RU2816979C1 - Компактное портативное устройство для получения кислород-водородной смеси - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области техники получения водорода и кислорода, в частности к компактному портативному устройству для получения кислород-водородной смеси. Устройство содержит корпус, торцевую крышку, плотно соединенную с верхним концом корпуса и предназначенную для выпуска газа, и нижнюю крышку, плотно соединенную с нижним концом корпуса. Внутри корпуса в направлении снизу вверх последовательно расположены модуль батареи для подачи тока, модуль электролизного элемента для выработки смешанного газа из водорода/кислорода, резервуар для фильтрации воды и перегородки для фильтрации в 2-3 уровня, предназначенные для дополнительной фильтрации газа, при этом две смежные перегородки для фильтрации имеют разную конструкцию. Между верхней перегородкой для фильтрации и отверстием для выпуска газа, расположенным внутри торцевой крышки, расположен огнеупорный сердечник. Техническим результатом изобретения является разработка компактного портативного устройства для безопасного получения кислород-водородной смеси. 6 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 пр.

Description

Область техники

Настоящее изобретение относится к области техники получения водорода и кислорода, и, в частности, оно относится к компактному портативному устройству для получения кислород-водородной смеси.

Уровень техники

Общеизвестно, из принципов электрохимии, что из электролита можно получить водород и кислород, и полученный газ может широко применяться в электронной, механической, химической и прочих областях. В то же время из электролита также можно непосредственно вырабатывать смешанный газ в виде кислород-водородной смеси (H₂/O₂: 66,6%/33,3%), подходящий для воздействия на организм человека, и такой смешанный газ в виде кислород-водородной смеси также широко применяется при лечении водородом.

Существующее оборудование для получения кислород-водородной смеси характеризуется большими габаритами, большим весом, высокой ценой и подходит только для применения в специальных медицинских учреждениях. На фоне с каждым днем увеличивающихся запросов со стороны домашних хозяйств и в отношении портативности уменьшение габаритов и снижение веса оборудования для получения кислород-водородной смеси стали задачей, требующей в настоящее время срочного решения.

Следовательно, ввиду потребности в портативности необходимо срочно разработать портативное устройство для получения кислород-водородной смеси, реализующее цели обеспечения низкой себестоимости, безопасности и надежности, а также возможности широкого распространения.

Сущность изобретения

На основании представленных выше технических задач предложено компактное портативное устройство для получения кислород-водородной смеси. В настоящем изобретении в целом применяются последовательно расположенные в корпусе модуль батареи, предназначенный для подачи тока, модуль электролизного элемента, предназначенный для выработки водорода и кислорода, резервуар для фильтрации воды, предназначенный для фильтрации воды, и перегородки для фильтрации в несколько уровней, предназначенные для дополнительной фильтрации газа, при этом полностью использовано пространство внутри корпуса, в результате чего с высокой эффективностью вырабатывается смешанный газ из водорода/кислорода и реализуются такие особенности, как низкое потребление энергии, низкая стоимость, компактность конструкции, безопасность и отсутствие шума при переноске т.п.

Далее представлены применяемые в настоящем изобретении технические средства.

Компактное портативное устройство для получения кислород-водородной смеси, которое содержит корпус, торцевую крышку, плотно соединенную с верхним концом корпуса и предназначенную для выпуска газа, и нижнюю крышку, плотно соединенную с нижним концом корпуса, характеризующееся тем, что внутри корпуса в направлении снизу вверх последовательно расположены модуль батареи, предназначенный для подачи тока, модуль электролизного элемента, предназначенный для выработки смешанного газа из водорода/кислорода, резервуар для фильтрации воды, предназначенный для фильтрации воды, и перегородки для фильтрации в несколько уровней, предназначенные для дополнительной фильтрации газа; между верхней перегородкой для фильтрации и отверстием для выпуска газа, расположенным внутри торцевой крышки, расположен огнеупорный сердечник; при этом перегородки для фильтрации в несколько уровней расположены согласно требованиям на основании указателя фильтрации газа.

Кроме того, между модулем электролизного элемента и резервуаром для фильтрации воды дополнительно установлен модуль проверки уровня воды; модуль проверки уровня воды содержит указательный знак высокого уровня воды и поплавок низкого уровня воды, связанные с датчиком.

