CN111172558A - 一种电解水法臭氧发生器的阴极结构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电解水法臭氧发生器的阴极结构及方法，该阴极结构包括壳体；壳体内安装有密封圈，密封圈内设置有导流板、微孔钛板、阴极催化剂层及离子交换膜；导流板连通阴极导流管，弹性压板安装在阴极导流管上并通过紧固螺栓与壳体固定连接。本方法为：把壳体放入到圆环上，依次安装密封圈、导流板、微孔钛板、阴极催化剂层、离子交换树脂膜，再把上述阴极结构与阳极结构紧固在一起；最终，通过紧固螺栓把弹性压板紧固在壳体上，完成整体安装。本发明所公开的阴极结构成本低，大幅度提高臭氧发生器的产氧效率，对阴极催化剂层有良好的压紧力，提高了使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种阴极结构及方法，尤其涉及一种电解水法臭氧发生器的阴极结构及方法。
背景技术
臭氧在杀菌消毒方面具有非常广泛的应用，目前，臭氧的制造方式有很多种，应用最多的是电击空气(氧气)法，此种制造工艺可以产生大量的臭氧，特别适合应用于水处理行业；其次，臭氧获得方法是电解水法，此种方法获得的臭氧量虽不如电击空气法，但获得的气体纯净无杂质，使得电解水法生产臭氧也被广泛应用。
现如今，在氯碱工业和涂层钛电极技术发展的同时，离子交换膜技术也得到了快速发展。膜技术大量应用在电解工业中，出现了各种各样的电解槽，为降低电解液电压，出现了零极距电解法；把膜和夹膜的两电极间的距离降至最小极限，这就是零极距。目前市场上的电解水法臭氧发生器就属于这种情况。
在最早的臭氧发生器中，阴、阳极催化剂均为膜片型式，膜片型式的催化剂存在两个问题，首先是膜片的制作工艺过程复杂，第二是膜片很难与中间的离子交换膜做到完全的紧密接触。由此，出现了粉末颗粒状态的催化剂，制作工艺简单，但粉料催化剂易出现随着时间的延长而损失的情况，当催化剂损失后，与离子交换膜的紧密贴合度就会下降，相应的臭氧发生量也会降低。同时，用作发生器阴阳极的材料一般是耐化学腐蚀的金属钛材，但钛材价格昂贵，无形中提高了臭氧发生器的成本，因此，如何能通过结构的改善而来降低臭氧发生器成本，也是一个亟需解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种电解水法臭氧发生器的阴极结构及方法。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种电解水法臭氧发生器的阴极结构，包括壳体，它还包括弹性压板、阴极导流管；壳体内安装有密封圈，密封圈内设置有导流板、微孔钛板、阴极催化剂层及离子交换膜；
导流板、微孔钛板、阴极催化剂层、离子交换膜自下而上依次排列，导流板与壳体的底壁相贴合，且导流板的中央位置处开设有导流孔；
阴极导流管的一端穿过壳体的底壁并插入到导流孔内，阴极导流管上设置有压板放置台阶，弹性压板安装在阴极导流管的压板放置台阶上，且弹性压板通过紧固螺栓与壳体固定连接。
进一步地，壳体由铝材制成。
进一步地，密封圈氟硅胶密封圈。
进一步地，密封圈形成密封圈台阶，阴极催化剂层的上端面与密封圈台阶的最底端平面相齐平，离子交换膜沿密封圈台阶铺设在阴极催化剂层的上端。
进一步地，阴极导流管在导流板的导流孔处与导流板相固连。
进一步地，导流板上开设有导流槽，导流槽沿圆心设置有多圈，多圈导流槽之间共同连通有引流槽，引流槽与导流孔相连通。
进一步地，引流槽设置有一至多条，且导流槽均通过导流板的圆心。
进一步地，壳体上开设有与紧固螺栓相匹配的螺纹孔。
进一步地，阴极导流管还连接有阴极接线柱。
一种如电解水法臭氧发生器的阴极结构的安装方法，包括以下步骤：
步骤一、根据壳体的相关尺寸加工出所需的铝材壳体；
步骤二、把上述壳体放入到一个中间为空、外径与壳体大小相同的圆环上，使用镊子把已经清洗干净的密封圈放置在壳体的内部
步骤三、再把外径与密封圈内径相同的导流板放置在密封圈内，同时，将导流板朝下并与阴极导流管相固连；随后，在导流板上放置一个直径与导流板相同的微孔钛板，再在微孔钛板上面放置阴极催化剂层，在催化剂层放置完成后，保持催化剂上层与密封圈上表面齐平；然后，在密封圈上放置上离子交换树脂膜，完成阴极结构壳体部分安装；
步骤四、把上述步骤三安装完成的阴极结构与阳极结构紧固在一起后，再把上述步骤二的圆环取下；
步骤五、使阴极结构的阴极导流管朝上，将弹性压板放置在阴极导流管的压板放置台阶处，最终，通过紧固螺栓把弹性压板紧固在壳体上，完成整体安装。
