CN1712570A - 自动型水电解氢氧发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明设备属于焊割加工设备，特别涉及一种自动型水电解产生氢氧混合气进行火焰切割等加工的自动型水电解氢氧发生器，它包括电解槽、控制装置、电源装置、气体处理装置，其特征是：气体处理装置的水封罐(17)位于电解槽上方，电解槽由多个导电盒体(5)组合连接构成组合式电解槽，各导电盒体的出气管(22)与其位于上方的水封罐(17)底部相连，水封罐(17)内有分气隔板(15)将各个导电盒体(5)产生的氢氧气用水封分隔；组合式电解槽连接有自动加液液位控制装置、温度控制装置及压力控制装置。这种自动型水电解氢氧发生器，它可靠性高，安全性好，使用寿命长，结构简单，能自动加液、自动调节温度、工作压力，不但简化了操作，而且维修方便。

Description

自动型水电解氢氧发生器
                      技术领域
本发明设备属于焊割加工设备，特别涉及一种自动型水电解产生氢氧混合气进行火焰切割等加工的自动型水电解氢氧发生器。
                      背景技术
中国专利ZL01247161.5公开了一种水电解氢氧焰/电弧焊割机，该装置包括翅片式氢氧发生装置、主分离罐、副分离罐、防爆盖、水封罐、泄压阀、分离器、储液罐、助剂罐、雾化器、调节阀等组成的气体处理系统和助剂调节系统，并采用逆变电源及其控制系统，该装置对间隙性工作比较实用。但是，其仍存在不足之处：
①翅片式氢氧发生器装置冷却面积不足，散热条件较差，难以满足大产气量的氢氧发生装置的结构要求；
②气体处理系统过于复杂，制造成本高；
③逆变电源体积小、电源效率高，但其工作可靠性较差，难以满足连续长时间运行和大功率电源的工作要求；
④电解液加液时需停止工作和依靠人工加液；
⑤风机风量未按环境温度调节，使寒冷和高温地区难以维持正常工作。
中国专利ZL02222999.x公开的一种薄盒式水电解氢氧发生装置，其主要部件由导电盒体、电极板、绝缘支架、绝缘垫和盖板通过周边的紧固件组合成一体，且两组导电盒体用通气管相互连通。该装置尽管具有许多优点，但仍有不足之处：
①导电盒体周边的众多螺栓紧固件对组装和维护非常不便，如发生泄漏，该组合结构难以及时排故。
②由于各导电盒体的氢氧气相互连通，如一旦发生回火或电解槽内爆，易损坏盒体和极板。
                      发明内容
本发明的目的是：提供一种自动型水电解氢氧发生器，它可靠性高，安全性好，使用寿命长，结构简单，能自动加液、自动调节温度、工作压力，不但简化了操作，而且维修方便。
本发明的技术方案是：自动型水电解氢氧发生器，它包括电解槽、控制装置、电源装置、气体处理装置，其特征是：气体处理装置的水封罐17位于电解槽上方，电解槽由多个导电盒体5组合连接构成组合式电解槽，各导电盒体的出气管22与其位于上方的水封罐17底部相连，水封罐17内有分气隔板15将各个导电盒体5产生的氢氧气用水封分隔；组合式电解槽连接有自动加液液位控制装置、温度控制装置及压力控制装置。
所述的水封罐17内的分气隔板15将各个导电盒体5产生的氢氧气分隔成与导电盒体数量相同的小水封。
所述的自动加液液位控制装置由三针式检测报警器、外置水箱、电磁阀、单向阀和分流器连接构成；三针式检测报警器，由金属材料制的上限液位检测探针、自动加液检测探针和下限液位检测探针构成，三个探针之间用绝缘体相互绝缘，检测探针分别固定在绝缘体上，三个电极探针接控制回路的负电位，其壳体接控制回路的正电位。
