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電解池液面自動(dòng)調(diào)節(jié)的氫氣發(fā)生器的制作方法

文檔序號(hào):5275096閱讀:368來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:電解池液面自動(dòng)調(diào)節(jié)的氫氣發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種電解池液面自動(dòng)調(diào)節(jié)的氫氣發(fā)生器,可廣泛應(yīng)用于石油、化工、煤炭、冶金、醫(yī)藥、衛(wèi)生、環(huán)保等領(lǐng)域的分析檢測(cè)部門,特別適用于為氣相色譜儀提供燃?xì)饣蜉d氣。
近三十年來(lái)氣相色譜儀得到廣泛應(yīng)用,其供氣氣源為高壓氫氣鋼瓶,由于運(yùn)輸、使用、存放過(guò)程中存在泄漏隱患,所以急需一種現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)氫氣的安全型設(shè)備,從而產(chǎn)生了小型氫氣發(fā)生器。如市場(chǎng)上出售的SPH型高純氫氣發(fā)生器、GCD-300A型自動(dòng)氫氣發(fā)生器及申請(qǐng)?zhí)枮?9201692.2《高純度氫氣發(fā)生器電解槽》但它們存在以下缺點(diǎn)1.SPH型高純氫氣發(fā)生器和GCD-300A型全自動(dòng)氫氣發(fā)生器都不具有電解池液間自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置,而僅有電解池供電電源2單槽式供液槽3和壓力控制氫氣凈化輸出裝置5。其中GCD-300A型自動(dòng)氫氣發(fā)生器的供液槽類似于《高純度氫氣發(fā)生器電解槽》其形狀為小容量細(xì)高型,堿液滲過(guò)氫半透膜,進(jìn)入收集室內(nèi)其液面可高于氫半透膜10-15厘米,但又不具有液面自動(dòng)調(diào)節(jié)功能的裝置,所以堿液進(jìn)入凈化器造成硅膠板結(jié)失效,損害氫氣發(fā)生器。而SPH型高純氫氣發(fā)生器在開(kāi)機(jī)時(shí)靠手工提升供液槽到高于氫半透膜的高度,關(guān)機(jī)時(shí)手工下落因無(wú)液面自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置所以不能將液面調(diào)節(jié)到最佳狀況,故不能杜絕燒堿液滲入氫半透膜引起“膜過(guò)液”現(xiàn)象,損害氫氣發(fā)生器,而且手工操作可靠性差。2.由于上述氫氣發(fā)生器均無(wú)抑制燒堿外濺裝置,所以產(chǎn)氫氣過(guò)程中,氧氣將從電解池陽(yáng)極通過(guò)氣路管道進(jìn)入供液槽下部,隨著氧氣量增多將形成氣泡穿過(guò)堿液沖出液面,有時(shí)連同堿液濺出槽外,污染儀器。3.《高純氫氣發(fā)生器電解槽》的不銹鋼絲網(wǎng)組緊貼氫半透膜面,當(dāng)緊固電解槽時(shí),膜面受損凹凸不平,影響氫半透膜各點(diǎn)的透氣、透液,導(dǎo)電性能不均勻;作為氫半透膜框架的密封圈厚度薄硬度低,在夾緊過(guò)程中易變型;不銹鋼板緊夾時(shí)因剛性差,發(fā)生變形,造成中部凸起,引起中部和邊沿透液,透氣,導(dǎo)電性的不均勻,電流過(guò)大的部位即出現(xiàn)燒蝕,從而電解率下降,并縮短電解池壽命。4.《高純氫氣發(fā)生器電解槽》組裝工藝差,在組裝過(guò)程中易產(chǎn)生漏液現(xiàn)象,產(chǎn)氫率達(dá)不到設(shè)計(jì)指標(biāo),同時(shí)重新裝配時(shí)易造成密封圈、氫半透膜、不銹鋼絲網(wǎng)報(bào)廢,不能重復(fù)使用,使成本增高。
