CN201545916U - 一种高效brown气体发生器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效BROWN气体发生器系统，在圆筒形壳体内设置有反应芯，所述反应芯由上、下托架、反应电极构成，所述上托架位于下托架上方，在该上、下托架之间设有反应电极，在所述下托架底部与所述壳体底部之间设有托起支撑，所述反应电极的引出电极穿出该托起支撑及壳体底部；在所述壳体顶部设有出气口，并在该壳体外侧套装有冷却腔体，在该冷却腔体上设有进液口和出液口，所述上的进液口和出液口经管道与控温器和冷却液循环泵相连通。本实用新型能耗低、效率高，测试表明较之传统发生器其效率提高50-100％。

Description

一种高效BROWN气体发生器系统

技术领域

本实用新型涉及一种气体发生器，尤其是一种结构优化的，产生气体高效的高效BROWN气体发生器系统。

背景技术

电化学起源于约200年前开始的电解技术，并且自从1833年法拉第建立电化学基本定律以及电化学有关的各种术语和概念，例如离子、阳离子、电解液等等以来，电解技术没有更进一步的发展。

此后，澳大利亚的Yull Brown博士在1971年开始研究水的电解。结果，他发明了Brown气体的发生器，并在1978年获得美国专利No.4081656，并由此建立了Brown气体爆炸性质和热核反应特性的理论，也由此更多的研究者开始对Brown气体的发生器进行了不断的探索，希望在较低能耗的情况下能够更高效率的产生Brown气体。

传统的Brown气体的发生器多采用在壳体内设置反应芯，反应电极组竖向平行分布在反应芯上，此种结构容易对反应电极进行安装，各反应电极之间的场强分布也比较容易做到基本一致，但采取这种结构时：(1)在发生器壳体为金属材料的情况下金属壳体的内壁就会影响到最外层反应电极的场，更重要的是壳体内壁与芯体电极间的电场分布必然造成不希望的极低反应效率区，从而使得发生器的效率低下；(2)而在发生器壳体采用绝缘材料制作时，又对温度控制带来恶劣因素。而如果采用将反应液体抽出循环降温的方法控制反应温度，又必然带来污染而根本不可能长时间保持反应液的清洁。还有，一般发生器的反应电极都是直接从电解液中穿过再从壳体上端或者侧壁伸出，结果不仅会造成引出线腐蚀的问题，而且即使在穿出电解液的引出部分采用高级不锈钢材料的情况下仍然会带来一个更大的问题，那就是引出部分带来的低效率高能耗反应参与的问题从而降低Brown气体的产生效率。现有的同类气体发生器的另外几个突出的普遍存在的问题就是(1)没有考虑或者没有做到所有参与反应的空间区域都是预设的高效反应区；(2)反应液液面高低变化带来参与反应的电极面积的变化，从而导致反应不稳定和气体输出不稳定；(3)没有认识到反应温度对Brown气体产生效率和Brown气体构成的影响从而没有对反应温度进行控制或没有合理控制。

综上所述，目前国际上有形形色色的BROWN气体发生器，但由于设计的科学性不够，都存在诸如(1)程度不等的工作条件不稳定、不合理；(2)参与反应的电极部分面积变化而致工作状态不稳定；(3)低效率反应部分存在；(4)参与反应的流体循环流动性差；(5)反应温度不在控制或者控制不合理等缺陷，从而造成高能耗低效率和气体不纯等严重弊端。

