專利名稱：水電解氫氧氣焊割機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及金屬焊割設(shè)備，特別是水電解氫氧焰焊割機(jī)。
已有的水電解氫氧氣焊割機(jī)，多采用由整流器向水電解式氫氧發(fā)生器提供直流電源，氫氧發(fā)生器產(chǎn)生的氫氧氣和電解液的混合物，經(jīng)冷卻器冷卻后經(jīng)氣液分離器，分離獲得氫氧氣，再經(jīng)助燃劑罐、防回器送至焊割炬；經(jīng)氣液分離器分離由的電解液由泵送回氫氧發(fā)生器循環(huán)使用，并用自動(dòng)加水裝置向電解液補(bǔ)水。這類氫氧焊割機(jī)在使用中存在以下問(wèn)題。
一、焊割機(jī)中的氣液分離器有多種結(jié)構(gòu)，有空心筒罐形結(jié)構(gòu)的貯氣罐，這種貯氣罐在送入氫氧氣和電解液的混合物后，堿性的電解液呈自由沉降式分離，由于不能分離霧狀堿液而效果極差；也有在筒罐體中裝入多層傘形分離板結(jié)構(gòu)的凈化罐，不僅傘形分離板結(jié)構(gòu)復(fù)雜而使凈化罐體積增大且必須采用組合結(jié)構(gòu)，而且流阻大，流體壓力損失大，從而影響焊接效果；還有離心旋流式結(jié)構(gòu)的離心式分離器，這種分離器因無(wú)外加能量，僅靠自身動(dòng)能產(chǎn)生極有限的離心力，加之堿液粘度極高分離困難，分離也很不理想。因此，經(jīng)氣液分離器后所分離獲得的氫氧氣的純度不高，進(jìn)入到焊割炬的氫氧氣體中仍伴雜有不少堿液，從而嚴(yán)重影響焊接、氣割質(zhì)量。
此外，由于助燃劑罐中的助燃劑為碳?xì)浠衔?，?dāng)帶有堿液的氫氧氣穿過(guò)助燃劑罐時(shí)，助燃劑極容易產(chǎn)生化學(xué)變質(zhì)，從而喪失助燃作用，最終影響氫氧火焰結(jié)構(gòu)和溫度以及防回火器可靠阻火功能。
二、由于防回火器多采用干式防回火器，它要求氣體具有一定的干燥度，因此，當(dāng)含有大量堿液的氫氧氣流經(jīng)防回火器時(shí)，這種干式防回火器極易發(fā)生故障，此時(shí)回火的火焰可通過(guò)防回火器向機(jī)器內(nèi)部延伸，導(dǎo)致整機(jī)運(yùn)行中斷和發(fā)生安全事故。
三、由于電解液自動(dòng)加水裝置采用紅外自動(dòng)控制器。而紅外自動(dòng)控制器其控制性能較差。此外，由于裝置中采用了多個(gè)時(shí)間繼電器而致使故障頻率較高。
鑒于此，本實(shí)用新型的目的就在于提供一種能提高氫氧氣純度而提高焊割質(zhì)量，提高使用可靠性和安全性的水電解氫氧氣焊割機(jī)，并進(jìn)一步提供一種能提高自動(dòng)加水可靠性的水電解氫氧氣焊割機(jī)。
本實(shí)用新型采用貯氣罐、水滌洗器、離心分離器，進(jìn)行三級(jí)氣液分離來(lái)提高氫氧氣純度，并在貯氣罐中采用檔板形成曲折形流道，在水滌洗器中采用多塊檔水板形成迷宮形流道來(lái)提高氣流分離效果，實(shí)現(xiàn)其目的；再進(jìn)一步采用由傳感模塊、運(yùn)算放大模塊、觸發(fā)模塊、主控執(zhí)行模塊構(gòu)成的自動(dòng)加水裝置，根據(jù)貯氣罐中電解液的電阻變化準(zhǔn)確控制補(bǔ)水量來(lái)實(shí)現(xiàn)其目的。
本實(shí)用新型的水電解氫氧氣焊割機(jī)(參見(jiàn)附圖)，包含殼體(1)，殼體內(nèi)有與電源聯(lián)接的電解式氫氧發(fā)生器(3)，氫氧發(fā)生器輸出端經(jīng)管道依次連通冷卻器(5)、有氣相部和液相部的貯氣罐(7)、與貯氣罐氣相部連通的有水相部和氣相部的筒罐形的水滌洗器(22)、離心分離器(37)、或經(jīng)助燃劑罐(43)、再經(jīng)防回火器(39、45)連通焊割炬，氫氧發(fā)生器輸入端經(jīng)管道、泵(18)連通貯氣罐，貯氣罐與自動(dòng)加水裝置(47)相聯(lián)，上述水滌洗器上端的氣相部有由至少兩塊相互錯(cuò)位且斜置的檔水板(27、28)構(gòu)成的迷宮形流道(29)。