本實(shí)用新型的目的在于改進(jìn)供液裝置為具有液面自動(dòng)調(diào)節(jié)功能的雙液槽儲(chǔ)供液裝置,克服“膜過(guò)液”弊??;并改供液槽蓋為防濺蓋,避免噴液現(xiàn)象;改進(jìn)電極板結(jié)構(gòu)另設(shè)夾板,使夾板具有良好剛性以保證電極板不變形;改進(jìn)框架密封圈的厚度、硬度,保證電解池絲網(wǎng)組織在全面積內(nèi)緊實(shí)度的一致性;增設(shè)的陰極和陽(yáng)極的鎳孔板,不但具有極強(qiáng)的耐腐蝕力,而且鎳孔板比鎳網(wǎng)挺直、平整,故能改善電解池內(nèi)部的透氣、透液、導(dǎo)電性,提高電解效率,同時(shí)由于采取了上述措施,可使電解池組裝工藝規(guī)范化,提高零部件和電解池壽命。
本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下措施來(lái)達(dá)到該氫氣發(fā)生器由電解池1,供電電源2及由單槽式供液槽改進(jìn)的儲(chǔ)液槽12、供液槽13、液體管21、22組成儲(chǔ)液供液裝置3,增設(shè)的液面測(cè)量、控制和調(diào)節(jié)裝置4(包括液面測(cè)量元件18、19、20,潛水泵16、17),供液槽13上裝有防濺蓋15,氫氣凈化壓力控制輸出裝置5構(gòu)成。并在電解池1中的氫半透膜36兩側(cè)裝有陰極鎳孔板46和陽(yáng)極鎳孔板47。
本實(shí)用新型的目的還可以通過(guò)以下措施來(lái)達(dá)到儲(chǔ)液槽12和供液槽13直徑為8-15厘米,高為9-20厘米的耐腐蝕金屬或非金屬容器,供液槽13上裝的防濺蓋15的蓋體30下方平行裝置防濺網(wǎng)28,防濺網(wǎng)靠支柱29同蓋體30連接。防濺蓋15用密封圈34蓋在供液槽13上。防濺蓋30上的液體管插入孔31中插有液體管21、22。儲(chǔ)液槽12上的蓋14孔中插有液面測(cè)量元件18。防濺蓋體30上,液面測(cè)量元件插入孔33中插有液面測(cè)量元件19、20。液面測(cè)量元件18、19、20為直經(jīng)2-4毫米的耐腐蝕金屬絲探針,也可采用永磁浮子,光發(fā)射元件。在儲(chǔ)液槽12和供液槽13內(nèi)分別裝有小型潛水泵16、17。電解池1中的陰極和陽(yáng)極鎳孔板46、47為40-80目、厚度為0.08-0.2毫米的零號(hào)鎳板構(gòu)成。


如下圖1是電解池液面自動(dòng)調(diào)節(jié)的氫氣發(fā)生器整體示意圖。
圖2是液面自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是防濺蓋結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是電解池結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1中電解池液面自動(dòng)調(diào)節(jié)的氫氣發(fā)生器。整體結(jié)構(gòu)由五部分組成1-電解池;2-供電電源;3-儲(chǔ)液供液裝置;4-液面測(cè)量、控制和調(diào)節(jié)裝置;5-氫氣凈化壓力控制輸出裝置。
圖2中液面自動(dòng)調(diào)節(jié)的儲(chǔ)液供液裝置3由儲(chǔ)液槽12和蓋14,供液槽13和防濺蓋15及連通管11構(gòu)成;液面測(cè)量、控制和調(diào)節(jié)裝置4由液面測(cè)量元件18、19、20,控制電路23、26、27,潛水泵16、17,液體管21、22以及閃爍燈24,音響器25等部分組成。
