CS200469B2

CS200469B2 - Safety device for electrolytic oxygen and hydrogen generators

Info

Publication number: CS200469B2
Application number: CS916477A
Authority: CS
Inventors: Yull Brown
Original assignee: Yull Brown
Priority date: 1973-08-03
Filing date: 1974-07-29
Publication date: 1980-09-15

Description

Vynález se týká bezpečnostního zařízení pro elektrolytické vyvíječe vodíku a kyslíku.The invention relates to a safety device for electrolytic hydrogen and oxygen generators.

V elektrolytických vyvíječích vodíku a kyslíku, kde se vznikající plyny buá odvádějí odděleně, nebo se mísí nad hladinou elektrolytu a odvádějí společně, je důležité upravit bezpečnostní zařízení, které reaguje na tlak plynů a při jeho zvýšení, nad předem stanovenou hodnotu odpojí vyvíječ oč zdroje proudu a tím přeruší další výrobu plynů.In electrolytic hydrogen and oxygen generators, where the resulting gases are either discharged separately or mixed above the electrolyte level and discharged together, it is important to adjust the safety device which responds to the gas pressure and increases above a predetermined value to disconnect the generator from the power source. thereby interrupting further gas production.

Dosavadní zařízení sloužící k tomuto účelu pracují jako spínače zatížené pružinou, které spojují nebo rozpojují dvojici elektrických kontaktů, jakmile tlak stoupne nad určitou danou mez. Všechna zařízení tohoto druhu mají společnou nevýhodu, spočívající v tom, že při spínání nebo rozpojování kontaktů může vzniknout elektrická jiskra nebo oblouk, který může přijít do styku s vyvíjenými plyny. V případě vysoce výbušné směsi vodíku a kyslíku by tlm mohlo dojít k nebezpečné explozi.Prior art devices for this purpose operate as spring-loaded switches that connect or disconnect a pair of electrical contacts when the pressure rises above a certain threshold. All devices of this kind have the common disadvantage that an electric spark or arc can be generated when the contacts are switched on or off and can come into contact with the gases produced. In the case of a highly explosive mixture of hydrogen and oxygen, the damping could cause a dangerous explosion.

Účelem vynálezu je odstranit toto nebezpečí a vytvořit bezpečnostní zařízení bez elektrických kontaktů.The purpose of the invention is to eliminate this danger and to provide a safety device without electrical contacts.

Bezpečnostní zařízení podle vynálezu sestává z nádoby, v níž je uložena dvojice elektrod zapojitelných do série s elektrodami lelektrolytiokého vyvíječe, a která je u dna spojena s uzavřenou nádržkou, přičemž nádoba a nádržka jsou jako spojité nádoby v provozu částečně naplněny vodivou kapalinou, která je pro měnění elektrického odporu mezi elektrodami a tím nastavování elektrického proudu vedeného do vyvíječe zatížena tlakem vyvíjené plynné směsi.The safety device according to the invention consists of a container in which a pair of electrodes connected in series with the electrodes of the electrolytic generator are stored and which is connected to the bottom with a closed reservoir, the container and reservoir being in continuous operation partially filled with conductive liquid. varying the electrical resistance between the electrodes and thereby adjusting the electrical current to the generator under the pressure of the gas mixture to be produced.

S výhodou je nádoba spojena spojovacím kanálem s plynovým prostorem elektrolytického vyvíječe k regulaci elektrického proudu vedeného do vyvíječe v závislosti na množství plynné směsi vznikající ve vyviječi.Preferably, the vessel is connected via a communication channel to the gas space of the electrolytic generator to regulate the electrical current to the generator depending on the amount of gas mixture produced in the generator.

Bezpečnostní zařízeni podle vynálezu umožňuje regulaci množství vyvíjených plynů bez použití elektrických kontaktů, mezi nimiž by mohla vzniknout jiskra, změnou odporu mezi elektrodami a tím změnou proudu vedeného do vyvíječe, vyvolávanou přímo změnami tlaku plynů.The safety device according to the invention makes it possible to control the amount of gases produced without the use of electrical contacts, which could cause a spark, by varying the resistance between the electrodes and thereby changing the current to the generator caused directly by the gas pressure changes.

