CN108950586B - 一种氢气发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氢气发生器，具体涉及一种实验室器械，包括用于储存电解液的储液箱、电解装置、第一连接管以及用于除去氢气中所夹带水汽的除水装置；所述电解装置包括中空的壳体、套设在负极上的氢气出气管以及套设在正极上的氧气出气管，所述氧气出气管与第一连接管的一端相连通，储液箱与第一连接管背向氧气出气管一端相连通，所述储液箱设有用于排出氧气的排氧管；所述第一连接管设有随氧气压力变小而开启的压力启闭阀，所述第一连接管的内侧壁设有供氧气通入储液箱的通气槽。本发明提供的氢气发生器在工作时，如内部电解液的量不足时，可实现自动添加电解液的优点。

Description

一种氢气发生器
技术领域
本发明涉及一种实验室器械，具体为一种氢气发生器。
背景技术
气相色谱仪分析是指用气体作为流动相，利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异实现化合物的分离的技术。常配备的检测器有氢火焰离子检测器(GC-FID)、火焰光度检测器(FPD)、氮磷检测器(NPD)等。这类检测器都需要将化合物在氢火焰的作用下化学电离形成离子流或在富氢火焰中燃烧，发射具有特征的光谱，从而产生信号经检测分析。
目前，燃烧气氢气的来源主要是通过钢瓶气或者氢气发生器提供，钢瓶氢气价格昂贵且使用更换不方便，氢气很容易通过电离水来产生，且氢气发生器输出压力恒定，可根据气相色谱仪使用氢气量实现自动调节，来源更为稳定可靠，因此，实验室中常常备有氢气发生器，用于产生实验过程中所需要的氢气。
现有的氢气发生器在规模化实验室中，经常1台氢气发生器同时给3-4台气相色谱仪提供氢气，氢气消耗量较大，在日常使用过程中，需要实验人员每天定时添加电解液，一方面会常因添加电解液不及时而导致仪器故障率较高，另一方面会造成实验员精力分散，不利于提高实验效率。
发明内容
本发明提供了一种氢气发生器，该氢气发生器在工作时，如内部电解液的量不足时，可实现自动添加电解液的优点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种氢气发生器，包括用于储存电解液的储液箱、电解装置、第一连接管以及用于除去氢气中所夹带水汽的除水装置；所述电解装置包括中空的壳体、套设在负极上的氢气出气管以及套设在正极上的氧气出气管，所述氧气出气管与第一连接管的一端相连通，储液箱与第一连接管背向氧气出气管一端相连通，所述储液箱设有用于排出氧气的排氧管；所述第一连接管设有随氧气压力变小而开启的压力启闭阀，所述第一连接管的内侧壁设有供氧气通入储液箱的通气槽。
作为优选，所述压力启闭阀包括设置在第一连接管内侧壁上的滑动槽、于滑动槽内滑动的滑动堵头以及固定设置在滑动槽槽底的弹性件；所述滑动堵头与弹性件背向滑动槽槽底一端相固定；所述滑动堵头的侧端设有滑块，相应地，所述滑动槽槽壁设有与滑块相适配的滑轨；所述通气槽设置在滑动槽的槽壁上。
作为优选，所述滑动槽槽壁设有凸块，相应地，所述滑动堵头设有与凸块相适配的缺口。
作为优选，所述除水装置包括第一水气分离机构；所述第一水气分离机构包括U型沥水管、用于方便使用者判断U型沥水管内积水量的指示件以及将U型沥水管内的积水导流至壳体内的导流管，所述导流管设有防止壳体内的电解液倒流至U型沥水管处的第二单向流动阀。
作为优选，所述指示件包括中空且一端开口的管体以及固定盘，所述管体通过固定盘与导流管的内侧壁相固定，所述固定盘上设有供积水通过的通水孔。
作为优选，所述除水装置还包括第二水气分离机构，所述第二水气分离机构包括中空的箱体、设置在箱体内部的挡水翅片以及出氢管；所述U型沥水管背向氢气出气管一端与箱体的上方相接通，所述出氢管与箱体下方相连通。
作为优选，挡水翅片与箱体内侧壁之间形成供氢气通过的间隙，相邻的两个所述间隙左右交错设置。
作为优选，所述除水装置还包括吸水除水机构，所述吸水除水机构包括外壳、设置在外壳内部且用于除水的硅胶柱以及用于固定硅胶柱的固定机构；所述固定机构包括设置在出氢管出气端的下固定座以及上下滑动设置在箱体上的上固定座，所述下固定座设有出气端，相应地，所述硅胶柱的端部设有与出气端的外径相适配的密封端；所述出气端的内侧壁固定设有弹性复位件以及密封片，所述密封片的一端与出气端的内侧壁铰接，另一端与弹性复位件自由端相固定。
