气水分离装置的制作方法

1.本实用新型涉及呼吸机技术领域，特别是涉及一种气水分离装置。


背景技术：

2.基于质子交换膜(proton exchange membrane，pem)的电解水制氢技术日渐受到人们关注，在各领域具有巨大的应用前景，特别是由于氢在疾病治疗方面的辅助作用逐渐被人们发现，家用或医用的吸氢机得到了大力的发展。采用pem法制氢氧时，电解槽产氢气的一侧在电化学反应的作用下，也会生成一定量的水随着氢气排出，为了得到干燥的氢气，通常需要在气路中安装气水分离器。
3.然而，现有的用于气路上的气水分离器分离出的水通常会被直接当废弃物排弃而浪费掉，由于氢气侧带出的水量是比较大的，通常每电解4份水，就会在氢气侧带出1份水，而氢气侧带出的水是可以再次被电解利用的，为此需要单独增加回水泵及管路，将氢气侧带出的水抽回到水槽中再次参与反应，实现循环利用。这使得系统变得更加复杂，而且其故障率提高了不少。为此亦有不少人采用将电解槽出氢侧和水箱管路u型连接的方式来实现自动回水，例如专利公开号为cn 212426196 u公开的一种结构。但这些结构都存在一个风险，就是当氢侧管路出现异常状况时，比如水箱内压力异常升高或者水位过高时，会造成出氢侧瞬时大量向外排水。这种结构用在吸氢机上，对于患者可能会有潜在风险。因此需要一种更加安全的气水分离装置来解决这问题。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种气水分离装置，用于解决现有技术中使用氢氧机吸氢吸氧过程中易发生呛水事故的问题，该气水分离装置不仅降低系统的复杂性，还实现气水分离后的水的循环利用。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种气水分离装置，所述气水分离装置包括：
6.气水分离壳体，包括分离器本体及密封盖，所述密封盖与所述分离器本体组合形成有气水分离腔，所述分离器本体一侧壁设置有贯通的气水入口，所述分离器本体底部设置有贯通的回水口，所述回水口用于与水箱连通；所述密封盖设置有出气口，所述出气口与所述气水分离腔贯通；
7.浮子，位于所述气水分离腔内，所述浮子包括浮子本体、内盖、上密封球及下密封球，所述内盖与所述浮子本体组合形成有浮子内腔，所述内盖内部装有上密封球；所述浮子本体底部设置有凹嵌部，所述凹嵌部内嵌有下密封球。
8.可选地，所述气水分离腔的腔壁的横截面的形状为圆形，所述浮子本体外侧壁的横截面的形状选自六边形、六角梅花形及圆形中的一种。
9.进一步地，所述浮子本体外侧壁与所述气水分离腔腔壁的间距范围为0.1mm～0.4mm。
10.可选地，所述出气口设有向所述气水分离腔延伸的凸部。
11.进一步地，所述内盖顶部设置有上开口，所述上开口的内径尺寸不小于所述凸部的外径尺寸。
12.进一步地，所述上开口内壁上横向设有具有柔软性的上密封垫，所述上密封垫中间开孔或者不开孔，所述上密封球位于所述上密封垫的下方。
13.可选地，所述气水分离腔底部设置有具有柔软性的下密封垫，所述下密封垫中间开孔，开孔的位置对应所述回水口的位置，开孔的孔径不大于所述回水口的内径。
14.可选地，所述密封盖部分嵌接于所述分离器本体顶部内，所述密封盖与所述分离器本体嵌接部分环设有外密封圈。
15.可选地，所述内盖部分嵌接于所述浮子本体顶部内，所述内盖与所述浮子本体嵌接部分环设有内密封圈。
16.进一步地，所述浮子为分体式的可拆卸结构或整体式的不可拆卸结构。
17.如上所述，本实用新型的气水分离装置降低系统的复杂性，并具有以下有益效果：
18.(1)分离器本体底部的回水口和水箱始终保持连通并实现水位平衡，浮子在水的浮力作用下抵靠在出气口处阻止水气流出，由于浮子本体外侧壁与气水分离腔的腔壁保持合理的间隙，氢气中的水能够顺着间隙流入气水分离腔的下部。随着氢气进量持续增加，浮子下沉脱离出气口使氢气排出；氢气排出后，浮子上浮再次封堵出气口。如此循环反复，不仅能够获得干燥的氢气，还实现了气水分离后水的循环利用。
19.(2)当水箱内压力异常增加或水位过高时，浮子将会始终封堵出气口，防止水从出气口蹿出。通过该方式能够防止水从出气口蹿出，防止呛水事故的发生，提高气水分离装置的安全性。
20.(3)本气水分离装置可同时用于电解槽出氢侧的水气分离及水箱出氧侧的水气分离，当氢侧的气水分离腔内压力过高时，会推动浮子下沉，浮子的下端能够封赌住回水口，从而使氢气无法进入水箱中，同时也就无法进入与水箱连通的氧侧的气水分离腔内，有效防止氢氧两侧的气水分离装置发生串气。