本发明公开了一种电解水法臭氧发生器的阴极结构及方法，此阴极结构将阴极催化剂有效的紧固在阴极的壳体内，特别是当阴极催化剂采用粉料时，仍能保持有效的紧固，使得带有该阴极结构的臭氧发生器保持高产量，且长时间运作不降量；同时，本阴极结构的散热性能提升，结构稳定，有效延长了臭氧发生器的使用寿命。本阴极结构的安装方法简单，操作可行性高，非常有利于本阴极结构及带有该阴极结构的臭氧发生器的大批量生产。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为图1的剖面图。
图3为图2中A处的机构放大示意图。
图4为图2中导流板的结构示意图。
图中：1、壳体；2、弹性压板；3、紧固螺栓；4、密封圈；5、阴极导流管；6、阴极接线柱；7、阳极结构；8、离子交换膜；9、阴极催化剂层；10、微孔钛板；11、导流板；12、压板放置台阶；41、密封台阶；111、导流槽；112、引流槽；113、导流孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示的一种电解水法臭氧发生器的阴极结构，包括壳体1，它还包括弹性压板2、阴极导流管5；壳体1内安装有密封圈4，密封圈4内设置有导流板11、微孔钛板10、阴极催化剂层9及离子交换膜8；
其中，壳体1由铝材制成，铝材的散热性良好、价格低廉，既提高了本阴极结构的散热性能，且相比于传统的金属钛材大大降低了生产成本。密封圈4安装在壳体1内，将导流板11、微孔钛板10、阴极催化剂层9密封在一起，密封圈4采用氟硅胶密封圈，耐热性、耐酸性、耐腐蚀等性能良好，有效确保了本阴极结构的产品质量；
如图2和图3所示，在密封圈4内，导流板11、微孔钛板10、阴极催化剂层9、离子交换膜8自下而上依次排列，同时，导流板11与壳体1的底壁相贴合，如图3所示，密封圈4形成密封圈台阶41，阴极催化剂层9的上端面与密封圈台阶41的最底端平面相齐平，离子交换膜8沿密封圈台阶41铺设在阴极催化剂层9的上端；为使得导流板11、微孔钛板10、阴极催化剂层9、离子交换膜8紧密贴合在一起，本发明所公开的阴极结构，其采用弹性压板2进行弹性固定，确保各层紧密贴合。
弹性压板2的具体设置方式为：首先，弹性压板2是安装在阴极导流管5上的，如图2和图4所示，导流板11的中央位置处开设有导流孔113，阴极导流管5的一端穿过壳体1的底壁并插入到导流孔113内，由此，阴极导流管5在导流板11的导流孔113处与导流板11相固连；其次，阴极导流管5上设置有压板放置台阶12，弹性压板2则安装在阴极导流管5的压板放置台阶12上，最终，弹性压板2通过紧固螺栓3与壳体1固定连接。阴极导流管5的压板放置台阶12一端抵住壳体1、另一端抵住弹性压板2，壳体1上开设有与紧固螺栓3相匹配的螺纹孔，将紧固螺栓3固定后，通过压力板7对阴极导流管5的压力传递，最终实现对阴极催化剂的压缩，保证了阴极催化剂与离子交换树脂8的紧密相贴，特别适合阴极催化剂为粉料颗粒状态的情况。
进一步地，为提高电解液在阴极结构中的流动，使得电解液能更全方位的在导流板11处与微孔钛板10接触，如图4所示，导流板11上开设有导流槽111，导流槽111与微孔钛板10是相贴合的，并且，导流槽111沿圆心设置有多圈，多圈导流槽之间共同连通有引流槽112，引流槽112与导流孔113相连通。从而，通过引流槽112使得各圈导流槽相连通，且使导流槽111与导流孔113连通，使得电解液可顺利通过。对于引流槽112，其可设置一条，也可设置多条，各导流槽均通过导流板11的圆心即可，开设多条导流槽可加快电解液的通过速度。
此外，阴极导流管5上还连接有阴极接线柱6，由阴极接线柱6外接阴极电源，为本阴极结构通电。
本发明还公开了一种电解水法臭氧发生器的阴极结构的安装方法，包括以下步骤：
步骤一、根据壳体1的相关尺寸加工出所需的铝材壳体；
步骤二、把上述壳体1放入到一个中间为空、外径与壳体1大小相同的圆环上，使用镊子把已经清洗干净的密封圈3放置在壳体1的内部
步骤三、再把外径与密封圈3内径相同的导流板11放置在密封圈3内，同时，将导流板11朝下并与阴极导流管5相固连，一般将阴极导流管5与导流板11焊接为一体，导流板11朝下以使导流板11的下表面与壳体1更好的贴合，导流板11的厚度一般在1-2mm；