因此，设计、研发低能耗高效工作稳定的相应装置不仅对于目前的一些应用而且对其在诸多新开发领域中的重要作用和意义都是不言而喻的。

实用新型内容

本实用新型的技术方案克服了现有发生器的种种弊端，提供一种工作稳定、可靠、效率高、能耗低、所得Brown气体质量高的高效BROWN气体发生器系统。

本实用新型的技术方案如下：设计一种高效BROWN气体发生器系统，在圆筒形壳体内设置有反应芯，其要点是：所述反应芯由上、下绝缘托架和反应电极构成，所述上托架位于下托架上方，所述反应电极的引出电极穿出壳体底部；在所述壳体顶部设有出气口，并在该壳体外侧套装有冷却腔体，在该冷却腔体上设有进液口和出液口。本实用新型将反应电极的引出电极从所述壳体底部引出，如此有效地防止了电极引出部分参与反应而导致效率低能耗高的不良因素，由于减少低反应效率的非预设的反应而使得产生气体的效率提高；工作过程中反应芯始终淹埋于液面之下从而保持了发生器工作情况和产气量的稳定，当然，如果没能及时补充液体而致使液面低于反应芯时也不会有根本性的危害，只是会导致参与反应的电极面积不断改变而使得工作不稳和反应效率降低。设置侧壁冷却腔体并使冷却腔中的冷却液与外部散热系统相连形成封闭循环降温系统，使得反应温度有效地控制并保持在一个适宜的范围之内。

在所述下托架底部与所述壳体底部之间设有托起支撑，所述反应电极的引出电极穿出该托起支撑及壳体底部，而设置的托起支撑能够更好的保证液体的循环流动。

所述冷却腔体和壳体均为圆筒状，所述冷却腔体套装在壳体上，且该冷却腔体的靠近所述壳体底部的一端与该壳体底部设有距离，所述进液口位于该冷却腔体的侧壁下部，所述出液口位于该冷却腔体的侧壁上部，所述进液口和出液口经管道与控温器和冷却液循环泵相连通，在该管道还设有散热系统，如此放置冷却腔体即可使壳体内的液体得到很好的冷却，并控制在一定的范围内，还可以取得这样的效果：由于壳体底部没有得到冷却，该底部的液体温度相对于被冷却腔体冷却的部分的液体温度要高，壳体底部的高温液体会上升，如此可达到反应液体在壳体内的自然对流，使得反应更加充分，提高了效率。

在所述上托架下端面设有“十”字形上凸棱，在下托架上端面设有“十”字形下凸棱，在上、下凸棱上均开有同心的多个环向卡槽。采用上述结构壳体内的空间大，便于液体的流动。

所述反应电极组由多个环形电极组成，所述反应电极夹持在所述上、下托架相对应的环向卡槽内。将反应电极设计成直径不同的圆筒形不锈钢环形电极，上、下托架起夹持反应电极组、严格固定各反应电极的相对位置及导流、通气的作用；上述反应电极组由直径不同的多个圆筒形不锈钢电极通过上、下绝缘托架固定其相对位置夹持而成，当此反应芯置于发生器内固定时发生器壳体侧壁内表面的相应部分也构成了参与反应的一个极，壳体侧壁内表面与芯部电极组最外层不锈钢筒的外表面之间的距离都是经过设计计算而与芯体各相邻电极间距离的大小相协调的，因而使得本实用新型的整个下部与芯体高度相应的区域都是高效率的反应区，并且在此高效反应区以外的任何区域都避免了低效率反应的发生。

在靠近上、下托架中心的环向卡槽外的上、下托架上均设有导流孔，在靠近上、下托架的中央的环向卡槽内的上、下凸棱侧面均设有导流槽。设置导流孔和导流槽能保证足够的液体对流和气体释放。

所述上托架由圆盘状底板和上凸棱组成，在该上托架的“十”字形上凸棱交叉处设有穿过底板的螺栓孔；所述下托架由圆盘状底板和下凸棱组成，在该下托架的“十”字形下凸棱交叉处设有穿过底板的螺栓孔；所述上、下托架经螺栓进行锁紧，用螺栓进行连接可靠；所述反应电极的引出电极从下托架的螺栓孔穿出壳体底部，并进行密封。

