CN219062533U - 一种水封罐 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种水封罐,包括:罐体,导热管。所述罐体包括气液进口、出水口和出气口,所述出气口靠近或位于所述罐体的顶部并连通罐体,所述出水口靠近或位于所述罐体的底部,所述气液进口连通所述罐体用于将气水混合物输入所述罐体,所述罐体内的气水混合物分离出的气体从出气口排出。所述导热管的至少一部分位于所述罐体内,用于供液体流过以使所述导热管与所述罐体内的水换热并加热所述罐体内的水。制备氢气的水电解过程会产出很多额外的热量,通过利用电解产生热量来加热水封罐内的水,将热量有效利用,无需在水封罐内增设额外的加热设施来提高水温,降低了能源的浪费。

Description

一种水封罐
技术领域
本实用新型涉及水封技术领域,尤其涉及一种水封罐。
背景技术
水封罐是水电解制氢设备中排水系统的重要部件,其原理是通过水柱压力使氢气与水分离,有阻隔空气进入制氢系统,降低了氢气和空气混合爆炸的风险,对排水系统的安全有着重要作用。
水封罐一般安装在制氢站内或室外。普通制氢站内或室外安装的水封罐因为环境温度的原因,在北方地区冬季很容易出现结冻的情况,水封罐发生结冻将导致排水系统无法正常运行,氢气与水不能有效分离,电解水设备不得不停止工作。一般采取的防冻措施有在水封罐中加防冻液、在水封罐外筒体加保温加热装置。但是,在水封罐中加防冻液的缺点是随着排放量的增加,防冻液浓度会慢慢变低,丧失防冻效果,如不定期检查、补充还会发生冻结的危险。
因此,仍需要一种水封罐,以解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型提供了解决上述问题的一种水封罐。
本实用新型的目的采用以下技术方案实现:
一种水封罐,包括:罐体和导热管。
所述罐体包括气液进口、出水口和出气口,所述出气口靠近或位于所述罐体的顶部并连通罐体,所述出水口靠近或位于所述罐体的底部,所述气液进口连通所述罐体用于将气水混合物输入所述罐体,所述罐体内的气水混合物分离出的气体从出气口排出。
所述导热管的至少一部分位于所述罐体内,用于供液体流过以使所述导热管与所述罐体内的水换热并加热所述罐体内的水。
优选地,所述罐体具有一个通孔,所述导热管为具有一个开口的盲管,所述盲管的外壁通过通孔密封连接所述罐体,所述盲管的开口供液体流入,所述盲管上相对开口的另一端伸入所述罐体内部的水中。
优选地,所述罐体具有两个通孔,所述导热管具有两个开口,所述导热管的两个开口分别密封穿过一个所述通孔,所述导热管的一个开口用于供液体流入,所述导热管的另一个开口用于供液体流出。
优选的,所述导热管包括位于两个开口之间的螺旋段,所述螺旋段浸没在所述罐体内的水中。
优选的,所述导热管包括位于两个开口之间的涡旋段,所述涡旋段浸没在所述罐体内的水中。
优选的,所述水封罐还包括导向件和浮球,所述导向件具有用于引导浮球升降并连通罐体的管腔,所述管腔的底部对应所述出水口,所述浮球跟随所述罐体内的液面升降,当液面下降并使所述浮球靠近所述出水口时,所述浮球用于在所述管腔的引导下闭合所述出水口,所述导热管的一部分套设在所述导向件外。
优选的,所述浮球的底部还连接有延长杆和柱塞,所述柱塞通过延长杆连接在所述浮球下方,用于闭合所述出水口。
优选的,所述罐体内还设置有限位件,所述限位件用于供所述延长杆穿过并对所述延长杆的移动进行导向。
优选的,所述罐体还包括靠近或位于所述罐体的顶部的补水口;
所述导热管内的液体为电解水制氢排出的电解液,所述气水混合物为氢气和水的混合物;
所述罐体的出水口连接有溢流管,所述溢流管的出口的高度位于所述罐体的顶部和底部之间。
优选的,所述水封罐还包括温度传感器、电动阀和控制器,所述温度传感器连接在所述罐体内用于获取所述罐体内的水温,所述电动阀连接在所述导热管上以打开或关闭所述导热管,所述控制器电连接温度传感器和电动阀。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果至少包括:
制备氢气的水电解过程会产出很多额外的热量,通过利用电解产生热量来加热水封罐内的水,将热量有效利用,无需在水封罐内增设额外的加热设施来提高水温,降低了能源的浪费。
附图说明
图1是本实用新型实施例的水封罐的截面结构示意图;
图2是图1的A处局部放大图;
图3是本实用新型一种实施例的导热管结构示意图;
图4是本实用新型另一种实施例的导热管结构示意图;
图5是本实用新型又一种实施例的导热管结构示意图。