Ke snižování proudu je účelně alespoň jedna, z elektrod kuželová, takže se při poklesu hladiny vodivé kapaliny v nádobě působením tlaku vyvíjených plynů elektrický odpor mezi elektrodami zvyšuje. K úplnému přerušení proudu do elektrolytického vyvíječe mohou být elektrody uloženy nad sebou v 'nádobě naplněné částečně rtutí k přerušení elektrického spojení mezi elektrodami při zvýšení tlaku vyvíjené směsi nad předem stanovenou hodnotu. V tomto .případě je na hladině rtuti nehořlavá kapalina, např. silikonový olej nebo freon, jejíž hladina leží při všech výškách rtuti nad elektrodami.Suitably, at least one of the electrodes is conical to reduce the current, so that the electrical resistance between the electrodes increases when the conductive liquid level in the vessel drops due to the pressure of the gases produced. To completely interrupt the current to the electrolytic generator, the electrodes may be stacked in a container filled partially with mercury to break the electrical connection between the electrodes when the pressure of the developed mixture exceeds a predetermined value. In this case, there is a non-flammable liquid at the mercury level, such as silicone oil or freon, whose level is above the electrodes at all mercury heights.

Když bezpečnostní zařízení podle vynálezu tvoří jednotku s elektrolytickým vyvíječem, probíhá s výhodou spojovací kanál od dna nádoby do horní části komory vyvíječe, je částečně naplněn vodivou kapalinou a leží v dráze proudění plynné směsi z vyvíječe do nádoby, která je opatřena plynovým výstupním kanálem. V plynovém výstupním kanále může být uložena pojistka proti zpětnému zážehu, připojená druhým koncem ke spotřebiči plynné směsi, např. k hořáku. V tomto případě tvoří bezpečnostní zařízení ještě navíc izolační stupeň mezi elektrolytickým vyvíječem a hořákem. Kdyby náhodně došlo k hoření plynové směsi v plynovém výstupním kanále před horákem, plamen by se uhasil v bezpečnostním zařízení a nemohl by proniknout do elektrolytického vyvíječe.When the safety device according to the invention forms a unit with an electrolytic generator, the connecting channel preferably runs from the bottom of the container to the upper part of the generator chamber, is partially filled with conductive liquid and lies in the flow path of the gas mixture from the generator to the container having a gas outlet channel. In the gas outlet duct, a backfire fuse connected to the other end of the gas mixture consumer, such as a burner, may be provided. In this case, the safety device also forms an insulating step between the electrolytic generator and the burner. If the gas mixture accidentally burns in the gas outlet duct in front of the burner, the flame would be extinguished in the safety device and could not penetrate the electrolytic generator.

Vynález bude vysvětlen v souvislosti s příklady provedení, znázorněnými na výkrese, kde obr. 1 ukazuje bezpečnostní zařízení s kuželovými elektrodami, spojené 3e schematicky nakresleným elektrolytickým vyvíječem, obr. 2 je bezpečnostní zařízení s elektrodami uloženými nad sebou a obr. 3 znázorňuje bezpečnostní zařízení tvořící konstrukční jednotku s elektrolytickým vyvíječem.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows a safety device with cone electrodes connected by a schematically drawn electrolytic generator, FIG. 2 shows a safety device with electrodes stacked one above the other, and FIG. unit with electrolytic generator.

