水を切って溶接します。スキーム、説明

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水を切って溶接します。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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この記事では、アルカリ水溶液の電気分解によって水素と酸素の可燃性混合物を得るという原理に基づいて動作する、小型ながら十分強力なガス切断および溶接用装置の改良版を作成する方法について説明しています。

私は 1985 年以来、高融点金属も切断および溶接できる最初の「水バーナー」を所有しています。彼は雑誌「Modelist-Constructor」の資料に基づいてそれを作りました（そして現在、販売用のアナログの小規模な生産を開始しています）。ここで、私の最新の開発を読者に紹介します。この開発は改良されていますが（より多くの作業プレート、変更されたサイドボード、および可燃性ガス混合物の出口のための信頼性の高いフィッティング）、同じ原理で動作する電解槽に基づいています。

このような装置に初めて出会った人にとって、そのような構造の本質が何であるかを最も一般的な用語で説明する (そして残りの人に思い出させる) ことは有益だと思います。そして彼女はとても単純です。

水をカットして溶接します
米。 1. 弱アルカリ溶液の電気分解生成物を操作する、切断および溶接のための装置: a - ブロック図、b - 完成した自家製デザイン。 e - 主電源の整流電圧を備えた電源ユニット、2 - 電解装置、3 - 液体シャッター、4 - ガスバーナー、5 - 電流計、6 - 装置の電源を入れる、7 - 動作モードを変更するためのノブ（段階的な変更）負荷に供給される電力）、8 - ポテンショメータのノブ制御、9 - 折りたたんだ状態の電源コード収納ブラケット、10 - ポータブル木製ケース、11 - プラグ

水をカットして溶接します
米。 2. 電解槽 (「1 セル」バージョン): 12 - サイドボード (合板、s2、2 個)、4 透明チーク (プレキシガラス、s2、3 個)、0,5 - 電極板 (ブリキ、s81; 4個）、5 - 分離シールリング（82 mmの酸およびアルカリ耐性ゴム、5個）、6,2 - ブッシング絶縁体（キャンブリックチューブ1x35、L12、6個）、6 - M4スタッド（7個） .)、6 - ロックワッシャー付き M8 ナット (8 個)、9 - 可燃性ガス混合物出口チューブ、2 - 弱アルカリ性溶液 (セル内容積の 3/10)、2 - 接点出口 (精製銅) 、11個）、12 - フィッティング（「ステンレス鋼」）、10 - ユニオンナットM13、14 - フィッティングワッシャー（「ステンレス鋼」）、15 - カフ（耐酸性および耐アルカリ性ゴム）、16 - フィラーネック（" 8 - ユニオンナット Ml17、18 - フィラーワッシャー (「ステンレス鋼」)、19 - シーリングワッシャー (耐酸性および耐アルカリ性ゴム)、20 - フィラーキャップ (「ステンレス鋼」)、XNUMX - シーリングガスケット (耐酸・耐アルカリゴム）

1 つのスタッドで接続された側板の間には、ゴム製リングで分離された金属板と電極があります。このようなバッテリーの内部セル空洞は、体積の 2/3 ～ 4/1 が弱アルカリ水溶液 (KOH または NaOH) で満たされています。直流電源からプレートに電圧を印加すると、溶液の分解（電気分解）が起こり、水素と酸素が大量に放出されます。特別な液体ロック（図1800a）を通過したこのガス混合物は、さらにバーナーに進み、燃焼することにより、多くの技術プロセス（例えば、切断や溶接など）に必要な高温を得ることができます。金属）、-約XNUMX℃。

電池の性能は、溶液中のアルカリ濃度およびその他の要因に依存します。そして最も重要なことは、電極板のサイズと数、それらの間の距離、つまり電源ユニットのパラメータによって決定されることです - 電力と電圧（電極間のガルバニックギャップあたり2 ... 3 Vに基づく） XNUMX つのプレートが隣り合って配置されています)。

私が提案する DC 電源設計は、「自宅の作業場」での製造や、DIY 初心者でも利用できます。彼らは、「81 セル」（そのような - 4 個のプレート電極）電解槽、さらには「0 セル」電解槽でも信頼性の高い動作を保証できます。回路図を図に示す変形例。 1,7、また、負荷に最適に適合するように電力を調整することも簡単になります。最初の段階では - 1 ... 1,7 kW、3,4 番目の段階 (SAXNUMX がオンの場合) - XNUMX ... XNUMX kW。

電解槽用のプレートは、適切な 150x150 mm で提供されます。厚さ0,5mmの屋根鉄でできています。 12 mm のガス出口に加えて、各プレートにはさらに 2,5 つの取り付け穴 (直径 XNUMX mm) が開けられており、組み立て中に編み針または自転車編み針がそこに通されます。後者はプレートとガスケットの中心をより良くするために必要であるため、組み立ての最終段階で構造から取り外されます。

