ES1075285U - Dispositivo de electrólisis para demostraciones. - Google Patents
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Abstract
1. Dispositivo de electrólisis para demostraciones, del tipo de los que comprenden al menos un ánodo y un cátodo montados en un soporte superior de material aislante, estando dichos ánodo y cátodo conductores conectados mediante un cableado a los polos de una fuente de alimentación eléctrica que proporciona una corriente continua, caracterizado porque la fuente de alimentación eléctrica es una fuente de alimentación conmutada que proporciona una tensión igual o inferior a 48 voltios, estando el cátodo conformado en un cuerpo tubular fijado a un collarín conductor anular de anclaje en el soporte superior encontrándose en un orificio pasante de dicho collarín un taco aislante, el cual presenta un orificio por el cual se encuentra dispuesto un tornillo pasante, de vinculación de un ánodo alargado interior, coaxial con el cátodo, definiéndose una región tubular intermedia con un espesor de 2 a 20 milímetros, una longitud de 30 a 80 milímetros y un diámetro interior de 10 a 40 milímetros; y porque el soporte superior está conformado por dos semicarcasas, presentando la semicarcasa inferior al menos un orificio principal de paso del extremo inferior del collarín y adyacente al menos un orificio auxiliar de colocación de un tornillo de fijación de dicho collarín; y porque el cátodo exterior presenta unos orificios de convección en su extensión.2. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque la fuente de alimentación es de 24 voltios.3. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el collarín presenta el orificio pasante con un roscado de alojamiento del taco aislante, y el extremo inferior también está roscado, de acoplamiento del cátodo de forma coaxial con el ánodo, presentando el collarín un regruesamiento o aro superior, estando este aro superior afectado por un entrante lateral de bloqueo de giro, enfrentado a una cara interior lateral del soporte superior, y un orificio de fijación por un tornillo de fijación desde la parte inferior del soporte superior.4. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende dos juegos de ánodo y cátodo dispuestos en paralelo en la parte inferior del soporte superior.5. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cableado interior comprende un conector de entrada en la superficie del soporte superior, de conexión de la fuente de alimentación eléctrica a los cátodos y ánodos mediante unos conectores a los tornillos de sujeción a los ánodos en los tacos aislantes y unos conectores a los extremos del tornillo de fijación sobresaliente de la parte superior del collarín.
Description
Dispositivo de electrólisis para
demostraciones.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de electrólisis para demostraciones, destinado
principalmente a posibilitar la realización la electrólisis del agua
salina en unas condiciones de baja tensión y temperatura moderada,
aumentando la seguridad de funcionamiento y la fiabilidad.
El dispositivo de la invención es aplicable en
el sector de materiales de laboratorio con fines educativos y para
demostraciones de ciencia en general.
Son conocidos distintos dispositivos para
realizar la electrólisis del agua, ya sean usados de forma
industrial, como material de laboratorio de precisión o como
material de laboratorio educativo y para demostraciones.
Un dispositivo de electrolisis básico comprende
al menos un ánodo y un cátodo metálicos, montados en un soporte
superior de material aislante, de forma que se puede introducir
dicha pareja de ánodo y cátodo en un recipiente con agua y una
pequeña cantidad de sal por su parte superior, quedando fuera del
agua el soporte, que permite su sujeción. Dichos ánodo y cátodo
están conectados mediante un cableado de alimentación a los polos de
una fuente de alimentación. Esta fuente de alimentación suele
comprender un rectificador de la corriente alterna de la red a 220
voltios o 110 voltios para producir corriente continua, y un fusible
como protección contra sobrecargas de corrien-
te.
te.
En realidad, estos dispositivos presentan varios
problemas en su funcionamiento, ya que las citadas tensiones de
trabajo no son seguras frente al contacto con partes desnudas
sometidas a tensión, existiendo un riesgo de daño serio en caso de
electrocución. Tal es el problema de estos aparatos no cumplen con
la normativa europea de seguridad eléctrica, y no consiguen el
marcado CE por dicha falta de seguridad.
