CN219260224U

CN219260224U - 一种用于电解水氢氧发生器的汽水分离及防逆流装置

Info

Publication number: CN219260224U
Application number: CN202320573947.6U
Authority: CN
Inventors: 李天合
Original assignee: Weifang Gelaike Electronics Technology Co ltd
Current assignee: Weifang Gelaike Electronics Technology Co ltd
Priority date: 2023-03-20
Filing date: 2023-03-20
Publication date: 2023-06-27
Anticipated expiration: 2033-03-20

Abstract

本实用新型公开了一种用于电解水氢氧发生器的汽水分离及防逆流装置，属于电解水设备技术领域，包括主水箱、汽水分离箱、气体防逆流箱；设置在主水箱底部的主水箱下水口通过管道与设置在汽水分离箱底部的分离箱下水口连通；设置在汽水分离箱顶部的分离箱出气口通过管道与设置在气体防逆流箱底部的防逆流箱进气口连通；气体防逆流箱的底部连接有锥孔段，在锥孔段内设置有球体。本实用新型提供的装置，适用于出气压强较小的小型氢氧发生器，能够将氧气和水的混合物有效分离，并且能够防止气流逆流，避免损坏电解槽。装置整体结构简单紧凑，使用效果明显，适于推广应用。

Description

一种用于电解水氢氧发生器的汽水分离及防逆流装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于电解水氢氧发生器的汽水分离及防逆流装置，属于电解水设备技术领域。

背景技术

电解水可以产生氢气和氧气，是制氢的一种基本形式。近年随着氢能源技术的发展，产生了一种利用离子膜在纯水中分离氢、氧离子来实现电解水制氢的技术。利用此制氢方式，大型电解制氢可为氢燃料电池提供纯氢，小型电解制氢可以为医疗保健提供氢气和氧气。

其中，小型的SPE电解水制氢技术使用了一种小型化的电解槽，氢气的产量在100-3000ml/min。这种电解槽体积小，基本在一升以下，产出的氧气中混合了电解过程中排出的水，排出的是氧气的汽水混合汽，压强较低，大约在1000pa。因此，需要一种汽水分离装置先将氧气和水分开，再将低压氧气输出。此外，因这种电解槽输出的低压氧气易受外部变化气压的影响，还需要防止气体逆流，避免电解槽损坏。

需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术所存在的问题，提供了一种用于电解水氢氧发生器的汽水分离及防逆流装置，能够将氧气和水的混合物有效分离，并且能够防止气流逆流，避免损坏电解槽。

本实用新型通过采取以下技术方案实现上述目的：

一种用于电解水氢氧发生器的汽水分离及防逆流装置，包括主水箱、汽水分离箱、气体防逆流箱；

设置在主水箱底部的主水箱下水口通过管道与设置在汽水分离箱底部的分离箱下水口连通；

所述汽水分离箱的顶部设置有分离箱进汽口，设置在汽水分离箱顶部的分离箱出气口通过管道与设置在气体防逆流箱底部的防逆流箱进气口连通；

所述气体防逆流箱的顶部设置有防逆流箱出气口，气体防逆流箱的底部连接有锥孔段，锥孔段的内径向下递减，在锥孔段内设置有球体，球体与锥孔段的内壁相切。

可选的，所述主水箱的顶部设置有注水口和/或通气孔。

可选的，所述分离箱进汽口与电解水氢氧发生器的出氧口连通。

可选的，所述防逆流箱出气口与用气管道连通。

可选的，所述主水箱、汽水分离箱、气体防逆流箱的横向尺寸依次减小。

可选的，所述主水箱、汽水分离箱、气体防逆流箱由底壁、侧壁和顶壁围成。

可选的，所述主水箱、汽水分离箱、气体防逆流箱通过注塑工艺成型。

本申请的有益效果包括但不限于：

本实用新型提供的装置，适用于出气压强较小的小型氢氧发生器，能够将氧气和水的混合物有效分离，并且能够防止气流逆流，避免损坏电解槽。装置整体结构简单紧凑，使用效果明显，适于推广应用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型提供的用于电解水氢氧发生器的汽水分离及防逆流装置的结构示意图；

图2为图1中A部的放大图；

图中，100、主水箱；110、主水箱下水口；120、注水口和/或通气孔；200、汽水分离箱；210、分离箱下水口；220、分离箱进汽口；230、分离箱出气口；300、气体防逆流箱；310、防逆流箱进气口；320、防逆流箱出气口；330、锥孔段；340、球体。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。

需说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施。因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本实用新型提供的用于电解水氢氧发生器的汽水分离及防逆流装置，适用于氧气的出气压强约1000pa(不使用增压装置)的小型氢氧发生器。

如图1中所示，本实用新型提供的用于电解水氢氧发生器的汽水分离及防逆流装置，包括主水箱100、汽水分离箱200、气体防逆流箱300。

其中，设置在主水箱100底部的主水箱下水口110通过管道与设置在汽水分离箱200底部的分离箱下水口210连通。

汽水分离箱200的顶部设置有分离箱进汽口220，设置在汽水分离箱200顶部的分离箱出气口230通过管道与设置在气体防逆流箱300底部的防逆流箱进气口310连通；

气体防逆流箱300的顶部还设置有防逆流箱出气口320，气体防逆流箱300的底部连接有锥孔段330，锥孔段330的内径向下递减，在锥孔段330内设置有球体340，球体340与锥孔段330的内壁相切。

