DE102012112560B3

DE102012112560B3 - Impeller pump arrangement for electrolyzer, has impeller made of non-corrosive material comprising odd or even number of blades mounted on outer ends and connected to blades surrounding ring, and magnets arranged in ring

Info

Publication number: DE102012112560B3
Application number: DE201210112560
Authority: DE
Inventors: Joachim Löffler; Uwe Eckardt
Original assignee: Kumatec Sondermaschb & Kunststoffverarbeitung GmbH; Kumatec Sondermaschinenbau & Kunststoffverarbeitung GmbH
Current assignee: Avx/kumatec Hydrogen & Co Kg De GmbH
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2014-05-15
Anticipated expiration: 2032-12-19

Abstract

The arrangement has a coil assembly (18) arranged on an outer peripheral surface (28) of a return tube (16). The return tube consists of a non-conductive plastic or a non-magnetic plate. Insulating fluid (22) serves as an insulator for a contact, and a power supply applies current to individual coils of a coil arrangement. An impeller (12) made of non-corrosive material has odd or even number of blades mounted on outer ends and connected to blades surrounding a ring, and magnets are arranged in the ring.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flügelradpumpen-Anordnung für einen Elektrolyseur, umfassend mindestens einen Gasabscheider und ein Rücklaufrohr, über welches abgeschiedene Flüssigkeit in den Raum einer Elektrolysezelle fließt, zum Umwälzen mindestens eines Elektrolyten.The present invention relates to an impeller pump assembly for an electrolyzer, comprising at least one gas separator and a return pipe, over which separated liquid flows into the space of an electrolytic cell, for circulating at least one electrolyte.

Bei bekannten Elektrolyseuren wird eine natürliche Umwälzung des in dem Elektrolyseur aufgenommenen Elektrolyts durch die in dem Elektrolyt nach oben steigenden Gase und die Rückführung des Elektrolyts (abgeschiedene Flüssigkeit) über die Rücklaufrohre erreicht. Jedoch ist vor allem zu Beginn einer Elektrolyse die natürliche Umwälzung nicht in einem solchen Maße vorhanden, wie sie für einen optimalen Betrieb notwendig wäre. Daher gibt es verschiedene Anordnungen oder Einrichtungen, um die natürliche Umwälzung zu unterstützen oder in Gang zu setzen. Oftmals wird dabei vorgeschlagen, eine Pumpe vorzusehen, wobei dafür gesonderte Anschlüsse an einem Druckbehälter bzw. einem Elektrolyseur vorhanden sein müssen und in dem Elektrolyseur Einrichtungen vorgesehen sind, in welchen die Pumpe aufgenommen ist. Die Pumpe muss beispielsweise auch gegen die korrosiven Medien (z. B. Kalilauge als Elektrolyt) in dem Elektrolyseur abgesichert sein. Die aus dem Stand der Technik bekannten Einrichtungen sind daher aufwändig in einem Elektrolyseur bzw. in/an den Druckbehälter eines Elektrolyseurs anzubringen. Auch sind der Antrieb der Pumpe, die Stromzuführung und die Integration der Pumpe sehr aufwendig.In known electrolyzers, a natural circulation of the electrolyte received in the electrolyzer is achieved by the gases rising upwards in the electrolyte and the return of the electrolyte (separated liquid) via the return pipes. However, especially at the beginning of an electrolysis, the natural circulation is not present to such an extent as would be necessary for optimum operation. Therefore, there are various arrangements or devices to assist or initiate the natural upheaval. It is often proposed to provide a pump, for which separate connections to a pressure vessel or an electrolyzer must be present and in the electrolyzer facilities are provided, in which the pump is received. For example, the pump must also be protected against the corrosive media (eg potassium hydroxide solution as electrolyte) in the electrolyzer. The devices known from the prior art are therefore expensive to install in an electrolyzer or in / to the pressure vessel of an electrolyzer. Also, the drive of the pump, the power supply and the integration of the pump are very expensive.

DE 600 06 847 T2 offenbart eine Einrichtung für die Elektrolyse. Die Einrichtung weist ein Schaufelrad auf, welches über eine Magnetkupplung angetrieben wird. DE 600 06 847 T2 discloses a device for electrolysis. The device has a paddle wheel, which is driven by a magnetic coupling.

DE 20 2005 020 071 U1 offenbart einen Wandler mit einer elektrischen Maschine, wobei über eine Schaufelanordnung die Strömungsgeschwindigkeit eines Medium veränderbar ist. Der Wandler weist einen Stator und einen Rotor auf, wobei sowohl der Stator als auch die äußere Umfangsfläche von dem Medium abgeschirmt sind. DE 20 2005 020 071 U1 discloses a transducer with an electric machine, wherein via a blade arrangement, the flow rate of a medium is variable. The converter has a stator and a rotor, wherein both the stator and the outer peripheral surface are shielded from the medium.

