RU2055941C1

RU2055941C1 - Apparatus to produce hydrogen-oxygen mixture

Info

Publication number: RU2055941C1
Application number: RU9494043635A
Authority: RU
Inventors: Владимир Яковлевич Воротников; Алексей Григорьевич Ядрошников; Игорь Анатольевич Севидов; Виктор Михайлович Семенов
Original assignee: Владимир Яковлевич Воротников
Priority date: 1994-12-22
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 1996-03-10
Also published as: RU94043635A

Abstract

FIELD: electrotechnical generators. SUBSTANCE: apparatus to produce hydrogen-oxygen mixture has case housing electrolytic cells formed by laminated bipolar electric parts connected to gas separator and gas burner. Apparatus is equipped with waterlock and chamber for dressing of gas mixture manufactured in the form of vessel installed outside of case but having common wall with it. Chamber is divided by means of vertical partition. Each part of it is connected to gas separator through non- return valves and tubes installed in waterlock and chamber for dressing of gas mixture at some distance from bottom. Waterlock and chamber have branch pipes coupled to gas burner. EFFECT: improved efficiency of production of hydrogen- oxygen mixture. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электрохимическим генераторам, предназначенным для получения водорода и кислорода и может найти применение в устройствах для кислородно-водородной сварки, пайки и резки металлов. The invention relates to electrochemical generators designed to produce hydrogen and oxygen and can find application in devices for oxygen-hydrogen welding, brazing and cutting of metals.

Известно устройство для разложения воды с получением гремучего газа, состоящее из нескольких электролизных ячеек, соединенных друг с другом и расположенных в одном корпусе. Ячейки представляют собой открытые сверху сосуды, выходы из которых расположены на разных высотах. Выход из каждой последующей ячейки расположен ниже, чем у предыдущей. Ячейка, выход которой расположен наиболее высоко, соединяется отверстием в дне с внутренней частью корпуса. (См. заявку Франции N 2245782, кл. С 25 В 1/04, 1974). A device for the decomposition of water to produce explosive gas, consisting of several electrolysis cells connected to each other and located in the same housing. The cells are open top vessels, the exits from which are located at different heights. The exit from each subsequent cell is located lower than the previous one. The cell, the outlet of which is located highest, is connected by a hole in the bottom with the inside of the housing. (See the application of France N 2245782, cl. With 25 In 1/04, 1974).

Основным недостатком конструкции является невозможность регулирования получаемой смеси, что приводит к получению пламени с одной температурой. The main drawback of the design is the inability to control the resulting mixture, which leads to the production of a flame with a single temperature.

Известен также способ кислородно-водородной сварки и устройство для его осуществления. Устройство состоит из электролитической ячейки, питаемой электрическим током от силовой сети через трансформатор и выпрямитель, и производит смесь кислорода и водорода, которая подается по трубке в горелку. Последняя содержит пламерассекатель в форме пластинки из пористого материала. Перед тем, как войти в трубку, газообразная смесь проходит через предохранительное устройство, которое уменьшает электрический ток в ячейке при увеличении давления газа. Пламя, полученное на основе образующейся смеси нейтральное, но за счет электролитического генератора вспомогательного газа оно может быть сделано окисляющим или восстанавливающим. (См. например, заявку Франции N 2305509, кл. С 25 В 1/04, 1976). There is also known a method of oxygen-hydrogen welding and a device for its implementation. The device consists of an electrolytic cell, fed by electric current from the power network through a transformer and a rectifier, and produces a mixture of oxygen and hydrogen, which is fed through a tube to the burner. The latter contains a flame arrester in the form of a plate of porous material. Before entering the tube, the gaseous mixture passes through a safety device that reduces the electric current in the cell with increasing gas pressure. The flame obtained on the basis of the resulting mixture is neutral, but due to the electrolytic auxiliary gas generator, it can be made oxidizing or reducing. (See, for example, French application N 2305509, class C 25 B 1/04, 1976).

Основным недостатком конструкции является ее сложность и многоступенчатость процесса регулирования состава получаемой газовой смеси, т.к. для получения окислительного или восстановительного пламени необходимо наличие в схеме вспомогательного электролитического генератора. The main drawback of the design is its complexity and multi-stage process of regulating the composition of the resulting gas mixture, because To obtain an oxidizing or reducing flame, an auxiliary electrolytic generator must be present in the circuit.