作为优选，所述箱体设有供上固定座滑动的滑行槽，上固定座与滑行槽槽底之间设置有弹簧；所述硅胶柱背向出气端的一端设有定位座，所述定位座设有供上固定座嵌入的定位槽，所述上固定座与定位座之间通过螺栓螺接固定；所述上固定座设有供纯净氢气排出的排气管，定位座设有供氢气流出的通槽，所述排气管与通槽相连通。
作为优选，所述吸水除水机构还包括用于方便替换吸水失效的硅胶柱的更替机构以及将吸水失效的硅胶柱烘干的热风机构；所述更替机构包括可转动设置在外壳底部的固定柱、与固定柱固定连接的转动盘、用于固定硅胶柱的固定件以及连接杆，所述固定件包括外环、内环以及伸缩弹簧，所述外环设有供内环嵌入的环形槽，所述伸缩弹簧的一端与环形槽的槽底相固定，另一端与内环相固定，所述内环的内侧壁与硅胶柱相固定，所述连接杆的一端与转动盘相固定，另一端与外环相固定，所述固定柱的上方设有转动手柄。
本发明的有益效果为：
在本发明中，实验人员可将电解液实现存储在储液箱中，当电解装置持续工作时，其内部含有的水越来越少时，电解产生的氧气量将会下降。当电解装置正常工作时，氧气可从通气槽中进入储液箱，随后经排氧管进入大气。当电解装置内的电解液量不足时，氧气的压力减小，压力启闭阀可开启，使得电解液沿着第一连接管进入到电解装置中，从而完成自动加液过程。由于上述加液过程无需实验人员操作，使得实验人员在仪器运行过程中不需要时刻关注，更有利于提高实验效率。
附图说明
图1为本实施例中一种氢气发生器的结构示意图；
图2为本实施例中一种氢气发生器的局部结构示意图；
图3为图2中的B部放大图；
图4为图2中的A部放大图；
图5为本实施例中一种氢气发生器的局部剖面结构示意图；
图6为本实施例中一种氢气发生器的局部结构示意图；
图7为本实施例中第一连接管的剖面示意图；
图8为图7中的C部放大图；
图9为本实施例中固定件的剖面结构示意图。
图中：1、储液箱，11、排氧管，2、第一连接管，31、氧气出气管，32、氢气出气管，4、U型沥水管，51、指示件，52、导流管，53、第二单向流动阀，531、滑动堵头，532、弹性件，533、滑轨，534、缺口，535、凸块，6、箱体，61、挡水翅片，62、出氢管，63、下固定座，630、滑行槽，64、上固定座，640、出气端，65、密封片，66、螺栓，67、弹簧，71、外壳，72、转动盘，73、硅胶柱，74、固定件，741、外环，742、内环，75、定位座，761、密封端，77、固定柱，78、转动手柄。
具体实施方式
本实施例提供一种技术方案：
如图1～9所示，一种氢气发生器，包括用于储存电解液的储液箱1、电解装置3、第一连接管2以及用于除去氢气中所夹带水汽的除水装置；电解装置3包括中空的壳体、套设在负极上的氢气出气管32以及套设在正极上的氧气出气管31，氧气出气管31与第一连接管2的一端相连通，储液箱1与第一连接管2背向氧气出气管31一端相连通，储液箱1设有用于排出氧气的排氧管11；第一连接管2设有随氧气压力变小而开启的压力启闭阀，第一连接管2的内侧壁设有供氧气通入储液箱1的通气槽。
如图8所示，压力启闭阀包括设置在第一连接管2内侧壁上的滑动槽、于滑动槽内滑动的滑动堵头531以及固定设置在滑动槽槽底的弹性件532；滑动堵头531与弹性件532背向滑动槽槽底一端相固定；滑动堵头531的侧端设有滑块，相应地，滑动槽槽壁设有与滑块相适配的滑轨533；通气槽设置在滑动槽的槽壁上。
如图8所示，滑动槽槽壁设有凸块535，相应地，滑动堵头531设有与凸块535相适配的缺口534。
如图2所示，除水装置包括第一水气分离机构；第一水气分离机构包括U型沥水管4、用于方便使用者判断U型沥水管4内积水量的指示件51以及将U型沥水管4内的积水导流至壳体内的导流管52，导流管52设有防止壳体内的电解液倒流至U型沥水管4处的第二单向流动阀53。
如图5所示，指示件51包括中空且一端开口的管体以及固定盘，管体通过固定盘与导流管52的内侧壁相固定，固定盘上设有供积水通过的通水孔。
当氢气夹带着水汽经过U型沥水管4时，水汽与U型沥水管4管壁相接触而冷凝转化为液态水，液态水集聚过多时，可集中在导流管52和第二单向流动阀之间。当氢气以较快的流速从U型沥水管4和导流管52连接处经过时，会在管体开口处的上方形成负压，水会向管体内部上升，形成水柱，当实验人员观测到管体内部形成水柱时，可将第二单向流动阀53打开，使U型沥水管4内部的液态水流入到电解装置中。