所述的电解槽由阴极板41、阳极板44和“H”形导电盒体筐43连接构成，在阴极板41、阳极板44和“H”形导电盒体筐43之间分别有橡胶密封垫42间隔，在两个导电盒体5之间的相邻阴极板41和阳极板44通过冷却翅片45连为一体结构；在组合式导电盒体5的两端各有压板40通过紧固件和绝缘套39固定，并在紧固件的一端压有弹簧38；各导电盒体5之间用金属导管相互连接使电解液相互串通，组合式电解槽通过支座固定在活动小车4上。
所述的分流器在分流器筒体57的上部有进水总管56分流器筒体57四周同一水平面上有均匀分布并与导电盒体数量相同的分流器出水管58，它与各导电盒体5的进液管11相连。
所述的组合式电解槽一侧的阴极板41上连接有三针式液位检测报警器6，电解液进口及出口分别与阴极板的下部和上部通液孔相连，使三针式检测报警器内的电解液与电解槽内电解液液位保持一致；在外置水箱内有单极式水位检测报警器，在水箱底部有水泵29，水泵29出口与电磁阀26、单向阀25和分流器21相连，分流器21固定在导电盒体5的上方。
所述的温度控制装置由温度检测器、冷却风机及控制电路构成；温度检测器固定在组合式电解槽导电盒体的上方；它通过控制电路控制组合式电解槽的冷却风机。
所述的压力控制装置由压力检测罐、压控器、压力表构成，压力检测罐内有纯净水，水封罐17出气口连接有压力检测罐20，使其内部压力与水封罐和助剂罐内压保持一致；压力检测罐20的上部出气口与压控器19和压力表18相互连通进行压力检测。
所述的“H”形导电盒体筐43，在导电盒体筐内的四周装有绝缘支撑板33，在“H”形导电盒体筐43内缘与绝缘支撑板33之间有“U”形绝缘衬套34，在绝缘支撑板的内侧有相隔一定间距的极板安装槽32。
本发明的特点是：自动型水电解氢氧发生器，由组合式电解槽、气体处理装置、自动加液液位控制装置、温度控制装置、压力控制装置、冷却风扇和可控硅电源及其电控装置连接构成。
组合式电解槽由两个以上的导电盒体组成，导电盒体由阴极板、“H”形导电盒体筐和阳极板以及阴极板、阳极板与“H”形导电盒体筐之间各有一件橡胶密封垫组合而成。在导电盒体筐内的四周装有绝缘支板，在绝缘支板内侧设相隔一定间距的极板安装槽，极板至少为两片，在“H”形导电盒体筐的内缘与绝缘支板之间设有“U”形绝缘衬套，在导电盒体的上方设有出气管。在两个导电盒体之间的阳极板与阴极板可用增强刚性和散热的翅板焊接成一个整体。各个导电盒体通过紧固件将阴极板、绝缘垫、“H”形导电盒体筐、绝缘垫、阳极板组合成一体，紧固方法可以通过位于电解槽两侧的压板统一用紧固螺杆将各个导电盒体夹持组装在一起，并在紧固螺杆的一端设置了压紧弹簧以防止橡胶垫收缩松弛。在紧固螺杆与压板和弹簧之间设有绝缘套和绝缘垫。在各导电盒体之间用金属导管相互连接使电解液相互串通。整个组合式电解槽通过安装支座安装在维修活动小车上。
气体处理装置包括水封罐、助剂罐和雾化调节器。水封罐位于组合式电解槽的上方，其底部设有于导电盒体数量相同的进气管，与各导电盒体的出气管相连。在水封罐内设有分气隔板，将各个导电盒体产生的氢氧气分隔成独立的小水封。各个导电盒体产生的氢氧气经过水封罐清洗后一路经过阻火器与助剂罐相连，再与雾化调节器相连，另一路直接与雾化调节器相连，通过雾化调节器来调节气氛性质，然后再经单向阀、充气式外置水封通至焊割炬。
自动加液液位控制装置包括由三针式检测报警器、外置水箱、电磁阀、单向阀和分流器等组成。三针式检测报警器安装在组合式电解槽一侧的阴极板上，其电解液进口及出口分别与阴极板的下部和上部通液孔相连，使三针式检测报警器内的电解液与电解槽内电解液液位保持一致。其内部设有金属材料制的上限液位检测探针、自动加液检测探针和下限液位检测探针。三个探针之间用绝缘体相互绝缘。检测探针分别用固紧螺栓定在绝缘体上。三个电极探针接控制回路的负电位、其壳体接控制回路正电位。在外置水箱内设有单极式水位检测报警器，其基本结构与三针式检测报警器相同，在水箱底部装有水泵，当水泵工作时打出的水经电磁阀、单向阀和分流器输送到组合式电解槽中，为防止意外故障，在水泵出水口的管路上还设有手动加水阀。