Es más, trabajando el dispositivo con estas
tensiones, la intensidad de corriente que pasa por el agua, entre el
ánodo y el cátodo es elevada, y se produce un sobrecalentamiento del
agua sometida a electrólisis, que alcanza con facilidad los 60
grados centígrados, con el riesgo de quemaduras que ello
conlleva.
Cuando el agua presenta salinidades superiores a
600 miligramos por litro, la intensidad de corriente es superior a
la admisible por el fusible de protección, con lo que hace que éste
se funda y no se pueda realizar la electrólisis.
En algunos casos, los usuarios han cambiado el
fusible por uno con mayor valor de corriente admisible, para evitar
que se funda tan pronto, y poder realizar la demostración. Este
cambio del fusible es problemático, ya que el calentamiento del agua
y la intensidad de corriente que circula por el cableado aumentan
exponencialmente, llegando a fundir, incluso dichos cableados de
alimentación del dispositivo.
El solicitante de la presente invención
desconoce la existencia de antecedentes que resuelvan de forma
satisfactoria la problemática expuesta.
El dispositivo de electrólisis para
demostraciones, objeto de esta invención, presenta unas
particularidades técnicas destinadas a ofrecer un funcionamiento más
seguro, fiable y duradero.
El dispositivo es de los que comprenden al menos
un ánodo y un cátodo conductores montados en un soporte superior de
material aislante, estando dichos ánodo y cátodo conectados mediante
un cableado a los polos de una fuente de alimentación eléctrica que
proporciona una corriente continua.
De acuerdo con la invención la fuente de
alimentación eléctrica es una fuente de alimentación conmutada que
proporciona una tensión igual o inferior a 48 voltios. El cátodo
está conformado en un cuerpo tubular fijado a un collarín conductor
anular de anclaje en el soporte superior encontrándose en un
orificio pasante de dicho collarín un taco aislante, el cual
presenta un orificio por el cual se encuentra dispuesto un tornillo
pasante, de vinculación de un ánodo alargado interior, coaxial con
el cátodo. El cátodo y el ánodo definen una región tubular
intermedia con un espesor variable, que puedes estar en un rango de
2 a 20 milímetros, una longitud en un rango de 30 a 80 milímetros y
un diámetro interior en un rango de 10 a 40 milímetros. El soporte
superior está conformado por dos semicarcasas, presentando la
semicarcasa inferior al menos un orificio principal de paso del
extremo inferior del collarín y adyacente al menos un orificio
auxiliar de colocación de un tornillo de fijación de dicho collarín.
A su vez, el cátodo exterior presenta unos orificios de convección
en su extensión que facilitan la circulación del agua de la región
tubular entre el ánodo y el cátodo, evitando su sobrecalentamiento
por estar inmovilizada.
En una realización preferente la fuente de
alimentación es de 24 voltios por lo que somete a las distintas
partes descubiertas sometidas a tensión con un voltaje seguro
inferior a los 48 voltios, tal como exigen las normativas de
seguridad.
Las dimensiones arriba citadas del ánodo, el
cátodo y de la región tubular entre ambos están calculadas para que
la electrólisis se realice de forma adecuada, sin ejercer
sobrecalentamientos en el agua salina, y sin que la intensidad de
corriente eléctrica sobrecargue el cableado. Estas dimensiones
implican un aumento de la superficie enfrentada entre el ánodo y el
cátodo y una reducción de la distancia entre los mismos, pero
manteniendo un nivel de seguridad acorde con el fin buscado.
En estas condiciones la temperatura del agua
salina alrededor del ánodo y del cátodo se mantiene en un rango
entre 30 y 35 grados centígrados, lejos de las altas temperaturas
que se alcanzan con un dispositivo de electrólisis convencional.
El dispositivo está preparado para trabajar con
salinidades del agua de hasta 2000 miligramos por litro en un
funcionamiento continuo.
