一种富氢水制取设备的制作方法

1.本发明涉及富氢水生产领域，具体是一种富氢水制取设备。

背景技术：

2.富氢水指含有微量氢分子的水。目前的富氢水制取工艺存在以下问题：
3.1、氢气浓度不高。无论是电解水或镁棒制取富氢水，因为氢气在水中停留时间短，导致溶解于水中的氢气含量低，在20℃、一个大气压条件下，溶解质量比大约为1600ppb，即1.6ppm。传统工艺通过搅拌将氢气混入水中，氢气与水接触面积小，混合过程缓慢，自动化控制程度也有待提高。
4.2、安全性低。由于氢气属于易燃易爆气体，在生产时，由于自动化不足，存在设备和人员安全隐患。

技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种富氢水制取设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种富氢水制取设备，包括：
8.制氢机构，其包括依次相连的纯水机、水箱和电解槽；
9.混氢机构，其包括：
10.混氢罐，所述混氢罐底部开设有补气口和补水口，其中，所述补气口通过补气管与电解槽相连，所述补水口与纯水机相连；所述混氢罐底部连接有用于排出合格富氢水的出液管；
11.气液混合泵，所述气液混合泵包括泵体，以及连接于泵体上的进水管、进气管和循环管；其中，所述进水管的另一端连接至混氢罐底部，所述进气管和循环管另一端均连接至混氢罐顶部。
12.作为本发明进一步的方案：所述制氢机构还包括连接于水箱和电解槽之间的循环泵和离子交换装置。
13.作为本发明进一步的方案：所述制氢机构还包括连接于纯水机和混氢罐之间的依次串连的缓冲罐、补水泵和第一止回阀。
14.作为本发明进一步的方案：所述制氢机构还包括设于补气管上的补气阀和第二止回阀。
15.作为本发明进一步的方案：所述混氢机构还包括用于监测混氢罐内气压值的压力传感器、用于监测混氢罐内液位值的液位传感器、设于进气管上的带有流量调节功能的流量计。
16.作为本发明进一步的方案：所述混氢罐还包括设于其顶部的溢流阀。
17.作为本发明进一步的方案：所述气液混合泵还包括设于进水管上的手动阀和过滤
器，以及，设于进气管上的自动阀。
18.作为本发明进一步的方案：所述气液混合泵还包括设于其内部的混合叶片。
19.作为本发明进一步的方案：还包括与所述出液管出液端连接的充装机构；所述出液管上设有出液阀。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
21.本发明采用双出水模式纯水机与水箱的补水方式，超纯水自动补入水箱，纯水通过缓冲罐储水，达到压力上限时纯水机关闭待机。当混氢罐补水时，补水泵打开，缓冲罐再次进行储水。
22.本发明的电解槽与混氢罐通过补气管进行导通或切断，氢气从混氢罐下方进入罐内，在补充氢气的同时可与水进行一定程度的混合。
23.通过气液混合泵将混氢罐中的水吸入泵体，同时，利用气液混合泵内部形成的真空环境将罐顶部的氢气吸入泵体中。通过流量计(带调节功能)调节氢气的吸入量，以达到合适的气液混合比。将气液混合后形成的溶液通过循环管再次输送至罐中形成循环回路，不断地提高溶液富氢量。当泵体停止运转时，进气管上的自动阀关闭，防止液体由于重力作用流入进气管中。
24.混氢罐可根据自身液位进行补水，当液位到达下限时补水泵自动补水，此时的罐内压力小于设定值，但在液位未到达上限时，不补氢；当液位到达上限时，若罐压力小于设定值，则开始制氢、补氢，此时气液混合泵处于运行状态；溢流阀门设定值处于系统安全压力范围内，在罐内压力达到溢流阀设定值时，多余氢气则自动排出至系统外，此时气液混合泵处于运行状态，罐顶部游离的氢气渐渐与水混合，压力将逐渐下降。
25.混氢罐内液位和气压监测与补水、补氢的关联性如图2所示。
26.本发明的充装机构设有与混氢罐液位和压力相连锁的控制，在混氢罐液位低于充装液位设定值且混氢罐压力低于充装压力设定值时，出液管上的出液阀自动关闭，无充装动作，充装指示灯关闭。当混氢罐中液位和压力满足要求时，充装指示灯亮起，此时可进行充装。
附图说明
27.图1为本发明系统原理图；
28.图2为本发明中混氢罐内液位和气压监测与补水、补氢的关联性原理图；
29.图中：1-制氢机构、11-纯水机、12-水箱、121-通气口、13-电解槽、14-循环泵、15-离子交换装置、16-缓冲罐、17-补水泵、18-第一止回阀、19-补气阀、110
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第二止回阀、111-回流管、
30.2-混氢机构、21-混氢罐、211-补气管、212-出液管、213-出液阀、214-溢流阀、22-气液混合泵、221-泵体、222-进水管、223-进气管、224-循环管、225-手动阀、226-过滤器、227-自动阀、23-压力传感器、24-液位传感器、25-流量计、 3-充装机构、31-压力表、32-充装阀门。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是通讯连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.请参阅图1-2，本发明实施例中，一种富氢水制取设备，包括三大模块，分别是：制氢机构1、混氢机构2和充装机构3。其中：