上述貯氣罐上端的氣相部的進(jìn)口(9)與出口(10)之間有由斜置的檔板(11)構(gòu)成的曲折形流道(12)。
上述自動(dòng)加水裝置有依次聯(lián)接的傳感模塊(A)、運(yùn)算放大模塊(B)、觸發(fā)模塊(C)、主控執(zhí)行模塊(D)，上述傳感模塊有與貯氣罐液相部(15)相接的指示電極(49)、參比電極(50)、有溶液接地電極(51)的接地裝置，上述運(yùn)算放大模塊有分別與指示電極和參比電極相接的電壓放大器(52)和電壓放大器(53)、該兩電壓放大器與差分放大器(54)相接后再接電壓信號(hào)放大器(55)，上述觸發(fā)模塊由橋式整流電路接穩(wěn)壓電路供電、有與電壓信號(hào)放大器(54)聯(lián)接的脈沖觸發(fā)電路，上述主控執(zhí)行模塊有與脈沖觸發(fā)電路聯(lián)接的脈沖觸發(fā)可控硅(56)、再接繼電器(57)、經(jīng)整流電路接控電磁泵(58)，電磁泵聯(lián)接貯氣罐。
上述水滌洗器的水相部有排水閥(36)、且經(jīng)止回閥(21)與貯氣罐氣相部連通，氣相部與離心分離器(37)連通，水滌洗器罐體外側(cè)裝有標(biāo)刻pH值中性線和pH值警戒線的液位計(jì)(32)，水滌洗器上端有罐口及蓋帽(31)。
上述貯氣罐、水滌洗器、助燃劑罐的頂部有防爆片或安全閥。
本實(shí)用新型的工作流程和使用方法與已有的電解式氫氧氣焊割機(jī)相類似。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有下述明顯的優(yōu)點(diǎn)和效果。
一、本實(shí)用新型采用貯氣罐、水滌洗器、離心分離器對(duì)氫氧發(fā)生器所產(chǎn)生的氫氧氣和電解液的混合物連續(xù)進(jìn)行三級(jí)氣液分離，特別是水滌洗器的迷宮形流道和貯氣罐的曲折形流道能有效地解決傳統(tǒng)的氣液分離器無(wú)法解決的氫氧氣與堿液分離的難題，使氫氧氣的純度大幅度提高，從而保證焊割炬產(chǎn)生的火焰質(zhì)量及加工工藝的質(zhì)量。該水滌洗器還具有濕式防回火器功能，其優(yōu)點(diǎn)是，即使水滌洗器前方的止回閥失靈時(shí)，也能有效地阻止回火和連爆現(xiàn)象，從而提高整機(jī)的安全可靠程度。
二、水滌洗器的迷宮形流道由檔水板錯(cuò)位構(gòu)成，雖然流道遷回曲折，但流道通暢，流阻小。貯氣罐的曲折形流道由檔板構(gòu)成，其流道仍然通暢，流阻小，上述兩級(jí)分離器的結(jié)構(gòu)均簡(jiǎn)單、小巧、便于罐體作成整體形結(jié)構(gòu)，不僅使整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且整體強(qiáng)度高，安全性好。
三、本實(shí)用新型的電解液自動(dòng)加水裝置，根據(jù)電化學(xué)理論中實(shí)現(xiàn)電解恒流工作狀態(tài)的多因子自動(dòng)控制總目標(biāo)是保持電解槽總電阻基本不變。由于總電阻是電解液濃度、液位、電解液溫度等變量的函數(shù)，因而控制電解液濃度、液位能保持電解槽恒流工作。電解槽在工作中由于不斷消耗水以產(chǎn)生氫氣和氧氣，電解液重量濃度、摩爾濃度不斷增大，針對(duì)溶液中氫離子活度[H+]不斷變化，若用高內(nèi)阻的指示電極和參比電極放入與電解槽相通的貯氣罐液相部的電解液中，由于指示電極的電位隨溶液氫離子活度而變化；其數(shù)值由Nernst方程E=Eo-RTnflg[H+]=Eo+RTnfPH]]>決定；而指示電極與參比電極放在溶液中構(gòu)成測(cè)量電池，這樣，可輸出一個(gè)與溶液中氫離子活度值有關(guān)的電動(dòng)勢(shì)。本自動(dòng)加水裝置基于隨著電解槽不斷工作而導(dǎo)至水分不斷減少，其兩電極間的電位差不斷增大的電化學(xué)原則，將該信號(hào)不斷取出、放大并利用脈沖觸發(fā)電路中晶體三極管本身飽和與截止特性，從而控制可控硅觸發(fā)導(dǎo)通，繼電器得電吸合，控制電磁泵加水，以補(bǔ)充貯氣罐下部電解液的水分。因此，本自動(dòng)加水裝置能有效地減小由于電解液濃度及液位變化所引起的電解槽總電阻變化程度，可減少導(dǎo)致電解槽不恒流的現(xiàn)象，為電解槽恒流控制提供良好的條件，從而，保證本焊割機(jī)穩(wěn)定有效的工作。