JP 2006037918 A offenbart eine Pumpe, welche in einem Rohr aufgenommen ist und über ein Magnetfeld angetrieben wird. Über zwei Lagerringe wird der Rotor in dem Rohr gelagert und von einem in dem Rohr aufgenommenen Medium geschützt. JP 2006037918 A discloses a pump which is received in a tube and driven by a magnetic field. About two bearing rings, the rotor is stored in the tube and protected by a recorded in the tube medium.

DE 10 2011 075 097 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Bewegen eines Fluids, wobei ein auf einer Welle gelagerter Rotor von außerhalb eines Rohrs angetrieben wird. DE 10 2011 075 097 A1 discloses a device for moving a fluid, wherein a rotor mounted on a shaft is driven from outside a tube.

JP 2006170155 A offenbart eine Pumpe für ein Wasser führendes Rohr, wobei das Rohr einen Abschnitt aufweist, in welchem ein Rotor angeordnet ist, welcher zum Verändern der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers dient. Der Rotor weist einen größeren Durchmesser als das Rohr auf, so dass die Komponenten zum Antreiben des Rotors vor dem Wasser geschützt sind. JP 2006170155 A discloses a pump for a water-carrying pipe, wherein the pipe has a portion in which a rotor is arranged, which serves to change the flow velocity of the water. The rotor has a larger diameter than the tube, so that the components for driving the rotor are protected from the water.

US 6 053 705 A offenbart eine Rotationspumpe, wobei der Rotor und das den Rotor umgebende Gehäuse eine einander korrespondierende Ausgestaltung aufweisen und der Rotor von außerhalb angetrieben wird. US Pat. No. 6,053,705 A discloses a rotary pump, wherein the rotor and the housing surrounding the rotor have a corresponding configuration and the rotor is driven from outside.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Flügelradpumpen-Anordnung für einen Elektrolyseur anzugeben, wobei die Flügelradpumpen-Anordnung einen einfachen Aufbau aufweist und gegenüber den in einem Elektrolyseur oder Druckbehälter aufgenommenen Flüssigkeiten geschützt ist. Zudem soll die Flügelradpumpen-Anordnung eine alternative einfache Lösung zu den aus dem Stand der Technik bekannten Einrichtungen/Pumpen bereitstellen und ohne große konstruktive Umgestaltungen an verschiendenen Positionen entlang eines Rohres einsetzbar sein.Object of the present invention is therefore to provide a Flügelradpumpen arrangement for an electrolyzer, wherein the impeller pump assembly has a simple structure and is protected from the recorded in an electrolyzer or pressure vessel liquids. In addition, the impeller pump assembly should provide an alternative simple solution to the known from the prior art devices / pumps and be used without great structural redesigns at various positions along a pipe.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Flügelradpumpen-Anordnung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention the object is achieved by an impeller pump arrangement with the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen im Detail angegeben.Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims in detail.

Bei einer erfindungsgemäßen Flügelradpumpen-Anordnung für einen Elektrolyseur, umfassend mindestens einen Gasabscheider und ein Rücklaufrohr, über welches abgeschiedene Flüssigkeit in den Raum einer Elektrolysezelle fließt, zum Umwälzen mindestens eines Elektrolyten, weist die Flügelradpumpe ein Flügelrad und das Flügelrad an dessen äußeren Umfang Magnete auf und das Flügelrad ist innerhalb des Rohres angeordnet, wobei eine Spulenanordnung an der äußeren Umfangsfläche des Rücklaufrohrs angeordnet ist und die Spulen der Spulenanordnung an einer Stromquelle angeschlossen sind und über das dadurch erzeugte Magnetfeld die Flügelradpumpe steuerbar ist.In an impeller pump assembly according to the invention for an electrolyzer, comprising at least one gas separator and a return pipe through which separated liquid flows into the space of an electrolytic cell for circulating at least one electrolyte, the impeller pump has an impeller and the impeller on the outer periphery magnets and the impeller is disposed within the tube, wherein a coil assembly is disposed on the outer peripheral surface of the return tube and the coils of the coil assembly are connected to a power source and the impeller pump is controllable via the magnetic field generated thereby.

