устройство для генерирования тепла

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ТЕПЛА, содержащее аппарат для электрохимического разложения воды и получения водорода и кислорода с разделенными стенкой по высоте отделениями анода и катода, сообщающимися между собой посредством щели или по меньшей мере одного отверстия в стенке вблизи днища ванны на уровне или под нижними концами анода и/или катода, расположенными в отделениях сверху вниз, трубопроводы для водорода и кислорода со средствами управления, например клапанами, подключенные на выходе к смесителю, а также горелку или камеру сгорания для смеси, отличающееся тем, что смеситель на выходе подключен к дополнительному устройству, имеющему ряд камер завихрения и столкновения потоков, соединенных между собой узкими каналами, причем форма и размер камер выбраны с обеспечением образования в них молекулярного состава смеси H_xO_y, где x и/или y отличны от x = 2 и y = 1.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в смесителе в зоне смешения кислорода и водорода предусмотрено пространство, приспособленное для заполнения иным химическим веществом, например органическим соединением, способным вступать в реакцию с водородом и/или кислородом.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что камеры завихрения и столкновения потоков выполнены сферической формы.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что каналы между камерами выполнены по направлению потока суживающимися.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что отделения анода и катода снабжены клапанами уравнивания давления.

6. Устройство по пп. 1 - 5, отличающееся тем, что смеситель выполнен в виде бака с трубами для водорода и кислорода, установленными внутри бака с обеспечением вращения потока в них вокруг оси соответствующей трубы и в противотоке.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что трубы для водорода и кислорода, установленные внутри бака, выполнены спиралеобразной формы с разнонаправленными витками спиралей и установлены своими входными-выходными концами соответственно в верхней части устройства и вблизи днища.

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что выходной участок труб, установленных внутри бака, имеет чашеобразную форму для образования вихревой камеры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для генерирования тепла, содержащим аппарат для электрохимического разложения воды для получения водорода и кислорода, раздельные трубопроводы для водорода и кислорода соответственно, причем каждый трубопровод снабжен регулирующим средством, например клапаном, средство для смешения водорода и кислорода в заданном соотношении, а также горелку или камеру горения для смеси.

Устройства этого типа известны.

Известно, что при разложении воды, при котором вода превращается в электролит при добавке, например, NaOН и посредством приложения электрического потенциала между анодом и катодом образуется водород и кислород.

Водород и кислород, которые образуются таким электрохимическим способом, хранят в резервуарах в газообразном или сжиженном состоянии, а затем их используют для горения, привода турбин, двигателей, ракет и т.п.

Известно, что энергия, необходимая для разложения воды на водород и кислород, в принципе та же, что и энергия, которая образуется, если применяют два газовых компонента и их сжигают, а в качестве продукта горения получают воду.

Именно в результате этого энергетического баланса только водород и кислород применяют в качестве горючих газов в тех случаях, когда эффективность имеет незначительное значение или совсем не имеет значения. Это является причиной, объясняющей то, почему устройство для электрохимического разложения воды представляет собой устройство, расположенное отдельно и часто на расстоянии от устройства, в котором два газа используют в качестве воспламеняющихся газов.

Целью изобретения является создание такого устройства, которое можно эффективно применять и которое имеет удивительные эффекты.

Эта цель достигается тем, что устройство представляет собой систему, в которой аппаратом для электрохимического разложения воды является ванна с отделениями для анода и катода, причем эти отделения разделены стенкой, которая проходит по всей длине ванны и имеет щель или отверстие в днище, либо вблизи днища ванны и на или под нижним концом анода и/или катода, причем анод и катод соответственно проходят вниз в каждом соответствующем отделении, трубопроводы для кислорода и воздуха расположены вниз по течению от регулируемых средств регулирования, проходят в смесительное устройство такого типа, в котором два потока кислорода и водорода соответственно сталкиваются друг с другом в форме турбулентных потоков, в результате образуется однородная смесь, причем вниз по течению от смесительного устройства расположено устройство, имеющее ряд камер завихрения и столкновения потоков, соединенных между собой узкими каналами, внутри которых молекулярный состав изменяется в отношении HхOу, где х и/или y отличаются от х 2 и у 1.

Таким образом в соответствии с изобретением в качестве устройства для генерирования тепла предложена единая система, в которую подают воду в качестве исходного материала и пропускают электрический ток для осуществления электролитического процесса, который известен, причем устройство подает пламя из его выходного конца или оно входит в камеру сжигания, например, в камеры сжигания в двигателях внутреннего сгорания.

Для регулирования соответствующего отношения смеси средства регулирования в трубопроводах для кислорода и водорода соответственно регулируют с учетом количества произведенного кислорода и водорода, количество которых изменяется. Благодаря наличию стенки, разделяющей два отделения, и различные в количестве производимого водорода и кислорода уровни жидкости в соответствующих отделениях являются различными. Обычно количество водорода будет выше, например, в два раза, чем количество кислорода, таким образом, уровень жидкости в отделении, в котором образуется кислород, т.е. в анодном отделении, повышается, тогда как уровень жидкости в отделении для производства водорода, которым является катодное отделение, понижается.