圖3防濺蓋結(jié)構(gòu)示意圖中防濺蓋15由防濺網(wǎng)28、支柱29、蓋體30、液體管的插入孔31、氧氣排出孔32、液面測(cè)量元件插入孔33和密封圈34構(gòu)成。
圖4電解池結(jié)構(gòu)剖面示意圖中的電解池1由橡膠圈35、氫半透膜36、陰極鎳孔板46、陰極不銹鋼絲網(wǎng)組37、陰極板38、陽(yáng)極鎳孔板47、陽(yáng)極不銹鋼絲網(wǎng)組41、陰極板42、電解液進(jìn)出咀43、絕緣墊44、夾板39、45和收集室40構(gòu)成。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)和實(shí)施例液面自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置中電解液的供給由供液槽13和儲(chǔ)液槽12雙槽實(shí)現(xiàn)。而電解池中液面的最佳狀態(tài)由液面測(cè)量、控制和調(diào)節(jié)裝置4通過(guò)改變二槽內(nèi)液面來(lái)完成。其中儲(chǔ)液槽12和供液槽13中裝有排液用的小型潛水泵16和17。泵16和17分別通過(guò)導(dǎo)線與控制電路27相連。液體管21、22分別為液體流入供液槽13和儲(chǔ)液槽12的通道。它們插入到防濺蓋體30上的液體管插入孔31中,兩根液體管11分別將堿液送入電解池1中并將氧氣送回供液槽13,測(cè)量元件19、20插入防濺蓋體30上的液面測(cè)量元件插入孔33中,并通過(guò)導(dǎo)線與控制電路26相連。測(cè)量元件18裝在儲(chǔ)液槽12上的蓋14孔中,并通過(guò)導(dǎo)線與控制電路23連接,報(bào)警閃爍燈24和音響器由控制電路23控制,提示用戶補(bǔ)充堿液,保持調(diào)節(jié)裝置的正常工作。并使電解池1中的半透膜36充分的被堿液浸潤(rùn)。供電電源2在開(kāi)機(jī)時(shí),為電解池1供電,但它受控于控制電路27。電解池1產(chǎn)生的氫氣進(jìn)入氫氣凈化壓力控制輸出裝置5中的凈化器7中,氫氣的壓力由壓力表8指示,通過(guò)開(kāi)關(guān)閥門9接口10送至用氣設(shè)備,管道內(nèi)的氣壓由壓力繼電器6控制。(見(jiàn)附圖1、2)。儲(chǔ)液槽12和供液槽13可為各種形狀,由直徑8-15厘米,高為9-20厘米的耐腐蝕金屬或非金屬容器構(gòu)成。液面測(cè)量元件18、19、20采用直徑2-4毫米耐腐蝕金屬絲制成液面探針,也可以采用永磁浮子或光發(fā)射元件。潛水泵16、17為市售超小型潛水泵??刂齐娐?3、24、25、26、27利用現(xiàn)有技術(shù)制成。供液槽13上部的防濺蓋15的蓋體30下方平行裝有防濺網(wǎng)28,該網(wǎng)靠支柱29同蓋體30連接。密封圈34的作用在于使防濺蓋15牢固地蓋在供液槽13的槽口上。電解過(guò)程中陽(yáng)極電解氧氣在電解液中形成氣泡排到供液槽13的電解液內(nèi),當(dāng)氧氣泡沖出液面產(chǎn)生液體濺射時(shí),防濺網(wǎng)28有效地吸收液體分離出氧氣,從排出孔32放空,液體從防濺網(wǎng)28回落至液面,從而有效地防止燒堿濺出灼蝕發(fā)生器。防濺蓋蓋體30上的液體管道插入孔31用途是插入液體管21、22。液面測(cè)量元件插入孔33是為液面測(cè)量元件19、20、插入槽內(nèi)所設(shè)計(jì)的孔(見(jiàn)圖3)蓋體30采用有機(jī)玻璃板制成,防濺網(wǎng)28由40-60目不銹鋼絲網(wǎng)制成。
