Изготовление дверей

Сварочный аппарат электролизный


Водородная сварка: изготовление горелки своими руками и электролизный сварочный аппарат

Водородная сварка представляет собой разновидность газопламенной обработки. Ее отличительной особенностью является горение пламени в атмосфере водорода. На сегодняшний день среди всех видов газопламенных обработок наибольшей популярностью пользуется именно такой метод.

Он обладает высокой эффективностью и служит отличной альтернативой ацетиленовой сварке. Кроме того, изготовить водородный сварочный аппарат можно своими руками в домашних условиях, что делает его еще более интересным.

Преимущества водородной сварки

Водородная сварка обладает рядом преимуществ по сравнению с другими аналогами. Главным ее достоинством является то, что в процессе горения сварочной горелки выделяется водяной пар, поэтому она является самой безопасной.

Кроме того, данная технология обеспечивает высокие рабочие температуры, а значит позволяет работать с более тугоплавкими металлами. Водородную сварку можно легко использовать в домашних условиях, так как изготовить сварочный аппарат своими руками может любой желающий.

Еще одним наиболее часто используемым методом является ацетиленовая сварка.

Технология сварки при помощи водорода.

В то же время водородная во многих случаях оказывается более предпочтительной благодаря своим особенностям:

  • позволяет получать аккуратные плотные швы;
  • возможность работы с мелкими деталями;
  • высокая температура газовой горелки позволяет осуществлять не только сварку, но и резку материалов;
  • водородная горелка своими руками – это посильная задача не только для мастеров, но и для новичков;
  • возможность выполнения работ в замкнутом пространстве;
  • водородный сварочный аппарат является малогабаритным и его удобно транспортировать.

Применение метода

Газопламенная сварка осуществляется за счет горения газообразной смеси. Самой часто используемой является ацетиленовая сварка. Она основана на окислении карбида в воде.

Если необходима небольшая температура, например, для работы с мелкими деталями или тонким металлом, используется пропан. Он подается из баллона в смесительную камеру, а затем в горелку.

В эту же камеру подается кислород, поддерживающий горение газа. Регулируя давление кислорода можно достичь температуры горения до 3000 градусов, что позволяет осуществлять не только сварку, но и резку металла.

Недостатком этой технологии является необходимость использование баллона с газом. Это накладывает ограничения на применение сварки во многих сложных условиях.

Агрегат для водородной сварки.

Принцип работы водородной сварки основан на процессе разделения воды на водород и кислород. В результате последующей рекомбинации одноатомного водорода в двухатомный происходит высвобождение энергии, ускоряющей сварку.

Область сварки оказывается защищенной водородом от кислорода, что исключает окисление поверхности и обеспечивает гладкие швы.

Использовать водородные баллоны для сплава опасно. Его утечка в замкнутых помещениях может привести к удушью или головокружению. Также он является взрывоопасным.

Производство водорода, необходимого для работы сварочного аппарата, осуществляется непосредственно на месте проведения сварочных работ в электролизной камере. Это исключает указанные риски при правильном использовании оборудования и соблюдении техники безопасности.

Водородная сварка широко применяется в сложных условиях: тоннелях, шахтах, коллекторах. Использовать в таких задачах пропилен-ацетиленовые баллоны невозможно из-за высокого риска утечки смеси и ее взрыва.

Электролизное оборудование лишено этих недостатков и широко применяется в указанных областях.

Кроме того, они могут работать от бытовой сети, что делает их весьма привлекательными для простого пользователя. Особенно учитывая то, что водородная сварка может быть изготовлена своими руками по одной из многочисленных схем электролизера для сварки доступной в интернете.

Как самому сделать водородный сварочный аппарат?

Сварка водородом пригодится любому умельцу. Водородный резак является недешевым оборудованием. Кроме того, доступные в продаже аппараты зачастую оказываются непригодными для пайки мелких деталей, особенно для ювелирных изделий.

Выходом из этой ситуации является изготовление атомно-водородной сварки своими руками. Все детали, необходимые для создания такого прибора можно легко приобрести в любом хозяйственном магазине. Итак, давайте рассмотрим, как это сделать в домашних условиях.

Основная емкость

Установка для сварки при помощи водорода.

Аппарат водородной сварки работает в результате горения водорода, благодаря диссоциации водного раствора щелочи.

Этот процесс осуществляется в емкости, для которой отлично подойдет пол литровая банка. Ее необходимо закрыть пластмассовой крышкой с двумя отверстиями, проделанными для вывода контактов от электродов.

Все выводы необходимо плотно загерметизировать. Для этих целей подойдет клей «Момент».

