CN105218286B - 一种基于过氧化氢催化分解的便携式压缩气体生成装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于过氧化氢催化分解的便携式压缩气体生成装置，包括喷嘴装置、反应装置和调压装置，所述喷嘴装置包括前端盖、快插接头、过滤网和前端盖垫片；反应装置包括柱塞本体，柱塞本体上设有注射塞，柱塞本体内部设有过氧化氢溶液分解室、催化剂室和柱塞孔，过氧化氢溶液分解室内设有柱塞，柱塞孔内设有耐磨滑套，耐磨滑套内设有柱塞杆，柱塞杆穿过催化剂室并与柱塞连接，柱塞杆中部设置镀有铂催化剂的催化剂载体；调压装置包括后端盖，后端盖与导轨端盖连接，导轨端盖与弹簧导轨一端转动连接，弹簧导轨上套有弹簧，弹簧一端连接柱塞杆，另一端连接弹簧导轨。本发明可以安装在气动设备上，使其摆脱空压机和供气管的束缚，实现能量自给。

Description

一种基于过氧化氢催化分解的便携式压缩气体生成装置

技术领域

本发明涉及一种可以附加于气动工具、气动机器人等气动设备，使其实现能量自给的便携式压缩气体生成装置，尤其是一种基于过氧化氢催化分解反应的便携式压缩气体生成装置。

背景技术

气动工具、气动机器人等气动设备因具有功率-质量比大、清洁、价格低、结构简单、易维护等优点，在工业生产和人们的日常生活中得到了普遍应用。但是，目前公知的气动设备需要配备体积笨重、工作噪声大的空压机为其提供压缩气体，在野外使用时尤其不便。于是人们期待一种能附加在气动设备上的便携式压缩气体生成装置，使气动设备摆脱空压机和供气管的束缚，实现能量自给。

发明内容

发明目的：针对气动设备受空压机和供气管的束缚，使用不便的问题，本发明提出一种基于过氧化氢催化分解反应的便携式压缩气体生成装置，可以附加在气动设备上，使其实现能量自给。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种基于过氧化氢催化分解的便携式压缩气体生成装置，包括喷嘴装置、反应装置和调压装置，所述喷嘴装置通过螺纹与反应装置连接，反应装置通过螺纹与调压装置连接；

所述喷嘴装置包括前端盖，前端盖端部设有快插接头，前端盖内设有过滤网，过滤网端部设有前端盖垫片；

所述反应装置包括柱塞本体，柱塞本体上设有注射塞，柱塞本体内部设有依次连通的过氧化氢溶液分解室、催化剂室和柱塞孔，过氧化氢溶液分解室内设有柱塞，柱塞孔内设有耐磨滑套，耐磨滑套内设有柱塞杆，柱塞杆一端穿过催化剂室并与柱塞通过螺纹连接，柱塞杆中部设置催化剂载体，催化剂载体镀有铂催化剂；

所述调压装置包括后端盖，后端盖与导轨端盖通过螺钉连接，导轨端盖与弹簧导轨一端转动连接，弹簧导轨上套有弹簧，弹簧一端连接柱塞杆，弹簧另一端连接弹簧导轨。

本发明中，进一步的，所述催化剂载体包括固定在柱塞杆上的催化剂座和固定在催化剂座的催化剂齿。

本发明中，进一步的，所述催化剂齿外形为齿轮形结构。

本发明中，进一步的，所述过滤网的材料为GORE-TEX薄膜。

本发明中，进一步的，所述柱塞端部设有柱塞垫片。

本发明中，进一步的，所述柱塞杆上设有与耐磨滑套形成密封的O型密封圈。

本发明中，进一步的，所述柱塞杆端部设有定位孔，弹簧导轨端部伸入定位孔内。

本发明中，进一步的，所述柱塞孔与耐磨滑套之间为过盈配合。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明可以通过催化分解过氧化氢生成设定压力的高压气体，因为是直接将燃料化学能转化为气体的压力能，该压缩气体生成装置结构简单、体积小、工作噪声低，可以方便的安装在气动设备上，使其摆脱空压机和供气管的束缚，实现能量自给。

