ГЕНЕРАТОР ВОДОРОДА И КИСЛОРОДА

Полезная модель относится к энергетическому оборудованию и может использоваться для получения водорода и кислорода, как в стационарных установках, так и на подвижной единице.
Известно устройство для выработки кислорода и водорода, выполненного в виде воднощелочного генератора (см. журнал "Моделист-Конструктор 1980, №7).
Недостатком данного устройства является то, что кислород и водород вырабатываются не отдельно, из генератора выходит фактически гремучий газ.
Известен генератор водорода и кислорода, содержащий корпус, выполненный в виде сосуда разделенного переборками, образуя четное количество полостей, сообщающихся между собой в нижней части сосуда, в которых поочередно расположены электроды с развитыми поверхностями, а в верхней части каждая полость снабжена поплавковым устройством с запорным клапаном и газоотборными камерами с осушителем газа, при этом они через одну полость объединены в общие газоотводные трубки и источники питания электродов, насос, бак для воды, сушильное устройство и устройство для отвода тепла. (Патент РФ №60682, МПК F24F 3/00, F5/00.ony6. 27.01.2007, Б.И №3. автор Бычков А.В, «Генератор водорода и кислорода»).
Недостатком известного генератора водорода и кислорода является низкая технологическая управляемость процессом.
Данное устройство принято в качестве прототипа заявляемого технического решения.
Техническим результатом является расширение технологических возможностей работы генератора водорода и кислорода, за счет совершенствования технологического процесса.
Технический результат достигается тем, что в генератор кислорода и водорода, содержащий корпус, выполненный в виде сосуда разделенного переборками, образуя четное количество полостей, сообщающихся между собой в нижней части сосуда, в которых поочередно расположены электроды с развитыми поверхностями, а в верхней части каждая полость снабжена поплавковым устройством с запорным клапаном и газоотборными камерами с осушителем газа, при этом они через одну полость объединены в общие газоотводные трубки и источники питания электродов, насос, бак для воды, сушильное устройство и устройство для отвода тепла, согласно полез нон модели дополнительно установлены датчики давления, температуры, уровня и концентрации, блок программирования, блок измерения, блок управления, одиннадцать электроуправляемых клапанов, бак для щелочи, бак слива электролита с двумя входами и одним выходом, на отводе водорода и кислорода из корпуса генератора установлены два ресивера, устройство отвода тепла из корпуса генератора выполнено в виде змеевика, который проходит через все полости корпуса, охватывая электроды с развитыми поверхностями, причем электроуправляемые клапаны установлены: первый - на линии подачи щелочи; второй - на входе насоса; третий - на выходе бака с водой; четвертый - на выходе бака с электролитом; пятый - на первом входе бака с электролитом; шестой - на втором входе бака с электролитом; седьмой - на выходе из корпуса генератора; восьмой - на входе в ресивер водорода; девятый - на входе в ресивер кислорода; десятый - на входе устройства отвода тепла в корпус генератора; одиннадцатый - на входе в корпус генератора; датчики давления, температуры, уровня установлены в корпусе генератора, датчик концентрации установлен на баке слива электролита, выходы всех датчиков соединены с блоком измерения и через программный блок с блоком управления, который в свою очередь соединен со всеми электроуправляемыми клапанами.
Расширение технологических возможностей генератора водорода и кислорода достигается введением в систему генератора водорода и кислорода устройства отвода тепла, выполненного в виде змеевика, который проходит через все полости корпуса, охватывая электроды с развитыми поверхностями, что позволяет повысить эффективность охлаждения, а это, в свою очередь, улучшает технологический процесс выделения водорода и кислорода и расширяет диапазон устойчивой работы генератора по расходу кислорода и водорода, установкой бака для щелочи, что позволяет поддерживать концентрацию электролита, участвующего в реакции, бака слива электролита, что позволяет снизить расход электролита, на отводе водорода и кислорода из корпуса генератора установкой двух ресиверов, подключением блоков управления, программирования и измерения, что позволяет повысить быстродействие системы управления, также установкой датчиков давления, температуры и уровня, что позволяет улучшить контроль процесса получения водорода и кислорода.
На фиг.1 принципиальная схема предложенного генератора водорода и кислорода.