附圖4中電解池1的構(gòu)成依次由陰極板38,陰極不銹鋼絲網(wǎng)組37,陰極鎳孔板46,氫半透膜36,橡膠圈35,陽(yáng)極鎳孔板47,陽(yáng)極不銹鋼絲網(wǎng)組41和陽(yáng)極板42組成。再用夾板39、45夾緊上述結(jié)構(gòu)。在夾板45和陽(yáng)極板間有絕緣墊44使陽(yáng)極和夾板絕緣。在電解池陰極板38中心垂直焊有氫氣收集室40,其作用為使氫氣從電解液內(nèi)分離、儲(chǔ)存并從頂部氣咀輸出。陽(yáng)極板42焊有液體出入嘴43,通過(guò)兩條液體管11與供液槽13連通。其中陰極板38和陽(yáng)極板42采用1.5-3毫米厚不銹鋼板制作,陰極不銹鋼絲網(wǎng)組37由兩層18-40目不銹鋼絲網(wǎng)組成。鎳孔板46、47各由一層40-80目鎳孔板組成。不銹鋼陽(yáng)極絲網(wǎng)組41由5-6層18-40目不銹鋼絲網(wǎng)構(gòu)成。氫半透膜36由多層溫石棉紙壓成總厚度為0.9-1.3毫米的石棉板構(gòu)成。橡膠圈35由耐腐蝕橡膠或塑料制成,其厚度為4-7毫米,邵氏硬度不低于60度。夾板39、45采用6-8毫米碳素結(jié)構(gòu)鋼板制作。
本實(shí)用新型氫氣發(fā)生器通電開(kāi)機(jī)后由于供液槽13的液面處于低位,主控電路27首先啟動(dòng)潛水泵16將儲(chǔ)液槽12內(nèi)的部分液體通過(guò)液體管道21泵入供液槽13,槽內(nèi)液面逐漸升高,當(dāng)液面測(cè)量元件19測(cè)到高位液面時(shí)輸出一個(gè)高位液面信號(hào)到控制電路26。經(jīng)處理后其輸出信號(hào)送至主控電路27,主控電路2 7關(guān)閉潛水泵16則泵液停止。這時(shí)供液槽13通過(guò)液體連通管11向電解池1提供電解質(zhì)溶液。與此同時(shí)主控電路27啟動(dòng)了供電電源2向電解池1供電,電解池1開(kāi)始電解堿性電解質(zhì)溶液,氫氣發(fā)生器開(kāi)始工作。工作中供液槽13內(nèi)的液面因消耗會(huì)緩慢下降,當(dāng)液面測(cè)量元件20測(cè)到低位液面時(shí),在不停機(jī)狀態(tài)下電路26、27控制潛水泵16自動(dòng)為供液槽13補(bǔ)充液體。當(dāng)儲(chǔ)液槽12的液面下降到低位被液面測(cè)量元件18測(cè)到時(shí),液面信號(hào)送至電路23,該電路23啟動(dòng)閃爍燈24和音響器25,以燈閃爍和音響提示用戶為儲(chǔ)液槽12補(bǔ)充電解質(zhì)溶液,保證儀器正常工作。在關(guān)機(jī)操作時(shí)首先停止了供電電源2和電解池1的工作,主控電路27啟動(dòng)潛水泵17將供液槽13內(nèi)的部分液體通過(guò)液體管22泵回到儲(chǔ)液槽12,液面測(cè)量元件20測(cè)到低位液面時(shí),其信號(hào)被控制電路26接收后潛水泵17停止泵液,關(guān)機(jī)操作結(jié)束,直至下次通電開(kāi)機(jī),從而實(shí)現(xiàn)了供液槽13內(nèi)液面的自動(dòng)調(diào)節(jié)。其目的在于保證運(yùn)行期間供液槽13的液面與電解池1內(nèi)氫半透膜36的相對(duì)高差為2-6厘米之間,停機(jī)期間相對(duì)高差僅為1-2厘米,所以避免了噴堿和“膜過(guò)液”故障的同時(shí),仍然使氫半透膜36得到電解質(zhì)溶液的充分浸潤(rùn),既不干涸,也不板結(jié),下次開(kāi)機(jī)后不必給予膜浸潤(rùn)時(shí)間,電解池1可立即投入工作。電解池1工作后產(chǎn)生的電解氫氣在收集室40內(nèi)聚集并形成壓力,通過(guò)氣路管道到達(dá)凈化器7、開(kāi)關(guān)閥門9,從接口10輸出至用氣設(shè)備,壓力表8指示氣路壓力,壓力繼電器6的作用是當(dāng)氣路壓力達(dá)到上限預(yù)定值時(shí),關(guān)斷供電電源2則電解池1停止產(chǎn)氫,當(dāng)氣路壓力下降到下限預(yù)定值時(shí),接通供電電源2則電解池1重又開(kāi)始工作,見(jiàn)圖1、圖2。