附图说明
21.图1显示为本实用新型的气水分离装置的剖视图。
22.图2显示为本实用新型的气水分离装置分解结构的主视图。
23.图3显示为本实用新型的气水分离装置与水箱连接的结构示意图之一。
24.图4显示为本实用新型的气水分离装置与水箱连接的结构示意图之二。
25.图5显示为本实用新型的气水分离装置与水箱连接的结构示意图之三。
26.图6显示为本实用新型的气水分离装置与水箱连接的结构示意图之四。
27.图7显示为本实用新型配有第一种浮子的气水分离装置的横向截面图。
28.图8显示为本实用新型配有第二种浮子的气水分离装置的横向截面图。
29.元件标号说明
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气水分离壳体
[0031]
11
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分离器本体
[0032]
12
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密封盖
[0033]
13
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气水分离腔
[0034]
14
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气水入口
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15
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回水口
[0036]
16
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出气口
[0037]
17
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凸部
[0038]
18
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下密封垫
[0039]
19
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外密封圈
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浮子
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21
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浮子本体
[0042]
211
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凹嵌部
[0043]
22
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内盖
[0044]
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上密封球
[0045]
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下密封球
[0046]
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浮子内腔
[0047]
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上开口
[0048]
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上密封垫
[0049]
28
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内密封圈
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连接管
[0051]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
水箱
[0052]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
氧气进气管
具体实施方式
[0053]
