RU2347653C1

RU2347653C1 - Device for gas-flame processing of materials

Info

Publication number: RU2347653C1
Application number: RU2007126560/02A
Authority: RU
Inventors: Павел Владимирович Иванов (RU); Павел Владимирович Иванов; Михаил Викторович Палий (RU); Михаил Викторович Палий; Михаил Владимирович Шубин (RU); Михаил Владимирович Шубин; н Грант Левонович Хачатр (RU); Грант Левонович Хачатрян
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Проммаштрейд" (ООО "Проммаштрейд")
Priority date: 2007-07-12
Filing date: 2007-07-12
Publication date: 2009-02-27

Abstract

FIELD: mechanics; tools.

SUBSTANCE: tank with electrolyte is installed above bipolar electrolytic cell. It consists of electrodes in the form of metal plates separated by elastic gaskets with creation of electrolytic cells (EC). In the first plate window is provided for electrolyte, in the last one - opening for gas mixture. In plates of other EC openings are provided for electrolyte and openings for gas mixture. Electrolytic cell has inbuilt facility of electrolyte supply (ESF) in cells with elastic elements with round through opening and communicated by blind channel. Electrolytic cell with inbuilt elastic elements is fixed with tension in clamping frame between end inserts, with preliminary pressing of elastic gaskets, and with provision of pressing of every elastic element of ESF between two plates of appropriate cell. Windows that are accordingly arranged in the first and last plates of the first and last cells have rectilinear upper facets, which are located at the same level for setting of electrolyte level. Ratio of elastic element through hole cross section to area of cross section of blind channel is within the limits of 10-20. Tank with electrolyte is located above electrolytic cell and simultaneously serves as moisture separator, for this purpose window for exhaust of gas mixture in the last cell of electrolytic cell communicated to upper gas section of mentioned tank via gas-removing hole of insert and via exhaust opening of hole. Hydraulic lock is installed downstream electrolyte tank, and its input communicates to output of this tank gas section, and output of hydraulic lock communicates with inlet of facility for supply of gas to burner.

EFFECT: improved reliability, stability and efficiency of electrolysis, possibility to control composition of gas mixture and increased fire and explosion safety.

4 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для получения водородно-кислородной смеси, используемой, преимущественно, при газопламенной обработке материалов смесью газов, получаемой при электролизе воды, и может быть использовано для газовой сварки, пайки, резки, а также в других отраслях промышленности.The invention relates to devices for producing a hydrogen-oxygen mixture, used mainly in gas-flame treatment of materials with a mixture of gases obtained by electrolysis of water, and can be used for gas welding, soldering, cutting, as well as in other industries.

Известны устройства для газопламенной обработки материалов (см. пат. RU №1815052, №2056983, кл. МКИ В23К, 5/00, соотв. 1990, 1994 г.г.). Устройство по пат. №1815052 содержит биполярный электролизер, влагоотделитель, водяной затвор и газовые обогатители с горелкой на выходе, которые соединены между собой сложной системой трубопроводов. В этом устройстве реализуется высокая степень очистки газовой смеси от паров электролита. Устройство по пат. №2056983 содержит два биполярных электролизера, установленных под углом не более 15° к горизонтали и образующих замкнутый контур с напорной емкостью, выполняющей одновременно функции накопителя газовой смеси. На напорной емкости этого устройства смонтированы соединенные газотрубопроводом влагоотделители. Последние сообщены трубопроводами с коллектором и с двумя параллельными магистралями. В одной из магистралей содержится обратный клапан, емкость с парами бензина и огнепреградитель с выпускным клапаном, а другая магистраль содержит огнепреградитель с выпускным клапаном. Общим недостатком данных устройств является наличие сложной разветвленной сети соединительных трубопроводов для водородно-кислородной смеси, которые ненадежны в работе, тем более в условиях повышенных температур, где наиболее часто возникает деформация и дефекты трубопроводов газовой смеси, приводящие к ее утечкам и к возможному возгоранию. Это снижает пожаровзрывобезопасность устройства и может быть причиной аварийной ситуации. Устройства нетехнологичны, громоздки и сложны в сборке, а в пат. №2056983 расположение корпусов электролитов под углом к горизонтали исключает поддержание стабильного уровня электролита в ячейках электролизера, и снижает стабильность электролиза.Known devices for flame treatment of materials (see US Pat. RU No. 1815052, No. 2056983, class MKI V23K, 5/00, respectively 1990, 1994). The device according to US Pat. No. 1815052 contains a bipolar electrolyzer, a water separator, a water lock and gas enrichment devices with a burner at the outlet, which are interconnected by a complex piping system. This device implements a high degree of purification of the gas mixture from electrolyte vapor. The device according to US Pat. No. 2056983 contains two bipolar electrolyzers installed at an angle of not more than 15 ° to the horizontal and forming a closed loop with a pressure tank that simultaneously performs the functions of a gas mixture accumulator. On the pressure vessel of this device mounted moisture separators connected by a gas pipeline. The latter are communicated by pipelines with a collector and with two parallel highways. One of the lines contains a non-return valve, a tank with gasoline vapors and a flame arrester with an exhaust valve, and the other trunk contains a flame arrester with an exhaust valve. A common drawback of these devices is the presence of a complex branched network of connecting pipelines for the hydrogen-oxygen mixture, which are unreliable in operation, especially at elevated temperatures, where the deformation and defects of the pipelines of the gas mixture most often occur, leading to its leakage and possible fire. This reduces the fire and explosion safety of the device and can cause an emergency. The devices are low-tech, bulky and difficult to assemble, and in US Pat. No. 2056983 the location of the electrolyte bodies at an angle to the horizontal eliminates the maintenance of a stable level of electrolyte in the cells of the electrolyzer, and reduces the stability of the electrolysis.