本實(shí)用新型電解池液面自動(dòng)調(diào)節(jié)的氫氣發(fā)生器具有以下優(yōu)點(diǎn)1.具有液面自動(dòng)調(diào)節(jié)功能,由于該氫氣發(fā)生器改進(jìn)了單槽式供液槽為雙槽式的儲(chǔ)液槽12和供液槽13,并設(shè)計(jì)為大容量粗矮型。并增設(shè)了液面測(cè)量控制和調(diào)節(jié)裝置4,所以工作時(shí)液面變化很緩慢,緩慢的變化可由液面測(cè)量控制調(diào)節(jié)裝置4將供液槽13的液面即電解池1的液面調(diào)到最佳狀態(tài)。同時(shí)在氫氣發(fā)生器工作時(shí)電解池1內(nèi)堿液面僅比氫半透膜36高出2-6厘米,能充份侵潤(rùn)氫半透膜36,避免了堿液在收集室40中儲(chǔ)存過(guò)多。當(dāng)氫氣發(fā)生器不工作時(shí),由液面測(cè)量控制調(diào)節(jié)裝置4自動(dòng)將供液槽13中的堿液泵回到儲(chǔ)液槽12中,并保持氫半透膜36侵液,一旦開(kāi)機(jī)立即投入電解工作,省去膜侵液時(shí)間,提高了工作效率,由于上述結(jié)構(gòu)的改進(jìn)不但達(dá)到液面自動(dòng)調(diào)節(jié)功能,又杜絕了“膜過(guò)液”、“膜板結(jié)”現(xiàn)象,增強(qiáng)了電解池活力,延長(zhǎng)了電解池工作壽命。2.防濺蓋15的設(shè)計(jì),有效地免除了燒堿液體隨氧氣噴出供液槽13外污染氫氣發(fā)生器。3.電解池中氫半透膜36兩面的鎳孔板46、47比不銹鋼耐腐蝕、且鎳板比鎳網(wǎng)更挺直、平整。在緊夾電解池極板時(shí),不會(huì)損壞氫半透膜36,使電解池的透氣、透液及導(dǎo)電能力得到改善,提高了電解池1的工作效率。4.電解池設(shè)計(jì)了剛性好的夾板39、45,采用最佳厚度和硬度的框架密封橡膠圈35,保證組裝后電極板38和44不發(fā)生凸出變形,從而達(dá)到了電解池1中不銹鋼絲網(wǎng)組37、41緊實(shí)度的一致性,進(jìn)而使電極板全面積內(nèi)任一點(diǎn)上的導(dǎo)電性、透氣性、透液性一致,使電解池1產(chǎn)氣速率達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。5.由于電解池1結(jié)構(gòu)的改進(jìn),從而改善了組裝工藝,省工省時(shí),并減少了氫半透膜36不銹鋼絲網(wǎng)組37、41被燒蝕損壞,同時(shí),由于本實(shí)用新型中零件材質(zhì)的優(yōu)選,使成本降低了20%。
本實(shí)用新型電解池液面自動(dòng)調(diào)節(jié)的氫氣發(fā)生器主要技術(shù)參數(shù)如下1.氫氣輸出壓力0.1-0.4MPa;2.氫氣產(chǎn)生速率0-330ml/min;3.氫氣純度0.99999;4.氣路密封性0.6MPa壓力下,24小時(shí)后壓力下降值ΔP≤20KPa。
權(quán)利要求1.一種為分析檢測(cè)部門提供高純氫氣的發(fā)生器,由電解池、供電電源、供液槽、氫氣凈化壓力控制輸出裝置構(gòu)成,其特征在于1)儲(chǔ)液槽(12)、供液槽(13)、液體管(21)、(22)組成儲(chǔ)液供液裝置(3);2)增設(shè)液面測(cè)量、控制和調(diào)節(jié)裝置(4)由液面測(cè)量元件(18)、(19)、(20)和潛水泵(16)、(17)及控制電路(23)、(26)、(27)組成;3)供液槽(13)上裝有防濺蓋(15);4)電解池(1)中的氫半透膜(36)兩側(cè)裝有陰極鎳孔板(46