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
[0054]
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，虽图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量、位置关系及比例可在实现本技术方案的前提下随意改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
[0055]
如图1、图2及图3所示，本实用新型提供一种气水分离装置，所述气水分离装置包括气水分离壳体1及浮子2，其中，所述气水分离壳体1包括分离器本体11及密封盖12，所述密封盖12与所述分离器本体11组合形成有气水分离腔13，所述分离器本体11一侧壁设置有贯通的气水入口14，所述分离器本体11底部设置有贯通的回水口15，所述回水口15用于与水箱4连通；所述密封盖12设置有出气口16，所述出气口16与所述气水分离腔13贯通；所述浮子2位于所述气水分离腔13内，所述浮子2包括浮子本体21、内盖22、上密封球23及下密封球24，所述内盖22与所述浮子本体21组合形成有浮子内腔25，所述内盖22内部装有上密封球23；所述浮子本体21底部设置有凹嵌部211，所述凹嵌部211内嵌有下密封球24。需要说明的是，所述浮子内腔25为密闭空间，使水无法进入所述浮子2内，保证浮子2在水中受到浮力
可以浮起。
[0056]
如图1、3和4所示，在实际使用过程中，所述气水分离装置的回水口15需要通过连接管3与水箱4的底部连通，使所述回水15和所述水箱始4终保持一种u型连通状态，进而实现所述气水分离腔13内的水位与所述水箱4内的水位保持平衡。工作时所述浮子2在浮力的作用下抵靠在所述出气口16处，能够阻止水气的流出。电解槽产生的带水氢气进入所述气水分离腔13后，由于空间增大，水滴将和气体分离，水滴由于重力的作用会顺着所述浮子本体21外侧壁和所述气水分离腔13腔壁之间的间隙流入所述气水分离腔13的下部，实现分离水的回收利用。随着带水氢气的持续产出，所述气水分离腔13内压力增大，当压力大于所述浮子2受到的浮力时，所述浮子2下沉脱离所述出气口16，氢气将从所述出气口16排出；随着气体的排出，所述气水分离腔13内压力降低，当压力小于所述浮子2受到的浮力时，所述浮子2上浮再次封堵所述出气口16。如此循环反复，能够不断获得干燥的氢气，并实现气水分离后水的循环利用。特别的，当所述水箱4压力异常增加或水位过高时，所述浮子2将会始终封堵所述出气口16，防止水从所述出气口16蹿出。通过以上方式，本气水分离装置顺利实现了水气的分离和防止水从所述出气口蹿出的功能，从而防止呛水事故的发生，提高气水分离装置的安全性。
[0057]
另外，如图1和5所示，可在电解槽的出氢侧和所述水箱4的出氧侧各配置一个气水分离装置，同时进行水气分离，而且两气水分离装置的回水口15均通过所述连接管3与所述水箱4的底部连通。当出氢侧的所述气水分离腔13内压力过高时，会推动所述浮子2下沉，所述浮子2的下端能够封赌住回水口15，从而使氢气无法进入所述水箱4中，同时也就无法进入与水箱4连通的氧侧的气水分离腔13内，有效防止氢氧两侧的气水分离装置发生串气。需要说明的是，现有技术中电解槽的出氧侧一般要与水箱连接，因此发明人选择在所述水箱4的出氧侧配置氧气的气水分离装置，通过氧气进气管5将所述水箱的出氧侧与所述气水分离装置的气水入口14连通。
[0058]
作为示例，如图7和8所示，所述气水分离壳体1为上下开口的中空柱状结构，可以为圆柱状或者四棱柱状，优选地，所述气水分离壳体1为四棱柱状，对应的其外侧壁的横截面的形状为四边形，所述气水分离腔13腔壁的横截面的形状为圆形。所述浮子2为中空类柱状结构，对应的所述浮子本体21外侧壁的横截面的形状选自六边形、六角梅花形及圆形中的一种，所述浮子内腔25的横截面的形状为圆形。
[0059]
需要指出的是，在其它实施例中，所述气水分离腔13腔壁的横截面的形状和所述浮子本体21外侧壁的横截面的形状可以根据需要进行调整，只要满足分离水能顺利从所述浮子本体21和所述气水分离腔13腔壁之间的间隙流通即可，此处不应过分限制本实用新型的保护范围。
[0060]
作为示例，所述浮子本体21外侧壁与所述气水分离腔13腔壁的间距范围为0.1mm～0.4mm，一方面使得所述浮子本体21和所述气水分离腔13腔壁间保持合理的间隙，有利于所述浮子2的自由浮沉而不发生倾斜。另一方面可以让分离水顺利地从所述浮子本体21外侧壁与所述气水分离腔13腔壁之间流下，并流入所述气水分离腔13的下部。