Устройства для получения водородно-кислородной смеси (см пат. ГДР №75010, кл. В23К, 1970 г., пат. RU №2118239, кл. В23К 5/00, 1998 г.) содержат средства контроля уровня электролита в электролизере. Устройство по пат. ГДР содержит корпус с параллельно расположенными электродами, образующими с диэлектрическими прокладками электролитические ячейки, и имеет индикатор контроля уровня электролита. Устройство по пат. RU №2118239 содержит два биполярных электролизера, в каждом из которых имеется диэлектрический фланец с отверстием для газа, разделяющий электролизер и водяной затвор. В диэлектрические фланцы вмонтированы средства поддержания заданных уровней в электролизере. При отклонении уровней электролита в электролизере от допустимых эти средства отключают источник питания или прерывают выработку водородно-кислородной смеси. Однако в электролизерах этих устройств не выполняется автоматическое поддержание заданного уровня в течение всей работы электролизера.Devices for producing a hydrogen-oxygen mixture (see US Pat. GDR No. 75010, class B23K, 1970, US Pat. RU No. 2118239, class B23K 5/00, 1998) contain means for monitoring the electrolyte level in the cell. The device according to US Pat. The GDR contains a housing with parallel electrodes that form electrolytic cells with dielectric spacers, and has an indicator for monitoring the level of electrolyte. The device according to US Pat. RU No. 2118239 contains two bipolar electrolysers, each of which has a dielectric flange with a gas hole separating the electrolyzer and the water seal. Means of maintaining specified levels in the electrolyzer are mounted in dielectric flanges. If the electrolyte levels in the electrolyzer deviate from the permissible values, these means turn off the power source or interrupt the production of a hydrogen-oxygen mixture. However, in the electrolyzers of these devices, automatic maintenance of a given level is not performed during the entire operation of the electrolyzer.

Наиболее близким аналогом выбрано устройство для газопламенной обработки материалов (см. пат. RU №2073594, кл. МПК В23К 5/00, 1994 г.) содержащее: емкость с электролитом, гидрозатвор, средство для подачи газовой смеси к горелке и биполярный электролизер, который выполнен из электродов в виде металлических прямоугольных пластин, разделенных упругими диэлектрическими прокладками, с образованием электролитических ячеек, зажимной каркас с фиксирующими упругими прокладками и с торцевыми вкладышами из диэлектрика, имеющими отверстие соответственно для подачи электролита и газоотводящее отверстие, при этом первая пластина первой ячейки выполнена с окном для подачи электролита из емкости, последняя пластина последней ячейки выполнена с окном для отвода газовой смеси, а в пластинах других ячеек электролизера выполнены отверстия для подачи электролита и отверстия для отвода газовой смеси.The closest analogue is a device for flame treatment of materials (see US Pat. RU No. 2073594, class IPC V23K 5/00, 1994) containing: a container with an electrolyte, a water trap, a means for supplying a gas mixture to the burner, and a bipolar electrolyzer, which made of electrodes in the form of rectangular metal plates separated by elastic dielectric spacers, with the formation of electrolytic cells, a clamping frame with fixing elastic spacers and with end inserts of a dielectric having a hole, respectively I have an electrolyte supply and a gas outlet, while the first plate of the first cell is made with a window for supplying electrolyte from the tank, the last plate of the last cell is made with a window for draining the gas mixture, and holes in the plates of other cells of the electrolyzer are made for feeding the electrolyte and holes for removing the gas mixtures.

