電解溶接。スキーム、説明

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電解溶接。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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水の分解を利用した溶接機は従来の溶接機に比べて高価です。もしかしたら電解溶接ももっと簡単にできるようになるかも？この記事には、電解槽の設計に関する推奨事項と、電解槽を使用するためのヒントが含まれています。

この記事で説明されている電解槽は双極性で、直流回路に直列に接続された 110 個の電解セルを備えています。最も外側の 1,2 つの電極を除く各電極は、一方の側がカソードとして機能し、もう一方の側がアノードとして機能します。この電解装置は、降圧変圧器がない点で以前に説明した電解装置 [1、245] とは異なります。これにより、装置の製造コストと重量を削減することができました。生産性をより簡単に調整することは可能ですが（図1）、そのような必要性は生じませんでした。デバイスの電力は約 XNUMX kW であるため、ブリッジダイオード (XNUMX つの DXNUMXA) をラジエーターなしで使用しました。

電気分解溶接

合計 3 台の電解槽を構築し、非常に貴重な経験をさせていただきました。最新の最も成功した設計と、その改善のためのアイデアを考えてみましょう。まずは、電極と空冷フィンの役割を同時に果たす金属プレートから見ていきましょう。使用した材質は鋼45、鋼1、ステンレス鋼でしたが、違いはわかりませんでした。最新型では板の厚さが関係ないため、極薄の鉄を採用し、電解槽の長さと重量を大幅に短縮することができました。約 109 kW の出力を持つトランスレス電解槽の場合、2 枚のプレートを切断する必要があります (図 XNUMX)。形状は八角形または円形（装置を軽量化するため）にすることができますが、これにより電解槽の冷却時間が長くなります。

電気分解溶接

この電解槽は長期間の連続運転には適しておらず、定期的にのみ使用できると言わざるを得ません。その理由は、水蒸気が形成されるまで電解液が徐々に加熱され、水蒸気がバーナーに入ると炎が遮断（消火）されるためです。制御方法：電解槽、電解液、ガスの冷却、電解液量（電極間距離）の増加。ちなみに、電解槽の効率は温度が上昇するにつれて増加するだけであり、一部の産業用設備は最大 95°C の電解液温度で動作します。

【2】に比べ、プレートの穴あけ個数が6倍になりますのでご了承ください。発明者 R. Stasiv のアドバイスにより、プレートには 3 つの穴だけが残され、電解液の寄生加熱が完全に排除されます。電解槽の充填速度はこの穴の直径によって異なりますが、穴が大きすぎると電極の有効面積が減少したり、電解液の寄生加熱が発生したりすることがあります。この穴は円形ではなく、形をした方がよいでしょう（図 XNUMX では、太線で強調表示されています）。

電気分解溶接

動作中に、陽極として機能するプレートの側面が摩耗（酸化）します。洗浄を避けるために、産業用デバイスは硫化ニッケルまたは通常のニッケルでコーティングされた陽極を使用します。アルカリ環境下では鉄板が錆びる心配はありません。アルカリ (KOH または NaOH) は電解質の一部です。ご購入の際は、苛性カリウムまたはナトリウム、水酸化カリウムまたはナトリウム、苛性ソーダをお求めください。電極板、特にアノードの安全性は、電解液の品質に依存します。アルカリ濃度 - 5...30%。工業用電解槽では主に KOH が使用されますが、それがない場合は NaOH を使用しました。

アルカリは清浄でなければならず、空気中の二酸化炭素と接触してカリ（K）に変化することによって損傷を受けてはなりません。₂CO₃）またはソーダ（Na₂CO₃）。運転中にアルカリは減少せず、蒸留水を追加するだけで済みます。蒸留水が入手できない場合は、蒸留キューブを使用して準備します。電解質が目に入った場合は、すぐに多量の蒸留水で洗い流してください。ペットボトルから簡単かつ迅速に作成できる保護ガラスに電解液を入れて作業する方がよいでしょう [3]。

ゴム製ガスケット (図 4) は電解槽の機能を果たします。今回の場合は110個必要でした。最初の電解槽ではハサミでカットしました。 2 番目の電解槽のガスケットを旋盤で (一度に) 切断しました。 5 番目の方法では、加硫によって作られたリングが使用されました。これは最も経済的な方法です。ガスケットの厚さによってデバイスの容量が決まり、したがって電解液の補充回数が決まります。リングの厚さを 200 mm から 100 mm まで試してみましたが、大きな違いはわかりませんでした。最も経済的なガスケットは角断面ですが、排気ガスの高圧を達成したいため、これを使用しませんでした。産業設備では、高効率を達成するために、ガス生成のエネルギーだけを利用して追加コストなしで圧力を XNUMX 気圧以上に高めます。最新の方法を使用した電気分解の効率が XNUMX% を超えているという報告を何度も目にしました。

電気分解溶接

極端な電極は他の電極とは異なります。これらは 8 枚の厚い (10 ～ 5 mm) スチールプレートで、タイを使用してすべてのプレートとガスケットを XNUMX つのパッケージに保持します。プレートの XNUMX つはカソードとしてのみ機能し、もう XNUMX つはアノードとして機能します。プレートのXNUMXつにユニバーサルタンクを取り付けるための穴が開けられています（図XNUMX）。