下面，再用實(shí)施例及其附圖，對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)和工作原理作詳細(xì)說(shuō)明。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型的一種水電解氫氧氣焊割機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是
圖1中水滌洗器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是
圖1中貯氣罐的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是
圖1中自動(dòng)加水裝置的電路原理圖。
實(shí)施例一本實(shí)用新型的一種水電解氫氧氣焊割機(jī)，如附圖所示。有通常結(jié)構(gòu)的箱式的殼體1，殼體1中固裝有整流器、氫氧發(fā)生器、冷卻器、貯氣罐、水滌洗器、離心分離器、助燃劑罐、防回火器、自動(dòng)加水裝置等。
上述整流器2采用橋式整流器，用以向氫氧發(fā)生器3提供直流電源。該氫氧發(fā)生器選用圓柱型集束式雙電解槽電解水產(chǎn)生氫氧氣，其輸出端所輸出的氫氧氣和電解液的氣液混合物經(jīng)管道4送入風(fēng)冷式冷卻器5進(jìn)行冷卻，然后經(jīng)管道6送往貯氣罐7。
上述貯氣罐7呈筒罐形，罐體內(nèi)上部的氣相部8有進(jìn)口9和出口10，在進(jìn)出口之間有上部與罐體相聯(lián)呈向下斜置的檔板11，從而使進(jìn)口9與出口10之間形成曲折形流道12，罐體頂部的罐口裝有通常的防爆帽13及其內(nèi)的爆破片14。上述氣液混合物經(jīng)進(jìn)口9進(jìn)入貯氣罐氣相部，在流經(jīng)曲折形流道12的過(guò)程中，由于流道被延長(zhǎng)且成曲折形，使氣液混合物中所含的KOH或NaOH的堿性電解液的大部份被自由沉降分離，并貯存于貯氣罐下部的液相部15，從罐體下部出液口16流出，并經(jīng)通常的液體過(guò)濾器17，泵18和管道19，氫氧發(fā)生器的輸入端送回氫氧發(fā)生器3供循環(huán)使用。上述泵18可選用通常的電磁泵。貯氣罐上端氣相部中初步分離且暫存的氫氧氣經(jīng)貯氣罐氣相部的出口10送入管道20，再經(jīng)止回閥21從永滌洗器22下端的進(jìn)口23進(jìn)入水滌洗器。在貯氣罐出口10與管道20之間用三通管接頭和適當(dāng)接管接裝有貯氣罐的壓力表和壓力控制器24。
上述水滌洗器22，呈筒罐形，最好制成整體形圓筒罐。罐體內(nèi)下部為盛裝普通自來(lái)水的水相部25，上部為氣相部26，氣相部中相對(duì)向的罐壁上各焊固有檔水板27和檔水板28，兩檔水板一上一下相向錯(cuò)位布置，可呈向上或向下傾斜，檔水板也可以采用多塊，從而構(gòu)成迷宮形流道29。水滌洗器頂部的器口裝有爆破片30，和防爆形的蓋帽31，旋開蓋帽，即可加入水相部所需自來(lái)水。該罐體外側(cè)裝有連通罐內(nèi)的玻管形的液位計(jì)32，液位計(jì)上刻有pH值等于7的中性線33，和警戒線34。加水時(shí)，需加至中性線33。設(shè)置水相部25乃基于堿極易溶于水的原理，將雖經(jīng)貯氣罐初步分離但仍混雜有部分KOH或NaOH堿液的氣液混合物經(jīng)該水相部由盛裝的普通自來(lái)水加以洗滌去除，氫氧氣由液面逸出，至氣相部26，經(jīng)由檔水板27、28形成的迷宮形流道29而被檔水板分離去除氣體中所含的水份，由頂部的出口35輸由進(jìn)入離心分離器。