如图6所示，除水装置还包括第二水气分离机构，第二水气分离机构包括中空的箱体6、设置在箱体6内部的挡水翅片61以及出氢管62；U型沥水管4背向氢气出气管32一端与箱体6的上方相接通，出氢管62与箱体6下方相连通。如图5所示，在本实施例中，箱体6的下方设有将内部的积水排出的启闭阀们。
如图6所示，挡水翅片61与箱体6内侧壁之间形成供氢气通过的间隙，相邻的两个间隙左右交错设置。交错设置的间隙可使得氢气在流动的过程中，与挡水翅片61的接触面积大大增加，且接触的时间也相应地增长，从而使得氢气中夹带的水汽可尽可能多地转化成液态水，从而实现水汽分离。
如图2～4所示，除水装置还包括吸水除水机构，吸水除水机构包括外壳71、设置在外壳71内部且用于除水的硅胶柱73以及用于固定硅胶柱73的固定机构。固定机构包括设置在出氢管62出气端的下固定座63以及上下滑动设置在箱体6上的上固定座64，下固定座63设有出气端640，相应地，硅胶柱73的端部设有与出气端640的外径相适配的密封端761。出气端640的内侧壁固定设有弹性复位件以及密封片65，密封片65的一端与出气端640的内侧壁铰接，另一端与弹性复位件自由端相固定。
如图3所示，箱体6设有供上固定座64滑动的滑行槽630，上固定座64与滑行槽630槽底之间设置有弹簧67。硅胶柱73背向出气端640的一端设有定位座75，定位座75设有供上固定座64嵌入的定位槽，上固定座64与定位座75之间通过螺栓66螺接固定。上固定座64设有供纯净氢气排出的排气管，定位座75设有供氢气流出的通槽，排气管与通槽相连通。在本实施例中，为了使排气管和仪器的进气管之间连接更加牢固，排气管的外周壁设有螺纹段，仪器的进气管内侧壁设有螺纹，从而防止排气管和仪器的进气管发生脱落。
如图2所示，吸水除水机构还包括用于方便替换吸水失效的硅胶柱73的更替机构以及将吸水失效的硅胶柱73烘干的热风机构。更替机构包括可转动设置在外壳71底部的固定柱77、与固定柱77固定连接的转动盘72、用于固定硅胶柱73的固定件74以及连接杆，固定件74包括外环741、内环742以及伸缩弹簧，外环741设有供内环742嵌入的环形槽，伸缩弹簧的一端与环形槽的槽底相固定，另一端与内环742相固定，内环742的内侧壁与硅胶柱73相固定，连接杆的一端与转动盘72相固定，另一端与外环741相固定，固定柱77的上方设有转动手柄78。在本实施例中，当热风机构需要对硅胶柱73进行烘干时，可将温度设定在100℃左右，从而使得硅胶柱中吸收的水份快速烘干。当硅胶柱烘干后，可将热风的温度设定在40℃左右，避免硅胶柱73吸收空气中的水份而再次失效。
其中，实验人员可观察硅胶柱73的颜色，从而判断是否需要更换硅胶柱。当确定需要更换硅胶柱73时，实验人员可转动转动手柄78，使得固定件74固定的硅胶柱73转动。当硅胶柱73转动至上固定座64和下固定座63之间时，如图4所示，由于下固定座63上弧形定位槽的存在，可方便硅胶柱73的下端与出气端6400对准。此时，实验人员可通过向下对上固定座64施加压力，使得密封端761套设在出气端6400的外侧壁。在本实施例中，密封端761是由橡胶材质制成的，所以可保证出气端6400与硅胶柱73下端之间的密封连接。由于固定件74是由外环741和内环742组成的，硅胶柱73只与内环742外侧壁相固定，且外环741和内环742是通过伸缩弹簧相连接的，因此实验人员在将硅胶柱73下压的过程中，硅胶柱73可向下运动。上固定座64可通过螺栓66与硅胶柱73的上端相固定。而因吸收了氢气中所夹带的水分而失效的硅胶柱73可转动至热风机构中进行烘干。因此，采用上述方式对硅胶柱73进行更换，既方便了实验人员的操作，也使得硅胶柱73不易吸收空气中的水汽而失效。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种氢气发生器，其特征在于，包括用于储存电解液的储液箱(1)、电解装置(3)、第一连接管(2)以及用于除去氢气中所夹带水汽的除水装置；