Vorteilhafter Weise ist die Flügelradpumpen-Anordnung gegenüber den in dem Rücklaufrohr befindlichen korrosiven Medien (Elektrolyt, z. B. Kalilauge) geschützt, da das Flügelrad einen Antrieb aufweist, der außerhalb des Rücklaufrohres angeordnet ist. Der kontaktlose Antrieb des Flügelrads bereitet daher keine Probleme beim Anschluss des Antriebmittels an eine innerhalb des Rücklaufrohres angeordnete Pumpe oder die Kontaktierung der Komponenten der Pumpe und des Antriebs, z. B. durch das Rücklaufrohr hindurch. Weiter kann auf Isolierungen zu dem Antrieb durch den Elektrolyten oder das Rücklaufrohr hindurch verzichtet werden. Dies wirkt sich auch kostenreduzierend auf die Kosten eines Elektrolyseurs aus.Advantageously, the impeller pump arrangement is protected from the corrosive media (electrolyte, eg potassium hydroxide) in the return pipe, since the impeller has a drive which is arranged outside the return pipe. The contactless drive of the impeller therefore prepares no problems when connecting the drive means to a pump disposed within the return pipe or the contacting of the components of the pump and the drive, for. B. by the return pipe through. Furthermore, it is possible to dispense with insulation for the drive through the electrolyte or the return pipe. This also has a cost-reducing effect on the costs of an electrolyzer.

Das mindestens eine Rücklaufrohr besteht aus einem nicht leitenden Material. Dadurch beeinflusst das Rücklaufrohr den Antrieb der Flügelradpumpe nicht. Wichtig ist auch, dass das Rücklaufrohr keine abschirmende Wirkung gegenüber den durch die Spulen erzeugten Magnetfeldern aufweist.The at least one return pipe is made of a non-conductive material. As a result, the return pipe does not affect the drive of the impeller pump. It is also important that the return pipe has no shielding effect against the magnetic fields generated by the coils.

Das mindestes eine Rücklaufrohr besteht hierzu aus einem Kunststoff oder einem nicht magnetischen Blech.The at least one return pipe consists for this purpose of a plastic or a non-magnetic sheet.

Das mindestens eine Rücklaufrohr ist von einem elektrisch nicht leitenden Fluid umgeben. Für den Elektrolyseur, welcher von einem elektrisch nicht leitenden Fluid umgeben in einem Druckgehälter aufgenommen ist, bietet die erfindungsgemäße Flügelradpumpen-Anordnung den Vorteil, dass durch das elektrisch nicht leitende Fluid einfach die Kontakte an die Spulen hergestellt werden können und zudem keine physische Verbindung von außerhalb des Rücklaufrohres zu der Flügelradpumpe vorgesehen sein muss.The at least one return pipe is surrounded by an electrically non-conductive fluid. For the electrolyzer, which is surrounded by an electrically non-conductive fluid surrounded in a pressure vessel, the impeller pump arrangement according to the invention offers the advantage that the contacts can be made to the coils by the electrically non-conductive fluid and also no physical connection from outside the return pipe to the impeller pump must be provided.

Das Flügelrad weist eine gerade oder eine ungerade Anzahl von Flügeln auf, die an ihren äußeren Enden mit einem die Flügel umgebenden Ring verbunden sind und wobei die Magnete in dem Ring angeordnet sind. Durch die Aufnahme der Magnete in den die Flügel umgebenden Ring, beispielsweise Kunststoffring, ergibt sich eine Abschirmung und Isolierung der Magnete gegenüber dem das Flügelrad umgebenden Elektrolyten.The impeller has an even or an odd number of vanes which are connected at their outer ends to a ring surrounding the vanes and wherein the magnets are arranged in the ring. The inclusion of the magnets in the ring surrounding the wings, such as plastic ring, results in a shielding and insulation of the magnets relative to the electrolyte surrounding the impeller.

Die Magnete sind dabei in dem Ring des Flügelrades eingebettet. Ein Flügelrad kann aus einem Kunststoff bestehen, wobei die Magnete während der Herstellung des Flügelrades in den Ring eingebracht werden. Das fertige Flügelrad weist daher an der Außenseite keine Magnete auf, sondern eine durchgängige, aus Kunststoff bestehende Oberfläche.The magnets are embedded in the ring of the impeller. An impeller may be made of a plastic, wherein the magnets are introduced during the manufacture of the impeller in the ring. Therefore, the finished impeller has no magnets on the outside, but a continuous, made of plastic surface.

Der Kunststoff kann so gewählt werden, dass der ihn umgebende Elektrolyt den Kunststoff nicht angreift. Durch die Aufnahme der Magnete innerhalb des Kunststoffs des Flügelrads sind auch diese vor dem Elektrolyt geschützt.The plastic can be chosen so that the surrounding electrolyte does not attack the plastic. By including the magnets within the plastic of the impeller, these are also protected from the electrolyte.

Dabei kann das elektrisch nicht leitende Fluid ein Öl, wie z. B. ein sog. Trafo-Öl, sein.In this case, the electrically non-conductive fluid is an oil such. B. a so-called. Trafo oil be.