Кроме того, перегородки для фильтрации в несколько уровней установлены в два уровня.

Кроме того, резервуар для фильтрации воды и торцевая крышка соединены и скреплены друг с другом, при этом между ними образована приемная полость, предназначенная для размещения перегородок для фильтрации в несколько уровней; средняя часть резервуара для фильтрации воды снабжена полым выступом; перегородка для фильтрации в несколько уровней в средней части содержит центровочное вдавленное углубление; выступ средней частью примыкает к центровочному вдавленному углублению перегородки для фильтрации первого уровня, которым перегородка для фильтрации в несколько уровней смежна с ним, и герметично скреплен с его средней частью и периферией.

Кроме того, две смежные перегородки для фильтрации имеют одинаковую или разную конструкцию.

Кроме того, конструкция перегородки для фильтрации в несколько уровней представляет собой конструкцию в виде круглого диска, которая в средней части снабжена центровочным вдавленным углублением, комплементарно соответствующим выступу резервуара для фильтрации воды, при этом ее дискообразная основная часть снабжена по меньшей мере одним сквозным отверстием, предназначенным для прохождения смешанного газа из водорода/кислорода; ее дискообразная основная часть на нижнем торце выборочно снабжена несколькими вспомогательными упорными пластинами.

Кроме того, конструкция перегородки для фильтрации в несколько уровней представляет собой ситоподобную конструкцию из комбинации круглых дисков, содержащую множество отверстий для прохождения газа, при этом верхний круглый диск содержит множество отверстий для прохождения газа, а другой круглый диск снабжен по меньшей мере одним основным отверстием для прохождения газа; расположением нескольких круглых дисков в чередующемся порядке обеспечена фильтрующая конструкция.

Кроме того, в модуле электролизного элемента предусмотрен по меньшей мере один электрод, предназначенный для обеспечения реакции. При наличии более двух электродов смежные электроды отделены друг от друга изолирующими кольцами.

Кроме того, между резервуаром для фильтрации воды, торцевой крышкой и корпусом дополнительно предусмотрено уплотнительное кольцо.

Кроме того, на нижнем торце нижней крышки предусмотрена противоскользящая подложка.

По сравнению с аналогами, известными из уровня техники, настоящее изобретение обладает следующими преимуществами:

Согласно настоящему изобретению в качестве сырья для реакции применяется вода, для электролита применяется недорогая минеральная соль, и может непосредственно вырабатываться смешанный газ из водорода/кислорода под нормальным давлением, который можно получать, когда требуется; представленное решение характеризуется сравнительно высокой безопасностью. Настоящее изобретение обладает такими особенностями, как небольшие габариты, небольшой вес, низкое потребление энергии, низкая стоимость, безопасность, отсутствие шума и т.д., а также простотой конструкции, высокой практичностью и портативностью.

Описание прилагаемых графических материалов

Для более понятного описания технических решений согласно вариантам осуществления настоящего изобретения или аналогам, известным из уровня техники, ниже в простой форме представлены прилагаемые графические материалы, которые нужно применять в отношении вариантов осуществления или аналогов, известных из уровня техники, при этом следует понимать, что описанные ниже прилагаемые графические материалы относятся к нескольким вариантам осуществления настоящего изобретения, и специалисты в данной области техники на основании этих прилагаемых графических материалов без приложения творческих усилий также могут получить другие прилагаемые графические материалы.

На фиг. 1 представлено изображение конструкции в разобранном виде компактного портативного устройства для получения кислород-водородной смеси согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения.

На фиг. 2 представлено изображение конструкции сзади в разобранном виде компактного портативного устройства для получения кислород-водородной смеси согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения.

На фиг. 3 представлено изображение конструкции в разобранном виде компактного портативного устройства для получения кислород-водородной смеси согласно варианту осуществления 2 настоящего изобретения.

На фиг. 4 представлено изображение конструкции в разобранном виде компактного портативного устройства для получения кислород-водородной смеси согласно варианту осуществления 3 настоящего изобретения.