В этом устройстве уровень электролита контролируют встроенной в одну ячейку токонепроницаемой перегородкой, имеющей окно для газовой смеси и отверстие для электролита. Наличие токонепроницаемой перегородки существенно увеличивает омическое сопротивление этой ячейки относительно остальных, что может привести к локальному перегреву на этом участке и к разгерметизации устройства, а также может быть причиной выхода устройства из строя.In this device, the electrolyte level is controlled by a current-tight septum integrated in one cell, having a window for the gas mixture and an opening for the electrolyte. The presence of a current-tight partition significantly increases the ohmic resistance of this cell relative to the others, which can lead to local overheating in this area and to depressurization of the device, and can also cause the device to fail.

Кроме этого, электролизер с большим количеством электролитических ячеек (94 шт., как в примере к патенту) имеет повышенный перепад давления газовой смеси между крайними ячейками электролизера. А расположение в общем корпусе с электролизером влагоотделителя и гидрозатвора, сообщенных отверстиями для газовой смеси, ведет к вытеснению электролита под действием давления из электролизера во влагоотделитель, далее - в гидрозатвор и в средство для подачи газовой смеси к горелке. Это снижает пожаровзрывобезопасность и надежность работы устройства.In addition, the cell with a large number of electrolytic cells (94 pcs., As in the example to the patent) has an increased pressure drop of the gas mixture between the extreme cells of the cell. And the location in the common housing with the electrolysis cell of a water separator and a water trap connected by openings for the gas mixture leads to the displacement of the electrolyte under pressure from the electrolyzer to the water trap, then to the water trap and to the means for supplying the gas mixture to the burner. This reduces fire and explosion safety and reliability of the device.

Ни в одном из приведенных устройств не предусмотрена равная дозированную подача электролита в каждую из ячеек электролизера и автоматическое поддержание постоянного уровня электролита в ячейках в процессе всей работы электролизера и не рассмотрен выбор рабочей площади электродных пластин, не предусмотрены условия для регулирования и поддержание заданной плотности тока в ячейках электролизера. Это снижает стабильность и эффективность процесса электролиза и ведет к недостаточной производительности.None of the above devices provides an equal dosed supply of electrolyte to each cell of the electrolyzer and automatic maintenance of a constant electrolyte level in the cells during the entire operation of the electrolyzer and does not consider the selection of the working area of the electrode plates, there are no conditions for regulation and maintenance of a given current density in cells of the electrolyzer. This reduces the stability and efficiency of the electrolysis process and leads to insufficient productivity.

Задачей предложенного технического решения является повышение надежности работы и обеспечение стабильности и эффективности процесса электролиза, автоматическое поддержание заданного уровня электролита в ячейках, повышение производительности устройства, а также снижение пожаровзрывобезопасности.The objective of the proposed technical solution is to increase the reliability and ensure the stability and efficiency of the electrolysis process, automatically maintain a given level of electrolyte in the cells, increase the productivity of the device, as well as reduce fire and explosion safety.