Генератор водорода и кислорода состоит из корпуса 1, с четным количеством вертикальных полстей 2, разделенными переборками 3. В каждой полости установлены электроды 4 с развитыми поверхностями, подключенные к источнику питания 5. В верхней части каждой полости расположен поплавок 6, и тарельчатый клапан 7, в верхней части каждой полости установлен колпак 8, осушитель газа 9, вывод трубок отбора водорода 10 и кислорода 11, которые соединены с ресиверами водорода 12 и кислорода 13. Генератор снабжен устройством отвода тепла 14, выполненного в виде змеевика, который проходит через все полости корпуса, охватывая электроды с развитыми поверхностями. На корпусе генератора установлены датчики давления 15, температуры 16 и уровня 17, насос 18, бак слива электролита 19 с датчиком концентрации 20, бак с водой 21 и бак для щелочи 22, блок управления 23, блок программирования 24, блок измерения 25, и электроуправляемые клапаны 26 - на линии подачи щелочи, 27 - на входе насоса 28 - на входе в корпус генератора, 29 - на входе устройства отвода тепла в корпус генератора, 30 - на входе в ресивер кислорода, 31 - на входе в ресивер водорода, 32 - на выходе из корпуса генератора, 33 - на втором входе бака с электролитом, 34 - на первом входе бака с электролитом, 35 - на выходе бака с электролитом, 36 - на выходе бака с водой.
Генератор водорода и кислорода работает следующим образом.
Из бака 22 для щелочи, через электроуправляемые клапаны 26 и 27 щелочь подается на прием насоса 18, с выхода которого идет подача щелочи через 34 электроуправляемый клапан в бак для слива электролита, далее из бака с водой 21 через электроуправляемые клапаны 36, 27 вода подается на прием насоса 18, с выхода которого через электроуправляемый клапан 34 идет подача воды в бак слива электролита 19, разбавляя щелочь до концентрации щелоча 25%, которая контролируется датчиком концентрации 20.. Затем электролит из бака слива электролита 19 поступает через электроуправляемые клапаны 35и 27 на прием насоса 18, с выхода которого идет подача электролита через электроуправляемый клапан 28 в корпус генератора 1 до уровня, который замеряется датчиком уровня 17, при котором зальются электроды 4, либо поплавки 6 не закроют поплавковые клапана 7. Далее на электроды 4 подают электрическое напряжения постоянного тока от сети 5. На аноде, под действием электрического тока, начнет выделяться кислород, на катоде - водород. Выделенные из электролита газы начнут скапливаться в верхних частях полостей, уровень жидкости упадет и откроет поплавковые клапана, газы начнут поступать через осушители 9 в колпаки 8, откуда по отдельным газоотводным трубам 10 и 11 газы направляются в ресиверы 12 и 13 и далее, через электроуправляемые клапаны 30 и 31, к потребителю. Разделение газов в генераторе производится за счет того, что электроды 4 разделены переборками 3 непроницаемыми сверху и по бокам, но проницаемыми снизу, а также и за счет того, что электроды установлены выше нижних кромок переборок, что исключает попадание газов в соседние отсеки. Причем во время работы генератора вода из бака 21 через электроуправляемые клапаны 36 и 27 подается на прием насоса 18, с выхода которого через электроуправляемый клапан 29 вода начинает циркулировать в контуре устройства отвода тепла 14 для охлаждения полостей 2 генератора. Далее при остановке генератора, циркуляция воды в устройстве для отвода тепла 14 прекращается, и производится слив электролита в бак 19 через 32 и 33 электроуправляемые клапаны. При необходимости возможно добавление щелочи из бака 22 для поддержания необходимой концентрации электролита. Далее производится промывка электродов 4, для этого вода из бака 19 подается через 36 и 27 электроуправляемые клапаны на прием насоса 18, с выхода которого через электроуправляемые клапаны 28 и 32 вода начинает циркулировать в корпусе генератора. При необходимости все операции последовательно повторяются. Следует отметить, что датчики давления 15, температуры 16 и уровня 17 связаны с блоком измерения 25, который в свою очередь, через блок программирования 24 связан с блоком управления 23, взаимодействующим со всеми электроуправляемыми клапанами.
Предлагаемая конструкция генератора водорода и кислорода позволяет повысить эффективность охлаждения в 1,5-2 раза, быстродействие системы управления в 2-3 раза, снизить расход электролита на 15-20%, расширить диапазон устойчивой работы генератора по расходу кислорода и водорода в 1,5-2 раза.