焊割機(jī)工作時(shí)，其液位將逐漸上升，當(dāng)pH值過(guò)大時(shí)，液位上升至液位計(jì)32的警戒線34，提醒操作者應(yīng)及時(shí)停機(jī)并打開設(shè)置在水滌洗器底部的放水閥36將液體放凈，并旋開頂部蓋帽26重新加入干凈自來(lái)水。否則，由于水和堿液形成的新溶液中的pH值逐漸變大而最終使水滌洗器失去洗滌作用。本水滌洗器還有濕式防回火器的功能。其原理是當(dāng)回火時(shí)，爆炸波從出口35倒入器內(nèi)，器內(nèi)壓力增大，把水壓向止回閥21，此時(shí)該止回閥立即堵住進(jìn)口23，切斷供氣，爆炸波使器口的爆破片30爆破而卸出。
上述離心分離器37，選用通常的離心旋流式分離器。自水滌洗器22送入的含水氣體再經(jīng)離心式分離器進(jìn)一步脫水后，用三通接管分兩路輸自焊炬。一路經(jīng)管道38后再經(jīng)干式的防回火器39到焊炬40；另一路由管道41通過(guò)止回閥42送入裝有通常的助燃劑且罐口設(shè)有爆破片的助燃劑罐43，吸入少量助燃劑后再經(jīng)管道44流經(jīng)干式的防回火器45，送到焊炬46。氣體流量由焊炬上的調(diào)節(jié)閥控制，以適應(yīng)火焰加工的不同需求。
上述自動(dòng)加水裝置47，由傳感模塊A、運(yùn)算放大模塊B、觸發(fā)模塊C、主控執(zhí)行模塊D構(gòu)成。自動(dòng)加水裝置的控制用電源，由觸發(fā)模塊C中的整流穩(wěn)壓電路供給，該整流穩(wěn)壓電路經(jīng)電源變壓器獲得60V電壓，經(jīng)由二極管D1、D2、D3、D4構(gòu)成的單相橋式全波整流電路整流，經(jīng)限流電阻R1后再經(jīng)穩(wěn)壓管2CW12J削波后向電路供電。上述傳感模塊A，有伸入貯氣罐7的液相部15的指示電極49、參比電極50、溶液接地電極51。指示電極49的電位信號(hào)a、參比電極50的電位信號(hào)b經(jīng)導(dǎo)線送入運(yùn)算放大模塊B，并分別經(jīng)分壓電阻R2和R3，再分別送至由B6305、R4、R5、R6，構(gòu)成的電壓放大器52，而測(cè)得指示電極49與溶液接地電極51之間的電位，其電壓增益由R4/R5的比值所決定，和送至由BG305、R7、R8、R9構(gòu)成的另一電壓放大器53，而測(cè)得指示電極50與溶液接地電極51之間的電位，其電壓增益由R7/R8的比值決定。兩電壓放大器再接由BG305、R10、R11、接地電阻R12、構(gòu)成的差分放大器54，將上述兩電壓放大器的電壓輸出信號(hào)相減求得指示電極49與參比電極50之間的電位差Uab，然后送至由BG305、R13、可調(diào)補(bǔ)償電位器R14、接地電阻R15構(gòu)成的下一級(jí)電壓信號(hào)放大器55，經(jīng)放大后的電壓U2被送至觸發(fā)模塊C。該模塊由可調(diào)補(bǔ)償電位器R14接選用3DG6B的BG1、偏置電阻R16、R17，后接選用3AX21的BG1、可調(diào)補(bǔ)償電阻R18、電容C，再接選用BT33F的BG3、溫度補(bǔ)償電阻R19、輸出電阻R20構(gòu)成的單結(jié)晶體管脈沖觸發(fā)器。其脈沖信號(hào)U出被送入主控執(zhí)行模塊D中。該模塊由選用SCR2A的脈沖觸發(fā)可控硅56接繼電器57，再接由D5、D6、D7、D8構(gòu)成的單相橋式全波整流電路，再接控電磁泵58，電磁泵動(dòng)力由220V電源供電。當(dāng)貯氣罐內(nèi)電解液濃度、溫度和液位發(fā)生變化而引起總電阻改變時(shí)，經(jīng)上述傳感模塊、運(yùn)算放大模塊的處理后輸出的電壓U2經(jīng)BG1放大后加于相當(dāng)于可變電阻的BG2上。當(dāng)U2增大時(shí)，其信號(hào)通過(guò)BG1放大并倒相，使BG1的集電極和BG2的基極變負(fù)，則BG2導(dǎo)通，使電容C通過(guò)R18，BG2充電速度加快，電容C兩端達(dá)到BG3峰點(diǎn)電壓的時(shí)間就提前，BG3輸出脈沖也就前移，反之脈沖就后移，其輸出觸發(fā)脈沖觸發(fā)可控硅56并導(dǎo)通繼電器57工作，控制電磁泵58將水從貯氣罐7的加水口59送入貯氣罐內(nèi)。
