一种防烫、安全、低压、环保氢气机的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种制取氢气的充气设备，具体涉及一种供玩具气球、广告气球充气的防烫、安全、低压、环保氢气机，本实用新型的氢气机，包括：进液器、反应器、净化器、止回阀、气水混合冷却器、气水分离器和排污储液槽，制备过程中通过进液器向反应器中注入反应液，通过进液阀控制反应的发生与停止，通过净化器对反应器制备的含泡沫的氢气粗品进行净化与初步的冷却，通过气水混合冷却器对纯净的氢气进行进一步的冷却，最终使用气水分离器使氢气和冷却水得到分离从而达到冲气的目的，实用新型的氢气机制备的氢气的纯度高，充气效果好，同时可以合理收集反应残液反复利用，大大降低能耗、物耗，使整个制备过程经济合理、环保安全。
【专利说明】
一种防烫、安全、低压、环保氢气机
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种制取氢气的充气设备，具体涉及一种供玩具气球、广告气球充气的防烫、安全、低压、环保氢气机。
【背景技术】
[0002]目前，随着玩具气球、广告飘空球等的使用越来越广泛，市面上出现了很多制氢充气的设备，广泛使用的主要有:高压双桶氢气机、高压单桶氢气机和零压氢气机，这些氢气机普遍使用铝或硅铁粉和水、火碱反应产生高温带水蒸气的氢气，通过处理后应用于玩具气球、广告飘空球等产品的充气使用。然而这些设备在不同程度上也存在一定的缺陷。
[0003]高压双桶氢气机和高压单桶氢气机的缺点是:使用时产生高温、高压，有安全隐患。对零压氢气机而言:首先，零压氢气机工作时反应桶内碱水和铝反应产生氢气，同时产生高温，反应桶无高温安全措施，使操作人员在使用的过程中存在极大的安全隐患，例如:一种无压氢气机(实用新型专利号:CN2014108393210，公告号:CN104555917A)使用该氢气机充气效果良好、机内不产生高压、但有烫伤操作人员的安全隐患和环境污染情况，产生氢气的速度也不易控制。再者，零压氢气机反应桶和冷却水桶直接相连接，制氢反应完成后，产生的污水直接流入冷却水里造成环境污染。目前，环境污染问题日益严重，公众对环境问题日益关心，防污、治污，提倡绿色已成为当今的主题，实用新型一种新型的环保氢气机，在满足充气使用的同时，使整个合成过程和生产工艺对环境友好，消除污染问题，从小事做起实现人类社会的可持续发展具有重大的现实意义。
【实用新型内容】
[0004]针对上述技术问题，本实用新型提供了一种防烫、安全、低压、环保氢气机，本实用新型的氢气机制备的氢气的纯度高，充气效果好，同时可以合理收集反应残液反复利用，大大降低能耗、物耗，使整个制备过程经济合理、环保安全。
[0005]为实现上述技术目标，本实用新型采用以下技术方案:
[0006]—种防烫、安全、低压、环保氢气机，包括:进液器、反应器、净化器、气水混合冷却器、气水分离器和排污储液槽;反应器的顶部设置带顶盖的进料口，顶盖与进料口之间法兰连接，反应器的底部设有液体总管，反应器顶部设有气体总管，液体总管分支形成进液管和第一排污管，气体总管分支形成反应器出气管和压力连通管，所述的进液管向上与设在反应器顶部的进液器相连通，进液管上设有进液阀，所述的压力连通管与进液器的顶部相连通，压力连通管上设有压力连通阀，进液器的顶部还设有注入反应液的注入管；
[0007]所述净化器经反应器出气管与反应器相连通，所述的反应器出气管从净化器的底部通入，净化器的顶部设有净化器出气管，底部设有第二排污管，自净化器出气管上分支形成净化水进水管，净化器中的净化水经净化水进水管注入净化器中，净化器中还设有液位计，净化器中的储水量不大于净化器总容积的0.5倍；