35.制氢机构1包括依次相连的纯水机11、水箱12和电解槽13；该纯水机11 通过依次串连的缓冲罐16、补水泵17和第一止回阀18连接至混氢机构2，将纯水输入混氢机构2中，该缓冲罐16的最大蓄水量要至少满足依次补水量需求；水箱12通过循环泵14和离子交换装置15与电解槽13的阳极相连，循环泵14 将水箱12中的水泵入离子交换装置15中，载入电解槽13进行电解，产生的氧气和水混合物再通过回流管111返回到水箱12中，氧气通过水箱12顶部设置的通气口121排放，剩余的水则继续参与电解循环。电解槽13的阴极制取高纯度氢气，并直接输入到混氢机构2中。水箱12中还设有液位计，纯水机11和水箱 12之间设有一自动阀，通过该液位计的反馈，当水箱12中的液位下降到其预设下限值时，该自动阀打开，纯水机11往水箱12中补水；当水箱12中的液位到达其预设上限值时，自动阀关闭，纯水机11自动进入关闭待机状态。
36.混氢机构2包括混氢罐21、气液混合泵22、压力传感器23、液位传感器24 和流量计25。该混氢罐21底部开设有补气口和补水口，其中，补气口通过补气管211与电解槽13的阴极相连；补水口与第一止回阀18相连，将纯水泵入混氢罐21中。补气管211上设有补气阀19和第二止回阀110。混氢罐21底部连接有用于排出合格富氢水(浓度达标)的出液管212，用于连接后续的充装机构3。
37.进一步的，混氢罐21还包括设于其顶部的溢流阀214。，用于确保混氢罐 21内压力不超压，保障系统安全。
38.气液混合泵22包括泵体221，以及连接于泵体221上的进水管222、进气管 223和循环管224。该进水管222的另一端连接至混氢罐21底部，进气管223 和循环管224另一端均连接至混氢罐21顶部。在进水管222上设有手动阀225 和过滤器226，在进气管223上设有自动阀227。泵体221运转时，其内部形成一定的真空环境，混氢罐21内的氢气经由进气管223被这一压力差吸入泵体211 内部，并在其内部进行气液混合、加压。气液混合泵22中设有混合叶片，通过混合叶片高速旋转搅动形成了微小气泡，增加氢气与水的接触面积，混合速率高、溶解氢气浓度也高；同时泵体221内增压也将增大氢气在水中的溶解度。与此同时，压力
传感器23实时监控混氢罐21中的压力值，液位传感器24实时监控混氢罐21中的液位值。流量计25检测并控制进气管223中氢气流量，使其匹配进水管222中纯水流量大小，以达到合适的气液混合比。混合后的富氢水通过循环管224回到混氢罐21中，进入循环混氢模式，使富氢水中的氢气含量不断富集。
39.充装机构3包括多个并行的盛水装置，每个盛水装置均配有带显示功能的压力表31、充装阀32；在出液管223上设有出液阀213，当需要灌装时，打开总的出液阀215以及充装阀32，借由混氢罐21中的气压，富氢水经由压力表31、充装阀32输送至盛水容器中。
40.本发明在运行时，混氢罐21根据自身液位自动补水，当水位达到罐上限时，补水泵17关闭，根据罐顶部压力传感器23的压力反馈值，当压力小于设定值时， pem电解槽13自动产氢，补气管211上的补气阀19打开同时进行补气，补充的氢气由混氢罐21底部进入，并与水进行混合；未混合的氢气存于混氢罐21 顶部，直到罐内压力达到设定值停止，补气阀19再次关闭。泵体221在运转时会形成一定的真空，存于罐上部的氢气借助这一压力差被吸入泵体221内部，并在内部进行气液混合、加压。在气液混合泵22内，氢气在高速搅动叶片作用下形成微小气泡，与水接触面积增大，并且气液混合泵22将富氢水加压输出，不仅混合速度高，且溶解氢气的浓度也高。进气管223上设有自动阀227和流量计 25，气液混合泵22在进行循环时，自动阀227开启，调节流量计25流量大小，使进入泵体221的气液比达到合适值；且自动阀227与流量计25安装位置靠近泵体221。当泵体221停止运转时，此自动阀227关闭，防止液体由于重力作用流入进气管223中。气液混合泵22可以连续运行或间断运行，保证罐内水中溶解的氢气浓度始终保持在较高值。罐顶部安全溢流阀214用于确保混氢罐21内不超压，确保安全。该溢流阀214是机械式机构，达到其设定值时自动开启，且其设定值略高于混氢罐21补氢压力上限设定值。
41.出液管212设置出液阀213，用于调节富氢水的流量大小，在出液阀213前端还设置有通断阀门，该通断阀门可关断或连通混氢机构2与充装机构3。充装机构3与混氢罐21的压力和液位设置连锁功能，当混氢罐21的压力和液位低于某设定值时，即使开启出液阀213也不出水，直到上述参数达到设定要求才能出水充装。此方案可确保富氢水的浓度达到要求，以及确保设备和人员的安全。
42.整个设备设置报警和连锁功能，当设备的检测参数达不到要求时，则通过声光方式进行报警，当情况严重时则连锁停机。这就确保了安全运行的原则。
43.虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
44.故以上所述仅为本技术的较佳实施例，并非用来限定本技术的实施范围；即凡依本技术的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本技术权利要求的保护范围。