所述托起支撑中空，该托起支撑以及上、下托架的材质为聚四氟乙烯，由于聚四氟乙烯为耐高温耐腐蚀耐老化绝缘材料，因此能够有效的避免由托起支撑带来的污染和对反应的毒化。

有益效果：1、除了反应芯在优化工作条件下参与反应外，杜绝了引入电极等低效率反应部分的参与；2、工作过程中参与反应的芯部始终处于液面之下，从而工作状态和出气量稳定，不存在因随着内部液面升高或降低而致参与反应部分大幅变化的情况；3、本实用新型的反应芯结构以及导流槽导流孔的设计有助于液体循环流动有助于保持新鲜液体参与反应从而有助于反应的良好进行；4、合理的结构设计使得发生器内凡有反应的各处均处于高效率；5、工作过程中壳体内反应温度得以有效控制在合理的范围之内，从而提高了反应效率；6、对最佳反应温度的新认识以及对壳体内工作温度的有效控制实现了发生器长时间高效率工作的良好性能；7、大大提高了气体纯度，避免了现有技术中往往发生器效率降低、气体不纯和发生器不同程度地变成“蒸汽锅炉”的现象；8、严格的材料选择有助于发生器长期工作在高效率；9、在提高效率和减少无谓能量损失的同时也就自然地实现了低能耗；10、测量表明与现在国际上同领域有关装置相比本实用新型的具体实施例在同样能耗的条件下不但出气质量好而且单位时间出气率要高出约50-100％以上。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为安装有反应电极4的下托架3结构示意图；

图4为下托架3的立体图，上托架4的立体图也和下托架3的立体图一样。

上述附图中各编号的意义是：1.壳体，2.上托架，2a.上凸棱，3.下托架，3a.下凸棱，4.反应电极，4a.引出电极，5.托起支撑，6.出气口，7.冷却腔体，8.进液口，9.出液口，10.控温器，11.环向卡槽，12.导流孔，13.导流槽，14.螺栓孔。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型的一个具体实施例作进一步的说明。

请参见图1～图4：所示的一种高效BROWN气体发生器系统，在圆筒形壳体1内设置有反应芯，所述反应芯由上、下托架2、3和反应电极4构成，所述上、下托架2、3均为圆盘状，所述上托架2位于在下托架3上方，所述上托架2由圆盘状底板和上凸棱2a组成，在该上托架2的“十”字形上凸棱2a交叉处设有穿过底板的螺栓孔14，所述下托架3由圆盘状底板和下凸棱3a组成，在该下托架3的“十”字形下凸棱3a交叉处设有穿过底板的螺栓孔14，所述上、下托架2、3经螺栓进行锁紧；在所述上、下托架2、3之间设有反应电极4，在所述下托架3底部与所述壳体1底部之间设有托起支撑5，该托起支撑5中空，该托起支撑5以及上、下托架2、3的材质为聚四氟乙烯，所述反应电极4的引出电极4a穿出该托起支撑5及壳体1底部；在所述壳体1顶部设有出气口6，并在该壳体1外侧套装有冷却腔体7，在该冷却腔体7上设有进液口8和出液口9。

请参见图1和图2：所述冷却腔体7和壳体1均为圆筒状，所述冷却腔体套装在壳体上，且该冷却腔体的靠近所述壳体底部的一端与该壳体底部设有距离，所述进液口8位于该冷却腔体7的侧壁下部，所述出液口9位于该冷却腔体7的侧壁上部，所述上的进液口8和出液口9经管道与控温器10和冷却液循环泵相连通，在该管道上还设有散热系统，如此可对装在壳体1内的反应液进行冷却。

请参见图3和图4：在所述上托架2下端面设有“十”字形上凸棱2a，在下托架3上端面设有“十”字形下凸棱3a，在上、下凸棱2a、3a上均开有同心的多个环向卡槽11。

在图3中可以看出：所述反应电极4由多个环形电极组成，所述反应电极4夹持在所述上、下托架2、3相对应的环向卡槽11内。

在图4中还可以看出：在靠近上、下托架2、3中心的环向卡槽11外的上、下托架2、3上均设有导流孔12，该导流孔12便于液体的对流和气体的产生，在靠近上、下托架2、3中心的环向卡槽11内的上、下凸棱2a、3a侧面设有导流槽13。