[0008]所述的气水混合冷却器经净化器出气管与净化器相连通，所述的净化器出气管上设有止回阀，止回阀的流向为:自净化器向气水混合冷却器的方向，气水混合冷却器的顶部设有冷却水进水管，底部设有气水混合出水管；
[0009]所述的气水分离器经气水混合出水管与气水混合冷却器相连通，气水分离器的底部还设有向外排水的排水管，排水管上设有控制气水分离器内液位高度的浮球阀，气水混合出水管的入口的高度高于浮球阀阀体高度，气水分离器的顶部分别设有充气管和安全出气管，安全出气管的顶部设有橡胶球；
[0010]所述的排污储液槽经第一排污管和第二排污管分别与反应器和净化器相连通，第一排污管和第二排污管上分别设有排污阀，排污储液槽顶部设有空气管和排污口，排污储液槽的一侧设有取液管。
[0011]通过上述技术方案，本实用新型的防烫、安全、低压、环保氢气机主要由进液器、反应器、净化器、气水混合冷却器、气水分离器和排污储液槽组成，通过进液器向反应器中注入反应液，通过进液阀控制反应的发生与停止，通过净化器对反应器制备的含泡沫的氢气粗品进行净化与初步的冷却;通过气水混合冷却器对纯净的氢气进行进一步的冷却，由于净化器对氢气的初步冷却作用，使汽水混合冷却器的冷却效果更好，消耗冷却水的量几乎减少了一倍;本技术方案最终使用气水分离器使氢气和冷却水得到分离，气水分离器中通过设置浮球阀控制水位高度，防止水位过高影响充气效果;本实用新型还在气水分离器上设有安全出气管，安全出气管前端设有橡皮球，当充气管开放时，压力表的压力显示为OMPa，开始充球时，压力升高至0.02MPa时，充气效果良好，气球充气效果饱满，当压力超过
0.04MPa的安全压力时，安全出气管顶部的橡胶球被冲破，装置内的压力被释放，保障了使用者的安全。另外，本装置中在净化器与气水混合冷却器之间还设有止回阀，止回阀的单向流通功能可以防止气水混合冷却器内的冷却水进入净化器中。
[0012]进一步，本实用新型所述的反应器外周壁上设有隔热保温层，这主要是由于反应过程中会产生大量的反应热，使反应器外壁升温，隔热保温层的使用一来可以避免使用者烫伤，二来对反应器保温也有利于加快反应速度，使反应更加充分。
[0013]进一步，本实用新型所述气水分离器内设有挡水网板，所述的挡水网板设在气水分离器的上部，挡水网板的网孔直径为3?5_，这主要是为了防止在气水分离器中，氢气流速过快流引起冷却水飞溅冲入充气管中，影响充气管的充气效果。
[0014]进一步，本实用新型所述的气水分离器上还设有压力表和温度计，压力表和温度计的应用让使用者可以随时监控充气的压力与温度，如温度压力超出操作范围，可以即时关闭进液阀，结束反应，保障操作人员的安全，让使用过程更加人性化，更加安全合理。
[0015]进一步，本实用新型连通进液器与反应器的压力连通管上还设有过滤器，反应器下方的第一排污管与排污阀之间设有防堵过滤网。过滤器的设置这是为了防止未经净化的氢气携带杂质残渣堵塞压力连通管，妨碍反应的进行，使用过滤器后可以定期对过滤器进行清洁排查，防堵过滤网的使用同样是为了避免排污阀的堵塞，便于排查清理，过滤器与防堵网的使用是为了保障整个装置的正常使用。
[0016]进一步，本实用新型所述的进液器、气水分离器和排污储液槽中分别设有液位计，液位计的使用可以实时检测进液器、气水分离器和排污储液槽中的液位情况，以便于及时处理。
[0017]进一步，本实用新型注入管上设有便于反应液注入的漏斗，注入管上还设有注入阀。
[0018]进一步，本实用新型所述的一种防烫、安全、低压、环保氢气机，设在第一排污管上的排污阀与排污储液槽之间设有便于阀门清洗的三通管，所述的排污阀按照垂直流向安装，三通管的两个垂直连通端分别连通在排污阀的出口端与第一排污管之间，三通管的另外一个连通端经可拆卸封头封闭，与排污阀连接的连通端和带封头的连通端在垂直方向的同一直线上。