图中:1、罐体;11、通孔;12、导向件;13、浮球;14、延长杆;15、柱塞;2、气液进口;3、补水口;4、出水口;5、出气口;51、溢流管;6、导热管。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而,示例实施方式能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的实施方式;相反,提供这些实施方式使得本实用新型更全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构,因而将省略对它们的重复描述。
本实用新型中所描述的表达位置与方向的词,均是以附图为例进行的说明,但根据需要也可以做出改变,所做改变均包含在本实用新型保护范围内。
参照图1-图5,本实用新型提供了一种水封罐,包括:罐体1和导热管6。
所述罐体1包括气液进口2、出水口4和出气口5,所述出气口5靠近或位于所述罐体1的顶部并连通罐体1,所述出水口4靠近或位于所述罐体1的底部,所述气液进口2连通所述罐体1并用于将气水混合物输入所述罐体1,所述罐体1内的气水混合物分离出的气体从出气口5排出。所述导热管6的至少一部分位于所述罐体1内,用于供液体流过以使所述导热管6与所述罐体1内的水换热并加热所述罐体1内的水。在电解水制备氢气的过程中,气液进口2连接电解池中排出氢气的出气口5,在电解的过程中氢气中夹杂少量的水蒸气,氢气和水蒸气通过气液进口2进入到罐体1内。当输入的气水混合物是氢气和少量的水蒸气混合物时,水蒸气经过水封罐内的水吸附,从而将水去除,经过分离后的氢气将会漂浮到顶部的出气口5处,并经过出气口5排出,通过其他装置收集。
电解池内的电解液在参与电解反应时产生大量的热量,使电解液的温度处于较高的状态,部分电解液通过导热管6进入到罐体1内,电解液加热导热管6的管体,然后导热管6将热量传递到位于罐体1内的水中,从而提升水的水温,防止罐体1内的水由于低温导致冻结。
参照图3,所述罐体1具有一个通孔11,所述导热管6为具有一个开口的盲管,所述盲管的外壁通过通孔11密封连接所述罐体1,所述盲管的开口供液体流入,所述盲管上相对开口的另一端伸入所述罐体1内部的水中。在制作罐体1时,例如在罐体1的侧壁上钻取一个通孔11,将导热管6的部分伸入到罐体1内,然后将导热管6的外壁和通孔11之间的缝隙通过焊接的形式连接在一起,防止密封性差导致罐体1内的水流失。在工作之前可以手动先将盲管内注入适量的电解液,防止盲管内出现空气,电解池内的电解液的温度通过液体传递到盲管内的电解液中,然后通过盲管的管壁将热量传递到罐体1内的水中,防止罐体1内的水在零度以下的低温环境中出现冻结,影响正常的制氢系统运行。
参照图1和图4,所述罐体1具有两个通孔11,所述导热管6具有两个开口,所述导热管6的两个开口分别密封穿过一个所述通孔11,所述导热管6的一个开口用于供液体流入,所述导热管6的另一个开口用于供液体流出。两个通孔11在罐体1上的位置在此不作限定,导热管6内的电解液通过两个开口连通电解池,具有两个开口的导热管6电解液可以在导热管6内流动,增大热量的传递效率。除此还可以在导热管6的一端增设小型驱动泵,通过驱动泵的作用下使电解池内的电解液循环经过导热管6,将热量传递到罐体1内的水中,高效的提升水的温度,防止冻结。
进一步地,还可以在罐体1内设置温度传感器,导热管6内连接电动阀,罐体1外置控制器,所述温度传感器连接在所述罐体1内用于获取所述罐体1内的水温,所述电动阀连接在所述导热管6上,所述控制器用于接收温度传感器的输入信号并控制电动阀打开或关闭所述导热管6。当罐体1内的水温处于接近结冰点附近时,温度传感器将电信号发送到控制器,经过控制器处理后向电动阀发射控制命令,控制电动阀打开,电动阀打开后,电解池内的电解液经过导热管6进入到罐体1内,热量随之通过导热管6传递到罐体1内的水中,防止罐体1内的水冻结,当罐体1内的水温长时间处于较高温度时,控制器可以控制电动阀关闭,从而使电解液充分在电解池内参与电解制氢的反应。
例如图4,所述导热管6包括位于两个开口之间的螺旋段,所述螺旋段浸没在所述罐体1内的水中。螺旋段例如是等距螺旋,等距螺旋的导热管6,在导热或换热时导热管6和罐体1内的水的接触面积较大,导热效果较好,能够同时将罐体1内的不同深度处的水加热。
例如图5,所述导热管6包括位于两个开口之间的涡旋段,所述涡旋段浸没在所述罐体1内的水中。涡旋段例如是盘状涡旋,盘状涡旋的导热管6位于罐体1内的同一深度的水位中,导热范围较为集中,在同一时间内,能够快速将罐体1内某一深度的水温快速提升。
在一个实施例中,所述水封罐还包括导向件12和浮球13,所述导向件12具有用于引导浮球13升降并连通罐体1的管腔,所述管腔的底部对应所述出水口4,所述浮球13跟随所述罐体1内的液面升降,当液面下降并使所述浮球13靠近所述出水口4时,所述浮球13用于在所述管腔的引导下闭合所述出水口4,所述导热管6的一部分套设在所述导向件12外。在收集氢气时,气体进入到罐体1内,罐体1内的水位在初始时处于充满状态,当气体进入到罐体1时,少量的水从出水口4排出,然后电解的氢气均匀的经过罐体1从出气口5输出,当氢气的输出速率大时,罐体1内的水排出量增加,为氢气的稳定输出提供足够的空间,此时,浮球13跟随罐体1内水位下降,并在导向件12的引导下封堵出水口4,保证罐体1的水存一定的余量,防止氢气和空气直接接触导致爆炸。