Для решения поставленной задачи предложенное устройство для газопламенной обработки материалов, содержащее: емкость с электролитом, гидрозатвор, средство для подачи газовой смеси к горелке и биполярный электролизер, который выполнен из электродов в виде металлических прямоугольных пластин, разделенных упругими диэлектрическими прокладками, с образованием электролитических ячеек, зажимной каркас с фиксирующими упругими прокладками и с торцевыми вкладышами из диэлектрика, имеющими отверстие соответственно для подачи электролита и газоотводящее отверстие, при этом первая пластина первой ячейки выполнена с окном для подачи электролита из емкости, последняя пластина последней ячейки выполнена с окном для отвода газовой смеси, а в пластинах других ячеек электролизера выполнены отверстия для подачи электролита и отверстия для отвода газовой смеси, согласно изобретению снабжено средством дозированной подачи электролита, которое образовано группой диэлектрических плоских упругих элементов, соответственно встроенных в ячейки электролизера, расположенные между первой и последней ячейками, а каждый упругий элемент выполнен с круглым сквозным отверстием и с сообщенным с ним несквозным протоком, при этом электролизер со встроенными упругими элементами закреплен с натягом в зажимном каркасе между торцевыми вкладышами, с предварительным сжатием упругих прокладок и с обеспечением зажатия каждого упругого элемента средства дозированной подачи между двумя пластинами соответствующей ячейки, с соосным расположением сквозных отверстий упругих элементов и отверстий для подачи электролита, выполненных в пластинах этих ячеек, и с образованием продольного канала, который сообщает первую и последнюю ячейки и сообщен с другими ячейками через несквозной проток упругого элемента, закрепленного в этой ячейке для дозированной подачи в эту ячейку, причем окна, соответственно выполненные в первой и последней пластинах первой и последней ячеек, имеют прямолинейные верхние грани, которые расположены на одном уровне для задания уровня электролита, а соотношение площади поперечного сечения сквозного отверстия упругого элемента к площади поперечного сечения несквозного протока выдержано в пределах 10-20, причем емкость с электролитом расположена над электролизером и одновременно служит влагоотделителем, для чего окно для отвода газовой смеси в последней ячейке электролизера через газоотводящее отверстие вкладыша и через отводное отверстие каркаса сообщено с верхним газовым участком упомянутой емкости, при этом гидрозатвор установлен после емкости с электролитом и его вход сообщен с выходом газового участка этой емкости, а выход гидрозатвора сообщен со входом средства для подачи газа к горелке. Кроме этого, согласно изобретению, диэлектрические прокладки могут быть выполнены в форме рамок. Кроме этого, согласно изобретению, упругие элементы средства дозированной подачи электролита в ячейки выполнены заодно целое с рамкой диэлектрической прокладки и обращены несквозным протоком в ячейку. Кроме того, согласно изобретению, участок упругого элемента в месте расположения сквозного отверстия имеет толщину, меньшую толщины диэлектрической прокладки на величину, равную 0,2-0,6 мм.To solve this problem, the proposed device for flame treatment of materials, comprising: a container with an electrolyte, a water trap, a means for supplying a gas mixture to the burner and a bipolar electrolyzer, which is made of electrodes in the form of rectangular metal plates separated by elastic dielectric spacers, with the formation of electrolytic cells, clamping frame with fixing elastic gaskets and with dielectric end inserts having an opening for supplying electrolyte and a gas outlet, wherein the first plate of the first cell is made with a window for supplying electrolyte from the tank, the last plate of the last cell is made with a window for draining the gas mixture, and holes for supplying the electrolyte and holes for removing the gas mixture are made in the plates of other cells of the electrolyzer, according to the invention equipped with a means of metered supply of electrolyte, which is formed by a group of dielectric flat elastic elements, respectively, built into the cells of the cell located between the first th and last cells, and each elastic element is made with a round through hole and with a through passage connected with it, while the electrolyzer with integrated elastic elements is tightened in the clamping frame between the end inserts, with preliminary compression of the elastic gaskets and ensuring the clamping of each elastic element means dosed supply between two plates of the corresponding cell, with a coaxial arrangement of through holes of elastic elements and holes for supplying electrolyte, made in asthines of these cells, and with the formation of a longitudinal channel that communicates the first and last cells and communicates with other cells through a continuous duct of an elastic element fixed in this cell for dosed supply to this cell, the windows correspondingly made in the first and last plates of the first and the last cells have rectilinear upper faces that are located at the same level to set the electrolyte level, and the ratio of the cross-sectional area of the through hole of the elastic element to the cross-sectional area the cross-section of the through passage is maintained within 10-20, and the container with the electrolyte is located above the electrolyzer and at the same time serves as a moisture separator, for which the window for discharging the gas mixture in the last cell of the cell through the gas outlet of the liner and through the outlet hole of the frame is communicated with the upper gas section of the said container, wherein the water trap is installed after the container with electrolyte and its input is in communication with the outlet of the gas section of this capacity, and the water trap output is communicated with the input of means for supplying g the basics to the burner. In addition, according to the invention, the dielectric spacers can be made in the form of frames. In addition, according to the invention, the elastic elements of the means for the metered supply of electrolyte into the cells are integral with the frame of the dielectric strip and face through the duct into the cell. In addition, according to the invention, the area of the elastic element at the location of the through hole has a thickness less than the thickness of the dielectric strip by an amount equal to 0.2-0.6 mm

Технический результат предложенного решения заключается в возможности автоматического поддержания стабильного уровня электролита в течение всей работы электролизера, в получении заданной производительности за счет обеспечения равномерной дозированной подачи электролита в каждую ячейку до заданного уровня, в получении стабильной плотности тока, в повышении надежности работы устройства, пожаровзрывобезопасности, с одновременным обеспечением равномерной подачи газовой смеси к горелке.The technical result of the proposed solution lies in the ability to automatically maintain a stable electrolyte level during the entire operation of the electrolyzer, in obtaining a given performance by ensuring a uniform dosed supply of electrolyte in each cell to a predetermined level, in obtaining a stable current density, in increasing the reliability of the device, fire and explosion safety, while ensuring a uniform supply of the gas mixture to the burner.