Das Flügelrad kann zwischen zwei Lagerringen gelagert sein, wobei die zwei Lagerringe an der inneren Umfangsfläche des mindestens einen Rücklaufrohres im Bereich der Spulen angeordnet sind. Zusätzlich können die beiden Lagerringe an den Seiten, auf welchen die Flügelradpumpe geführt bzw. drehbar gelagert ist, bestimmte Oberflächen aufweisen, welche die Reibung beim Drehen des Flügelrads zwischen den Lagerringen reduziert.The impeller may be mounted between two bearing rings, wherein the two bearing rings are arranged on the inner circumferential surface of the at least one return pipe in the region of the coils. In addition, the two bearing rings on the sides on which the impeller pump is guided or rotatably mounted, have certain surfaces, which reduces the friction during rotation of the impeller between the bearing rings.

Ein den Flügel umgebender Ring erweist sich auch als vorteilhaft bei einer Ausführung mit zwei den Ring umgebenden Lagerringen, da dadurch das Flügelrad stets sicher geführt ist. Das Flügelrad kann aus einem nicht korrodierenden Werkstoff bestehen. So können, wie vorstehend beschrieben, Kunststoffe verwendet werden, wobei jedoch auch andere die entsprechenden Eigenschaften aufweisenden Werkstoffe verwendet werden können.A ring surrounding the wing also proves to be advantageous in a design with two bearing rings surrounding the ring, as this ensures that the impeller is always guided safely. The impeller may be made of a non-corrosive material. Thus, as described above, plastics can be used, although other materials having the corresponding properties can also be used.

Die Stromzufuhr zur Steuerung der Drehzahl der Flügelradpumpe kann in Abhängigkeit bestimmter Parameter des Elektrolyseurs mittels einer Steuerung steuerbar sein. Beispielsweise wird die Flügelradpumpe beim In-Betrieb-Setzen des Elektrolyseurs in Betrieb gesetzt, um die anfangs noch geringe natürliche Umwälzung des Elektrolyten zu unterstützen. Nach einer bestimmten Anfahrtdauer oder bei Erreichen bestimmter Gasmengen oder Gasdrücke in dem Elektrolyseur kann die Drehzahl der Flügelradpumpe reduziert oder die Flügelradpumpe abgeschaltet werden.The power supply for controlling the speed of the impeller pump can be controlled by means of a controller depending on certain parameters of the electrolyzer. For example, the impeller is set in operation of the electrolyzer in operation to support the initially low natural circulation of the electrolyte. After a certain journey time or when certain gas quantities or gas pressures in the electrolyzer are reached, the speed of the impeller pump can be reduced or the impeller pump can be switched off.

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den hier offenbarten Gegenstand, auch unabhängig von ihrer Gruppierung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehungen. Die Abmessungen und Proportionen der in den Figuren dargestellten Komponenten sind hierbei nicht unbedingt maßstäblich; sie können bei zu implementierenden Ausführungsformen vom Veranschaulichten abweichen.Other objects, features, advantages and applications will become apparent from the following description of non-limiting embodiments to be understood with reference to the accompanying drawings. All described and / or illustrated features alone or in any combination form the subject matter disclosed herein, also independent of their grouping in the claims or their relationships. The dimensions and proportions of the components shown in the figures are not necessarily to scale; they may differ from illustrated in embodiments to be implemented.

In den Zeichnungen zeigen:In the drawings show:

1 eine schematische Ansicht einer Flügelradpumpen-Anordnung; 1 a schematic view of a Flügelradpumpen arrangement;

2 eine schematische Ansicht eines Flügelrads für eine Flügelradpumpe; und 2 a schematic view of an impeller for a Flügelradpumpe; and

3 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht einer Flügelradpumpen-Anordnung. 3 a schematic, partially sectioned view of an impeller pump assembly.

1 zeigt eine schematische Ansicht einer Flügelradpumpen-Anordnung, wie sie z. B. in einem Elektrolyseur mit zwei Gasabscheidern und zwei den Gasabscheidern zugeordneten Rücklaufrohren vorgesehen sein kann. 1 shows a schematic view of an impeller pump assembly, as z. B. may be provided in an electrolyzer with two gas separators and two return pipes associated with the gas separators.

Die in 1 beschriebene Flügelradpumpe 10 wird mit Bezug auf nur ein Rücklaufrohr 16 beschrieben, wobei eine derartige, weitere Flügelradpumpe 10 auch bei einem weiteren zweiten Rücklaufrohr vorgesehen sein kann. In weiteren Ausführungen ist jedem Rücklaufrohr eine Flügelradpumpen-Anordnung zugeordnet. In the 1 described impeller pump 10 is referring to only one return pipe 16 described, with such a further impeller pump 10 may also be provided in a further second return pipe. In other embodiments, each return pipe is associated with a Flügelradpumpen arrangement.

