RU2252275C1 - Генератор водородно-кислородной смеси - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к технологии электрохимических производств, а именно к устройствам для электролиза воды. Генератор водородно-кислородной смеси содержит, по меньшей мере, один цилиндр с рубашкой охлаждения, самодействующие впускной и выпускной клапаны, поршень и головку цилиндра, образующие замкнутый объем цилиндра, кривошипно-шатунный механизм, связанный с приводом. Электролизер выполнен в герметичном корпусе с рубашкой охлаждения с возможностью свободного прохода через него водного раствора электролита. Электролизер имеет вид двух электродов-полублоков, с зазором вписывающихся друг в друга. Устройство подачи цикловой дозы электролита в электролизер выполнено в виде насоса высокого давления, кинематически или через блок управления связанного с кривошипно-шатунным механизмом, и снабжено форсункой. Технический эффект - повышение производительности генератора и его безопасности в работе. 2 з.п. ф-лы. 4 ил.

Description

Изобретение относится к технологиям электрохимических производств, а именно к устройствам электролиза воды, и может быть широко использовано для выработки экологически чистого топлива, преимущественно для нужд теплоснабжения населения.

Известен применяемый для электрохимического разложения воды электролизер, содержит цилиндрический корпус-анод, полый катод, установленный коаксиально с корпусом, патрубок для ввода электролита и патрубок с отсекателем для вывода газа и источник постоянного тока [1].

Недостатком известного электролизера является низкая производительность и низкая защищенность от взрывов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является электролизер высокого давления для получения гремучего газа, содержит цилиндрический корпус, разделенный обратным клапаном на электродную и газонакопительную части, где электродная часть выполнена с возможностью подводки питания от источника постоянного тока к его электродам, а газонакопительная - с возможностью отвода газа под давлением [2].

Недостатком этого устройства является низкая производительность и высокая опасность взрыва из-за необходимости накапливать газ в электролизере до высокого рабочего давления.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении производительности генератора и его безопасности в работе.

Поставленная задача решается тем, что генератор водородно-кислородной смеси, содержащий электролизер, выполненный с возможностью подводки питания от источника постоянного тока, например от аккумулятора, к его электродам, согласно изобретению содержит по меньшей мере один цилиндр с рубашкой охлаждения, например жидкостной, поршень и головку цилиндра, образующие замкнутый объем цилиндра, самодействующие впускной и выпускной клапаны, кривошипно-шатунный механизм, связанный с приводом, например с электромотором, и устройство подачи водного раствора электролита, например водного раствора едкого калия, при этом цилиндр впускным патрубком сообщен с электролизером, размещенным в герметичном корпусе с рубашкой охлаждения, например жидкостной, выполненным с возможностью свободного прохода через него водного раствора электролита и снабженного выходным патрубком с отсекателем, например выполненным в виде обратного клапана, и циркуляционным контуром электролита в электролизере, имеющим насос и форсунку с кавитатором, устройство подачи водного раствора электролита выполненное в виде насоса высокого давления, например плунжерного, кинематически или через блок управления связанного с кривошипно-шатунным механизмом и снабжено форсункой, которая может, иметь кавитатор, выполненный в виде местного сужения канала. При этом форсунка циркуляционного контура имеет кавитатор, выполненный в виде местного сужения канала, электролизер может иметь вид двух электродов-полублоков, с зазором вписывающихся друг в друга, в которых либо выполнены отверстия, например, при выполнении их из листового никеля, либо которые выполнены из металлической сетки, например, из никелевой.

Сущность изобретения показана на чертеже, где:

На фиг.1 дан схематичный разрез генератора.

На фиг.2 показан разрез электролизера по А-А на фиг.1.

На фиг.3. Вид по стрелке Б на фиг.1.

На фиг.4. Схематичный разрез форсунки в части кавитатора.

Пример выполнения предлагаемого решения.

Генератор водородно-кислородной смеси содержит по меньшей мере один цилиндр 1 (фиг.1-3) с рубашкой охлаждения 2, самодействующие впускной 3, выпускной 4 клапаны, поршень 5 и головку цилиндра 6, образующие замкнутый объем цилиндра 7, кривошипно-шатунный механизм 8, связанный с приводом 9. Цилиндр впускным патрубком 10 сообщен с электролизером 11, выполненным в герметичном корпусе 12 с рубашкой охлаждения 13 с возможностью свободного прохода через него водного раствора электролита, снабжен отсекателем 14 в виде обратного клапана в выходном патрубке 15 и циркуляционным контуром электролита 16, выполненным в виде насоса 17 и форсунки 18 с кавитатором 19 (фиг.4) в виде сужения 20 ее канала 21, кавитационная зона 22. Устройство подачи водного раствора электролита, выполненное в виде насоса 23 высокого давления, кинематически или через блок управления связанного с кривошипно-шатунным механизмом, и снабженное форсункой 24, которая может иметь кавитатор (фиг.4, описано выше). При этом электролизер может иметь вид двух электродов-полублоков 25 и 26, своими элементами 27 с зазором 28 вписывающимися друг в друга, в которых либо выполнены отверстия (перфорация) либо которые выполнены из металлической сетки, электроды-полублоки диэлектрической прокладкой 29 изолированы друг от друга и от корпуса, питание получают от источника 30 постоянного тока, например от аккумулятора. В электролизере выполнена пробка 31 для заправки электролизера водным раствором электролита и кран 32 для контроля за его уровнем. Электролитный бак 33 для хранении водного раствора электролита, отсекатель 34 (гидрозатвор) на линии потребителя, потребитель 35, например, топочная камера котла.