温度控制装置，由温度检测器、和冷却风机及控制电路构成。温度检测器装在组合式电解槽导电盒体的上方，当导电盒体温度在设定下限以下时，电解槽风机不工作；当导电盒体温度高于下限设定温度时，风机自动启动，使电解槽温度通过风机工作的通与断的空占比使其温度控制在一定的范围；当导电盒体温度超过上限时，控制器发出信号，切断发生器电源，停止产气。压力控制装置由压力检测罐、压控器、压力表构成，压力检测罐内装有纯净水，其进气口与水封罐连接，使其内部压力与水封罐和助剂罐内压保持一致。压力检测罐的出气口与压控器和压力表相互连通，当压力检测罐内的气压低于下限控制值时，电解槽启动工作，当压力超过控制器的规定值时，自动切断电解槽电源，停止产气，使气压控制在要求的范围内。助剂调节装置由助剂罐、阻火器和雾化调控器构成。安全防护装置由泄压阀、防爆盖、压控器、阻火器、外置水封罐等构成。泄压阀装在助剂罐头、控制助剂罐压力，防爆盖装在水封罐上。当系统压力超过时，泄压防爆，在水封罐和助剂罐之间设有阻火器。外置水封罐置于火焰切割枪之前，防止氢氧焰回火损坏发生器。
所以本发明具有以下有益效果：
1、水封罐采用分气隔板结构，降低了氢氧气内爆产生的压力，防止电解槽因内爆带来的损害，提高了安全性和可靠性。
2、自动加液、液位控制装置，利用三针式检测报警器和控制电路，可以实现自动加液、欠液自动保护和超液位控制报警等功能，简化了繁琐的手动操作程序，减轻劳动强度，由于三极探针接控制回路的负电位延长了探针使用寿命。
3、导电盒体由阴极板、盒体筐、阳极板三个分离元件构成，简化了结构，便于加工，同时减少了因整体焊接带来的变形而影响密封。
4、电解槽采用两侧压板和整体紧固件结构，不但简化了电解槽组装的操作，便于维修，解决了电解槽运行过程中泄漏时排故的困难，电解槽设有维修小车提高了电解槽的可维修性。
5、采用温度自动控制装置，确保了高寒地区正常运行和超温自动保护。
6、采用压力检测罐的压力控制装置，可防止压力表的腐蚀，延长了使用寿命。
7、采用分流器结构，可以确保加液时分流到各导电盒体的液位均匀性。
                    附图说明
下面结合实施例附图对本发明做进一步说明。
图1是实施例的结构原理图。
图2是实施例的一种组合式电解槽的结构示意图。
图3是实施例的三极式检测报警器的一种结构原理图。
图4是实施例分流器的一种结构示意图。
图中：1.变压器；2.可控硅整流器；3.风扇；4.活动小车；5.导电盒体；6.三针式液位检测报警器；7.焊割炬；8.充气式外置水封；9.单向阀；10.雾化调节器；11.导电盒体进液管；12.助剂罐；13.泄压阀；14.阻火器；15.分气隔板；16.防爆盖；17.水封罐；18.压力表；19.压控器；20.压力检测罐；21.分流器；22.出气管；23.温度检测器；24.手动加水阀；25.单向阀；26.电磁阀；27.外置水箱；28.液位检测器；29.水泵；30.连通管；31.极板；32.极板安装槽；33.绝缘支撑板；34.“U”形绝缘衬套；35.压紧螺母；36.垫圈；37.绝缘垫；38.弹簧；39.绝缘套；40.压板；41.阴极板；42.橡胶密封垫；43.“H”形导电盒体筐；44.阳极板；45.冷却翅片；46.紧固螺杆；47.电接线柱；48.进液管；49.三针式液位检测报警器筒体；50.出液管；51.压紧螺母；52.上限报警探针；53.自动加液探针；54.欠液报警探针；55.绝缘体；56.进水总管；57.分流器筒体；58.分流器出水管。