Наиболее близким к изобретению является электролизер для получения гремучего газа, включающий корпус с крышкой, внутри которого установлены электролиты, подпиточное устройство, датчик уровня электролита, пламегаситель с засыпкой, крышкой и решетчатым дном, газоотводящее устройство, которое дополнительно снабжено датчиком аварийного уровня, при этом пламегаситель размещен в крышке электролизера и дно пламегасителя установлено по высоте между датчиком уровня электролита и аварийным датчиком электролита. (См. авторское свидетельство СССР N 1456483, кл. С 25 В 1/04, 1989, прототип). Closest to the invention is an electrolyzer for the production of detonating gas, including a housing with a lid, inside which electrolytes are installed, a make-up device, an electrolyte level sensor, a flame arrester with a backfill, a lid and a grating bottom, a gas exhaust device, which is additionally equipped with an emergency level sensor, while the flame arrester placed in the lid of the electrolyzer and the bottom of the arrester is installed in height between the electrolyte level sensor and the emergency electrolyte sensor. (See USSR copyright certificate N 1456483, class C 25 V 1/04, 1989, prototype).

Основным недостатком этой конструкции является невозможность регулирования состава получаемой газовой смеси в широком диапазоне, что значительно сужает область применения изобретения. The main disadvantage of this design is the inability to control the composition of the resulting gas mixture in a wide range, which significantly narrows the scope of the invention.

Целью изобретения является создание конструкции водородного газогенератора, обеспечивающей возможность простого и доступного получения водородно-кислородной газовой смеси в широком диапазоне ее составов. The aim of the invention is the creation of a hydrogen gas generator, which provides the possibility of simple and affordable production of hydrogen-oxygen gas mixture in a wide range of its compositions.

Это решается устройством для получения водородно-кислородной газовой смеси, включающем корпус, в котором установлены электролитические ячейки, образованные пластинчатыми биполярными электродами, соединенные с газоотделителем и газовую горелку, которое дополнительно снабжено гидрозатвором и камерой для обогащения газовой смеси, выполненных в виде емкости, установленной вне корпуса и имеющей общую с ним стенку, разделенной внутри вертикальной перегородкой, каждые из которых соединены с газоотделителем через обратные клапана и трубки, установленные в гидрозатворе и камере для обогащения газовой смеси на расстоянии от дна, при этом и в гидрозатворе, и в камере выполнены патрубки, соединенные с газовой горелкой. This is solved by a device for producing a hydrogen-oxygen gas mixture, including a housing in which electrolytic cells are formed, formed by plate bipolar electrodes connected to a gas separator and a gas burner, which is additionally equipped with a water trap and an enrichment chamber for the gas mixture, made in the form of a tank installed outside case and having a wall common with it, divided inside by a vertical partition, each of which is connected to the gas separator through check valves and tubes installed in the water seal and the chamber for enriching the gas mixture at a distance from the bottom, while in the water seal and in the chamber made pipes connected to the gas burner.

Технический результат использования устройства состоит в том, что оно обеспечивает надежное регулирования состава конечной газовой смеси с возможностью получения окислительного, восстановительного и нейтрального пламени с применением простой конструкции без наличия в схеме вспомогательного газогенератора. The technical result of the use of the device is that it provides reliable control of the composition of the final gas mixture with the possibility of obtaining an oxidizing, reducing and neutral flame using a simple design without the presence of an auxiliary gas generator.

На фиг.1 представлено устройство для получения водородно-кислородной газовой смеси, общий вид; на фиг.2 емкость для обогащения газовой смеси. Figure 1 presents a device for producing a hydrogen-oxygen gas mixture, General view; figure 2 capacity for enrichment of the gas mixture.