На фиг.1 приведена схема устройства для газопламенной обработки.Figure 1 shows a diagram of a device for flame treatment.

На фиг.2 показаны элементы электролитической ячейки.Figure 2 shows the elements of an electrolytic cell.

На фиг.3 показана первая (последняя) пластина первой (последней) ячейки электролизера, выполненная с окном для подачи электролита (для отвода газовой смеси).Figure 3 shows the first (last) plate of the first (last) cell of the cell, made with a window for supplying electrolyte (for removal of the gas mixture).

На фиг.4 показано сечение электролизера по А-А, в котором упругий элемент выполнен заодно целое с упругой прокладкой.Figure 4 shows a cross-section of the electrolyzer along AA, in which the elastic element is integral with the elastic gasket.

На фиг.5 показано сечение электролизера по А-А, в котором упругий элемент выполнен отдельно от упругой прокладки.Figure 5 shows a cross-section of the cell along AA, in which the elastic element is made separately from the elastic strip.

На фиг.6 показан упругий элемент средства дозирования.Figure 6 shows the elastic element of the dispensing means.

Устройство для газопламенной обработки материалов содержит биполярный электролизер 1, который выполнен с электродами в виде прямоугольных металлических пластин 2 (см. фиг.1, фиг.2).A device for flame treatment of materials contains a bipolar electrolyzer 1, which is made with electrodes in the form of rectangular metal plates 2 (see figure 1, figure 2).

Электроды разделены упругими диэлектрическими прокладками 3 толщиной «а», которые, преимущественно, имеют форму рамок. Пластины 2 с диэлектрическими прокладками 3 образуют электролитические ячейки 4. Зажимной каркас 5, например хомут, выполнен с фиксирующими упругими элементами 6, 7 и с торцевыми вкладышами 8, 9 и имеет отводное отверстие 5¹. В торцевых вкладышах 8, 9 выполнены соответственно отверстие 10 для подачи электролита и газоотводящее отверстие 11.The electrodes are separated by elastic dielectric spacers 3 of thickness "a", which, mainly, have the form of frames. Plate 2 with dielectric gaskets 3 form electrolytic cells 4. The clamping frame 5, for example a clamp, is made with fixing elastic elements 6, 7 and with end inserts 8, 9 and has a tap hole 5 ¹ . In the end liners 8, 9, respectively, a hole 10 for supplying electrolyte and a gas outlet 11 are made.

Первая пластина 2¹ первой ячейки 4 электролизера 1 выполнена с окном 12 для подачи электролита, а последняя пластина 2¹¹ последней ячейки 4 электролизера 1 имеет окно 13 для отвода газовой смеси. Верхняя грань 12¹ окна 12 и верхняя грань 13¹ окна 13 выполнены прямолинейными и расположены на одном уровне (см. фиг.3). В каждой пластине 2 промежуточных ячеек 4 электролизера 1 выполнены соответственно отверстия 14 для электролита и, расположенные выше, отверстия 15 для отвода газовой смеси (см. фиг.2).The first plate 2 ^{1 of the} first cell 4 of the electrolyzer 1 is made with a window 12 for supplying electrolyte, and the last plate 2 ^{11 of the} last cell 4 of the electrolyzer 1 has a window 13 for discharging the gas mixture. The upper edge 12 ^{1 of the} window 12 and the upper edge 13 ^{1 of the} window 13 are made rectilinear and are located at the same level (see figure 3). In each plate 2 of the intermediate cells 4 of the electrolyzer 1, respectively, holes 14 for the electrolyte and, above, holes 15 for removing the gas mixture are made (see figure 2).