[0019]上述技术方案在排污阀与第一排污管之间增加三通件，是由于反应器中排出的残液含有大量的残渣，长期使用容易引起排污阀堵塞，增加三通件之后，在需要清洗排污阀时，首先向进液器中注入清洗液或清水，打开三通管上的封头，此时打开进液阀，进液器中的清洗液向下流至排污阀中，由于排污阀处于开启状态，清洗液会流向开启的排污阀，并通过三通管上与排污阀直线连接的连通端直接流出，从而完成阀门的清洗。
[0020]进一步，本实用新型所述的浮球阀为直通式浮球阀，所述的直通式浮球阀包括阀体、阀芯和浮球，所述阀体内设有连通腔，阀体上分别设有进水孔、排水孔和阀芯孔，所述的进水孔、排水孔和阀芯孔分别与连通腔相连通，其中排水孔和阀芯孔的轴线在同一直线上；所述的阀芯包括阀芯本体，阀芯本体的前端设有圆锥形的橡胶塞，更优地，橡胶塞也可选择圆柱形的，圆柱形橡胶塞具有较好的密封效果，阀芯本体配合嵌入阀芯孔中，阀芯本体前端的橡胶塞与阀体内排水孔的进水口相配合阀芯本体的另外一端经连接杆设有浮球，所述阀芯孔和阀芯本体上配合设有防止阀芯滑脱的限位块，所述的连接杆上设有用于保持浮球竖直升降的定位装置。本实用新型使用的直通式浮球阀排水孔和阀芯孔的轴线在同一直线上，使浮球阀在空间上的使用更加合理，适应了气水分离器的空间需求，特别地是浮球阀的连接杆上还设有定位装置，可以防止由于浮球在垂直方向上的漂浮偏移，引起的液位控制不准确或阀芯本体前端橡胶塞升降困难的问题。
[0021]使用本实用新型所述的氢气机制氢气制备方法包括如下步骤:
[0022]I)通过进液管向进液器中注入氢氧化钠和水混合而成的反应液A，氢氧化钠与水的质量比为1:3?1:5，所述氢氧化钠水溶液的温度为45-50°C，向反应器中放入铝块，铝块可以使用铝合金门窗下脚料、余料等降低成本，随后封闭反应器顶盖；
[0023]2)通过净化器进水管向净化器中注入净化水，净化器中的储水量不大于净化器总容积的0.5倍，通过冷却水进水管向气水混合冷却器中注入冷却水；
[0024]3)打开压力连通阀，使进液器与反应器中的压力相连通，打开进液阀，进液器中的反应液A随进液管流入反应器中，反应器中产生的氢气，反应原理是利用铝、氢氧化钠和水反应生成偏招酸钠和氢气，生成的氢气依次通过净化器、气水混合冷却器，气水分离器最终通过充气管流出，将待充气的物品与充气管连接充气，充气完毕后关闭进液阀，反应液A停止进入反应器中，反应器中不再产生氢气，充气完毕，特别地，在操作过程中可以通过调节进液阀的开度来控制进液速度，进而调控氢气的制备速度；
[0025]4)打开排污阀，反应器中的残液残渣与净化器中的残液一起排入排污储液槽中，收集排污储液槽中的液体，向液体中加入氢氧化钠制成反应液B，其中氢氧化钠与污水的质量比为1:6?I: 10，将反应液B注入进液器中，作为反应液A的替代液完成氢气制备反应，使用反应液B制备氢气的过程如步骤1-3所述；
[0026]5)收集排污储液槽中的固液混合物，自然干燥后集中利用。
[0027]本实用新型的有益效果在于:1.本实用新型的氢气机通过使用净化器与气水混合冷却器相配合保障了的氢气的纯度、温度，使用本实用新型制备的氢气充球，充气效果好、使用更加安全。2.本实用新型的氢气机对净化污水与反应残液、残渣进行收集，回收污水用于反应液的制备大大降低能耗;将剩余混合物干燥后集中收集避免直接排放到环境中引起的污染，使整个合成过程和生产工艺更加环境友好，从小事做起对实现人类社会的可持续发展具有重大的现实意义。
【附图说明】
[0028]图1是本实用新型的总体结构示意图。
