Способ автоматического управления процессом получения водорода и кислорода при электролизе воды Советский патент 1981 года по МПК C25B15/02 G05D27/00 

(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА И КИСЛОРОДА ПРИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕ

I

Изобретение относится к способам автоматического управления процессоь получения водорода и кислорода при электролизе воды и может быть использовано при газопламенной пайке и сварке смесью газов в электронной, электротехнической, радиотехнической промышленности.

Известен способ управления процессом электролиза, в котором изменяют ток, проходящий через электролитические ячейки электролизера, в зависимости от давления газовой смеси ll.

Недостатком известного способа является то, что изменение температуры электролита за счет колебаний температуры окружающей среды приводит к качественному изменению состава Смеси, а именно с изменением температуры электролита и его концентрации меняется количество водяных паров Водяной пар является балластным газрм, на нагрев которого в газопламенных горелках до температуры газоВОДЫ

пламенной обработки расходуется часть энергии водородно-кислородного пл мени. В связи с этим происходит изменение геометрических размеров пламени, его калорийности и стабильности во времени. Все перечисленное, в конечном счете, ухудшает качество свариваемого изделия. Выделить составляющую водяных паров из общего состава газовой смеси трудно из-за отсутстtoвия надежных и точных датчиков сбора .информации о количестве водяных паров в газовом объеме.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо15му результату является способ автоматического управления процессом получения водорода и кислорода при электролизе воды путем регулирования силы тока, проходящего через электролиту в зависимости от давления газовой смеси 12..

Недостаток данного способа заклю 4ается в том, что происходит заметное изменение калорийноста и геометрических размеров пламени из-за изме нений температуры электролита и влаж ности газовой смеси. При этом стабильность газового пламени в процессе пайки и сварки относительно невелика. Это связано с тем, что управ ление процессом ведется только по изменению давления газов на выходе рабочей камеры (горелки). Известный способ не учитывает изменение температурЬ) электролита в электролизере и соответственно насыщенность газов водяными парами и влагой перед горелкой , Целью изобреяения является стабилизация качественных характеристик (газовой смеси. Поставленная цель достигается тем что дополнительно регулируют силу тока, проходящего через нагревательный элемент рабочей камеры, в зависи мости от соотношения температур газо вой смеси на выходе рабочей камеры и электролита в электролизере.. На чертеже представлена функциональная схема системы автоматическо го управления, реализующей данный способ. Способ осуществляется следующим образом. При прохолсдении электрического тока через ячейки биполярного .элект ролизера 15 заполненные электролитом, в процессе электролизера проис ходит изменение температуры электро лита в сторону увеличения и соответственно увеличивается содержание водяных паров над электролитом. Полученная водородно-кислородная смес насыщенная водяными парами, подаетс при частичной ее конденсации в рабо чую камеру 2 через нагревательньш элемент 3. Температуру паров над электролитом измеряют датчиком 4, температуру нагрева газовой смеси датчиком 5. Измеренные значения температур электролита и газовой смеси подают на регулятор 6 соотнощения TeNmepaTyp, имеющий в своем устройстве задатчик (на чертеже не показан), с помощью которого задают постоянное соотношение температур. При повьшении температуры э.лектр .лита Тд в электролизере регулятор 6 формирует регулирующее воздействие на увеличение напряжения на нагревательном элементе 3. В результате температура газовой смеси на выходе рабочей камеры T|g повьш ается. При достижении соотнощением рассматриваемых температур заданного значения повышение напряжения на нагревательном элементе 3 прекращается. Однако температура Т„ может повыщаться из-за инерционности конструкции нагревательного элемента 3. Если при этом Tg достигает предела зоны нечувствительности регулятора 6, то последний формирует регулирующее воздействие на уменьшение напряжения на нагревательном элементе 3. В результате температура Tg понижается Таким образом, заданное соотнощение Т п : Т поддерживается автоматически с определенной точностью, зависящей в основном от инерционности объекта регулирования (конструкции нагревательного элемента З). Постоянное соотнощение температур выбрано в пределах Tg : Т 4-5, где Tg - температура газовой смеси , на выходе рабочей камеры; Tg- температура электролита. Нижнее значение соотношения температур выбирают из условий получения перегретого пара, имеющего свойства газа, обладающего минимальным влагосодерданием, а верхнее значение сортнощения температур ограничивается минимальной температурой самовоспламенения газовой смеси. Для водороднокислородной смеси стехиометрического состава минимальная температура самовоспламенения 400°С. Поэтому пределы варьируемого соотнощения температур выбраны именно такими. Датчиком давления 7 измеряется давление в рабочей камере 2, выходной сигнал датчика давления 7 поступает на вход регулятора давления 8, который воздействует на блок питания 9 электролизера 1. Выходной сигнал регулятора 6 воздействует через блок питания 10 на нагревательный элемент. 3 рабочей камеры 2. Приме нение данного способа автоматического управления позволяет стабилизировать температуру электроита и влажность газовой смеси и за счет этого повысить стабильность азового пламени в процессе пайки и варки. Формула изобретения Способ автоматического управления роцессом получения водорода и кислорода при электролизе воды путем регулирования силы тока, проходящего через электролит, в зависимости от давления газовой смеси, отличающийся тем, что, с целью стабилизации качественных характеристик газовой смеси, дополнительно регулируют силу тока, проходящего через нагревательный элемент рабочей камеры, в зависимости от соотношения

89747.4

температур газовой смеси на выходе рабочей камеры н электролита в элект ролизере.

Л Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 3966567, кл. 204-105R, 1976.

2.Патент США № 4081656, to кл. 219-137.31, 1978.