水から火。図面、説明

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水からの火。ホームマスターへのヒント

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私が開発した電解槽の装置の説明を読めば、数リットルの水で高温の炎（200℃）が得られることは誰もが納得するでしょう。

トーチの高温により、鉄および非鉄金属を、ほぼすべての耐火性はんだまたは金属自体で確実にはんだ付け（溶接）できます。狭い箇所に熱が集中するため、例えば薄鋼板へのΦ2mm以上の穴の焼き付けや工具の熱処理、薄鋼板の形状切削などが可能です。

「水」バーナーは石英をはじめ、ホーロー、セラミックス、ガラスの加工が可能です。ただし、これを行うには、火炎温度を 5000 °C 上昇させます (その方法についてはここでは説明しません)。得られたトーチは静かで、組成中に炭素が含まれていないため、無煙が保証されます。燃焼廃棄物としては、色や臭いのない単なる過熱水蒸気が生成されます。

水からの火
米。 1.ウォーターバーナーはこんな感じ（ウォーターシール付きブロック）

職人による装置の製造に基づいて、シリンダー、ギアボックス、バルブ、複雑なバーナーがない、非常にシンプルなデザインが提供されます。

装置の主要部分は電解槽です。それは、電極、電極と基板間のガスケットによって形成される一連の気密キャビティで構成されます。このようにして組み立てられたパッケージの密封は、カプラボルトによって行われます。

米。 2. 電解槽の構成 (クリックして拡大): 1 - ボード、2 - ガスケット、3 - 電極、4 - カップリングボルト、5 - 混合ガス用の穴、6 - 仕切り付きサンプ、7 - フィッティング、8 -ホース、9-ウォーターロック本体、10-シャッターのガス導入管、11-オートスイッチ本体、12-コンタクター、13-ゴム球、14-バーナーへのホース、15-バーナーハンドル、16-消火パッキン、 17 - 中空針、18 - 逆止弁、19 - 水柱、20 - 低水蛇口、21 - フィラーパイプ、22 - フィルター格子、23 - フィルター、24 - 緊急逆止弁、25 - ベル、26 - サンプ排水管、27 - 電解液ドレンパイプ、28 - フィラーチューブ、29 - ネジプラグ、30 - 電解液。

電解槽の技術的特徴

電源電圧、V - 220
消費電力 (調整可能)、W - 最大 1000
最大電力での水の消費量、l / h - 60
ガスの使用圧力（調整可能）、気圧 - 最大0,3
最大出力でのガス出力、l/h - 最大 150
炎の最大熱エネルギー、kcal/h - 500
電気エネルギーから化学物質への変換係数 - 0,7
混合物の組成 (正確な比率の酸素と水素) - 1:2
炎のサイズ（針状）：最大直径 - 5 mmまで。最大長さ (調整可能) - 最大 150 mm
安定したニードルジェットの温度 - 2000°

充填チューブを通して、空洞は電解質で満たされます。そのレベルはチューブの上端に限定されます。各電極の下部にある穴は、各空洞を電解質で均一に満たす役割を果たします。下部の分岐パイプは空洞を空にすることを目的としています。両方のチューブは密閉されています。

電気分解中に生じた酸素と水素の混合ガスは、各電極の上部にある穴を通って水だめに送られ、隔壁によって XNUMX つの部分に分けられます。そこから、混合物はフィッティングとホースを通ってウォーターロックに入り、水の層を泡立ち（通過）、ホースを通ってバーナーに入ります。

デバイスの同様に重要な部分はウォーターシールです。これは、ガスが泡立つ高さ 120 ～ 150 mm の水柱で入口ガスホースと出口ガスホースを分離するのに役立ちます。シャッターは、バーナーホース内の偶発的なガスのフラッシュから電解槽を確実に保護します。

本体は直径100mmの金属パイプでできており、両端が溶接されています。水はパイプを通して上部制御レベルまで注がれます。クレーンは縦方向の下部にあります。火格子は、粒状の不燃性材料で作られたフィルターの支持体として機能します。フィルターは湿気がガスによって持ち去られるのを防ぎます。ガスレシーバーの端には従来の設計の逆止弁が付いています。ベル付き逆止弁も本体に取り付けられており、偶発的なガスのフラッシュによって作動します。

自動電圧スイッチ - 自家製。ハウジング、コンタクタ、ゴム球で構成されています。後者のキャビティはウォーターシールのキャビティに接続されています。システム内の圧力が超過すると、梨が膨張し、接触器のレバーを押すと、装置が主電源から切断されます。