[0029]图2为图1中浮球阀的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
[0031]如图1和图2所示，一种防烫、安全、低压、环保氢气机，包括:进液器1、反应器2、净化器3、气水混合冷却器4、气水分离器5和排污储液槽6;反应器2的顶部设置带顶盖2a的进料口，顶盖2a与进料口之间法兰连接，反应器2外周壁上设有隔热保温层2f，这主要是由于反应过程中会产生大量的反应热，使反应器外壁升温，隔热保温层的使用一来可以避免使用者烫伤，二来对反应器保温也有利于加快反应速度，使反应更加充分。
[0032]反应器的底部设有液体总管，反应器顶部设有气体总管，液体总管分支形成进液管2b和第一排污管2c，气体总管分支形成反应器出气管2d和压力连通管2e，所述的进液管2b向上与设在反应器2顶部的进液器I相连通，进液管2b上设有进液阀11，所述的压力连通管2e与进液器I的顶部相连通，压力连通管2e上设有压力连通阀，反应器中的气体通过压力连通阀门前首先通过过滤器2f进行过滤，这是为了防止压力连通管和压力连通阀堵塞，便于后期的清理排堵工作，进液器I的顶部还设有注入反应液的注入管la，注入管上设有便于反应液注入的漏斗lb，注入管上还设有注入阀。
[0033]所述净化器3经反应器出气管2d与反应器2相连通，所述的反应器出气管2d从净化器3的底部通入，净化器3的顶部设有净化器出气管3a，底部设有第二排污管3c，自净化器出气管3a上分支形成净化水进水管3b，净化器3中的净化水经净化水进水管3b注入净化器中，净化器3中还设有液位计7，净化器中的储水量不大于净化器总容积的0.5倍。
[0034]所述的气水混合冷却器4经净化器出气管3a与净化器3相连通，所述的净化器出气管3a上设有止回阀8，止回阀8的流向为:自净化器3向气水混合冷却器4的方向，气水混合冷却器4的顶部设有冷却水进水管4a，底部设有气水混合出水管4b。
[0035]所述的气水分离器5经气水混合出水管4b与气水混合冷却器4相连通，气水分离器5的底部还设有向外排水的排水管5a，排水管上设有控制气水分离器内液位高度的浮球阀9，如图1所示气水混合出水管4b的入口的高度高于浮球阀9的阀体高度，气水分离器5的顶部分别设有充气管5b和安全出气管5c，安全出气管的顶部设有橡胶球5d;其中气水混合出水管的入口高度高于浮球阀的阀体高度，这样可以防止从气水混合出水管4b中流出的氢气从排水管5a上端的排水口向外夹带溢出，造成气体损失，在本实施例中，气水分离器内设有挡水网板5e，所述的挡水网板5e设在气水分离器5的上部，挡水网板5e的网孔直径为3~5_，防止在气水分离器中，氢气流速过快流引起冷却水飞溅冲入充气管中；气水分离器上还设有压力表5f和温度计5g，压力表和温度计的应用让使用者可以随时监控充气的压力与温度，让使用过程更加人性化，更加安全合理。
[0036]特别地，本实施例中的浮球阀为直通式浮球阀，所述的直通式浮球阀包括阀体、阀芯和浮球，所述阀内设有连通腔A，阀体上分别设有进水孔9a、排水孔9b和阀芯孔9c，所述的进水孔9a、排水孔9b和阀芯孔9c分别与连通腔A相连通，其中排水孔9b和阀芯孔9c的轴线在同一直线上;所述的阀芯包括阀芯本体9d，阀芯本体9d的前端设有圆锥形的橡胶塞9e，阀芯本体配9d合嵌入阀芯孔中，阀芯本体前端的橡胶塞9e与阀体内排水孔的进水口9j相配合，阀芯本体9d的另外一端经连接杆9f设有浮球9g，所述阀芯孔和阀芯本体上配合设有防止阀芯滑脱的限位块9h，所述的连接杆上设有用于保持浮球竖直升降的定位装置9i，本实用新型使用的直通式浮球阀排水孔和阀芯孔的轴线在同一直线上，使浮球阀在空间上的使用更加合理，适应了气水分离器的空间需求，特别地是浮球阀的连接杆上还设有定位装置，可以防止由于浮球在垂直方向上的漂浮偏移，引起的液位控制不准确或阀芯本体前端橡胶塞升降困难的问题。