[0061]
作为示例，如图1所示，所述出气口16设有向所述气水分离腔13延伸的凸部17，所述凸部17与所述出气口16边沿一体成型。与所述凸部17相对应的，所述内盖22顶部设置有上开口26，所述上开口26的内径尺寸不小于所述凸部17的外径尺寸，在所述浮子2上浮时，
以保证所述凸部17能够部分或全部插入上开口26内，从而达到通过所述上密封球23封堵所述出气口16的目的。
[0062]
进一步的，所述上开口26内壁上横向设有具有柔软性的上密封垫27，所述上密封垫27中间开孔或者不开孔，所述上密封球23位于所述上密封垫27的下方。所述浮子2上浮时，所述上密封球23能够挤压所述上密封垫27抵靠在凸部17上，使所述内盖22对所述出气口16封堵更为严密，更加有效地阻止水气的溢出。
[0063]
作为示例，如图1和6所示，所述气水分离腔13底部设置有具有柔软性的下密封垫18，所述下密封垫18中间开孔，开孔的位置对应所述回水口15的位置，开孔的孔径不大于所述回水口15的内径。当所述气水分离腔13内氢气压力过高时，推动所述浮子2下沉，所述下密封球24抵靠所述下密封垫18，更紧密地封堵所述回水口15。通过以上方式有效防止过多的氢气进入所述水箱4中。
[0064]
作为示例，如图1和2所示，所述密封盖12部分嵌接于所述分离器本体11顶部内，所述密封盖12与所述分离器本体11嵌接部分环设有外密封圈19，显著提高所述水气分离腔13的密封性，有效防止气体泄漏而造成的资源浪费。
[0065]
作为示例，如图1和2所示，所述内盖22部分嵌接于所述浮子本体21顶部内，所述内盖22与所述浮子本体21嵌接部分环设有内密封圈28，以增强所述浮子内腔25的气密性，防止进水。
[0066]
作为示例，如图1和2所示，所述浮子2可以为分体式的可拆卸结构，所述浮子本体21、所述内盖22、所述内密封圈28、所述上密封球23和所述下密封球24分别为独立设置；所述浮子也可以为整体式的不可拆卸结构，所述浮子本体21、所述内盖22、所述内密封圈28、所述上密封球23和所述下密封球24组成为一整体。采用分体式结构主要是受加工工艺和材料的限制，当一个单一的结构受加工条件的限制，就需要分成几部分后再进行拼合，各部件之间可能会出现不适配的问题，从而影响正常使用。因此，如果没有加工条件的限制，采用一体化设计的整体式结构更合理。
[0067]
综上所述，本实用新型提供一种气水分离装置，所述气水分离装置包括气水分离壳体及浮子，其中，所述气水分离壳体包括分离器本体及密封盖，所述密封盖与所述分离器本体组合形成有气水分离腔，所述分离器本体一侧壁设置有贯通的气水入口，所述分离器本体底部设置有贯通的回水口，所述回水口用于与水箱连通；所述密封盖设置有出气口，所述出气口与所述气水分离腔贯通；所述浮子位于所述气水分离腔内，所述浮子包括浮子本体、内盖、上密封球及下密封球，所述内盖与所述浮子本体组合形成有浮子内腔，所述内盖内部装有上密封球；所述浮子本体底部设置有凹嵌部，所述凹嵌部内嵌有下密封球。需要说明的是，所述浮子内腔为密闭空间，使水无法进入所述浮子内，保证浮子在水中受到浮力可以浮起。
[0068]
本实用新型的气水分离装置降低系统的复杂性，并具有以下有益效果：1、分离器本体底部的回水口和水箱始终保持连通并实现水位平衡，浮子在水的浮力作用下抵靠在出气口处阻止水气流出，由于浮子本体外侧壁与气水分离腔的腔壁保持合理的间隙，氢气中的水能够顺着间隙流入气水分离腔的下部。随着氢气进量持续增加，浮子下沉脱离出气口使氢气排出；氢气排出后，浮子上浮再次封堵出气口。如此循环反复，不仅能够获得干燥的氢气，还实现了气水分离后水的循环利用。2、当水箱内压力异常增加或水位过高时，浮子将
会始终封堵出气口，防止水从出气口蹿出。通过该方式能够防止水从出气口蹿出，防止呛水事故的发生，提高气水分离装置的安全性。3、本气水分离装置可同时用于电解槽出氢侧的水气分离及水箱出氧侧的水气分离，当氢侧的气水分离腔内压力过高时，会推动浮子下沉，浮子的下端能够封赌住回水口，从而使氢气无法进入水箱中，同时也就无法进入与水箱连通的氧侧的气水分离腔内，有效防止氢氧两侧的气水分离装置发生串气。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0069]
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。