An der inneren Umfangsfläche 26 des Rücklaufrohres 16 sind zwei übereinander angeordnete Lagerringe 24 und 25 angeordnet, zwischen welchen ein Flügelrad 12 drehbar gelagert aufgenommen ist. Die Lagerringe 24 und 25 sowie die innere Umfangsfläche 26, zumindest im Bereich zwischen den Lagerringen 24, 25, können so ausgestaltet sein, dass das Flügelrad 12 sich leicht zwischen den Lagerringen 24, 25 und der inneren Umfangsfläche 26 des Rücklaufrohres drehen kann. Ferner ist das Flügelrad 12 um eine Achse A in der Richtung des Pfeils 36 drehbar. Der Pfeil 36 gibt an, dass eine Drehbewegung sowohl im als auch gegen den Uhrzeigersinn möglich ist. Jedoch ist es in der Praxis je nach Ausgestaltung des Flügelrads 12 nicht zwingend erforderlich, eine Drehbewegung 36 sowohl im als auch gegen den Uhrzeigersinn durchzuführen. Zur Einstellung einer Durchströmung des sich innerhalb des Rücklaufrohres 16 befindlichen Elektrolyts 42 (z. B. Kalilauge), wie durch die Pfeile 38 und 40 dargestellt, ist eine Drehbewegung des Flügelrades 12 entweder im oder gegen den Uhrzeigersinn erforderlich.On the inner peripheral surface 26 the return pipe 16 are two superimposed bearing rings 24 and 25 arranged between which an impeller 12 is stored rotatably mounted. The bearing rings 24 and 25 and the inner peripheral surface 26 , at least in the area between the bearing rings 24 . 25 , can be designed so that the impeller 12 easily between the bearing rings 24 . 25 and the inner peripheral surface 26 of the return pipe can rotate. Further, the impeller 12 about an axis A in the direction of the arrow 36 rotatable. The arrow 36 indicates that rotation is possible both clockwise and anticlockwise. However, in practice, depending on the design of the impeller 12 not mandatory, a rotary motion 36 both clockwise and counterclockwise. To adjust a flow in the inside of the return pipe 16 located electrolyte 42 (eg caustic potash), as indicated by the arrows 38 and 40 is shown, is a rotary motion of the impeller 12 either clockwise or counterclockwise required.

Zur Erzeugung der Drehbewegung 36 des Flügelrads 12 ist an der äußeren Umfangsfläche 28 des Rücklaufrohres 16 im Bereich der Lagerringe 24 und 25 eine Spulenanordnung 18 angeordnet, über welche ein Magnetfeld 34 erzeugt wird. Der Antrieb des Flügelrades 12 erfolgt induktiv ohne physische Verbindung zwischen der Spulenanordnung 18 und dem Flügelrad 12. Dazu weist das Flügelrad 12 innenliegend bzw. daran befestigte Magnete 14 auf. Eine beispielhafte Anordnung von Magneten 14 wird mit Bezug auf 3 beschrieben.For generating the rotational movement 36 of the impeller 12 is on the outer peripheral surface 28 the return pipe 16 in the area of bearing rings 24 and 25 a coil arrangement 18 arranged over which a magnetic field 34 is produced. The drive of the impeller 12 inductively without physical connection between the coil assembly 18 and the impeller 12 , This is indicated by the impeller 12 internal or attached magnets 14 on. An exemplary arrangement of magnets 14 is related to 3 described.

2 zeigt eine schematische Ansicht eines Flügelrads 12 für eine Flügelradpumpe 10. Das hier dargestellte Flügelrad 12 weist einen Ring 32 auf, von dem sich zu einem Verbindungsteil 44 hin drei Flügel 30 erstrecken. Die Flügel 30 sind so ausgebildet, dass sich in Abhängigkeit der Drehrichtung 36 eine Strömung des in dem Rücklaufrohr 16 aufgenommenen Elektrolyten 42 (z. B. Kalilauge) in Richtung der Pfeile 38 und 40 einstellt. Die in 2 gewählte Darstellung für das Flügelrad 12 ist beispielhaft; es können auch anders ausgestaltete Flügelräder verwendet werden. Wichtig ist jedoch, dass in oder an den Flügeln 30 bzw. in dem Ring 32 Magnete 14 angeordnet sind, welche im Zusammenspiel mit der Spulenanordnung 18 und deren Ansteuerung eine Drehbewegung (36) hervorrufen. Die Form der in 2 dargestellten Flügel 30 ist nur beispielhaft. Zur Erzeugung einer bestimmten Strömung kann die Form auch anders ausgestaltet sein. 2 shows a schematic view of an impeller 12 for an impeller pump 10 , The impeller shown here 12 has a ring 32 on, from which to a connecting part 44 out three wings 30 extend. The wings 30 are designed so that depending on the direction of rotation 36 a flow of the in the return pipe 16 absorbed electrolytes 42 (eg potassium hydroxide solution) in the direction of the arrows 38 and 40 established. In the 2 selected representation for the impeller 12 is exemplary; It can also be used differently designed impellers. It is important, however, that in or on the wings 30 or in the ring 32 magnets 14 are arranged, which in conjunction with the coil assembly 18 and whose control is a rotary movement ( 36 ) cause. The shape of in 2 illustrated wings 30 is only an example. To generate a certain flow, the shape can also be configured differently.