実際、「ウォーターバーナー」がエジソンランプのように便利で信頼できるようになるまで、私は何度も頭を悩ませなければなりませんでした。オンにすると動作し、オフにすると動作しなくなります。特に問題となったのは、電解槽自体ではなく、電解槽の出口に接続されている液体シールの近代化でした。しかし、ガス発生バッテリー内で（接続チューブを介して）炎が広がるのを防ぐための障壁としてありきたりになった水の使用を放棄し、すぐにすべてとして灯油の使用に切り替えるだけで十分でした。スムーズに進みました。

なぜ灯油を選ぶのですか？第一に、この液体は水とは異なり、アルカリの存在下では泡立ちません。第二に、実践が示しているように、灯油の滴が誤ってバーナーの炎に落ちた場合、バーナーの炎は消えず、小さな閃光が観察されるだけです。最後に、XNUMX 番目: 便利な「分離器」である灯油は、シャッターの中にあるため、火災の点で安全です。

水をカットして溶接します
米。図 3. 灯油シャッターとその動作原理 (a - 電解装置の作動時、b - 装置の電源がオフになった瞬間): 1 - シリンダー (2 個)、2 - プラグ (2 個)、 3 - 入口継手、4 - 出口継手、5 - 灯油、6 - アダプター（鋼管）

仕事終わりや休憩中などに。バーナーは当然消えます。電解槽内が真空になり、右タンクから左タンクへ灯油が流れます（図3）。次に、エアバーベーションを行います。その後、バーナーは好きなだけ保管でき、いつでも使用できるようになります。スイッチを入れると、ガスが灯油を圧迫し、再び右側のタンクに流れ込みます。するとガスの泡立ちが始まり…

装置内の接続チューブ - PVC。細いゴムホースだけがバーナー本体につながっています。したがって、電源を切った後、この「ゴム」を手で曲げるだけで十分です。そして、炎は最終的に軽い綿を出して消えます。

水をカットして溶接します
米。 4. 電源ユニットの概略図

そしてもう一つの微妙な点。電源装置（図4参照）は3,4キロワットの負荷に電力を供給できますが、アマチュアがこれほど大きな電力を使用することは非常にまれです。また、「電子機器を駆動」してほぼアイドル状態にならないようにするために（半波整流モード、出力が0 ... 1,7 kWの場合）、電解槽の別の電源を自由に使えるようにすると便利です。より単純です (図 5)。実は、これは多くの自作派に知られている全波調整可能な整流器です。さらに、470 オームのポテンショメータの「エンジン」が相互に (機械的に) 接続されています。構造的には、このような接続は、XNUMX つのテキストライトギアを備えた単純なギアトレインを使用するか、(家庭用ラジオの) バーニアなどのより複雑なデバイスを使用して実行できます。

水をカットして溶接します
米。 5. 回路内にサイリスタと自家製変圧器を使用した電源オプション

電源部のトランスは自作です。磁気回路には変圧器鋼製のШ16x32を使用しました。巻線には次のものが含まれます。一次 - 2000 ターン PEL-0,1。セカンダリ - 2x220 ターン PEL-0,3。

実践によると、ガス切断および溶接用に考えられた自家製装置は、最も激しい操作でも、非常に長期間適切に機能することができます。確かに、主に電解槽が原因で、10 年ごとに徹底的なメンテナンスが必要になります。後者のプレートは攻撃的な環境で動作し、酸化鉄で覆われており、絶縁体として機能し始めます。お皿を洗ってからヤメ車で掃除する必要があります。さらに、「マイナス」の近くに集まる酸性残留物によって腐食されたそれらのうちのXNUMXつ（マイナス極）を交換します。

したがって、電解槽には蒸留水のみを注ぎ、塩を含む汚染が最も少ないアルカリ溶液を使用することをお勧めします（硫酸と塩酸の化合物の痕跡の存在は許容できません）。

いわゆるドレン穴 (充填剤とガス出口を除く) の使用も正当化されるとはほとんど考えられませんが、これは装置の開発時に考慮されました。蓄積する非常に攻撃的なアルカリを収集するために、装置のスキームに缶を導入することも同様に任意である。さらに、「キャンレス」設計の運用により、この「有害な液体」は 10 年間にわたって灯油シャッターの底にコップ半分しか蓄積しないことがわかりました。蓄積したアルカリは（メンテナンス時などに）除去され、次の純粋な灯油がシャッターに注がれます。

著者: V. ラドコフ、タタールスタン

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