Si en algún momento la salinidad del agua
sometida a electrólisis fuera superior, por ejemplo de hasta 30.000
miligramos por litro, entonces la fuente de alimentación conmutada
hace que la fuerte intensidad teórica que debería circular entre el
cátodo y el ánodo sea limitada a la tensión máxima que la fuente de
alimentación conmutada puede suministrar. En este caso la fuente de
alimentación conmutada se bloquea y suministra una tensión pulsante
limitada. La limitación de la tensión pulsante y el valor máximo de
corriente eléctrica que realmente puede producir la fuente de
alimentación conmutada, mantienen la situación bajo control. Como la
intensidad máxima se ha limitado por diseño de la fuente de
alimentación conmutada, se protege el cableado interno y se evita
que el agua eleve en exceso su temperatura.
El collarín presenta el orificio pasante con un
roscado de alojamiento del taco aislante, y el extremo inferior
también está roscado, de acoplamiento del cátodo de forma coaxial
con el ánodo. El collarín presenta un regruesamiento o aro superior,
el cual está afectado por un entrante lateral de bloqueo de giro,
enfrentado a una cara interior lateral del soporte superior. En
dicho aro superior también se encuentra un orificio de fijación por
un tornillo de fijación dispuesto desde la parte inferior del
soporte superior, más concretamente de la semicarcasa inferior.
En una realización preferente, el dispositivo
comprende dos juegos de ánodo y cátodo dispuestos en paralelo en la
parte inferior del soporte superior para aumentar la realización de
la electrólisis, y además permitir una mayor estabilidad en su
posición vertical.
El cableado interior, que se encuentra alojado
dentro del soporte superior, comprende un conector de entrada en la
superficie del soporte superior, de conexión de la fuente de
alimentación eléctrica a los cátodos y ánodos mediante unos
conectores a los tornillos de sujeción a los ánodos en los tacos
aislantes, y unos conectores a los extremos del tornillo de fijación
sobresaliente de la parte superior del collarín.
Las fuentes de alimentación conmutadas que se
pueden utilizar en el dispositivo son económicas, por lo que no se
produce in incremento excesivo del precio del dispositivo, y se
elimina el uso del fusible utilizado en los dispositivo
anteriormente conocidos, eliminando así un posible medio de
manipulación inadecuada por parte del usuario, y reduciendo el
riesgo que conlleva la sobrecarga del dispositivo al cambiar el
fusible por uno inadecuadamente mayor.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las
características de la invención, se acompaña a la presente memoria
descriptiva un juego de dibujos en los que, con carácter ilustrativo
y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
- La figura 1 muestra una vista el alzado del
dispositivo completo con la fuente de alimentación.
- La figura 2 muestra una explosión del conjunto
de soporte superior y ánodos y cátodos.
Como se puede observar en las figuras
referenciadas el dispositivo comprende una fuente de alimentación
eléctrica (1) de corriente continua, con circuito de transformación
de tipo conmutado y que suministra 24 voltios de tensión y 2,5
amperios de corriente máxima, conectable a dos parejas de ánodos (2)
y cátodos (3), las cuales están dispuestas en la parte inferior de
un soporte superior (4) de material aislante.
El soporte superior (4) está conformado por dos
semicarcasas (41a, 41b) que se acoplan mediante unas lengüetas (42),
definiendo un interior hueco. La semicarcasa inferior (41b) presenta
sendos orificios principales (43) para la colocación de cada uno de
las parejas de ánodo (2) y cátodo (3), encontrándose adyacentes a
estos orificios principales (43) unos orificios auxiliares (44).
Cada pareja de ánodo (2) y cátodo (3) comprende
un collarín (5) metálico alojado en el interior del soporte superior
(4) para su anclaje firme. Este collarín (5) presenta un orificio
pasante (51) dotado de un roscado para el acoplamiento de un taco
aislante (6), encontrándose en el extremo inferior (52) de dicho
collarín (5) un roscado de acoplamiento de del cátodo (3) por su
extremo superior (31) roscado. El collarín (5) presenta un aro
superior (53) regruesado, y que está afectado por un entrante
lateral (54) de bloqueo de giro, enfrentado a una pared interior del
soporte superior (4) que evita su giro. Dicho aro superior (53)
también presenta un orificio de fijación (55) por un tornillo de
fijación (7) introducido desde la parte inferior del soporte
superior (4), a través del orificio auxiliar (44), y sobresaliendo
parte del extremo superior de dicho tornillo de fijación (7) sobre
el collarín (5).