Благодаря тому, что разделительная стенка оканчивается на небольшом расстоянии от днища или имеет одно или несколько отверстий и благодаря тому, что электроды не проходят вниз за нижнюю кромку разделительной стенки, электрический ток автоматически прерывается, как только уровень жидкости в одном из отделений понизится настолько, что прервется контакт с одним из электродов.

Это приводит к срабатыванию автоматического регулятора, поскольку внутри электрохимического аппарата создается перепад давления, связанный с регулированием клапанов в трубопроводах для водорода и кислорода, которые регулируют так, что два газа смешиваются.

В устройстве, которое смешивает и гомогенизирует смесь, предусмотрены меры предосторожности во время гомогенизации для исключения образования взрывчатых смесей во время прохождения потока через устройство. В упомянутом устройстве возможна реакция с другими соединениями.

В камерах завихрения и столкновения потоков, которые следуют вниз по течению и расположены между смесительным устройством и горелкой, происходит окончательное изменение в составе смеси.

Что точно происходит при этом неизвестно, однако пламя создает температуры, которые намного превышают температуру 2700^оС пламени горения, которая образуется, когда водород и кислород сжигают обычным способом. Пламя на выходе или из отверстия горелки может иметь температуру 5000-6000^оС и выше. На уровень такой высокой температуры влияет присутствие или отсутствие других атомов, которые вступают в реакцию с кислородом или водородом, например, атомы углерода или других органических соединений.

Допустим, что в ряде камер завихрения и столкновения потоков атомы водорода и кислорода другие атомы, например, углерода образуют комбинации атомов, которые отличаются от отношения двух атомов водорода к атому кислорода.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство в соответствии с изобретением было изготовлено в качестве прототипа действует.

Электрическая энергия, которую применяли в этом прототипе, равнялась 500 Вт, например, примерно 12 В и 50 А.

Образующееся пламя было способно испарять чистый вольфрам, который имеет температуру испарения свыше 5600^оС.

Устройство содержит ванну 1, разделенную на два отделения стенкой 2, которая от верхней крышки 3 проходит вниз, имея ее нижнюю кромку 4 на расстоянии от днища 5 ванны 1.

Из указанных отделений, отделение 6 (на правой стороне стенки 2) содержит анод 7, тогда как другое отделение 8 содержит катод 9.

Электрические соединения для анода и катода направлены через верхнюю крышку 3 и соединены известным способом с источником постоянного тока (не показан).

Нижние концы анода 7 и катода 9 соответственно расположены над нижним концом 4 разделительной стенки 2.

Трубка 10 собирает водород, а трубка 11 кислород. Поскольку водорода производят обычно больше, чем кислорода, то уровень 12 жидкости будет изменяться из-за перепада давления в соответствующих отделениях 6, 8 и, например, в отделении 8 он будет на линии 13, а в отделении 6 на уровне линии 14.

Как только уровень 13 понизится настолько, что потеряется контакт с катодом 9, электролитический процесс прервется, однако он сразу же качнется, поскольку из-за прерывания процесса генерирования водорода и кислорода он прекратится и, следовательно, перепад давления уменьшится.

Трубопроводы 10 и 11 имеют регулируемые клапаны 15 и 16 соответственно. Вместо клапанов можно применять другие средства регулирования. Посредством регулирования клапанов 15 и 16 можно получить объемное отношение между водородом и кислородом.

В смесительную камеру 17 подают различное количество газов, которые сначала проходят через змеевики 18 и 19 соответственно, причем змеевики, один из которых левосторонний, а другой правосторонний, имеют выходные концы 20 и 21, которые расположены противоположно друг другу и на коротком расстоянии друг от друга, таким образом между выходными концами 20 и 21 образуется пространство 22, в котором два потока сталкиваются друг с другом.

Выходные концы могут быть окружены чашеобразными стенками 23 и 24 соответственно для образования вихревой камеры.

В ванне 17 может присутствовать другое вещество, обозначенное линией 25 уровня, которым может быть аммиак, мочевина или другое органическое соединение, которое может вступать в реакцию с водородом и/или кислородом, выходящими из концов 20 и 21.

В устройстве 17 образуется однородная смесь, которую подают в последнее устройство 26, имеющее форму трубы, внутри которой образован ряд сферических камер 27, сообщающихся между собой через отверстия, например 28, которые могут уменьшаться в диаметре в направлении вниз по течению к горелке 29.

Ванна 1 может иметь клапаны, например, 30 и 31, для уравнивания давления. Посредством этих клапанов может достигаться уравнивание давления между двумя отделениями в том случае, если необходимо поддерживать протекание процесса.