[0037]所述的排污储液槽6经第一排污管2c和第二排污管3c分别与反应器2和净化器3相连通，第一排污管2c和第二排污管3c上分别设有排污阀10，其中反应器下方的第一排污管2c与其所在的排污阀10之间设有防堵过滤网13，可以最大限度的避免管路和排污阀堵塞，排污储液槽6顶部设有空气管6b和排污口 6a，排污储液槽的一侧设有取液管6c。
[0038]本实施例的进液器、气水分离器和排污储液槽中也分别设有液位计7，液位计7的使用可以实时检测进液器、气水分离器和排污储液槽中的液位情况，以便于及时处理。
[0039]如图1所示，本实施例在第一排污管上的排污阀与排污储液槽之间设有便于阀门清洗的三通管12，所述的排污阀按照垂直流向安装，三通管的两个垂直连通端分别连通在排污阀的出口端与第一排污管之间，三通管的另外一个连通端经可拆卸封头封闭，与排污阀连接的连通端和带封头的连通端在垂直方向的同一直线上。
[0040]使用上述设备制备氢气的方法如下:
[0041 ]注:本技术方案中使用的冷却水和净化水使用自来水，使用时在常温常压下操作。
[0042 ] I)通过进液管I a向进液器I中注入氢氧化钠和水混合而成的反应液A，氢氧化钠与水的质量比为1:5，所述氢氧化钠水溶液的温度为50°C，向反应器中注入铝用铝合金的下脚料，封闭反应器顶盖2a，(本实施例中使用的是铝，为铝合金门窗下脚料，余料等均可)；
[0043]2)通过净化器进水管3b向净化器3中注入净化水，随后关闭阀门，净化器中的储水量为净化器总容积的0.5倍，通过冷却水进水管4a向气水混合冷却器4中注入冷却水；
[0044]3)打开压力连通阀，使进液器与反应器中的压力相连通，打开进液阀11，进液器中的反应液A随进液管流入反应器中，反应器2中产生的氢气依次通过净化器3、气水混合冷却器4，气水分离器5最终通过充气管5b流出，将待充气的物品与充气管5b连接充气，充气完毕后关闭进液阀11，反应液A停止进入反应器中，反应器中不再产生氢气，充气完毕；
[0045]4)打开排污阀10，反应器2中的残液残渣与净化器中的污水残渣进入排污储液槽6中，收集排污储液槽中的污水，向污水中加入氢氧化钠制成反应液B，其中氢氧化钠与污水的质量比为I: 10,将反应液B注入进液器中，作为反应液A的替代液完成氢气制备反应，使用反应液B制备氢气的过程与上述步骤1-3相同，由于污水含有高浓度的氢氧化钠，收集污水从新进行配制后作为反应液B投入使用，既可以对污水进行重复使用，又可以大大节省氢氧化钠的用量，在生产中，优先使用沉淀后的污水；
[0046]5)打开排污口 6a收集排污储液槽中的固液混合物，自然干燥后集中利用，排污储液槽中的残液也可以通过取液管6c排出。
[0047]结果与说明:反应器工作过程中反应器外壁温度为116±1°C，气球充气时，气水分离器的内的压力为0.018-0.022MPa之间，压力多稳定在0.02MPa，当压力升至0.04MPa时，安全管上的橡皮球破裂。
[0048]使用氢氧化钠与水的质量比为1:5的氢氧化钠反应液反应式，反应器连续工作，充气量为7m3/h，可充J L童卡通气球200个，反应过程中使用冷却水90kg/h。
[0049]实验完毕后对气水混合冷却器中的冷却水进行分析，冷却水PH值约为7;对充气管出口氢气进行点燃实验的，火焰燃烧稳定，无轻微爆炸现象，通过上述测定证明本氢气机制备的氢气纯度高，不易发生爆炸，完全适用于日常充气。
【主权项】