Средство 16 дозированной подачи электролита в ячейки 4 образовано группой диэлектрических плоских упругих элементов 17, имеющих участок толщиной «b», в котором выполнено круглое сквозное отверстие 18 диаметром «d», и участок толщиной b1, в котором выполнен несквозной проток 19, сообщенный со сквозным отверстием 18. Упругие элементы 17 средства 16 дозированной подачи установлены в ячейки 4 электролизера, расположенные между первой и последней ячейками. Электролизер 1 расположен между вкладышами из диэлектрика, например из оргстекла, и охвачен зажимным каркасом 5 с натягом, с предварительным поджатием фиксирующих упругих прокладок 6, 7 и упругих прокладок 3 ячеек. Каждый упругий элемент герметично зажат между двумя пластинами 2 этой ячейки. Это надежно закрепляет электролизер в каркасе 5 и создают достаточные усилия для зажима упругих элементов 17 между пластинами 2 ячеек 4, в которых установлен этот упругий элемент. Одновременно повышается герметичность устройства. В средстве 16 дозированной подачи сквозные отверстия 18 упругих элементов 17 расположены соосно с отверстиями 14 для подачи электролита, выполненными в пластинах 2 соответствующей ячейки 4 и образуют продольный канал 20. Емкость с электролитом 21, имеющая верхний газовый участок 21^', расположена над установленным в каркасе 5 электролизером 1 и является одновременно влагоотделителем, для чего отверстие 13 для отвода газовой смеси в последней пластине электролизера через газоотводящее отверстие 11 во вкладыше 9 сообщено с верхним газовым участком 21^' упомянутой емкости 21. Гидрозатвор 22 расположен после емкости 21 и его вход сообщен с газовым участком 21^' емкости 21, а выход гидрозатвора сообщен со средством 23 для подачи газа к горелке. Электролизер 1, установленный в каркас 5, емкость 21 с электролитом и гидрозатвор 22 размещены в корпусе 24, что предназначено для повышения удобства в работе и облегчает транспортировку.The means 16 for the metered supply of electrolyte into cells 4 is formed by a group of dielectric flat elastic elements 17 having a section of thickness "b" in which a circular through hole 18 with a diameter of "d" is made, and a section of thickness b1 in which a through duct 19 is connected, communicating with the through hole 18. The elastic elements 17 of the means 16 of the metered supply are installed in the cell 4 of the cell located between the first and last cells. The cell 1 is located between the liners of a dielectric, for example of plexiglass, and is covered by a clamping frame 5 with an interference fit, with preliminary pressing of the fixing elastic gaskets 6, 7 and elastic gaskets 3 cells. Each elastic element is hermetically sandwiched between two plates 2 of this cell. This reliably fixes the electrolyzer in the frame 5 and create sufficient effort to clamp the elastic elements 17 between the plates 2 of the cells 4, in which this elastic element is installed. At the same time, the tightness of the device increases. In the metered feed means 16, the through holes 18 of the elastic elements 17 are aligned with the holes for the electrolyte supply 14 made in the plates 2 of the corresponding cell 4 and form a longitudinal channel 20. The electrolyte tank 21 having the upper gas portion 21 ^' is located above the frame 5 by the electrolyzer 1 and is simultaneously a water separator, for which the hole 13 for discharging the gas mixture in the last plate of the electrolyzer through the gas outlet 11 in the insert 9 is communicated with the upper gas section 2 1 ^'of said tank 21. A water trap 22 is located after the tank 21 and its inlet is connected to the gas portion 21 ^{' of the} tank 21, and the outlet of the water trap is in communication with the means 23 for supplying gas to the burner. The cell 1 installed in the frame 5, the tank 21 with an electrolyte and a water trap 22 are placed in the housing 24, which is designed to improve ease of use and facilitates transportation.

Устройство используется следующим образом.The device is used as follows.

Перед включением устройства заливка электролита в ячейки 4 электролизера 1 происходит из емкости 21 с электролитом. Емкость 21 расположена над электролизером 1, и электролит под давлением напора подается в электролизер через отверстие 10 во вкладыше 8. В первую ячейку 4 электролизера электролит поступает через окно 12, выполненное в первой пластине 2^' этой ячейки. Одновременно электролит заполняет продольный канал 20. Продольный канал сообщает первую и последнюю ячейки 4 и электролит заполняет через продольный канал последнюю ячейку. Каждая промежуточная ячейка, расположенная между первой и последней ячейками электролизера, заполняются электролитом через средство 16 дозированной подачи. Электролит поступает в эти ячейки из продольного канала 20 через несквозной проток 19 того упругого элемента 17, который установлен в этой ячейке.Before turning on the device, the electrolyte is poured into the cells 4 of the electrolyzer 1 from the tank 21 with the electrolyte. The capacitance 21 is located above the electrolyzer 1, and the electrolyte under pressure is supplied to the electrolyzer through the hole 10 in the insert 8. In the first cell 4 of the electrolyzer, the electrolyte enters through the window 12, made in the first plate 2 ^'of this cell. At the same time, the electrolyte fills the longitudinal channel 20. The longitudinal channel communicates the first and last cells 4 and the electrolyte fills the last cell through the longitudinal channel. Each intermediate cell located between the first and last cells of the electrolysis cell is filled with electrolyte through the dosed supply means 16. The electrolyte enters these cells from the longitudinal channel 20 through the through passage 19 of the elastic element 17 that is installed in this cell.