На фигурах: 1 - корпус; 2 - торцевая крышка; 3 - отверстие для выпуска газа; 4 - резервуар для фильтрации воды; 5 - перегородка для фильтрации первого уровня; 6 - перегородка для фильтрации второго уровня; 7 - огнеупорный сердечник; 8 - указательный знак высокого уровня воды; 9 - поплавок низкого уровня воды; 10 - электрод; 11 - болт; 12 - дополнительный электрод; 13 - изолирующее кольцо; 14 - батарея; 15 - нижняя крышка; 16 - перегородка для фильтрации третьего уровня; 17 - уплотнительное кольцо; 18 - противоскользящая подложка; 19 - кнопка источника питания; 20 - шайба; 21 - резьбовой элемент; 22 - вывод источника питания.

Конкретные варианты осуществления

Следует отметить, что при отсутствии противоречий варианты осуществления настоящего изобретения и признаки в вариантах осуществления можно объединять друг с другом. Ниже настоящее изобретение описано подробно с помощью вариантов осуществления со ссылками на прилагаемые графические материалы.

Чтобы цели, технические решения и преимущества в вариантах осуществления настоящего изобретения стали более понятными, ниже технические решения в вариантах осуществления настоящего изобретения понятно и основательно описаны со ссылкой на прилагаемые графические материалы, рассматриваемые в совокупности с вариантами осуществления настоящего изобретения; разумеется, описанные варианты осуществления являются всего лишь некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, а не всеми вариантами осуществления. Описанное ниже в отношении по меньшей мере одного представленного в качестве примера варианта осуществления на самом деле предназначено всего лишь для объяснения и ни в коем случае не служит для ограничения настоящего изобретения и его применения или использования. Все другие варианты осуществления, основанные на вариантах осуществления настоящего изобретения и полученные специалистами в данной области техники без каких-либо творческих усилий, попадают в рамки объема защиты настоящего изобретения.

Следует обратить внимание на то, что термины, применяемые в этом документе, используются исключительно для описания конкретного способа осуществления и не предназначены для ограничения иллюстративных способов осуществления настоящего изобретения. Например, кроме случаев, когда из контекста также недвусмысленно понятно иное, предполагается, что используемая в этом документе форма единственного числа также включает форму множественного числа; кроме того, также следует понимать, что применение в этом описании слов «включать» и/или «содержать» указывает на наличие признаков, этапов, операций, деталей, составных частей и/или их комбинаций.

Если конкретно не указано иное, то относительное расположение, числовые выражения и числовые значения, относящиеся к элементам и этапам, указанным в этих вариантах осуществления, не ограничивают объем настоящего изобретения. В то же время следует понимать, что для удобства описания размеры каждого элемента, показанного в прилагаемых графических материалах, взяты не в реальных пропорциональных отношениях. Технологии, способы и устройства, известные специалистам в данной области техники, могут подробно не рассматриваться, но в соответствующих случаях указанные технологии, способы и устройства следует считать частью представленного описания. Во всех примерах, представленных и рассмотренных в этом документе, любые конкретные значения следует интерпретировать как представленные всего лишь в качестве примера и не предназначенные для ограничения. Следовательно, в других примерах в представленных в качестве примера вариантах осуществления могут содержаться другие значения. Следует отметить следующее: в прилагаемых графических материалах, на которые далее будут делаться ссылки, подобными номерами и литерами обозначены подобные объекты, поэтому если некоторый объект объясняется в отношении одной фигуры, то в отношении последующих фигур его дополнительно рассматривать не требуется.

Следует понимать, что в описании настоящего изобретения относительные положения или позиционные соотношения, указанные словами, связанными с направлением, такими как «передний», «задний», «верхний», «нижний», «левый», «правый», «поперечный», «вертикальный», «перпендикулярный», «горизонтальный», «верх», «низ» и т.п., обычно представляют собой относительные положения или позиционные соотношения, указанные на основании прилагаемых графических материалов, и используются для удобства описания настоящего изобретения, а также для упрощения описания; если не указано иное, эти указывающие относительное положение слова вовсе не указывают и не предполагают то, что соответствующие устройства или элементы должны иметь конкретное относительное положение или быть выполнены и использоваться в конкретном относительном положении, поэтому их нельзя рассматривать как ограничение объема защиты настоящего изобретения: указывающие относительное положение слова «внутри» и «снаружи» указывают на нахождение внутри и снаружи относительно контуров самих частей.