1.一种防烫、安全、低压、环保氢气机，其特征在于包括:进液器、反应器、净化器、气水混合冷却器、气水分离器和排污储液槽;反应器的顶部设置带顶盖的进料口，顶盖与进料口之间法兰连接，反应器的底部设有液体总管，反应器顶部设有气体总管，液体总管分支形成进液管和第一排污管，气体总管分支形成反应器出气管和压力连通管，所述的进液管向上与设在反应器顶部的进液器相连通，进液管上设有进液阀，所述的压力连通管与进液器的顶部相连通，压力连通管上设有压力连通阀，进液器的顶部还设有注入反应液的注入管； 所述净化器经反应器出气管与反应器相连通，所述的反应器出气管从净化器的底部通入，净化器的顶部设有净化器出气管，底部设有第二排污管，自净化器出气管上分支形成净化水进水管，净化器中的净化水经净化水进水管注入净化器中，净化器中还设有液位计，净化器中的储水量不大于净化器总容积的0.5倍； 所述的气水混合冷却器经净化器出气管与净化器相连通，所述的净化器出气管上设有止回阀，止回阀的流向为:自净化器向气水混合冷却器的方向，气水混合冷却器的顶部设有冷却水进水管，底部设有气水混合出水管； 所述的气水分离器经气水混合出水管与气水混合冷却器相连通，气水分离器的底部还设有向外排水的排水管，排水管上设有控制气水分离器内液位高度的浮球阀，气水混合出水管的入口的高度高于浮球阀阀体高度，气水分离器的顶部分别设有充气管和安全出气管，安全出气管的顶部设有橡胶球； 所述的排污储液槽经第一排污管和第二排污管分别与反应器和净化器相连通，第一排污管和第二排污管上分别设有排污阀，排污储液槽顶部设有空气管和排污口，排污储液槽的一侧设有取液管。2.根据权利要求1所述的一种防烫、安全、低压、环保氢气机，其特征在于:所述的反应器外周壁上设有隔热保温层。3.根据权利要求1所述的一种防烫、安全、低压、环保氢气机，其特征在于:所述气水分离器内设有挡水网板，所述的挡水网板设在气水分离器的上部，挡水网板的网孔直径为3?5mm ο4.根据权利要求1所述的一种防烫、安全、低压、环保氢气机，其特征在于:气水分离器上还设有压力表和温度计。5.根据权利要求1所述的一种防烫、安全、低压、环保氢气机，其特征在于:连通进液器与反应器的压力连通管上还设有过滤器，反应器下方的第一排污管与排污阀之间设有防堵过滤网。6.根据权利要求1所述的一种防烫、安全、低压、环保氢气机，其特征在于:所述的进液器、气水分离器和排污储液槽中分别设有液位计。7.根据权利要求1所述的一种防烫、安全、低压、环保氢气机，其特征在于:注入管上设有便于反应液注入的漏斗，注入管上还设有注入阀。8.根据权利要求1所述的一种防烫、安全、低压、环保氢气机，其特征在于:设在第一排污管上的排污阀与排污储液槽之间设有便于阀门清洗的三通管，所述的排污阀按照垂直流向安装，三通管的两个垂直连通端分别连通在排污阀的出口端与第一排污管之间，三通管的另外一个连通端经可拆卸封头封闭，与排污阀连接的连通端和带封头的连通端在垂直方向的同一直线上。9.根据权利要求1-8中任一权利要求所述的一种防烫、安全、低压、环保氢气机，其特征在于:所述的浮球阀为直通式浮球阀，所述的直通式浮球阀包括阀体、阀芯和浮球，所述阀体内设有连通腔，阀体上分别设有进水孔、排水孔和阀芯孔，所述的进水孔、排水孔和阀芯孔分别与连通腔相连通，其中排水孔和阀芯孔的轴线在同一直线上;所述的阀芯包括阀芯本体，阀芯本体的前端设有圆锥形的橡胶塞，阀芯本体配合嵌入阀芯孔中，阀芯本体前端的橡胶塞与阀体内排水孔的进水口相配合，阀芯本体的另外一端经连接杆设有浮球，所述阀芯孔和阀芯本体上配合设有防止阀芯滑脱的限位块，所述的连接杆上设有用于保持浮球竖直升降的定位装置。
【文档编号】C01B3/08GK205634876SQ201620343555
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】邵长存
【申请人】邵长存