Obr. 1 znázorňuje bezpečnostní zařízení £, které slouží k regulaci proudu procházejícího elektrolytickým vyvíječem 8 z proudového zdroje v závislosti na tlaku vznikající plynné směsi. Bezpečnostní zařízení £ sestává z nádoby 2, spojené u dna kanálem £ s uzavřenou nádržkou £. Uvnitř nádoby 2 jsou s mezerou mezi sebou umístěny dvě kuželové elektrody 2» které jsou zapojeny do série mezi neznázorněný zdroj elektrického proudu a elektrody elektrolytického vyvíječe 8. Nádoba 2 je nahoře trubkou 2 spojena s elektrolytickým vyvíječem 8 a naplněna částečně, vodivou kapalinou 6, např. vodným roztokem KOH, který vniká kanálem £ i do nádržky £. Při provozu elektrolytického vyvíječe 8, kdy se vyvíjí vodík a kyslík, proudí jejich směs trubkou 2 do nádoby 2 a její tlak, působící na hladinu vodivé kapaliny 6, vytlačuje vodný roztok do nádržky £ proti tlaku vzduchu uzavřeného v jeji horní části. Množství vytlačené vodivé kapaliny 6 závisí na tlaku v nádobě 2· Současně se zmenší stykové plocha mezi elektrodami £ v nádobě 2 úměrně k poklesu hladiny vodivé kapaliny 6, tím se zvýší elektrický odpor bezpečnostního zařízení £ a klesne procházející proud. Jakmile tlak poklesne, zvedne se znovu hladina v nádobě 2 a proud procházející do elektrolytického vyvíječe 8 znovu vzroste. Bezpečnostní zařízení £ tedy reguluje množství vyráběné plynné směsi v závislosti na tlaku a znemožňuje nadměrné zvýšení tlaku plynu ve vlastním elektrolytickém vyvíječi 8.Giant. 1 illustrates a safety device 6 which serves to control the current flowing through the electrolytic generator 8 from a current source as a function of the pressure of the gas mixture produced. The safety device 6 consists of a container 2, connected at the bottom by a channel 8 to a closed container 6. Inside the vessel 2, there are two conical electrodes 2, which are connected in series between a power source (not shown) and the electrodes of the electrolytic generator 8, with a gap between them. with an aqueous KOH solution which penetrates through channel 8 into reservoir 6. During operation of the electrolytic generator 8, where hydrogen and oxygen evolve, the mixture flows through the tube 2 into the vessel 2 and its pressure acting on the level of the conductive liquid 6 expels the aqueous solution into the reservoir 6 against the air pressure enclosed in its upper part. At the same time, the contact area between the electrodes 6 in the vessel 2 is reduced in proportion to the drop in the level of the conductive liquid 6, thereby increasing the electrical resistance of the safety device 6 and decreasing the current flow. Once the pressure drops, the level in the vessel 2 rises again and the current flowing into the electrolytic generator 8 again increases. Thus, the safety device 8 regulates the amount of gas mixture produced as a function of the pressure and prevents an excessive increase in the gas pressure in the electrolytic generator 8 itself.

Obr. 2 znázorňuje alternativní provedení bezpečnostního zařízení 11 . které může přerušit a obnovit spojení mezi neznázorněným elektrolytickým vyvíječem a zdrojem elektrického proudu. Bezpečnostní zařízení 11 sestává z válcové nádoby 12, která je kanálem 14 propojena s nádržkou £J.. V nádobě 12 a nádržce 13 je vodivá kapalina 16. v konkrétním případě rtuí. V nádobě £2 jsou umístěny nad sebou dvě elektrody 15. normálně ponořené ve rtuti, která mezi nimi vytváří vodivou dráhu.Giant. 2 shows an alternative embodiment of the safety device 11. which can break and re-establish the connection between the electrolytic generator (not shown) and the power source. The safety device 11 consists of a cylindrical container 12, which is connected via a channel 14 to a reservoir 16. In the container 12 and the reservoir 13, the conductive liquid 16 is in the particular case mercury. Two electrodes 15, normally submerged in mercury, are placed one above the other in the vessel 52, forming a conductive path between them.

Nádoba £2 je elektricky zapojena do série s neznázorněným elektrolytickým vyvíječem nebo vyvíječi a je s ním spojena trubkou £2· Vzestup tlaku, vyvolaný vyvíjením plynů ve vyvíječi, způsobí, že se rtul vytlačí do nádržky 13 a hladina rtuti v nádobě 12 poklesne.The vessel 52 is electrically connected in series with the electrolytic generator (s) (not shown) and is connected to it via the tube 52. The pressure rise caused by the gas generation in the generator causes the mercury to be expelled into the reservoir 13 and the mercury level in the vessel 12 drops.