電気分解溶接

このタンクも当社の電解装置のもう一つの特徴です（図6）。

電気分解溶接

これはフィラーネック、ガスレシーバー、泡トラップの役割を果たし、単に装置の動作に必要なだけです（図 7）。ここで、a）電解質を充填し、水を追加します。 b) 余分なものを排出する。 c) 濃度の均一化。 d) 仕事。 d) 排水)。

電気分解溶接

バブラーで動作する電解槽の電源を切る場合は、冷却ガスがバブラーから液体を引き出すため、すぐにタンクの蓋を緩めることをお勧めします (図 7 には示されていません)。電解槽の運転中、高濃度のアルカリがタンクに集まりますが、補充時に蒸留水で安全に溶解されます。変圧器のない電解槽は電気回路網から電気的に絶縁されていないため、非常に危険であることに留意する必要があります。

電解槽タイは 4 つのスタッドと 8 つのナットで構成されます。長いボルトを4本使用することもできます。スタッドにはポリ塩化ビニルのチューブを置き、ナットの下にはスチールのワッシャーと「彫刻機」を置きました。スタッドの長さは、圧縮状態のすべてのガスケットとプレートの厚さに依存します。

ナット用の 8 つの絶縁ガスケット (図 7) は耐久性のあるプラスチックで作られています。メンテナンス中にデバイスを裏返す必要があるため、これらは XNUMX つの脚の機能を実行します (図 XNUMX)。

電気分解溶接

保護されていない電解バーナーがオフになると、水素と酸素の化学量論的混合物 (2:1) が爆発します。水中では水と酸素の炎は高温の炭素（グラファイト）の存在下でのみ燃えるため、装置の電源を切る前にバーナーを水に浸して消すことをお勧めします。水素の点火エネルギー (熱) は従来の可燃性ガスの 15 分の 8 であり、火炎面の伝播速度は 10 倍であるため、バーナー内の消火器が機能しないことがよくあります。水素炎の放射は 9 分の 0,5 であり、発火温度 (熱と混同しないでください) がより高いため、フレームアレスターは強力なヒートシンクでなければなりません。このようなフレームアレスターは、細い銅線（ワニスなし）で作ることができ、円錐形のストライカを使用してバーナーの金属本体にしっかりと打ち込まれます。また、水や灯油を充填したウォーターシール（バブラー）を使用したり、ガスパイプラインを遮断したりすることもあります。最良のガスパイプラインは、医療用スポイトからの透明なチューブです。バブラーは、容量 XNUMX リットルのプラスチックボトルから作られています (図 XNUMX)。

電気分解溶接

より多くの電気分解ガスを取得したい場合は、電圧ではなく、電極の総面積を増やします。最良の電解槽の電圧はセルあたり 1,7 ～ 2,6 V の範囲にあります。大型の電解槽が作れない場合は、小型の電解槽をXNUMXつ以上作り、並列に接続して連携させます。

当初、当社の電解装置は、共和党テレビ (1991 年) での内燃蒸気エンジンのデモンストレーションのみを目的としていた。経験豊富なガス溶接工が、水と酸素の火炎の溶接能力を研究するよう割り当てられました。専門家は喜びを隠さず、装置が過剰な酸素を生成しており、プロパンなどの可燃性ガスや可燃性液体の蒸気といった炭化水素燃料の追加が必要であると即座に判断した。同時に、遊離水素により燃焼プロセスが大幅に加速され、火炎温度が上昇します。電解槽の潜在的な顧客の XNUMX 人 (宝石商 M. カナエフ) は、彼の先輩が電解槽のガスをメチルアルコール、ガソリン、またはガソリンに通してこの技術を極秘にしていると報告しました。超硬と酸素ボンベを必要としないガス溶接についての噂が人々の間で広まっています。おそらく、この伝説的なガス溶接は、炭化水素燃料を添加した電解溶接です。かつて、電気アーク溶接が広く導入される前は、電解溶接は実業家を完全に満足させていました。今日、川や沼地から古いタンクを引き抜くとき、最も驚くべきことは、錆びた鉄の背景にある光沢のある均一な継ぎ目です。これは電解槽の働きです。

電解槽に失望したという人にはまだ会っていないので、最後に今後の見通しについて一言。電解槽を使用した水素と酸素の製造は、現在最も高価です。しかし、ガス設備がなく、高品質の溶接作業と特別な火炎純度が必要な場所では、電解槽の代替品を見つけるのは困難です。原子状水素（H）とオゾン（O）を生成する技術が確立されて以来、₃) が同じ場合、オゾン発生器を使用してバーナーのエネルギーを増やすことができます。溶接ゾーンの圧力を上げることによって温度を上げることもできます。ガスサイクロン（ボルテックスチューブ）を使用することで水素と酸素を分離することができます。医療の場合、いわゆるプラズマメスを製造できます。

「燃焼水」の使用範囲は今日想像できるよりもはるかに広い可能性があるため、雑誌の読者の皆様に電解槽を実際に試していただき、その経験を共有していただきたいと考えています。

文学：

Serov A. Fire from ... 水//モデルデザイナー。 1980. - No. 7.
Orlov Y. 水バーナー//モデラー - コンストラクター。 - 1985. -№10.
ひげのあるゆう.不要から必要//デザイナー。 -2001.-№6.-C.31.
水素技術の顕著な普及者であり、ウクライナ科学アカデミーの正会員であり、ウクライナ国家賞を受賞したアナトリー・ニコラエヴィッチ・ポドゴルヌイの全書籍。

著者: I.P. Oleinik、Yu.I。あごひげを生やした

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