3 zeigt eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht einer Flügelradpumpen-Anordnung mit einer Flügelradpumpe 10, wobei eine exemplarische Anordnung der Spulen 20 einer Spulenanordnung 18 und eine exemplarische Anordnung von Magneten 14 dargestellt sind. 3 shows a schematic, partially sectioned view of an impeller pump assembly with an impeller pump 10 wherein an exemplary arrangement of the coils 20 a coil arrangement 18 and an exemplary arrangement of magnets 14 are shown.

Die Magnete 14 sind in bestimmten Abständen innerhalb des Ringes 32 aufgenommen. Bei den Magneten 14 handelt es sich um Dauermagnete. Anstelle der in 3 gezeigten Darstellung können die Magnete 14 auch an den äußeren Enden der Flügel 30 angeordnet sein. Die Magnete 14 können in einem Herstellungsverfahren in ein beispielsweise aus Kunststoff gebildetes Flügelrad 12 eingebettet werden. Daher sind die Magnete 14 gegenüber dem sich innerhalb des Rücklaufrohres 16 befindlichen Elektrolyten 42 (z. B. Kalilauge) isoliert.The magnets 14 are at certain intervals within the ring 32 added. With the magnets 14 they are permanent magnets. Instead of in 3 As shown, the magnets can 14 also at the outer ends of the wings 30 be arranged. The magnets 14 can in a manufacturing process in a formed example of plastic impeller 12 be embedded. Therefore, the magnets 14 opposite to the inside of the return pipe 16 located electrolyte 42 (eg potassium hydroxide) isolated.

Die Spulen 20 der Spulenanordnung 18 können in Abhängigkeit einer gewünschten Drehzahl derart von Strom durchflossen werden, dass sich aufgrund des dadurch in den jeweiligen Spulen 20 erzeugten Magnetfeldes 34 die Magnete 14 in einer gewünschten Weise zu den Spulen 20 bewegen. In Abhängigkeit der Steuerung und Beaufschlagung mit Strom der jeweiligen Spulen 20 erfolgt eine Drehbewegung des Flügelrads 12 um die Achse A, um eine Strömung des sich innerhalb des Rücklaufrohres 16 befindlichen Elektrolyten 42 einzustellen. Die Spulen 20 der Spuleanordnung 18 sind an der äußeren Umfangsfläche 28 des Rücklaufrohres 16 angeordnet, wobei diese von einem isolierenden Fluid 22 umgeben sind.The spools 20 the coil arrangement 18 can be traversed in dependence of a desired speed of such current that due to thereby in the respective coils 20 generated magnetic field 34 the magnets 14 in a desired manner to the coils 20 move. Depending on the control and application of current of the respective coils 20 a rotary movement of the impeller takes place 12 about the axis A, to a flow of itself within the return pipe 16 located electrolyte 42 adjust. The spools 20 the winding arrangement 18 are on the outer peripheral surface 28 the return pipe 16 arranged, these being an insulating fluid 22 are surrounded.