附图说明

图1为本发明的剖视结构示意图；

图2为本发明的外观结构示意图；

图3为本发明喷嘴装置的结构示意图；

图4为本发明反应装置的结构示意图；

图5为本发明调压装置的结构示意图；

图6为本发明催化剂齿的结构示意图；

图7(a)、图7(b)、图7(c)、图7(d)为本发明的工作过程图。

图中：1-喷嘴装置；2-反应装置；3-调压装置；1-1-快插接头；1-2-前端盖；1-3-过滤网；1-4-前端盖垫片；2-1-柱塞本体；2-2-柱塞；2-3-柱塞垫片；2-4-柱塞杆；2-5-注射塞；2-6-催化剂齿；2-7-催化剂座；2-8-耐磨滑套；2-9-O型密封圈；3-1-后端盖；3-2-弹簧导轨；3-3-弹簧；3-4-螺钉；3-5-导轨端盖。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1图2所示，本发明一种基于过氧化氢催化分解的便携式高压气源装置包括喷嘴装置1、反应装置2和调压装置3，所述的喷嘴装置1通过螺纹与反应装置2连接，反应装置2通过螺纹与调压装置3连接。

如图3所示，所述喷嘴装置1包括前端盖1-2，前端盖1-2的上端设有开口，开口通过螺纹连接有快插接头1-1，前端盖1-2下端设有螺纹孔，前端盖1-2内设有允许气体通过而防止溶液通过的过滤网1-3，过滤网1-3的材料为GORE-TEX薄膜，此种材料介质可以在不透过水和颗粒的情况下保持较高的空气流速，过滤网1-3的下端设有使喷嘴装置1与反应装置2形成密封的前端盖垫片1-4。

如图3、4和6所示，所述反应装置2包括柱塞本体2-1，柱塞本体2-1上下两端设有外螺纹，柱塞本体2-1设有带有螺纹的注射孔，柱塞本体2-1的注射孔设有注射塞2-5，柱塞本体2-1上端与前端盖1-2下端螺纹连接，由柱塞本体2-1压紧前端盖垫片1-4和过滤网1-3。柱塞本体2-1内部由上至下设有依次连通的过氧化氢溶液分解室、催化剂室和柱塞孔，过氧化氢溶液分解室、催化剂室和柱塞孔均为圆柱形，过氧化氢溶液分解室内设有柱塞2-2，柱塞2-2外径大于催化剂室内径，柱塞2-2端部设有柱塞垫片2-3，柱塞垫片2-3外径与柱塞2-2外径相同，柱塞孔内设有耐磨滑套2-8，柱塞孔与耐磨滑套2-8之间为过盈配合，耐磨滑套2-8内设有柱塞杆2-4，柱塞杆2-4一端穿过催化剂室并与柱塞2-2通过螺纹连接，在柱塞杆2-4的带动下可以使柱塞2-2上下运动，柱塞杆2-4中部设置催化剂载体，所述催化剂载体包括固定在柱塞杆2-4上的催化剂座2-7和固定在催化剂座2-7的催化剂齿2-6，催化剂齿2-6外形为齿轮形结构，齿轮形结构增大了催化剂与过氧化氢溶液表面的接触面积，催化剂齿2-6表面镀有一层铂催化剂。柱塞杆2-4上位于催化剂载体下方的位置设有与耐磨滑套2-8形成密封的O型密封圈2-9，O型密封圈2-9防止过氧化氢溶液的泄露，柱塞杆2-4下端设有定位孔。

如图4和5所示，所述调压装置3包括后端盖3-1，后端盖3-1上端设有螺纹孔，后端盖3-1上端与柱塞本体2-1下端螺纹连接，后端盖3-1下端与导轨端盖3-5通过螺钉3-4连接，导轨端盖3-5通过滑动轴承与弹簧导轨3-2下端转动连接，弹簧导轨3-2上端伸入定位孔内，弹簧导轨3-2上套有弹簧3-3，弹簧3-3的上端焊接在柱塞杆2-4上，弹簧3-3的下端焊接在弹簧导轨3-2上。弹簧导轨3-2与后端盖3-1上下运动保持一致并可以相对转动，弹簧导轨3-2与柱塞杆2-4保持上下往复运动。