                     具体实施方式
本实施例中该自动型水电解氢氧发生器中各装置的组合方式与工作原理如图1所示，市电经变压器1和可控硅整流器2后输出的低压直流电经设在组合式电解槽导电盒体5的两端电接线柱47引入组合式电解槽导电盒体5.组合式电解槽由两个以上的导电盒体5组成，各导电盒体的下部液路由可卸式连通管30相互连接，上部设有出气管22，分别与水封罐17连通，氢氧气分别从水封罐下部通入由分气隔板15形成并与导电盒体数量相同的小水封中。水封罐17顶部设有防暴盖16，水封罐上部设有三个出气口，一路经阻火器14接入助剂罐12，在助剂罐上部设有泄压阀13，其下部设有出液口并与雾化调节器10相连。水封罐的另一路与雾化调节器10连通，含有助剂的混合气经单向阀9和充气式外置水封罐8送到焊割炬7，在水封罐17上部的另一个出气口与压力检测罐20连接，压力检测罐20内装有纯净水，压力检测罐20的上部出气口与压控器19和压力表18相互连通，从压力检测罐获取压力信号，通过压控器来控制系统压力。在导电盒体5的盒体上装有温度检测器23，根据导电盒体5表面温度来控制风扇3的工作，当导电盒体的温度低于设定的下限温度时，风扇3不工作；当导电盒体温度高于设定的下限温度时，风扇3自动工作；当导电盒体温度超过设定的上限时，则控制器切断发生器电源，停止产气进行热保护。
图2是组合式电解槽，如所示它由二个以上的导电盒体5组成，导电盒体5由碳钢制的阴极板41阳极板44和“H”形导电盒体筐43组成，在阴极板41、阳极板44和“H”形导电盒体筐43之间各有一件橡胶密封垫42，在两个导电盒体5之间的相邻的阴极板41和阳极板44用的冷却翅片45组焊成一个整体。在H形导电盒体筐43内四周装有绝缘支撑板33，在“H”形导电盒体筐的内缘与绝缘支撑板之间设有“U”形绝缘衬套34，在绝缘支撑板上设有极板安装槽32，极板31至少两片。电解槽两端导电盒体5的中部设有正负极电接线柱47，在导电盒体5的上部设有出气管22，在电解槽导电盒体5的两端各设有压板40统一用四个以上紧固螺杆46和绝缘套39以及螺母35、垫圈36、绝缘垫37紧固在一起。并在紧固螺母的一端设有压紧弹簧38。组合式电解槽通过安装支座安装在活动小车4上。
图3是三针式液位检测报警器6，它装在电解槽的其中一个导电盒体5上，三针式液位检测报警器筒体49上设有进液管48和出液管50，与导电盒体5的下部和上部通液孔相连。在三针式液位检测报警器6的上部设有上限报警探针52，自动加液探针53和欠液报警探针54，三个探针之间用绝缘体55相互绝缘，检测报警探针52、53、54分别由压紧螺母51固紧在绝缘体55上，探针接控制回路的负电位，三针式液位检测报警器筒体49接控制回路的正电位。自动加液是通过外置水箱27，在水箱底部设有水泵29，当电解槽液位低于自动加液探针液位时，控制器发出信号启动外置水箱上的水泵29和打开电磁阀26，将电解用水通过单向阀25、分流器21从导电盒体进液管11进入各导电盒体中。当电解槽液位超过上限报警探针52时，控制器发出信号，水泵29自动停止工作，并关闭电磁阀26，停止加液并灯光警示。电解液液位低于欠液报警探针54时，控制器发出欠液报警信号，并切断电解槽电路，停止产气。以保证各导电盒体的液位维持在一定的液位高度。在外置水箱27的箱下部设有液位检测器28，当外置水箱的水位低于极限水位时，控制器会自动切断水泵电源，停止加水。
图4是实施例分流器的一种结构示意图，分流器21安装在组合式电解槽导电盒体5的上方，在分流器筒体57的上部设有进水总管56，在分流器筒体57四周的同一水平面上设有均匀分布并与导电盒体数量相同的分流器出水管58与各导电盒体进液管11相连。为预防意外情况，当外置水箱不能正常工作时，本发明发生器还设置了手动加水阀24和单向阀25，也可以采用人工加液。