Для удобства описания в этом документе могут использоваться слова и словосочетания, выражающие пространственные отношения, например «над», «под», «на поверхности», «расположенный поверх» и т.п., которые предназначены для описания расположения в пространстве, например, одной детали или признака относительно другой детали или признака, показанных на фигурах. Следует понимать, что слова и словосочетания, выражающие пространственные отношения, кроме относительных положений, описанных в отношении расположения деталей на фигурах, также предназначены указывать и другие относительные положения в процессе применения или эксплуатации. Например, если детали, показанные в прилагаемых графических материалах, перевернуть, то после этого детали, описанные как расположенные «над другими деталями или элементами» или «выше других деталей или элементов», будут расположены как находящиеся «под другими деталями или элементами» или «ниже других деталей или элементов». Следовательно, представленное в качестве примера слово «над» может включать относительное положение «над» и «под». Детали также могут быть расположены по-другому (повернуты на 90 градусов или характеризоваться другим относительным положением), и описание относительного положения, используемое в этом документе, объясняется соответственно.

Кроме того, следует отметить, что использование слов «первый», «второй» и т.п. для определения компонентов предназначено только для обеспечения удобства разграничения соответствующих компонентов, и если не указано иное, то вышеуказанные слова не имеют особого значения, поэтому их нельзя понимать как ограничивающие объем защиты настоящего изобретения.

Вариант осуществления 1

Как показано на фиг. 1 и 2, согласно настоящему изобретению предложено компактное портативное устройство для получения кислород-водородной смеси, которое содержит корпус 1, торцевую крышку 2, плотно соединенную с верхним концом корпуса 1 и предназначенную для выпуска газа, и нижнюю крышку 15, плотно соединенную с нижним концом корпуса 1.

Внутри корпуса 1 в направлении снизу вверх последовательно расположены модуль батареи, предназначенный для подачи тока, модуль электролизного элемента, предназначенный для выработки смешанного газа из водорода/кислорода, резервуар 4 для фильтрации воды, предназначенный для фильтрации воды, и перегородки для фильтрации в несколько уровней, предназначенные для дополнительной фильтрации газа; как показано на фигурах, перегородки для фильтрации в несколько уровней установлены в два уровня. Перегородка 5 для фильтрации первого уровня расположена смежно с резервуаром 4 для фильтрации воды; между перегородкой 6 для фильтрации второго уровня и отверстием 3 для выпуска газа, расположенным внутри торцевой крышки 2, расположен огнеупорный сердечник 7.

Между модулем электролизного элемента и резервуаром 4 для фильтрации воды дополнительно установлен модуль проверки уровня воды; модуль проверки уровня воды содержит указательный знак 8 высокого уровня воды и поплавок 9 низкого уровня воды, связанные с датчиком; модуль проверки уровня воды установлен на электроде 10 и проверяет введенное количество и использованное количество электролита.

Резервуар 4 для фильтрации воды и торцевая крышка 2 скреплены друг с другом посредством резьбы путем вкручивания, при этом между ними образована приемная полость, предназначенная для размещения перегородок для фильтрации в несколько уровней; в частности, внутренняя часть резервуара 4 для фильтрации воды предназначена для заполнения водой, а его средняя часть снабжена полым выступом; конструкция перегородки 5 для фильтрации первого уровня представляет собой конструкцию в виде круглого диска, которая в средней части снабжена центровочным вдавленным углублением, комплементарно соответствующим выступу резервуара 4 для фильтрации воды, при этом ее средняя часть представляет собой только элемент в виде вдавленного углубления без отверстия; круглый диск в направлении окружности снабжен немного выпуклой внешней кромкой, а его дискообразная основная часть (не в области центра) снабжена по меньшей мере одним сквозным отверстием, предназначенным для прохождения смешанного газа из водорода/кислорода; его дискообразная основная часть на нижнем торце выборочно снабжена несколькими вспомогательными упорными пластинами; вспомогательные упорные пластины видны на изображении сзади на фиг. 2.