本实用新型的原理是这样的：在圆筒形壳体内设置有反应芯，反应芯的引出电极从壳体的底部从下边引出，在壳体内反应芯上部空间无引出电极或其他金属部件存在，反应只集中在壳体内与反应芯高度相当的区域，当此反应芯置于壳体内固定时壳体侧壁的相应部分也构成了参与反应的一个极，壳体侧壁内表面与反应电极组最外层不锈钢筒的外表面之间的距离都是经过设计计算而与芯体各相邻电极间距离的大小相协调的，因而使得本实用新型的整个下部与反应芯高度相应的区域都是高效率的反应区，避免了低效率反应的发生，所述反应芯由高级不锈钢电极组提供上、下绝缘托架固定它们之间的相对位置夹持而成，在所述下托架底部与所述壳体底部之间设有绝缘托起支撑，所述反应电极的引出电极即是穿出该托起支撑而后穿出壳体底部；在所述壳体顶部设有出气口，并在该壳体外侧设有冷却腔，在该冷却腔的外壁上设有进液口和出液口，冷却腔中的冷却液与散热系统相连达到预期的温控效果。

Claims (8)

1.一种高效BROWN气体发生器系统，在圆筒形壳体(1)内设置有反应芯，其特征在于：所述反应芯由上、下托架(2、3)和反应电极(4)构成，所述上托架(2)位于下托架(3)上方，在该上、下托架(2、3)之间设有反应电极(4)，所述反应电极(4)的引出电极(4a)穿出壳体(1)底部；在所述壳体(1)顶部设有出气口(6)，并在该壳体(1)外侧套装有冷却腔体(7)，在该冷却腔体(7)上设有进液口(8)和出液口(9)。

2.根据权利要求1所述的一种高效BROWN气体发生器系统，其特征在于：在所述下托架(3)底部与所述壳体(1)底部之间设有托起支撑(5)，所述反应电极(4)的引出电极(4a)穿出该托起支撑(5)及壳体(1)底部。

3.根据权利要求1所述的一种高效BROWN气体发生器系统，其特征在于：所述冷却腔体(7)和壳体(1)均为圆筒状，所述冷却腔体(7)套装在壳体(1)上，且该冷却腔体(7)靠近所述壳体(1)底部的一端与该壳体(1)底部设有距离，所述进液口(8)位于该冷却腔体(7)的侧壁下部，所述出液口(9)位于该冷却腔体(7)的侧壁上部，所述上的进液口(8)和出液口(9)经管道与控温器(10)和冷却液循环泵相连通。

4.根据权利要求1所述的一种高效BROWN气体发生器系统，其特征在于：在所述上托架(2)下端面设有“十”字形上凸棱(2a)，在下托架(3)上端面设有“十”字形下凸棱(3a)，在上、下凸棱(2a、3a)上均开有同心的多个环向卡槽(11)。

5.根据权利要求1或4所述的一种高效BROWN气体发生器系统，其特征在于：所述反应电极(4)由多个环形电极组成，所述反应电极(4)夹持在所述上、下托架(2、3)相对应的环向卡槽(11)内。

6.根据权利要求5所述的一种高效BROWN气体发生器系统，其特征在于：在靠近上、下托架(2、3)中心的环向卡槽(11)外的上、下托架(2、3)上均设有导流孔(12)，在靠近上、下托架(2、3)中心的环向卡槽(11)内的上、下凸棱(2a、3a)侧面设有导流槽(13)。

7.根据权利要求1或4所述的一种高效BROWN气体发生器系统，其特征在于：所述上托架(2)由圆盘状底板和上凸棱(2a)组成，在该上托架(2)的“十”字形上凸棱(2a)交叉处设有穿过底板的螺栓孔(14)；所述下托架(3)由圆盘状底板和下凸棱(3a)组成，在该下托架(3)的“十”字形下凸棱(3a)交叉处设有穿过底板的螺栓孔(14)；所述上、下托架(2、3)经螺栓进行锁紧。

8.根据权利要求1所述的一种高效BROWN气体发生器系统，其特征在于：所述托起支撑(5)中空，该托起支撑(5)以及上、下托架(2、3)的材质为聚四氟乙烯。

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