Claims (10)

1、自动型水电解氢氧发生器，它包括电解槽、控制装置、电源装置、气体处理装置，其特征是：气体处理装置的水封罐(17)位于电解槽上方，电解槽由多个导电盒体(5)组合连接构成组合式电解槽，各导电盒体的出气管(22)与其位于上方的水封罐(17)底部相连，水封罐(17)内有分气隔板(15)将各个导电盒体(5)产生的氢氧气用水封分隔。
2、根据权利要求1所述的自动型水电解氢氧发生器，其特征是：所述的组合式电解槽连接有自动加液液位控制装置、温度控制装置及压力控制装置。
3、根据权利要求1所述的自动型水电解氢氧发生器，其特征是：所述的水封罐(17)内的分气隔板(15)将各个导电盒体(5)产生的氢氧气分隔成与导电盒体数量相同的小水封。
4、根据权利要求2所述的自动型水电解氢氧发生器，其特征是：所述的自动加液液位控制装置由三针式检测报警器、外置水箱、电磁阀、单向阀和分流器连接构成；三针式检测报警器，由金属材料制的上限液位检测探针、自动加液检测探针和下限液位检测探针构成，三个探针之间用绝缘体相互绝缘，检测探针分别固定在绝缘体上，三个电极探针接控制回路的负电位，其壳体接控制回路的正电位。
5、根据权利要求1所述的自动型水电解氢氧发生器，其特征是：所述的电解槽由阴极板(41)、阳极板(44)和“H”形导电盒体筐(43)连接构成，在阴极板(41)、阳极板(44)和“H”形导电盒体筐(43)之间分别有橡胶密封垫(42)间隔，在两个导电盒体(5)之间的相邻阴极板(41)和阳极板(44)通过冷却翅片(45)连为一体结构；在组合式导电盒体(5)的两端各有压板(40)通过紧固件和绝缘套(39)固定，并在紧固件的一端压有弹簧(38)；各导电盒体(5)之间用金属导管相互连接使电解液相互串通，组合式电解槽通过支座固定在活动小车(4)上。
6、根据权利要求4所述的自动型水电解氢氧发生器，其特征是：所述的分流器在分流器筒体(57)的上部有进水总管(56)分流器筒体(57)四周同一水平面上有均匀分布并与导电盒体数量相同的分流器出水管(58)，它与各导电盒体(5)的进液管(11)相连。
7、根据权利要求4所述的自动型水电解氢氧发生器，其特征是：所述的三针式检测报警器连接在组合式电解槽一侧的阴极板(41)上，电解液进口及出口分别与阴极板的下部和上部通液孔相连，使三针式检测报警器内的电解液与电解槽内电解液液位保持一致；在外置水箱内有单极式水位检测报警器，在水箱底部有水泵(29)，水泵(29)出口与电磁阀(26)、单向阀(25)和分流器(21)相连，分流器(21)固定在导电盒体(5)的上方。
8、根据权利要求2所述的自动型水电解氢氧发生器，其特征是：所述的温度控制装置由温度检测器、冷却风机及控制电路构成；温度检测器固定在组合式电解槽导电盒体的上方；它通过控制电路控制组合式电解槽的冷却风机。
9、根据权利要求2所述的自动型水电解氢氧发生器，其特征是：所述的压力控制装置由压力检测罐、压控器、压力表构成，压力检测罐内有纯净水，水封罐(17)出气口连接有压力检测罐(20)，使其内部压力与水封罐和助剂罐内压保持一致；压力检测罐(20)的上部出气口与压控器(19)和压力表(18)相互连通进行压力检测。
10、根据权利要求5所述的自动型水电解氢氧发生器，其特征是：所述的“H”形导电盒体筐(43)，在导电盒体筐内的四周装有绝缘支撑板(33)，在“H”形导电盒体筐(43)内缘与绝缘支撑板(33)之间有“U”形绝缘衬套(34)，在绝缘支撑板的内侧有相隔一定间距的极板安装槽(32)。
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