Když tlak přesáhne předem stanovenou hodnotu, klesne hladina rtuti pod horní elektrodu £2 a elektrické spojení mezi oběma elektrodami 15 přeruší a obnoví se teprve při poklesu tlaku pod přípustnou mez. Na hladině rtuti je nehořlavá kapalina £2, jako silikonový olej nebo freon, aby se zabránilo zapálení plynů nad kapalinou při případném vzniku oblouku mezi klesající rtutí a horní elektrodou 15.When the pressure exceeds a predetermined value, the mercury level falls below the upper electrode 52 and the electrical connection between the two electrodes 15 is interrupted and is only restored when the pressure drops below the allowable limit. At the mercury level there is a non-flammable liquid 52, such as silicone oil or freon, to prevent ignition of the gases above the liquid in the event of an arc between the falling mercury and the upper electrode 15.

Na obr. 3 je znázorněno bezpečnostní zařízení 111 podle vynálezu, které tvoří nedílnou součást elektrolytického vyvíječe 118. kombinovaného v integrovanou jednotku, s výhodou přenosnou, s pomocným elektrolytickým vyvíječem 132 a proudovým zdrojem 129. obsahujícím transformátor 130 s několika sekundárními vinutími a můstkový usměrňovač 131»FIG. 3 illustrates a safety device 111 according to the invention, which forms an integral part of an electrolytic generator 118 combined in an integrated unit, preferably portable, with an auxiliary electrolytic generator 132 and a current source 129 comprising a transformer 130 with several secondary windings and a bridge rectifier 131 »»

Bezpečnostní zařízení 111 sestává z nádoby 112. v níž jsou uloženy kuželové elektrody UŽ., a z nádržky 113. Elektrody 115, ponořené do vodivé kapaliny 1_1 g a napájené přes usměrňovač 131.jsou zapojeny do série s elektrodami 120 vyvíječe 118. Na rozdíl od provedení z obr. 1 vSak neproudí vznikající plynná směs shora na hladinu, nýbrž prochází vodivou kapalinou 116. K tomu účelu je mezi stěnou 122 vyvíječe 118 a stěnou 128 nádoby 112 ponechán spojovací kanál 124, jehož průřez je menší než průřez nádržky 113.The safety device 111 consists of a container 112 in which the conical electrodes 110 are accommodated and a reservoir 113. The electrodes 115, immersed in the conductive liquid 11a and fed via a rectifier 131, are connected in series with the electrodes 120 of the generator 118. However, the resulting gaseous mixture does not flow from above to the surface, but passes through the conductive liquid 116. For this purpose, a connecting channel 124 whose cross section is smaller than that of reservoir 113 is left between the wall 122 of the generator 118 and the wall 128 of the container 112.

Plyn, který se vyvíjí elektrolýzou vyvíječe 118« stoupá do komory 121 nad elektrodami 120. prochází směrem dolů spojovacím kanálem 124 mezi stěnami 122. 123. probublúvá vodivou kapalinu v nádobě 112 a vychází plynovým výstupním kanálem 125 do hořáku 128. Když tlak plynu vyráběného vyvíječem 118 stoupne, elektrolyt z nádoby 112 se částečně vytlačí do nádržky 113 a tím dojde k poklesu proudu procházejícího do vyvíječe 118 způsobem, který byl popsán v souvislosti s obr. 1, Bezpečnostní zařízení 111 tedy účinně ovládá tlak plynu a reguluje proud, aby tlak byl neustále přibližně stejný. Aby se zabránilo nebezpečí náhlého vzrůstu tlaku nad předem stanovenou maximální bezpečnou hranici, je bezpečnostní zařízení 111 opatřeno přetlakovým ventilem 126. zatíženým pružinou a umístěným u stropu nádržky 113 k vypouštění plynu způsobujícího nadměrný tlak do atmosféry.The gas produced by the electrolysis of the generator 118 ' rises into the chamber 121 above the electrodes 120, passes downwardly through the communication channel 124 between the walls 122. 123. bubbles the conductive liquid in the vessel 112 and exits the gas outlet channel 125 into the burner 128. 118, the electrolyte from the container 112 is partially ejected into the reservoir 113, thereby dropping the current flowing into the generator 118 in the manner described in connection with FIG. 1, thus the safety device 111 effectively controls the gas pressure and regulates the current to constantly about the same. To avoid the risk of a sudden pressure build-up above a predetermined maximum safe limit, the safety device 111 is provided with a spring loaded pressure relief valve 126 located at the ceiling of the reservoir 113 to discharge excess pressure gas into the atmosphere.