所述电解装置(3)包括中空的壳体、套设在负极上的氢气出气管(32)以及套设在正极上的氧气出气管(31)，所述氧气出气管(31)与第一连接管(2)的一端相连通，储液箱(1)与第一连接管(2)背向氧气出气管(31)一端相连通，所述储液箱(1)设有用于排出氧气的排氧管(11)；
所述第一连接管(2)设有随氧气压力变小而开启的压力启闭阀，所述第一连接管(2)的内侧壁设有供氧气通入储液箱(1)的通气槽；
所述压力启闭阀包括设置在第一连接管(2)内侧壁上的滑动槽、于滑动槽内滑动的滑动堵头(531)以及固定设置在滑动槽槽底的弹性件(532)；
所述滑动堵头(531)与弹性件(532)背向滑动槽槽底一端相固定；
所述滑动堵头(531)的侧端设有滑块，相应地，所述滑动槽槽壁设有与滑块相适配的滑轨(533)；
所述通气槽设置在滑动槽的槽壁上。
2.根据权利要求1所述的一种氢气发生器，其特征在于，所述滑动槽槽壁设有凸块(535)，相应地，所述滑动堵头(531)设有与凸块(535)相适配的缺口(534)。
3.根据权利要求1所述的一种氢气发生器，其特征在于，所述除水装置包括第一水气分离机构；
所述第一水气分离机构包括U型沥水管(4)、用于方便使用者判断U型沥水管(4)内积水量的指示件(51)以及将U型沥水管(4)内的积水导流至壳体内的导流管(52)，所述导流管(52)设有防止壳体内的电解液倒流至U型沥水管(4)处的第二单向流动阀(53)。
4.根据权利要求3所述的一种氢气发生器，其特征在于，所述指示件(51)包括中空且一端开口的管体以及固定盘，所述管体通过固定盘与导流管(52)的内侧壁相固定，所述固定盘上设有供积水通过的通水孔。
5.根据权利要求3所述的一种氢气发生器，其特征在于，所述除水装置还包括第二水气分离机构，所述第二水气分离机构包括中空的箱体(6)、设置在箱体(6)内部的挡水翅片(61)以及出氢管(62)；
所述U型沥水管(4)背向氢气出气管(32)一端与箱体(6)的上方相接通，所述出氢管(62)与箱体(6)下方相连通。
6.根据权利要求5所述的一种氢气发生器，其特征在于，挡水翅片(61)与箱体(6)内侧壁之间形成供氢气通过的间隙，相邻的两个所述间隙左右交错设置。
7.根据权利要求5所述的一种氢气发生器，其特征在于，所述除水装置还包括吸水除水机构，所述吸水除水机构包括外壳(71)、设置在外壳(71)内部且用于除水的硅胶柱(73)以及用于固定硅胶柱(73)的固定机构；
所述固定机构包括设置在出氢管(62)出气端的下固定座(63)以及上下滑动设置在箱体(6)上的上固定座(64)，所述下固定座(63)设有出气端(640)，相应地，所述硅胶柱(73)的端部设有与出气端(640)的外径相适配的密封端(761)；
所述出气端(640)的内侧壁固定设有弹性复位件以及密封片(65)，所述密封片(65)的一端与出气端(640)的内侧壁铰接，另一端与弹性复位件自由端相固定。
8.根据权利要求7所述的一种氢气发生器，其特征在于，所述箱体(6)设有供上固定座(64)滑动的滑行槽(630)，上固定座(64)与滑行槽(630)槽底之间设置有弹簧(67)；
所述硅胶柱(73)背向出气端(640)的一端设有定位座(75)，所述定位座(75)设有供上固定座(64)嵌入的定位槽，所述上固定座(64)与定位座(75)之间通过螺栓(66)螺接固定；
所述上固定座(64)设有供纯净氢气排出的排气管，定位座(75)设有供氢气流出的通槽，所述排气管与通槽相连通。
9.根据权利要求7所述的一种氢气发生器，其特征在于，所述吸水除水机构还包括用于方便替换吸水失效的硅胶柱(73)的更替机构以及将吸水失效的硅胶柱(73)烘干的热风机构；
所述更替机构包括可转动设置在外壳(71)底部的固定柱(77)、与固定柱(77)固定连接的转动盘(72)、用于固定硅胶柱(73)的固定件(74)以及连接杆，所述固定件(74)包括外环(741)、内环(742)以及伸缩弹簧，所述外环(741)设有供内环(742)嵌入的环形槽，所述伸缩弹簧的一端与环形槽的槽底相固定，另一端与内环(742)相固定，所述内环(742)的内侧壁与硅胶柱(73)相固定，所述连接杆的一端与转动盘(72)相固定，另一端与外环(741)相固定，所述固定柱(77)的上方设有转动手柄(78)。
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