Выступ средней частью примыкает к центровочному вдавленному углублению перегородки 5 для фильтрации первого уровня и герметично закрыт с его средней частью и периферией с обеспечением того, что возникающий в результате реакции газ проходит через емкость резервуара 4 для фильтрации воды, а затем проходит через находящийся рядом газовый канал и послойно фильтруется.

Перегородка 6 для фильтрации второго уровня и перегородка 5 для фильтрации первого уровня имеют одинаковую или разную конструкцию. Конструкция перегородки 6 для фильтрации второго уровня представляет собой ситоподобную конструкцию из комбинации круглых дисков, содержащую множество отверстий для прохождения газа, при этом верхний круглый диск содержит сито с множеством отверстий для прохождения газа, а другой круглый диск снабжен по меньшей мере одним основным отверстием для прохождения газа; расположением нескольких круглых дисков в чередующемся порядке обеспечена фильтрующая конструкция; показанная на фигурах перегородка 6 для фильтрации второго уровня представляет собой комбинированную конструкцию из двух соединенный частей, вставленных друг в друга; несущий водяной пар смешанный газ из водорода/кислорода проходит послойно фильтрующие пластины с конденсацией водяного пара, чем обеспечивается более сухой газ, выходящий из отверстия для выпуска газа.

В этом варианте осуществления в модуле электролизного элемента установлен один электрод 10, предназначенный для обеспечения реакции, который закреплен болтами 11, завинченными через перегородку между модулем электролизного элемента и модулем батареи в крепежных отверстиях в нижней крышке 15.

Вариант осуществления 2

Как показано на фиг. 3, отличие от варианта осуществления 1 заключается в том, что в этом варианте осуществления установлено два элемента в виде электродов, и для увеличения скорости реакции применяется сочетание электрода 10 с дополнительным электродом 12, при этом два электрода отделены друг от друга изолирующими кольцами 13.

Кроме того, отчетливо видно, что в этом варианте осуществления элемент 4 для фильтрации воды содержит большую приемную полость для хранения воды и связанную с ней трубку для прохождения газа, что увеличивает путь движения газа, полученного в результате реакции, и может обеспечиваться более полноценная фильтрация. Аналогично для перегородки 6 для фильтрации второго уровня применяется конструкция с боковым отверстием, которая с перегородкой 5 для фильтрации первого уровня расположена в чередующемся порядке.

Вариант осуществления 3

Как показано на фиг. 4, отличие от варианта осуществления 1 заключается в том, что в этом варианте осуществления перегородка 5 для фильтрации первого уровня представляет собой фильтрующую пластину в виде диска, которая на одной стороне снабжена частью для прохождения газа, а конструкция перегородки 6 для фильтрации второго уровня является в целом аналогичной конструкции в варианте осуществления 1; в этом варианте осуществления дополнительно предусмотрена перегородка 16 для фильтрации третьего уровня, и из смешанного газа из водорода/кислорода путем послойной конденсации удаляется водяной пар. Между резервуаром 4 для фильтрации воды, торцевой крышкой 2 и корпусом 1 дополнительно предусмотрено уплотнительное кольцо 17; когда торцевая крышка 2 навинчена и зафиксирована на резервуаре 4 для фильтрации воды, уплотнительное кольцо 17 обеспечивает эффект уплотнения.

При применении через отверстие 3 для выпуска газа можно вливать воду и электролит и затем посредством модуля проверки уровня воды проверять, низкий ли или высокий уровень воды в электролизном элементе. Выводы 22 источника питания находятся в контакте с батареей 14; посредством кнопки 19 источника питания замыкают цепь печатной платы для управления всем устройством; электрод 10 в модуле электролизного элемента запускает реакцию с выработкой газа; электрод 10 посредством болтов 11, последовательно пропущенных через шайбы 20 и резьбовые элементы, закреплен на нижней крышке 15; на нижнем торце нижней крышки 15 предусмотрена противоскользящая подложка 18 для обеспечения возможности размещения вертикально на поверхности стола и т.п.