Hořák 128 je opatřen pojistkou proti zpětnému zážehu ve tvaru keramického tělesa 127. umístěného v proudu plynu mezi rukojetí a hrotem hořáku 128. Pojistka způsobí zhašení, plamene prošlehujícího zpět do hořáku 128 ještě dříve, než má plamen možnost dojít do plynového výstupního kanálu 125. vedoucího z nádoby 112. Místo keramického tělese 127 může pojistka sestávat z kapiláry.The burner 128 is provided with a flame arrester in the shape of a ceramic body 127 disposed in a gas stream between the handle and the torch tip 128. The fuse causes the flame to burn back into the burner 128 before the flame can enter the gas outlet duct 125. Instead of the ceramic body 127, the fuse may consist of a capillary.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A safety device for an electrolytic generator of hydrogen and oxygen, characterized in that it consists of a container (2, 12, 112) in which a pair of electrodes (5, 15, 115) can be connected in series with the electrodes of the electrolytic generator (8). 118, and which is connected at the bottom to a closed reservoir (3, 13, 113), wherein the vessel (2, 12,, 12) and the reservoir (3, 13, 113) are partially filled with conductive liquid as continuous vessels in operation. which, for varying the electrical resistance between the electrodes (5, 15, 115) and thereby adjusting the electrical current to the generator (8, 18), is loaded in the vessel (2, 12, 1,2) by the pressure of the gas mixture to be produced.

Security device according to claim 1, characterized in that the vessel (112) is connected by a communication channel (124) to the gas space of the electrolytic generator (118) to regulate the current to the generator depending on the amount of gas mixture generated in the generator (118). .

Security device according to claim 1, characterized in that at least one of the electrodes (5, 15) is conical to increase the electrical resistance between the electrodes (5, 115) as the conductive liquid level in the container (2, 112) decreases.

Safety device according to claim 1, characterized in that the electrodes (15) are placed one above the other in a container (12) partially filled with mercury to break the electrical connection between the electrodes (15) when the pressure of the gas mixture is increased above a predetermined value.

Safety device according to claim 4, characterized in that there is a non-flammable liquid (19) at the mercury level, such as silicone oil or freon, the level of which lies above the electrodes (15) at all mercury heights.

6. Safety device according to claim 2, characterized in that the connecting channel (124) extends from the bottom of the container (1,2) to the upper part of the chamber (121) of the generator (118), partially filled with conductive liquid (116) and flowing the gaseous mixture from the generator (118) into a vessel (112) having a gas outlet passage (125).

Security device according to claim 6, characterized in that a backfire protection, such as a porous ceramic body (127) or a capillary, is arranged in the gas outlet channel (125).

Security device according to claim 7, characterized in that the anti-backlash guard in the form of an elongated capillary is connected at one end to the gas outlet duct (125) and at the other end to a gas mixer, eg a burner (128).

Security device according to Claim 6, characterized in that the narrow connection channel (124) is vertical and its upper end opens into a space above the electrodes (120) of the generator (70).

10. A safety device according to claim 2, wherein the cross-section of the reservoir (113) is smaller than the cross-section of the container (112) and larger than the cross-section of the connecting duct (124).

Safety device according to claim 2, characterized in that the reservoir (113) is provided with a pressure relief valve (126) to limit the gas pressure to a predetermined value.