Die Ausgestaltung eines Elektrolyseurs mit der in den Figuren gezeigten Flügelradpumpe 10 eignet sich dabei besonders für einen Elektrolyseur, der von einem isolierenden Fluid 22 vollständig umgeben in einem Druckbehälter (in den Figuren nicht dargestellt) aufgenommen ist. Zumindest aber befindet sich das Rücklaufrohr 16 in einem Abschnitt des Elektrolyseurs, in welchem die Flügelradpumpe 10 angeordnet ist, welcher Abschnitt von dem nicht leitenden Fluid 22 umgeben ist. Durch die Aufnahme des Elektrolyseurs bzw. des Rücklaufrohres 16 in einen mit dem isolierenden Fluid 22 umgebenen Bereich des Elektrolyseurs ist auch die Stromzuführung zu den einzelnen Spulen 20 der Spulenanordnung 18 sowie die Beaufschlagung mit Strom der Spulen 20 einfach möglich, ohne eine Isolierung gegenüber einem Elektrolyten 42 oder Bestandteilen des Elektrolyseurs vornehmen zu müssen. Das isolierende Fluid 22 beeinträchtigt die Stromzuführung zu den Spulen 20 und die Magnetfelder 34 nicht. Das isolierende Fluid 22 dient somit auch als Isolator. Das isolierende Fluid 22 ist in einem Druckbehälter des Elektrolyseurs aufgenommen, wobei das isolierende Fluid 22 den Elektrolyseur umgibt und auch die Rücklaufrohre des Elektrolyseurs von dem isolierenden Fluid 22 umgebend in dem Elektrolyseur aufgenommen sind. Die Flügelradpumpe 10 weist den Vorteil auf, dass keine Kontaktierung des Flügelrads 12 zum Antreiben des Flügelrads 12 durch die Wände des Rücklaufrohres 16 oder durch den Elektrolyten 42 erfolgen muss.The embodiment of an electrolyzer with the impeller pump shown in the figures 10 It is particularly suitable for an electrolyzer, that of an insulating fluid 22 completely surrounded in a pressure vessel (not shown in the figures) is added. At least, however, is the return pipe 16 in a section of the electrolyzer in which the impeller pump 10 is arranged, which portion of the non-conductive fluid 22 is surrounded. By the inclusion of the electrolyzer or the return pipe 16 in one with the insulating fluid 22 surrounded area of the electrolyzer is also the power supply to the individual coils 20 the coil arrangement 18 as well as the application of current of the coils 20 easily possible without isolation from an electrolyte 42 or to make components of the electrolyzer. The insulating fluid 22 affects the power supply to the coils 20 and the magnetic fields 34 Not. The insulating fluid 22 thus also serves as an insulator. The insulating fluid 22 is received in a pressure vessel of the electrolyzer, wherein the insulating fluid 22 surround the electrolyzer and also the return pipes of the electrolyzer of the insulating fluid 22 surrounding are received in the electrolyzer. The impeller pump 10 has the advantage that no contacting of the impeller 12 for driving the impeller 12 through the walls of the return pipe 16 or through the electrolyte 42 must be done.

Bei der vorstehend erwähnten Elektrolyseur-Anordnung kann mittels der hier gezeigten Flügelradpumpe 10 eine Durchströmung des Elektrolyseurs mit dem Elektrolyten 42 erreicht oder unterstützt werden. Jedoch kann sich auch aufgrund der Elektrolyse und dem Aufsteigen von den Gasen (z. B. Wasserstoff und Sauerstoff) in dem in den Elektrolyseur gebildeten Elektrolyseräumen eine natürliche Umwälzung in dem Elektrolyseur einstellen. Ebenso unterstützt die Rückführung über Rücklaufrohre (z. B. Rücklaufrohr 16) eine natürliche Umwälzung. Gerade beim Anfahren bzw. beim Start der Elektrolyse in einem Elektrolyseur kann diese natürliche Umwälzung jedoch noch nicht ausreichend sein, so dass zumindest anfangs eine Flügelradpumpe 10 zur Unterstützung der Durchströmung verwendet werden kann.In the above-mentioned electrolyzer arrangement, by means of the impeller pump shown here 10 a flow through the electrolyzer with the electrolyte 42 be reached or supported. However, due to the electrolysis and the rising of the gases (eg, hydrogen and oxygen) in the electrolyzer spaces formed in the electrolyzer, a natural circulation in the electrolyzer may also occur. Likewise, the return line is supported by return pipes (eg return pipe 16 ) a natural upheaval. However, especially when starting or when starting the electrolysis in an electrolyzer, this natural circulation may not be sufficient, so that at least initially an impeller pump 10 can be used to support the flow.

Zusätzlich zu den in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsformen können aber auch die an der äußeren Umfangsfläche 28 des Rücklaufrohres 16 angeordneten Magnete 14 über weitere Mittel oder Einrichtungen an dem Rücklaufrohr 16 angeordnet sein. Die Magnete 14 können beispielsweise auch angeklebt oder über andere bekannte Verfahren dauerhaft mit dem Rücklaufrohr 16 verbunden werden. Auch die Aufnahme der Spulen 20 in einen Isolierungskörper, welcher auf die äußeren Umfangsfläche 28 des Rücklaufrohres 16 aufgebracht wird, ist möglich.In addition to those in the 1 to 3 However, embodiments shown can also on the outer peripheral surface 28 the return pipe 16 arranged magnets 14 via other means or devices on the return pipe 16 be arranged. The magnets 14 For example, can also be glued or permanently using other known methods with the return pipe 16 get connected. Also the recording of the coils 20 in an insulating body, which on the outer peripheral surface 28 the return pipe 16 is applied is possible.