С помощью кнопки 19 источника питания включают устройство для получения кислород-водородной смеси, которое начинает вырабатывать газ; внутри модуля электролизного элемента происходит реакция с выработкой смешанного газа из водорода/кислорода, смешивающегося с водяным паром и проходящим в элемент 4 для фильтрации воды; через газовый канал он попадает внутрь перегородок для фильтрации в несколько уровней, при этом посредством извилистого канала для прохождения газа, образованного между перегородками, обеспечивается конденсация водяного пара на фильтрующей пластине с возвратом в электролизный элемент; наконец, относительно сухой смешанный газ из водорода/кислорода через огнеупорный сердечник 7 выводится сквозь отверстие 3 для выпуска газа и подается пользователю для вдыхания.

Наконец, следует отметить следующее: все представленные выше варианты осуществления предназначены исключительно для объяснения технических решений согласно настоящему изобретению, а не для его ограничения; хотя настоящее изобретение было подробно описано посредством рассмотренных выше вариантов осуществления, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что в технические решения, представленные с помощью рассмотренных выше вариантов осуществления, они все же могут вносить изменения или же выполнять эквивалентные замены в отношении части или всех технических признаков, представленных в них; однако эти изменения или замены вовсе не означают, что суть соответствующих технических решений выходит за пределы объема технических решений во всех вариантах осуществления настоящего изобретения.

Claims (7)

1. Компактное портативное устройство для получения кислород-водородной смеси, содержащее корпус, торцевую крышку, плотно соединенную с верхним концом корпуса и предназначенную для выпуска газа, и нижнюю крышку, плотно соединенную с нижним концом корпуса, отличающееся тем, что внутри корпуса в направлении снизу вверх последовательно расположены модуль батареи, предназначенный для подачи тока, модуль электролизного элемента, предназначенный для выработки смешанного газа из водорода/кислорода, резервуар для фильтрации воды, предназначенный для фильтрации воды, и перегородки для фильтрации в 2-3 уровня, предназначенные для дополнительной фильтрации газа, между верхней перегородкой для фильтрации и отверстием для выпуска газа, расположенным внутри торцевой крышки, расположен огнеупорный сердечник, при этом две смежные перегородки для фильтрации имеют разную конструкцию, причем конструкция одной из двух смежных перегородок для фильтрации представляет собой конструкцию в виде круглого диска, которая в средней части снабжена центровочным вдавленным углублением, комплементарно соответствующим выступу резервуара для фильтрации воды, при этом ее дискообразная основная часть снабжена по меньшей мере одним сквозным отверстием, предназначенным для прохождения смешанного газа из водорода/кислорода, ее дискообразная основная часть на нижнем торце выборочно снабжена несколькими вспомогательными упорными пластинами, а конструкция другой из двух смежных перегородок для фильтрации представляет собой ситоподобную конструкцию из комбинации круглых дисков, содержащую множество отверстий для прохождения газа, при этом верхний круглый диск содержит множество отверстий для прохождения газа, а каждый другой круглый диск снабжен по меньшей мере одним основным отверстием для прохождения газа, расположением нескольких круглых дисков в чередующемся порядке обеспечена фильтрующая конструкция.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что между модулем электролизного элемента и резервуаром для фильтрации воды дополнительно установлен модуль проверки уровня воды, модуль проверки уровня воды содержит указательный знак высокого уровня воды и поплавок низкого уровня воды, связанные с датчиком.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что резервуар для фильтрации воды и торцевая крышка соединены и скреплены друг с другом, при этом между ними образована приемная полость, предназначенная для размещения перегородок для фильтрации в несколько уровней, средняя часть резервуара для фильтрации воды снабжена полым выступом, перегородка для фильтрации в несколько уровней в средней части содержит центровочное вдавленное углубление, выступ средней частью примыкает к центровочному вдавленному углублению перегородки для фильтрации первого уровня, которым перегородка для фильтрации в несколько уровней смежна с ним, и герметично закрыт с его средней частью и периферией.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в модуле электролизного элемента предусмотрен по меньшей мере один электрод, предназначенный для обеспечения реакции.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что между резервуаром для фильтрации воды, торцевой крышкой и корпусом дополнительно предусмотрено уплотнительное кольцо.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на нижнем торце нижней крышки предусмотрена противоскользящая подложка.

7. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что при наличии более двух электродов смежные электроды отделены друг от друга изолирующими кольцами.

Images