随后，在导流板11上放置一个直径与导流板11相同的微孔钛板10，微孔钛板10的厚度一般为1mm；再在微孔钛板10上面放置阴极催化剂层9，阴极催化剂层9可以为膜片型的，也可是粉末状的，一般厚度在0.5-1mm；在催化剂层9放置完成后，保持催化剂上层与密封圈上表面齐平；然后，在密封圈3上放置上离子交换树脂膜8，完成阴极结构壳体1部分安装；
步骤四、把上述步骤三安装完成的阴极结构与阳极结构7通过紧固件(如螺栓等)紧固在一起后，再把上述步骤二的圆环取下；
步骤五、使阴极结构的阴极导流管5朝上，将弹性压板2放置在阴极导流管5的压板放置台阶12处，最终，通过紧固螺栓3把弹性压板2紧固在壳体1上，每个螺栓的紧固力大小不小于1N/m，但不能过大，完成整体安装。
本发明所公开的电解水法臭氧发生器的阴极结构，此阴极结构成本低，对臭氧发生器的产氧效率可以大幅度提高，对阴极催化剂层有良好的压紧力，特别是对于催化剂是粉末颗粒状态的材料时，起到的作用更是显著，大大提高了使用寿命。
上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种电解水法臭氧发生器的阴极结构，包括壳体(1)，其特征在于：它还包括弹性压板(2)、阴极导流管(5)；所述壳体(1)内安装有密封圈(4)，密封圈(4)内设置有导流板(11)、微孔钛板(10)、阴极催化剂层(9)及离子交换膜(8)；
所述导流板(11)、微孔钛板(10)、阴极催化剂层(9)、离子交换膜(8)自下而上依次排列，导流板(11)与壳体(1)的底壁相贴合，且导流板(11)的中央位置处开设有导流孔(113)；
所述阴极导流管(5)的一端穿过壳体(1)的底壁并插入到导流孔(113)内，阴极导流管(5)上设置有压板放置台阶(12)，弹性压板(2)安装在阴极导流管(5)的压板放置台阶(12)上，且弹性压板(2)通过紧固螺栓(3)与壳体(1)固定连接。
2.根据权利要求1所述的电解水法臭氧发生器的阴极结构，其特征在于：所述壳体(1)由铝材制成。
3.根据权利要求2所述的电解水法臭氧发生器的阴极结构，其特征在于：所述密封圈(4)氟硅胶密封圈。
4.根据权利要求3所述的电解水法臭氧发生器的阴极结构，其特征在于：所述密封圈(4)形成密封圈台阶(41)，所述阴极催化剂层(9)的上端面与密封圈台阶(41)的最底端平面相齐平，离子交换膜(8)沿密封圈台阶(41)铺设在阴极催化剂层(9)的上端。
5.根据权利要求4所述的电解水法臭氧发生器的阴极结构，其特征在于：所述阴极导流管(5)在导流板(11)的导流孔(113)处与导流板(11)相固连。
6.根据权利要求5所述的电解水法臭氧发生器的阴极结构，其特征在于：所述导流板(11)上开设有导流槽(111)，导流槽(111)沿圆心设置有多圈，多圈导流槽之间共同连通有引流槽(112)，引流槽(112)与导流孔(113)相连通。
7.根据权利要求6所述的电解水法臭氧发生器的阴极结构，其特征在于：所述引流槽(112)设置有一至多条，且导流槽(112)均通过导流板(11)的圆心。
8.根据权利要求7所述的电解水法臭氧发生器的阴极结构，其特征在于：所述壳体(1)上开设有与紧固螺栓(3)相匹配的螺纹孔。
9.根据权利要求8所述的电解水法臭氧发生器的阴极结构，其特征在于：所述阴极导流管(5)还连接有阴极接线柱(6)。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的电解水法臭氧发生器的阴极结构的安装方法，其特征在于：所述安装方法包括以下步骤：
步骤一、根据壳体(1)的相关尺寸加工出所需的铝材壳体；
步骤二、把上述壳体(1)放入到一个中间为空、外径与壳体(1)大小相同的圆环上，使用镊子把已经清洗干净的密封圈(3)放置在壳体(1)的内部
步骤三、再把外径与密封圈(3)内径相同的导流板(11)放置在密封圈(3)内，同时，将导流板(11)朝下并与阴极导流管(5)相固连；随后，在导流板(11)上放置一个直径与导流板(11)相同的微孔钛板(10)，再在微孔钛板(10)上面放置阴极催化剂层(9)，在催化剂层(9)放置完成后，保持催化剂上层与密封圈上表面齐平；然后，在密封圈(3)上放置上离子交换树脂膜(8)，完成阴极结构壳体(1)部分安装；
步骤四、把上述步骤三安装完成的阴极结构与阳极结构(7)紧固在一起后，再把上述步骤二的圆环取下；
步骤五、使阴极结构的阴极导流管(5)朝上，将弹性压板(2)放置在阴极导流管(5)的压板放置台阶(12)处，最终，通过紧固螺栓(3)把弹性压板(2)紧固在壳体(1)上，完成整体安装。
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