Несквозные протоки 19 упругих элементов 17 равны между собой, имеют равное поперечное сечение и равное гидравлическое сопротивление, и электролит поступает в ячейки дозировано и равномерно. Это повышает стабильность процесса электролиза. Верхние грани 12^' 13^' окон 12, 13, выполненных в первой 2^' и последней 2^'' пластинах первой и последней ячеек, выполнены прямолинейными и расположены на одном уровне, чем задают стабильный уровень электролита во всех ячейках. Соотношение площади поперечного сечения сквозного отверстия 20 упругого элемента 19 к площади поперечного сечения несквозного протока 21 выдержано в пределах 10-20, что позволяет задавать время и скорость заполнения ячеек.The non-through ducts 19 of the elastic elements 17 are equal to each other, have an equal cross section and equal hydraulic resistance, and the electrolyte enters the cells in a measured and uniform manner. This increases the stability of the electrolysis process. The upper faces 12 ^' 13 ^{' of the} windows 12, 13, made in the first 2 ^' and last 2 ^'' plates of the first and last cells, are made rectilinear and are located at the same level, which sets a stable electrolyte level in all cells. The ratio of the cross-sectional area of the through hole 20 of the elastic element 19 to the cross-sectional area of the non-through duct 21 is maintained within 10-20, which allows you to set the time and speed of filling the cells.

При подаче электрического тока на пластины 2 электролизера 1 от источника постоянного тока (не показан) при электролизе в равно наполненных электролитических ячейках 4 вырабатывается равное количество водородно-кислородной смеси (Н₂+O₂), с образованием над поверхностью электролита суммарного объема газовой смеси под давлением. Расход электролита при электролизе с образованием водородно-кислородной смеси компенсируется пополнением ячеек, которое происходит в течение всей работы электролизера и выполняется точно так же, как было описано ранее. При этом уровень электролита во всех ячейках в процессе всей работы электролизера остается равным уровню расположения верхних граней 12^', 13^' окон 12, 13 в пластинах 2^', 2^'' и поддерживается постоянным. Это дает возможность получить стабильную плотность тока в ячейках и создает оптимальные условия для повышения производительности устройства.When electric current is supplied to the plates 2 of the electrolyzer 1 from a direct current source (not shown) during electrolysis in equally filled electrolytic cells 4, an equal amount of a hydrogen-oxygen mixture (Н ₂ + O ₂ ) is generated, with the formation of a total volume of the gas mixture above the surface of the electrolyte under pressure. The electrolyte consumption during electrolysis with the formation of a hydrogen-oxygen mixture is compensated by the replenishment of the cells, which occurs during the entire operation of the electrolyzer and is performed in the same way as described previously. In this case, the electrolyte level in all cells during the entire operation of the electrolyzer remains equal to the level of arrangement of the upper faces 12 ^' , 13 ^{' of the} windows 12, 13 in the plates 2 ^' , 2 ^'' and is maintained constant. This makes it possible to obtain a stable current density in the cells and creates optimal conditions for increasing the productivity of the device.

Полученная газовая смесь под давлением подается в верхний (газовый) участок 21^' емкости 21 с электролитом. Газовая смесь проходит в емкость 21 через окно 13, выполненное в последней пластине 2^'' электролизера, через газоотводящее отверстие 11 во вкладыше 9 и через отводное отверстие 5^' в каркасе 5. Емкость 21 одновременно выполняет роль влагоотделителя и пары электролита, имеющиеся в газовой смеси, конденсируются в виде капель жидкости, и под действием собственного веса падают в нижний участок емкости 21, заполненный электролитом. В гидрозатвор 22, который установлен на выходе емкости 21, и в связанное с ним средство 23 для подачи газовой смеси к горелке, поступает очищенная от электролита газовая смесь. Этим повышают надежность и пожаровзрывобезопасность устройства. Наличие гидрозатвора 22 повышает надежность и безопасность, предотвращая одновременно обратный удар пламени.The resulting gas mixture under pressure is supplied to the upper (gas) section 21 ^{'of the} tank 21 with electrolyte. The gas mixture passes into the container 21 through the window 13, made in the last plate 2 ^{″ of the} electrolyzer, through the gas outlet 11 in the insert 9 and through the exhaust hole 5 ^' in the frame 5. The tank 21 simultaneously serves as a dehumidifier and electrolyte vapor present in the gas mixture , condense in the form of liquid droplets, and under the influence of their own weight fall into the lower part of the tank 21 filled with electrolyte. A gas mixture purified from the electrolyte enters the water seal 22, which is installed at the outlet of the vessel 21, and the associated means 23 for supplying the gas mixture to the burner. This increases the reliability and fire and explosion safety of the device. The presence of a water lock 22 increases reliability and safety, while preventing the reverse impact of the flame.