Устройство включает корпус 1, в котором установлены электролитические ячейки 2, образованные биполярными пластинчатыми электродами 3. Пластинчатые электроды 3 стянуты крепежными деталями (не обозначены) и образуют полость, которая заполнена электролитом водным раствором щелочи. Для отбора водородно-кислородной газовой смеси верхняя часть одной из концевых пластин соединена по гибкому трубопроводу с газоотделителем, газовая смесь отделяется от щелочи и поступает одновременно с одинаковым расходом в гидрозатвор 5 и камеру 6 для обогащения газовой смеси. Гидрозатвор 5 и камера 6 выполнены в виде емкости, установленной вне корпуса 1 и имеющей общую с ним стенку 7 и разделенной внутри вертикальной перегородкой 8. Гидрозатвор 5 снабжен обратным клапаном 9 и патрубком 10. Камера для обогащения газовой смеси 6 снабжена обратным клапаном 11 и патрубком 12. Через патрубки 10 и 12 водородно-кислородная газовые смеси поступают двумя потоками в газовую горелку 13. The device includes a housing 1, in which electrolytic cells 2 are formed, formed by bipolar plate electrodes 3. The plate electrodes 3 are tightened by fasteners (not indicated) and form a cavity that is filled with an electrolyte with an aqueous alkali solution. For the selection of the hydrogen-oxygen gas mixture, the upper part of one of the end plates is connected via a flexible pipe to the gas separator, the gas mixture is separated from the alkali and enters at the same time into the gas trap 5 and chamber 6 for enriching the gas mixture. The water lock 5 and chamber 6 are made in the form of a tank installed outside the housing 1 and having a common wall 7 with it and divided inside by a vertical partition 8. The water lock 5 is equipped with a check valve 9 and a pipe 10. The chamber for enriching the gas mixture 6 is equipped with a check valve 11 and a pipe 12. Through the nozzles 10 and 12, the hydrogen-oxygen gas mixtures enter two streams into the gas burner 13.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В рабочем положении электролизер заполнен электролитом до рабочего уровня. При подаче постоянного тока на пластинчатые биполярные электроды 3 протекающий через электролит раствор щелочи ток приводит к выделению водорода и кислорода, которые образуют газовую смесь, собирающуюся над уровнем электролита. Газовая смесь через концевую пластину по гибкому трубопроводу поступает в газоотделитель 4, где она освобождается от пены щелочи, образовавшейся в результате электролиза. Из газоотделителя 4 газовая смесь одновременно равными потоками поступает в гидрозатвор 5 и камеру 6. Емкость гидрозатвора 5 заполнена водой. Емкость камеры 6 для обогащения газовой смеси заполнена смесью воды и жидких углеводородов, например бензина. Гидравлическое сопротивление емкостей 5 и 6 устанавливается одинаковым, что позволяет получать водородно-кислородное пламя, пригодное для резки и сварки металлов. Через обратные клапаны 9 и 11 газовая смесь по патрубкам 10 и 12 поступает в газовую горелку 13, работающую по принципу ацетиленовой горелки. In the working position, the cell is filled with electrolyte to the working level. When direct current is supplied to the plate bipolar electrodes 3, the alkali solution flowing through the electrolyte leads to the evolution of hydrogen and oxygen, which form a gas mixture that collects above the electrolyte level. The gas mixture through the end plate through a flexible pipe enters the gas separator 4, where it is freed from alkali foam formed as a result of electrolysis. From the gas separator 4, the gas mixture simultaneously flows in equal streams into the water trap 5 and chamber 6. The capacity of the gas trap 5 is filled with water. The capacity of the chamber 6 for enrichment of the gas mixture is filled with a mixture of water and liquid hydrocarbons, such as gasoline. The hydraulic resistance of tanks 5 and 6 is set the same, which allows you to get a hydrogen-oxygen flame, suitable for cutting and welding of metals. Through the check valves 9 and 11, the gas mixture through the nozzles 10 and 12 enters the gas burner 13, operating on the principle of an acetylene burner.

Использование предлагаемого изобретения обеспечивает следующие преимущества: простоту конструкции и эксплуатации, компактность аппарата; низкую стоимость аппарата; возможность его использования при параметрах тока 220В, 50 Гц для сельского хозяйства, жилищно-коммунального хозяйства, ремонте автомобилей, в бытовых условиях, для пайки черных и цветных металлов, резки, сварки металлов, обработки эмали, керамики, стекла в том числе и кварцевого; экологическую чистоту конструкции; удобство в работе и надежность. The use of the invention provides the following advantages: simplicity of design and operation, compact apparatus; low cost of the device; the possibility of its use with current parameters of 220V, 50 Hz for agriculture, housing and communal services, car repair, in the domestic environment, for soldering ferrous and non-ferrous metals, cutting, welding of metals, processing of enamel, ceramics, glass, including quartz; environmental cleanliness of the structure; convenience in work and reliability.

Claims

DEVICE FOR PRODUCING A HYDROGEN-OXYGEN MIXTURE, comprising a housing in which electrolytic cells formed by plate-shaped bipolar electrodes are connected to the gas separator and a gas burner, characterized in that it is additionally equipped with a water trap and a chamber for enriching the gas mixture, made in the form of a container installed outside the housing and having a common wall with it, divided inside by a vertical partition, and a water seal and a chamber for enriching the gas mixture are connected to the gas separator the valve through check valves and tubes installed in the water seal and the chamber for enriching the gas mixture at a distance from the bottom, while in the water seal and in the chamber for enriching the gas mixture made pipes connected to the gas burner.