工作过程：

如图7(a)所示，柱塞2-2相对于柱塞本体2-1的初始位置，当通过柱塞本体2-1上的注射孔向柱塞本体2-1的过氧化氢溶液分解室内靠近催化剂室的下端注射一定量的过氧化氢溶液，由于催化剂齿2-6已部分处于过氧化氢溶液分解室内，致使过氧化氢溶液可以与催化剂齿2-6发生剧烈的化学反应，生成大量的高温高压水蒸气和氧气，高温高压气体推动柱塞2-2向上运动，随着高温高压气体通过柱塞2-2和柱塞垫片2-3与柱塞本体2-1所形成的外围间隙，进入过氧化氢溶液分解室的上端，在过氧化氢溶液分解室通过柱塞2-2隔开的两端的压强逐渐趋向于相同；如图7(b)所示，此时柱塞2-2到达最上端的位置，此时由于过氧化氢溶液分解室上端的压力大于靠近催化剂室的过氧化氢溶液分解室下端端的压力，同时由于柱塞杆2-4的下端部将拉伸弹簧3-3，使弹簧3-3也具有一定向下的拉力，在两者力的作用下，推动柱塞2-2向下运动，此时过氧化氢溶液分解室的上端的气体不断增多；如图7(c)所示，当柱塞垫片2-3与催化剂室的上部阶梯端接触时，此时催化剂齿2-6完全进入柱塞本体2-1的催化剂室，由于柱塞垫片2-3和柱塞2-2将催化剂室和过氧化氢溶液分解室隔开，使过氧化氢溶液不能与催化剂齿2-6接触，使其之间的反应停止，同时柱塞杆2-4带压缩下端的弹簧3-3，使下端的弹簧3-3具有向上的作用力，当柱塞2-2停止移动时，溶液分解室与前端盖1-2所形成的内腔内充满高温高压气体，高温高压气体经前端盖1-2上的快插接头1-1喷出；如图7(a)所示由于气体喷出后，内腔的压力逐渐变小，此时由于弹簧3-3具有向上的作用力，将推动柱塞杆2-4再次向上运动，如此循环。如图7(d)所示，在以上柱塞2-2运动的过程中，由于弹簧3-3与内部气体压力建立一定的关系，后端盖3-1与柱塞本体2-1是通过螺纹连接的，我们可以通过旋转后端盖3-1相对于柱塞本体2-1的距离，进行压缩或拉伸弹簧，调节内部气体的压力，进而粗略了解内部的压力，相应的控制溶液与催化剂齿2-6不断的接触面积来控制反应速率，满足外界所需要的压力。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于过氧化氢催化分解的便携式压缩气体生成装置，其特征在于：包括喷嘴装置(1)、反应装置(2)和调压装置(3)，所述喷嘴装置(1)通过螺纹与反应装置(2)连接，反应装置(2)通过螺纹与调压装置(3)连接；

所述喷嘴装置(1)包括前端盖(1-2)，前端盖(1-2)端部设有快插接头(1-1)，前端盖(1-2)内设有过滤网(1-3)，过滤网(1-3)端部设有前端盖垫片(1-4)；

所述反应装置(2)包括柱塞本体(2-1)，柱塞本体(2-1)上设有注射塞(2-5)，柱塞本体(2-1)内部设有依次连通的过氧化氢溶液分解室、催化剂室和柱塞孔，过氧化氢溶液分解室内设有柱塞(2-2)，柱塞孔内设有耐磨滑套(2-8)，耐磨滑套(2-8)内设有柱塞杆(2-4)，柱塞杆(2-4)一端穿过催化剂室并与柱塞(2-2)通过螺纹连接，柱塞杆(2-4)中部设置催化剂载体，催化剂载体镀有铂催化剂；

所述调压装置(3)包括后端盖(3-1)，后端盖(3-1)与导轨端盖(3-5)通过螺钉(3-4)连接，导轨端盖(3-5)与弹簧导轨(3-2)一端转动连接，弹簧导轨(3-2)上套有弹簧(3-3)，弹簧(3-3)一端连接柱塞杆(2-4)，弹簧(3-3)另一端连接弹簧导轨(3-3)。

2.根据权利要求1所述的一种基于过氧化氢催化分解的便携式压缩气体生成装置，其特征在于：所述催化剂载体包括固定在柱塞杆(2-4)上的催化剂座(2-7)和固定在催化剂座(2-7)的催化剂齿(2-6)。

3.根据权利要求2所述的一种基于过氧化氢催化分解的便携式压缩气体生成装置，其特征在于：所述催化剂齿(2-6)外形为齿轮形结构。

4.根据权利要求1所述的一种基于过氧化氢催化分解的便携式压缩气体生成装置，其特征在于：所述过滤网(1-3)的材料为GORE-TEX薄膜。

5.根据权利要求1所述的一种基于过氧化氢催化分解的便携式压缩气体生成装置，其特征在于：所述柱塞(2-2)端部设有柱塞垫片(2-3)。

6.根据权利要求1所述的一种基于过氧化氢催化分解的便携式压缩气体生成装置，其特征在于：所述柱塞杆(2-4)上设有与耐磨滑套(2-8)形成密封的O型密封圈(2-9)。

7.根据权利要求1所述的一种基于过氧化氢催化分解的便携式压缩气体生成装置，其特征在于：所述柱塞杆(2-4)下端设有定位孔，弹簧导轨(3-2)上端伸入定位孔内。

8.根据权利要求1所述的一种基于过氧化氢催化分解的便携式压缩气体生成装置，其特征在于：所述柱塞孔与耐磨滑套(2-8)之间为过盈配合。