Выполнение диэлектрических прокладок 3 в форме рамок позволяет увеличить рабочую площадь электродов, а следовательно, увеличить объем образования газовой смеси в каждой ячейке.The implementation of the dielectric spacers 3 in the form of frames allows you to increase the working area of the electrodes, and therefore, increase the volume of formation of the gas mixture in each cell.

Упругие элементы 17 средства 16 дозированной подачи электролита в ячейки 4 могут быть выполнены отдельно от упругой прокладки 3, как показано на фиг.5. Упругие элементы 17 могут быть выполнены заодно целое с прокладкой 3 (см. фиг.4), что позволяет упростить сборку устройства. Толщину «b» участка упругого элемента 17 в месте расположения сквозного отверстия 20 выбирают на 0,2-0,6 мм меньше, чем толщина «а» диэлектрической прокладки 2.The elastic elements 17 of the means 16 for the metered supply of electrolyte into the cells 4 can be performed separately from the elastic strip 3, as shown in Fig.5. The elastic elements 17 can be made integral with the gasket 3 (see figure 4), which allows to simplify the assembly of the device. The thickness "b" of the section of the elastic element 17 at the location of the through hole 20 is selected 0.2-0.6 mm less than the thickness "a" of the dielectric strip 2.

Это исключает перекосы при сборке.This eliminates distortions during assembly.

Технико-экономический эффект предложенного устройства состоит в повышении надежности работы и в обеспечении стабильного уровня электролита в течение всей работы электролизера, в повышении стабильности и эффективности процесса электролиза, в возможности регулирования производительности устройства и равномерной подачи газовой смеси, а также в снижении пожаровзрывобезопасности.The technical and economic effect of the proposed device consists in increasing the reliability of the operation and in ensuring a stable electrolyte level throughout the operation of the electrolyzer, in increasing the stability and efficiency of the electrolysis process, in the possibility of controlling the productivity of the device and uniform supply of the gas mixture, as well as in reducing fire and explosion safety.

Claims

1. A device for gas-flame treatment of materials containing a container with an electrolyte, a water trap, a means for supplying a gas mixture to the burner and a bipolar electrolyzer, which is made of electrodes in the form of rectangular metal plates separated by elastic dielectric spacers, with the formation of electrolytic cells, and a clamping frame with fixing elastic gaskets and with end inserts of a dielectric having a hole, respectively, for supplying electrolyte and a gas outlet, while the first the plate of the first cell is made with a window for supplying electrolyte from the tank, the last plate of the last cell is made with a window for discharging the gas mixture, and holes in the plates of other cells of the electrolyzer are made for supplying the electrolyte and openings for discharging the gas mixture, characterized in that the device is equipped with dosed means electrolyte supply, which is formed by a group of dielectric flat elastic elements, respectively, embedded in the cells of the cell located between the first and last cells, and each the th elastic element is made with a round through hole and with a through passage connected with it, while the electrolyzer with integrated elastic elements is tightened in the clamping frame between the end inserts with preliminary compression of the elastic gaskets and ensuring that each elastic element of the metered feed means is clamped between two plates corresponding cell, with a coaxial arrangement of through holes of elastic elements and holes for supplying electrolyte, made in the plates of these cells, and with the image a longitudinal channel that communicates the first and last cells and communicates with other cells through a non-through duct of an elastic element fixed in this cell for dosed supply to this cell, the windows correspondingly made in the first and last plates of the first and last cells, have straight upper faces that are located at the same level to set the electrolyte level, and the ratio of the cross-sectional area of the through hole of the elastic element to the cross-sectional area of the through passage it was in the range of 10-20, and the container with the electrolyte is located above the electrolyzer, and at the same time serves as a moisture separator, for which the window for discharging the gas mixture in the last cell of the cell through the gas outlet of the liner and through the outlet hole of the frame is communicated with the upper gas section of the said container a water trap is installed after the tank with electrolyte and its input is in communication with the outlet of the gas section of this tank, and the water trap outlet is connected with the input of the means for supplying gas to the burner.

2. The device according to claim 1, characterized in that the dielectric spacers are made in the form of frames.

3. The device according to claim 1, characterized in that the elastic elements of the means of dosed supply of electrolyte into the cells are made in one piece with the frame of the dielectric strip and face through the duct into the cell.

4. The device according to claim 1, characterized in that the portion of the elastic element at the location of the through hole has a thickness less than the thickness of the dielectric strip by an amount equal to 0.2-0.6 mm