技术特征：

1.一种富氢水制取设备，其特征在于，包括：制氢机构(1)，其包括依次相连的纯水机(11)、水箱(12)和电解槽(13)；混氢机构(2)，其包括：混氢罐(21)，所述混氢罐(21)底部开设有补气口和补水口，其中，所述补气口通过补气管(211)与电解槽(13)相连，所述补水口与纯水机(11)相连；所述混氢罐(21)底部连接有用于排出合格富氢水的出液管(212)；气液混合泵(22)，所述气液混合泵(22)包括泵体(221)，以及连接于泵体(221)上的进水管(222)、进气管(223)和循环管(224)；其中，所述进水管(222)的另一端连接至混氢罐(21)底部，进气管(223)和循环管(224)另一端均连接至混氢罐(21)顶部。2.根据权利要求1所述的一种富氢水制取设备，其特征在于，所述制氢机构(1)还包括连接于水箱(12)和电解槽(13)之间的循环泵(14)和离子交换装置(15)。3.根据权利要求1所述的一种富氢水制取设备，其特征在于，所述制氢机构(1)还包括连接于纯水机(11)和混氢罐(21)之间的依次串连的缓冲罐(16)、补水泵(17)和第一止回阀(18)。4.根据权利要求1所述的一种富氢水制取设备，其特征在于，所述制氢机构(1)还包括设于补气管(211)上的补气阀(19)和第二止回阀(110)。5.根据权利要求1所述的一种富氢水制取设备，其特征在于，所述混氢机构(2)还包括用于监测混氢罐(21)内气压值的压力传感器(23)、用于监测混氢罐(21)内液位值的液位传感器(24)、设于进气管(223)上的流量计(25)。6.根据权利要求1所述的一种富氢水制取设备，其特征在于，所述混氢罐(21)还包括设于其顶部的溢流阀(214)。7.根据权利要求1所述的一种富氢水制取设备，其特征在于，所述气液混合泵(22)还包括设于进水管(222)上的手动阀(225)和过滤器(226)，以及，设于进气管(223)上的自动阀(227)。8.根据权利要求1所述的一种富氢水制取设备，其特征在于，所述气液混合泵(22)还包括设于其内部的混合叶片。9.根据权利要求1所述的一种富氢水制取设备，其特征在于，还包括与所述出液管(212)出液端连接的充装机构(3)；所述出液管(212)上设有出液阀(213)。

技术总结

本发明公开了一种富氢水制取设备，包括制氢机构和混氢机构：制氢机构包括依次相连的纯水机、水箱和电解槽；混氢机构包括混氢罐和气液混合泵，其中：混氢罐底部开设有补气口和补水口，该补气口通过补气管与电解槽相连，补水口与纯水机相连；混氢罐底部连接有用于排出合格富氢水的出液管；气液混合泵包括泵体，以及连接于泵体上的进水管、进气管和循环管；该进水管的另一端连接至混氢罐底部，进气管和循环管另一端均连接至混氢罐顶部。本发明可提高富氢水中氢气浓度，提高系统自动化程度，并且确保制氢过程安全可靠。保制氢过程安全可靠。保制氢过程安全可靠。