Генератор водородно-кислородной смеси работает следующим образом.

Перед началом работы электролитный бак 33 (фиг.1-4) заправляют водным раствором электролита, например водным раствором едкого калия. Открытием крана 32 контролируют уровень электролита в электролизере 11, при необходимости доливают через пробку 31. Включением, например, блока управления на электроды-полублоки 25 и 26 подают постоянный ток от источника 30. Включается циркуляционный контур 16 электролита, где насос 17 забирает из электролизера 11 водный раствор электролита и под давлением, например, 5-10 атм и через форсунку 18 с кавитатором 19 подает его опять в электролизер 11. В местном сужении 20 канала 21 форсунки 18 скорость циркулируемого водного раствора электролита резко возрастает, а давление падает до критического значения и схлопывание образовавшихся в кавитационной зоне 22 пузырей приводит к диссоциации - разложению воды на водород и кислород, чем повышается производительность устройства. В электролизере 11 либо за счет выполненных в электродах-полублоках 25 и 26 отверстий (перфорации) и зазоры 28 между ними либо за счет их выполненности из металлической сетки водный раствор электролита имеет возможность свободного прохода через электролизер 11 и свободно контактирует со всей поверхностью электродов-полублоков 25 и 26. Затем при протекании постоянного тока от источника 30 через водный раствор электролита происходит электролиз - разложение воды на водород и кислород. Включается привод 9 генератора. Поршень 5 от ВМТ перемещается к НМТ, выпускной самодействующий клапан 4 закрыт, впускной 3 открыт, в электролизере 11 создается разрежение, которое интенсифицирует электролиз воды и повышает производительность устройства. Полученную в электролизере 11 газовую смесь по выходному патрубку 15 с отсекателем 14 и затем по впускному патрубку 10 засасывает в цилиндр 1. При этом насос высокого давления 23 забирает из электролитного бака 33 цикловую дозу водного раствора электролита и под давлением, например, 1-2 МПа (10-20 атм), и через форсунку 24 впрыскивает в электролизер 11, где в кавитаторе 19 (фиг.4) форсунки 24 происходит вышеописанный процесс разложения воды на водород и кислород, что также повышает производительность устройства. Поршень 5 перемещается от НМТ к ВМТ, впускной самодействующий клапан 3 закрыт, выпускной 4 открыт, газовая смесь из цилиндра 1 поршнем 5 под давлением нагнетания через отсекатель 34 (гидрозатвор) подается потребителю 35, например в топочную камеру котельной установки. И циклы повторяются. При взрывах, обратных ударах в генераторе срабатывает отсекатель 14, взрывная волна гасится в цилиндре 1 за счет перемещения поршня 5, что обеспечивает безопасную работу устройства.

Предлагаемый генератор водородно-кислородной смеси в эксплуатации абсолютно безопасен и высоко производителен. Даст возможность широко использовать энергию воды при производстве тепловой энергии для населения.

Источники информации

1. Патент РФ №2034934, С 25 В 9/00, 1/02, 10.05.95.

2. А.с. СССР №1011730, С 25 В 1/12, - прототип, 15.04.83.

Claims (3)

1. Генератор водородно-кислородной смеси, содержащий электролизер, выполненный с возможностью подводки питания от источника постоянного тока к его электродам, отличающийся тем, что генератор содержит по меньшей мере один цилиндр с рубашкой охлаждения, поршень и головку цилиндра, образующие замкнутый объем цилиндра, самодействующие впускной и выпускной клапаны, кривошипно-шатунный механизм, связанный с приводом, и устройство подачи водного раствора электролита, при этом цилиндр впускным патрубком сообщен с электролизером, размещенным в герметичном корпусе с рубашкой охлаждения, выполненным с возможностью свободного прохода через него водного раствора электролита и снабженным выходным патрубком с отсекателем и циркуляционным контуром электролита, имеющим насос и форсунку с кавитатором, устройство подачи водного раствора электролита выполнено в виде насоса высокого давления, кинематически или через блок управления связанного с кривошипно-шатунным механизмом, и снабжено форсункой.

2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что электролизер имеет вид двух электродов-полублоков, с зазором вписывающихся друг в друга, в которых либо выполнены отверстия, либо которые выполнены полыми из металлической сетки.

3. Генератор по п.1, отличающийся тем, что форсунка имеет кавитатор, выполненный в виде местного сужения канала.

Images