權(quán)利要求1.水電解氫氧氣焊割機(jī)，包含殼體(1)，殼體內(nèi)有與電源聯(lián)接的電解式氫氧發(fā)生器(3)，氫氧發(fā)生器輸出端經(jīng)管道依次連通冷卻器(5)、有氣相部和液相部的貯氣罐(7)、與貯氣罐氣相部連通的有水相部和氣相部的筒罐形的水滌洗器(22)、離心分離器(37)、或經(jīng)助燃劑罐(43)、再經(jīng)防回火器(39、45)連通焊割炬，氫氧發(fā)生器輸入端經(jīng)管道、泵(18)連通貯氣罐，貯氣罐與自動(dòng)加水裝置(47)相聯(lián)，其特征在于上述水滌洗器上端的氣相部有由至少兩塊相互錯(cuò)位且斜置的檔水板(27、28)構(gòu)成的迷宮形流道(29)。
2.如權(quán)利要求1所述的水電解氫氧氣焊割機(jī)，其特征在于所說(shuō)的貯氣罐上端的氣相部的進(jìn)口(9)與出口(10)之間有由斜置的檔板(11)構(gòu)成的曲折形流道(12)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的水電解氫氧氣焊割機(jī)，其特征在于所說(shuō)的自動(dòng)加水裝置有依次聯(lián)接的傳感模塊(A)、運(yùn)算放大模塊(B)、觸發(fā)模塊(C)、主控執(zhí)行模塊(D)，上述傳感模塊有與貯氣罐液相部(15)相接的指示電極(49)、參比電極(50)、溶液接地電極(51)的接地裝置，上述運(yùn)算放大模塊有分別與指示電極和參比電板相接的電壓放大器(52)和電壓放大器(53)、該兩電壓放大器與差分放大器(54)相接后再接電壓信號(hào)放大器(55)，上述觸發(fā)模塊由橋式整流電路接穩(wěn)壓電路供電、有與電壓信號(hào)放大器(54)聯(lián)接的脈沖觸發(fā)電路，上述主控執(zhí)行模塊有與脈沖觸發(fā)電路聯(lián)接的脈沖觸發(fā)可控硅(56)、再接繼電器(57)、經(jīng)整流電路接控電磁泵(58)，電磁泵聯(lián)接貯氣罐。
4.如權(quán)利要求1或2所述的水電解氫氧氣焊割機(jī)，其特征在于所說(shuō)的水滌洗器的水相部有排水閥(36)、且經(jīng)止回閥(21)與貯氣罐氣相部連通，氣相部與離心分離器(37)連通，水滌洗器罐體外側(cè)裝有標(biāo)刻pH值中性線和pH值警戒線的液位計(jì)(32)，水滌洗器上端有罐口及蓋帽(31)。
5.如權(quán)利要求4所述的水電解氫氧氣焊割機(jī)，其特征在于所說(shuō)的貯氣罐、水滌洗器、助燃劑罐的頂部有防爆片或安全閥。
專利摘要本實(shí)用新型涉及金屬焊割設(shè)備。旨在解決水電解產(chǎn)生的氫氧氣純度不高的問(wèn)題。包含殼體,殼體內(nèi)的氫氧發(fā)生器3的輸出端經(jīng)冷卻器5、貯氣罐7、水滌洗器22、離心分離器37、助燃劑罐43、防回火器39、45連通焊炬,氫氧發(fā)生器的輸入端經(jīng)泵18連通貯氣罐,貯氣罐與自動(dòng)加水裝置47相聯(lián)。上述水滌洗器中有至少兩塊相互錯(cuò)位斜置的擋水板27、28構(gòu)成的迷宮形流道29。貯氣罐中有斜置的擋板11形成的曲折形流道。氫氧氣純度高,運(yùn)行安全可靠。
文檔編號(hào)B23K5/00GK2275000SQ96224188
公開日1998年2月25日 申請(qǐng)日期1996年12月12日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月12日
發(fā)明者陳金根 申請(qǐng)人:德陽(yáng)德久機(jī)械設(shè)備有限公司