)和陽(yáng)極鎳孔板(47)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣發(fā)生器,其特征在于儲(chǔ)液槽(12)和供液槽(13)是直徑為8~15厘米,高為9-20厘米的耐腐蝕金屬或非金屬容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣發(fā)生器,其特征在于供液槽(13)上裝有的防濺蓋(15)的蓋體(30)下方平行裝有防濺網(wǎng)(28),防濺網(wǎng)靠支柱(29)同蓋體(30)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣發(fā)生器,其特征在于防濺蓋(15)是用橡膠密封圈(34)蓋在供液槽(13)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣發(fā)生器,其特征在于液體管(21)、(22)插在防濺蓋體(30)上的液體管插入孔(31)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣發(fā)生器,其特征在于儲(chǔ)液槽(12)上設(shè)有蓋(14),其上插有液面測(cè)量元件(18)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氫氣發(fā)生器,其特征在于防濺蓋體(30)上的液面測(cè)量元件插入孔(33)中插有液面測(cè)量元件(19)、(20)。
8根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的氫氣發(fā)生器,其特征在于液面測(cè)量元件(18)、(19)、(20)為直徑是2-4毫米的耐腐蝕金屬絲探針或采用永磁浮子、光發(fā)射元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣發(fā)生器,其特征在于儲(chǔ)液槽(12)和供液槽(13)內(nèi)分別裝有小型潛水泵(16)和(17)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣發(fā)生器,其特征在于陰極鎳孔板(46)和陽(yáng)極鎳孔板(47)由一層40-80目,厚度為0.08~0.2毫米的零號(hào)鎳板構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電解池液面自動(dòng)調(diào)節(jié)的氫氣發(fā)生器,可廣泛應(yīng)用于分析檢測(cè)部門,特別適用于為氣相色譜儀提供燃?xì)饣蜉d氣。其特點(diǎn)在于該氫氣發(fā)生器電解池供液槽的液面具有自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。該自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置由儲(chǔ)液槽、供液槽、液面測(cè)量元件、控制電路、閃爍燈、音響器、以及潛水泵組成。并在供液槽上裝有防濺蓋。供液槽的液面與氫半透膜的相對(duì)高度因液面的自動(dòng)調(diào)節(jié)具有最佳狀態(tài)。從而有效免除了噴堿、過(guò)液和膜板結(jié)弊病。
文檔編號(hào)C25B1/00GK2231262SQ9521437
公開(kāi)日1996年7月17日 申請(qǐng)日期1995年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月29日
發(fā)明者張臻, 侯綺墻 申請(qǐng)人:張臻, 侯綺培
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