整流器回路は次の要素で構成されます: 実験室用単巻変圧器 - LATR 2 kW、降圧変圧器 220/65 V、ダイオードブリッジ 15 A (任意の設計)、ヒューズ 20 A、電流計 (スケールは 15 A 以上)、電圧計。

水からの火
米。 3. 電解槽整流器の電気回路

図に示されているように、整流器は電解槽バイポーラに接続されています。

ブロック図は次のようになります: 220 V ネットワーク > 整流器 > 電解装置 > ウォーターシール > バーナー

米。 4.バーナー図

計算と生産

ファラデーの法則によれば、電気分解中に放出される物質の量は電流の強さに比例します。理論的には、2V.7 A ごとに 11,7 リットルの水素と 5,85 リットルの酸素が生成されます。実際には、電流出力が 100% になることはありません。各電極対での電圧降下 (計算値) は 2 V です。電極面積 1 dm2 あたりの電流密度は電解槽の連続運転時間に依存し、2 ～ 5 A の範囲になります。

シンプルな設計により主要部品を電極、ガスケット、基板のXNUMX点に減らすことができました。

電極 - 酸洗シートまたは変圧器鉄 250x250 mm、厚さ 0,3 ～ 0,5 mm (32 個)。ガスケット - 中硬質ゴム (フランジ)、リング Ø 220 x Ø 250 mm、厚さ - 4 ～ 6 mm (31 個)。ボード - 任意の断熱材（シート）300x350 mm、厚さ20 mm以上（2枚）。カップリングボルト - スチール製 M12、長さ 45、所定の位置にあります (少なくとも 4 本)。

電解液は、蒸留水中の 22% 水酸化ナトリウム溶液 (NaOH) です。消費されると（総量 4 リットル）、蒸留水のみが電解槽に追加されます。

電解液を注ぐ前に、組み立てた電解槽に市水道からの水を圧力下で満たして気密性をテストする必要があります。わずかな汚れも丁寧に取り除きます。電解槽の作動中、電解液が 65°C を超える加熱を許可してはなりません。

電解装置によって生成されるガス混合物の組成が一定であるため、バーナーの要件も簡素化されます。それは、医療用注射器からの通常の注射針、より正確には、0,3〜1 mmの異なる直径の針のセットであることができます。針は、シリンジと同じ方法でハンドルフィッティングのコーンに取り付けられます。バーナーハンドルは、ウォーターロックからフィッティングとホースを介してガスが供給されるチューブの一部です。ハンドル内部には細かい金属ショットとメッシュ状の消火パッキンが配置されています。

ホースはφ4～5mmの塩ビ管を使用。

安全に関する推奨事項

電解槽で生成される水素と酸素の混合物は爆発性があることに注意してください。

ただし、装置自体は、その実行と作業の正確さに注意すれば、危険を引き起こすことはありません。これは、大きな体積の中間コンテナが存在しないという事実によって実現されます。ガスはどこにも蓄積されません。生成された量と同じ量がトーチによって同時に消費されます。

しかし、いかなる技術的目的であっても、得られたガス混合物を容器に充填することは断固として受け入れられず、ましてや子供用の膨脹可能な飛行ボールを充填することは絶対に受け入れられません。いかなる場合でも、ろうそく、マッチ、またはその他の裸火を使用して電解槽の設計の接合部の気密性をチェックしてはなりません。また、ウォーターロックの上部管理レベルまで水を注がない、または作業を開始する前に水を満たして水の存在を系統的にチェックしないで作業することも容認できません。電解質レベルの低下も危険です。電解液が消費されると常に蒸留水を追加する必要があります。

電解液を調製するときは、保護メガネとゴム手袋を着用してください。

作動しているトーチの炎を消すには、電源を切るのではなく、針を水の入った容器に下げる必要があります。そうしないと、針が過熱して故障します。

オペレータは、遮光ゴーグルを着用してバーナーで作業する必要があります。

最後に、展望について少しお話します。設計者は、改善できない機械、装置、器具など存在しないことを認識しています。これは電解槽にも当てはまります。ここでは、たとえば、動作品質を低下させることなく、整流器内のLATRと変圧器を使用しないことが可能です。セル自体に - ゴムや他のガスケットなし。動作モードを連続モードに変更します。火炎温度を2000℃から3000℃に上げます。

季節的にオフロードで交通が遮断されたり、補給基地から遠すぎたりする場所がたくさんあります。このような状況で作業する人のために、著者は、特に緊急時などに大きなトーチ出力を使用して XNUMX 回限りの作業を行うために、加圧下でガスを生成する電解槽のモデルを開発しました。

私は、興味を持った読者とともに、この発展が期待できると思われるので、広範な検証を行っていきたいと考えています。

著者: S. セロフ

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