El taco aislante (6) presenta un orificio (61)
de colocación de un tornillo pasante (8) desde la parte superior, y
en cuyo extremo inferior se acopla el ánodo (2) mediante un orificio
roscado (21).
El cátodo (2) presenta una configuración tubular
con una altura efectiva de de 76,9 milímetros y un diámetro interior
de 31,6 milímetros, encontrándose en su superficie unos orificios de
convección (32) de paso del agua en electrólisis con un diámetro de
9,5 milímetros. A su vez, el ánodo (2) está dispuesto coaxial en su
interior, macizo y de forma tubular escalonada, con una altura
efectiva de 46,8 dímetros y diámetros exteriores de 17,5 y 21
milímetros, Entre ambos se define una región tubular intermedia, de
forma aproximadamente tubular, y con un espesor variable de 5 a 8
milímetros aproximadamente, y una longitud de 50 milímetros
aproximadamente.
El soporte superior comprende en un cableado (9)
interior con un conector de entrada (91) y dos conectores de
horquilla (92) para su conexión en los tornillos pasantes (8) de los
ánodos (2) y dos conectores tubulares (93) para anclarse en los
extremos de los tornillos de fijación (7) que sobresalen de los
collarines (5) en los que están anclados los cátodos (3).
Una vez descrita suficientemente la naturaleza
de la invención, así como un ejemplo de realización preferente, se
hace constar a los efectos oportunos que los materiales, forma,
tamaño y disposición de los elementos descritos podrán ser
modificados, siempre y cuando ello no suponga una alteración de las
características esenciales de la invención que se reivindican a
continuación.
Claims (5)
1. Dispositivo de electrólisis para
demostraciones, del tipo de los que comprenden al menos un ánodo y
un cátodo montados en un soporte superior de material aislante,
estando dichos ánodo y cátodo conductores conectados mediante un
cableado a los polos de una fuente de alimentación eléctrica que
proporciona una corriente continua, caracterizado porque la
fuente de alimentación eléctrica es una fuente de alimentación
conmutada que proporciona una tensión igual o inferior a 48 voltios,
estando el cátodo conformado en un cuerpo tubular fijado a un
collarín conductor anular de anclaje en el soporte superior
encontrándose en un orificio pasante de dicho collarín un taco
aislante, el cual presenta un orificio por el cual se encuentra
dispuesto un tornillo pasante, de vinculación de un ánodo alargado
interior, coaxial con el cátodo, definiéndose una región tubular
intermedia con un espesor de 2 a 20 milímetros, una longitud de 30 a
80 milímetros y un diámetro interior de 10 a 40 milímetros; y porque
el soporte superior está conformado por dos semicarcasas,
presentando la semicarcasa inferior al menos un orificio principal
de paso del extremo inferior del collarín y adyacente al menos un
orificio auxiliar de colocación de un tornillo de fijación de dicho
collarín; y porque el cátodo exterior presenta unos orificios de
convección en su extensión.
2. Dispositivo, según la reivindicación 1,
caracterizado porque la fuente de alimentación es de 24
voltios.
3. Dispositivo, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el collarín
presenta el orificio pasante con un roscado de alojamiento del taco
aislante, y el extremo inferior también está roscado, de
acoplamiento del cátodo de forma coaxial con el ánodo, presentando
el collarín un regruesamiento o aro superior, estando este aro
superior afectado por un entrante lateral de bloqueo de giro,
enfrentado a una cara interior lateral del soporte superior, y un
orificio de fijación por un tornillo de fijación desde la parte
inferior del soporte superior.
4. Dispositivo, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende
dos juegos de ánodo y cátodo dispuestos en paralelo en la parte
inferior del soporte superior.
5. Dispositivo, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cableado
interior comprende un conector de entrada en la superficie del
soporte superior, de conexión de la fuente de alimentación eléctrica
a los cátodos y ánodos mediante unos conectores a los tornillos de
sujeción a los ánodos en los tacos aislantes y unos conectores a los
extremos del tornillo de fijación sobresaliente de la parte superior
del collarín.
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