Der entscheidende Vorteil bei den in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungen liegt darin, dass der Antrieb der Flügelradpumpe 12 ohne physischen Kontakt und ohne eine Stromzuführung für den Antrieb durch das Rücklaufrohr 16 und den Elektrolyten 42 erfolgt. Der induktive Antrieb über die Spulenanordnung 18 bietet zudem den Vorteil, dass die Flügelradpumpe 10 an verschiedenen Positionen des Rücklaufrohres 16 in Bezug auf die Höhe ohne große konstruktive Umgestaltungen bei einem Elektrolyseur möglich ist. In der Regel ist jedoch vorgesehen, dass die Flügelradpumpe 10 in einem unteren Bereich des Rücklaufrohres 16 angeordnet ist, welcher sich über einem Elektrolyseraum befindet, dem der durch das Rücklaufrohr 16 zurückströmende Elektrolyt 42 zugeführt wird. Ferner können in einem Rücklaufrohr 16 mehrere solcher Flügelradpumpen 10 angeordnet sein. Die Auswahl der Anzahl der Flügelradpumpen 10 hängt dabei von der durch einen Elektrolyseur zu erzeugenden Umsatzleistung in Bezug auf die erzeugten Gase (z. B. Wasserstoff und Sauerstoff) ab.The decisive advantage in the in the 1 to 3 shown embodiments is that the drive of the impeller pump 12 without physical contact and without a power supply for driving through the return pipe 16 and the electrolyte 42 he follows. The inductive drive via the coil arrangement 18 also offers the advantage that the impeller pump 10 at different positions of the return pipe 16 in terms of height without major structural changes in an electrolyzer is possible. As a rule, however, it is provided that the impeller pump 10 in a lower region of the return pipe 16 is arranged, which is located above an electrolysis space, that through the return pipe 16 returning electrolyte 42 is supplied. Further, in a return pipe 16 several such impeller pumps 10 be arranged. The selection of the number of impeller pumps 10 In this case, it depends on the conversion power to be generated by an electrolyzer with respect to the generated gases (eg hydrogen and oxygen).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: FlügelradpumpeVane
1212: Flügelradimpeller
1414: Magnetmagnet
1616: RücklaufrohrReturn pipe
1818: Spulenanordnungcoil assembly
2020: SpuleKitchen sink
2222: Fluidfluid
2424: Lagerringbearing ring
2525: Lagerringbearing ring
2626: innere Umfangsflächeinner peripheral surface
2828: äußere Umfangsflächeouter peripheral surface
3030: Flügelwing
3232: Ringring
3434: Magnetfeldmagnetic field
3636: Pfeilarrow
3838: Pfeilarrow
4040: Pfeilarrow
4242: Elektrolytelectrolyte
4444: Verbindungsteilconnecting part
AA: Achseaxis

Claims

Impeller pump arrangement for an electrolyzer comprising at least one gas separator and a return pipe ( 16 ), over which separated liquid flows into the space of an electrolytic cell, to circulate at least one electrolyte ( 42 ), wherein the electrolyzer is completely covered by an electrically non-conductive, insulating fluid ( 22 ) is received in a pressure vessel surrounded and the return pipe ( 16 ) at least in the area of the impeller pump ( 10 ) of the insulating fluid ( 22 ), wherein the impeller pump ( 10 ) an impeller ( 12 ) and the impeller ( 12 ) on its outer periphery magnets ( 14 ) and the impeller ( 12 ) within the return pipe ( 16 ) and wherein a coil arrangement ( 18 ) on the outer peripheral surface ( 28 ) of the return pipe ( 16 ) and the coils ( 20 ) of the coil arrangement ( 18 ) are connected to a power source and via the generated magnetic field ( 34 ) the impeller pump ( 10 ) is controllable, wherein the at least one return pipe ( 16 ) consists of a non-conductive plastic or a non-magnetic sheet, wherein the insulating fluid ( 22 ) as an insulator for the contacting and the power supply to the individual coils ( 20 ) of the coil arrangement ( 18 ) and the impingement of electricity and wherein the impeller ( 12 ) an even or an odd number of wings ( 30 ), which at their outer ends with a wing ( 30 ) surrounding ring ( 32 ) and wherein the magnets ( 14 ) in the ring ( 32 ) are arranged.

An impeller pump assembly according to claim 1, wherein the electrically non-conductive fluid ( 22 ) is an oil.

An impeller pump assembly according to claim 1 or 2, wherein the impeller ( 12 ) between two bearing rings ( 24 . 25 ), wherein the two bearing rings ( 24 . 25 ) on the inner peripheral surface ( 26 ) of the at least one return pipe ( 16 ) in the region of the coils ( 20 ) are arranged.

An impeller pump assembly according to any one of claims 1 to 3, wherein the impeller ( 12 ) consists of a non-corrosive material.

An impeller pump assembly according to any one of claims 1 to 4, wherein the power supply for controlling the speed of the impeller ( 10 ) is controllable by means of a controller as a function of certain parameters of the electrolyzer.