分离箱进汽口220与电解水氢氧发生器电解槽的出氧口连通，正常工作时，本实用新型提供的装置用于对电解槽出氧口排出的氧气和水的混合汽进行汽水分离。具体原理如下：

从氢氧发生器的电解槽出氧口排出的氧气和水的混合汽通过管道从分离箱进汽口220进入汽水分离箱200。混合汽进入汽水分离箱200之后，水因重力作用下流积聚在汽水分离箱200底部，氧气则向上聚集在汽水分离箱200的上部并从分离箱出气口230排出，如此实现氧气和水的分离。随后，氧气从防逆流箱进气口310进入锥孔段330。防逆流箱进气口310的直径一般为1-1.5mm，锥孔段330顶部直径约25mm，从分离箱出气口230排出的氧气将球体340顶开后进入防逆流箱，再从防逆流箱出气口320排出至用气管道。

随着汽水分离箱200内积聚的水量的增多，水将通过分离箱下水口210排出并通过管道从主水箱下水口110进入主水箱100。

气体防逆流箱300内的氧气压强较小，约1000帕，排出的氧气进入用气管道，通常需要与电解制得的氢气混合后供人使用。当用氧管路较长或有阻塞时，氢氧混合气会因阻力而通过管道逆流。氢气管路气体压强大难以逆流，所以氢氧混合气会逆流回氧气管路。逆流的气体如果进入电解槽，会导致电解槽缺水损坏。本实用新型提供的装置能防止气体逆流，具体原理如下：

在气体防逆流箱300内，若外部气体压强大于锥孔段330下部压强，球体340会因自身重力落入锥孔段330，将锥孔段330堵住。当用气管道较长或有阻塞时，氢氧混合气会进入气体防逆流箱300的上部空间，导致气体防逆流箱300上部空间的气体压强增大，进而使气体防逆流箱300上部空间的气体压强大于锥孔段330下部的压强，使球体340紧密封堵在锥孔段330，阻止氢氧混合气逆流到氧气管路，实现了防逆流。

同时，在装置处于防逆流状态时，汽水分离箱200内的氧气不能进入压力较大的气体防逆流箱300，在氧气低压强状态下，汽水分离箱200内的水通过分离箱下水口挤压到主水箱100，同时氧气也通过管道进入主水箱100，避免回到电解槽。

主水箱100与汽水分离箱200内部预先盛装有纯水，主水箱100的顶部设置有注水口。在防逆流工作状态，氧气需要泄放到主水箱100，即需要在汽水分离箱200内氧气压强为1000pa时确保将汽水分离箱200里面的水压到主水箱100，因此主水箱100内液位高度不能大于10cm，确保泄放的氧气能够进入主水箱100。主水箱100需要设置通气孔，方便气体排出，可与注水口共用一个开口，称为注水口和/或通气孔120。

通常，主水箱100、汽水分离箱200、气体防逆流箱300由底壁、侧壁和顶壁围成，具体可通过注塑工艺成型。三个箱体可加工为一体式结构，节省原料也方便搬运安装。主水箱100、汽水分离箱200、气体防逆流箱300的横向尺寸依次减小。

其中，球体340的重量或折算为球密度应尽量小，确保在正常工作时进入的1000pa压强的氧气可以顶开球体340。可以按照如下方法测算球体340重量：

如图2中所示，球体340落入锥形段内，球体340与锥形段的切面是一个圆，圆的直径如图2虚线部分长度。假设切面处有效半径为γ，则切面处面积为πγ²。氧气从锥形段下部进入，气体压强为1000帕，气体作用在球体340的压力为1000πγ²。假设球体340与锥孔段330切面半径为8mm，则可计算出氧气对球体340的压力为3.14×8×8×1000/(1000×1000)N＝0.2N≈20克力。即，球体340的质量小于20克，氧气可以顺利进入防逆流箱。实际加工时，可以通过锥孔段的形状尺寸计算球体的体积，再根据重量制作合适球体。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在实用新型的保护范围内。

本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims

1.一种用于电解水氢氧发生器的汽水分离及防逆流装置，其特征在于，包括主水箱、汽水分离箱、气体防逆流箱；

2.根据权利要求1所述的用于电解水氢氧发生器的汽水分离及防逆流装置，其特征在于，所述主水箱的顶部设置有注水口和/或通气孔。

3.根据权利要求1所述的用于电解水氢氧发生器的汽水分离及防逆流装置，其特征在于，所述分离箱进汽口与电解水氢氧发生器的出氧口连通。

4.根据权利要求1所述的用于电解水氢氧发生器的汽水分离及防逆流装置，其特征在于，所述防逆流箱出气口与用气管道连通。

5.根据权利要求1所述的用于电解水氢氧发生器的汽水分离及防逆流装置，其特征在于，所述主水箱、汽水分离箱、气体防逆流箱的横向尺寸依次减小。

6.根据权利要求1所述的用于电解水氢氧发生器的汽水分离及防逆流装置，其特征在于，所述主水箱、汽水分离箱、气体防逆流箱由底壁、侧壁和顶壁围成。

7.根据权利要求1所述的用于电解水氢氧发生器的汽水分离及防逆流装置，其特征在于，所述主水箱、汽水分离箱、气体防逆流箱通过注塑工艺成型。