устройство для выравнивания давления газов в электролизерах

Формула изобретения

1. Устройство выравнивания давлений газов в электролизерах, содержащее два сосуда с входными и выходными патрубками, соединенных в нижней части и образующих сообщающиеся сосуды, отличающее тем, что верхние части сосудов выше уровня жидкости разделены эластичной диафрагмой, соединенной с иглой клапана выходного патрубка одного из сосудов.

2. Устройство по п.1, отличающееся, тем что входные патрубки снабжены колпачками.

Описание изобретения к патенту

Устройство предназначено для выравнивания давления кислорода и водорода в анодных и катодных частях электролизных ячеек электролизеров, используемых для получения технологических сред, питания горелок для производства газопламенных работ.

Известно устройство выравнивания давления газов в электролизерах, содержащее сообщающиеся сосуды, соединенные с газоотводными каналами электролизера, с поплавками, соединенными штоками с клапанами, имеющее дополнительный сосуд, причем один из сообщающихся сосудов и электролизер соединены трубопроводом для подачи жидкости из дополнительного сосуда, а один из каналов соединен трубопроводом с дополнительным сосудом выше уровня жидкости (Патент RU 2078151 С1. Устройство выравнивания давления газов в электролизерах. МПК(6) С 25 В 1/04, 1/08, 1992).

Устройство не обеспечивает высокой точности выравнивания давлений газов, так как клапан, выпускающий газ в атмосферу, работает при значительном перепаде давлений Р=(1-3)10⁵ Па. Если площадь отверстия клапана будет =110^-6 м², то усилие при открывании клапана, обусловленное снижением уровня жидкости, составит РS= 0,1-0,3 Н, а если вес поплавка будет меньше 0,3 Н, то открытия клапана может и не произойти.

Наиболее близким аналогом является устройство выравнивания давлений газов в электролизерах, состоящее из двух сосудов с входными и выходными патрубками, соединенных друг с другом в нижней части и образующих сообщающиеся сосуды (Л. М. Якименко и др. Электролиз воды. М., Химия, 1970, с. 107, рис. 111-3.

Устройство способно точно выравнивать давления при относительно небольшой разности давлений с атмосферой, определяемой максимальной разностью столбов жидкости в сосудах, что для многих случаев недостаточно.

Технической задачей изобретения является повышение разности давлений получаемых газов с атмосферой до (1-3)10⁵ Па при сохранении высокой точности поддержания равных давлений газов в анодных и катодных частях электролизных ячеек электролизеров.

Для решения технической задачи предлагается устройство выравнивания давлений газов в электролизерах, содержащее два сосуда с входными и выходными патрубками, соединенных в нижней части и образующих сообщающиеся сосуды, у которых верхние части сосудов выше уровня жидкости разделены элластичной диафрагмой, соединенной с иглой клапана выходного патрубка одного из сосудов. Дополнительное введение диафрагмы с иглой клапана позволяет устанавливать давление газа в одном сосуде примерно равное давлению газа в другом сосуде, в то время как давления газов в сосудах могут быть (1-3)10⁵ Па. Небольшая разность давлений газов в сосудах над поверхностью жидкости компенсируется давлением столбов жидкости в сосудах. Давление газов в анодных и катодных частях электролизных ячеек электролизеров будет одинаковым.

Устройство выравнивания давлений газов используют и как подпитывающий сосуд для электролизеров как с проточной, так и с непроточной подпиткой, поскольку работа устройства не зависит от уровня жидкости.

На чертеже показана схема устройства выравнивания давлений газов в электролизерах в разрезе (без электролизера).

Устройство состоит из сосуда 1 с входным патрубком 2 и выходным патрубком 3, второго сосуда 4, размещенного внутри сосуда 1, с входным патрубком 5 и выходным патрубком 6, отверстие в котором перекрывается иглой 7. Игла 7 соединена с диафрагмой 8, разделяющей верхние части объемов сосудов 1 и 4, нижние части объемов которых сообщаются и заполнены подпитывающей жидкостью 9, подаваемой в электролизер через патрубок 10. Подпитывающую жидкость в сосуды 1 и 4 заливают периодически через горловину, закрываемую пробкой 11. Входные патрубки 2 и 5 прикрыты колпачками 12.

Работает устройство следующим образом. При подаче газов из электролизера через патрубки 2 и 5 газы проходят под колпачками 12 и далее через жидкость 9. Газ из патрубка 2 скапливается над жидкостью 9 в сосуде 1 и поступает потребителю через выходной патрубок 3. Газ из патрубка 5 проходит под колпачком 12 и далее через жидкость 9, скапливаясь над ней в сосуде 4. Колпачки 12 над патрубками 2 и 5 препятствуют проливанию жидкости через них в электролизер.

Так как площадь поперечного сечения сосуда 4 меньше, чем свободная площадь поперечного сечения сосуда 1, то давление газа в этом сосуде растет быстрее, даже если газа подается меньше, чем в сосуд 1. Поэтому уровень жидкости 9 в сосуде 4 будет меньше, чем в сосуде 1, и на диафрагму 8 действует давление снизу вверх, игла 7 приподнимается, клапан открывается и избыток давления газа через патрубок 6 сбрасывается в атмосферу, выравнивая давления газов в сосудах 1 и 4. Давления газов в патрубках 2 и 5, т.е. в анодных и катодных частях электролизных ячеек, будут одинаковыми в соответствии с законом Паскаля.

Технико-экономические преимущества использования предложенного устройства в сравнении с прототипом состоят в повышении давления потребляемого газа до (1-3)10⁵ Па при сохранении равных давлений в анодных и катодных частях электролизных ячеек, что позволяет сохранить большую площадь перфорированных частей разделительных диафрагм электролизных ячеек элктролизеров, низкое внутреннее сопротивление и повышенный КПД.