръба, а горният му край е снабден е тръбопровод за отвеждане на Брауновия газ, характеризиращ се с това, че съдът е съставен от вана (1) и похлупак (17), при което под електролизната клетка (3), горната част на която е обхваната от утаечно-събирателна рамка (12), е установен дюзов водоподаващ апарат (9), свързан с водоподаващата тръба (10) за морска вода, а в долната част на ваната (1), под електролизната клетка (3) е установен водозасмукващ тръбопровод (11) за отвеждане на събираните утайки, който през циркулационна помпа (13) и филтър-сепаратор (14) е свързан със сушител на утайки (15), като разположения в горния край на ваната(1) похлупак(17) е с конусообразна форма в горната част и цилиндрична форма в долната част, при което в горната част на похлупака (17) е установен огнепреградител (19), в който е монтирана обратно обърната и-образна барботираща тръба (20), единият край на която е свързан с

   2214 Ш пространството под похлупака (17), а другият й край е потопен в огнепреградителя (19).
2. 2. Електролизен апарат за получаване на Браунов газ съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че похлупакът (17) чрез ръбове с уплътнения и заключващ механизъм (18) е херметично свързан към ваната (1).
3. 3. Електролизен апарат за получаване на Браунов газ съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че електролизният апарат е обхванат от мрежеста клетка, тип „Фарадей“ (22), при което похлупакът (17) е установен непосредствено върху дъното на ваната (1).