在一个进一步实施例中,所述浮球13的底部还连接有延长杆14和柱塞15,所述柱塞15通过延长杆14连接在所述浮球13下方,用于闭合所述出水口4。浮球13的底部增设有延长杆14,延长杆14例如通过粘合的形式连接在浮球13的底部,柱塞15连接在延长杆14的下端,延长杆14的长度决定了罐体1内的最低水位,当罐体1内的水位下降时,浮球13带动延长杆14同步下移,直至柱塞15插入在出水口4中,阻止罐体1中的水继续下降。当氢气经过罐体1内的速率下降时,通过补水口3将自来水补入到罐体1中。
进一步的,所述罐体1内还设置有限位件,所述限位件用于供所述延长杆14穿过并对所述延长杆14的移动进行导向,限位例如连接在导向件12的内部,例如是轴套,轴套的内孔穿过限位件的下端,在浮球13带动限位件移动时,限位件不会随着水流左右摆动,起到辅助限位件对准插入出水口4的作用。
在一个实施例中,所述罐体1还包括靠近或位于所述罐体1的顶部的补水口3。所述导热管6内的液体为电解水制氢排出的电解液,所述气水混合物为氢气和水的混合物。所述罐体1的出水口4连接有溢流管51,所述溢流管51的出口的高度位于所述罐体1的顶部和底部之间。溢流管51和罐体1内连通,因此溢流管51的出口的高度决定了罐体1内的最低水位。防止罐体1内的水位过低,导致氢气和水充分分离,影响氢气的制备质量。当罐体1内的水位过低时,外部的送水管将水通过补水口3送入到罐体1内。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本实用新型的限制,本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下,在实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型,所有的这些改变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水封罐,其特征在于,包括:
罐体,所述罐体包括气液进口、出水口和出气口,所述出气口靠近或位于所述罐体的顶部并连通罐体,所述出水口靠近或位于所述罐体的底部,所述气液进口连通所述罐体用于将气水混合物输入所述罐体,所述罐体内的气水混合物分离出的气体从出气口排出;
导热管,所述导热管的至少一部分位于所述罐体内,用于供液体流过以使所述导热管与所述罐体内的水换热并加热所述罐体内的水。
2.根据权利要求1所述的水封罐,其特征在于,所述罐体具有一个通孔,所述导热管为具有一个开口的盲管,所述盲管的外壁通过通孔密封连接所述罐体,所述盲管的开口供液体流入,所述盲管上相对开口的另一端伸入所述罐体内部的水中。
3.根据权利要求1所述的水封罐,其特征在于,所述罐体具有两个通孔,所述导热管具有两个开口,所述导热管的两个开口分别密封穿过一个所述通孔,所述导热管的一个开口用于供液体流入,所述导热管的另一个开口用于供液体流出。
4.根据权利要求3所述的水封罐,其特征在于,所述导热管包括位于两个开口之间的螺旋段,所述螺旋段浸没在所述罐体内的水中。
5.根据权利要求3所述的水封罐,其特征在于,所述导热管包括位于两个开口之间的涡旋段,所述涡旋段浸没在所述罐体内的水中。
6.根据权利要求1所述的水封罐,其特征在于,所述水封罐还包括导向件和浮球,所述导向件具有用于引导浮球升降并连通罐体的管腔,所述管腔的底部对应所述出水口,所述浮球跟随所述罐体内的液面升降,当液面下降并使所述浮球靠近所述出水口时,所述浮球用于在所述管腔的引导下闭合所述出水口,所述导热管的一部分套设在所述导向件外。
7.根据权利要求6所述的水封罐,其特征在于,所述浮球的底部还连接有延长杆和柱塞,所述柱塞通过延长杆连接在所述浮球下方,用于闭合所述出水口。
8.根据权利要求7所述的水封罐,其特征在于,所述罐体内还设置有限位件,所述限位件用于供所述延长杆穿过并对所述延长杆的移动进行导向。
9.根据权利要求1所述的水封罐,其特征在于,所述罐体还包括靠近或位于所述罐体的顶部的补水口;
所述导热管内的液体为电解水制氢排出的电解液,所述气水混合物为氢气和水的混合物;
所述罐体的出水口连接有溢流管,所述溢流管的出口的高度位于所述罐体的顶部和底部之间。
10.根据权利要求1所述的水封罐,其特征在于,所述水封罐还包括温度传感器、电动阀和控制器,所述温度传感器连接在所述罐体内用于获取所述罐体内的水温,所述电动阀连接在所述导热管上以打开或关闭所述导热管,所述控制器电连接温度传感器和电动阀。
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