В качестве электродов можно использовать четырехсантиметровые полоски из нержавеющей стали. Для наибольшей производительности сварочного аппарата требуется задействовать весь объем жидкости.

Для этого пластины просверливаются по верхнему и нижнему краю и соединяются между собой диэлектрическими шпильками. На получившемся блоке делаются клеммы: два минуса, расположенные по краям, и полюс между ними.

Каждая клемма загибается и фиксируется на емкости болтом. На эти болты будут накидываться клеммы от источника питания.

Емкость необходимо заполнить с помощью шприца рабочей жидкостью через штуцер отвода газов. Электролит представляет собой 8-10% смесь гидроокиси натрия в дистиллированной воде. При работе электролизера температура рабочей жидкости щелочного раствора обычно не превышает 80 °С.

В качестве сопла, через которое буду выходить кислород, водород и горючие вещества, может быть использована обычная медицинская игла.

Источник тока для атомно-водородной сварки

В качестве источника тока может использоваться обычный аккумулятор на 12 вольт. Этот вариант отлично подойдет для работы с металлом фиксированной толщины.

Его недостатком является отсутствие возможности контроля силы пламени горелки, так как ее производительность определяется выработкой водорода и кислорода, зависящей от силы тока.

Выбор зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов будет более предпочтительным. Для работы с тонкими металлическими пластинами или ювелирными изделиями зарядку можно настроить на 3 вольта.

Запитать кислородом водородную сварку можно от обычной сети в 220 В, что позволяет использовать данный аппарат в домашних условиях.

Обменная камера

Принципиальная схема аппарата водородной сварки.

Для отбора водорода и кислорода, подаваемого в горелку, используется еще одна емкость – обменная камера.

Внутри нее необходимо проделать 3 отверстия:

  • для заправки рабочей жидкостью;
  • снизу штуцер для подачи рабочей жидкости в основную емкость;
  • штуцер для подачи газовой смеси на сопло.

Конструкцию дополнительной емкости также необходимо тщательно загерметизировать. Через водородные затворы водородного генератора не должны просачиваться газы и жидкость. Это также решается с помощью «Момента».

Изготовление горелки

Для изготовления горелки можно использовать обычный резиновый шланг. Именно по нему водород и кислород будут транспортироваться от обменной камеры к соплу. В качестве сопла можно применить иглу от шприца или капельницы. Последняя будет более предпочтительным выбором, так как стенки этой иглы толще.

Шланг необходимо плотно закрепить со штуцером обменной камеры и основанием иглы. Это достигается при помощи хомутов. После завершения всех операций по сборке аппарата можно приступать к его испытанию.

Электролиз рабочей жидкости начинается быстро. Уже через несколько минут можно будет поджечь пламя на конце сопла. Регулировка пламени осуществляется изменением напряжения на аппарате.

Итог

Во многих случаях использование водородной сварки оказывается более удобным, чем других газопламенных методов. Особенно актуальной она становится, когда речь заходит про работу в домашних условиях.

Приведенное описание того, как сделать водородную горелку своими руками, поможет всем мастерам, желающим изготовить такой прибор. Это существенно сэкономит средства на покупку магазинного варианта сварки.

Кроме того изготовленный своими руками водородный резак является более перспективным для работы с мелкими изделиями. Водородная сварка является экологически чистой, а ее изготовление не требует большого труда и крупных затрат.

Также метод аналогичен с ацетиленовой сваркой, и освоить его не составит труда.

tutsvarka.ru

Водородно кислородная сварка

Высокоэффективное водородно-кислородное пламя может служить качественной альтернативой ацетилено-кислородному пламени в процессах сварки, резки и пайки. Частично, водородно-кислородная сварка может стать заменой свариванию в среде инертных газов. Этот метод, в отличие от стандартных, является практически безвредным, поскольку продуктом горения в данном процессе является пар. Водородная сварка выполненная своими руками для исполнителей, владеющих навыками газовой сварки своими руками, не требует длительного переучивания, достаточным является краткий инструктаж

Особенности водородно-кислородной сварки

История газовой сварки насчитывает около ста лет. Основным горючим газом повсеместно являлся ацетилен. Исследования ученых показали, что использование водорода вместо ацетилена позволяет получить такую же производительность и высокое качество сварного шва при сварке углеродистых сталей и других материалов. Водородная газовая сварка является разновидностью процессов газопламенной обработки материалов, происходящих с использованием смеси горючего газа с кислородом.

Трудность состояла в том, что ацетилено-кислородное пламя по отношению к расплавленному железу является восстановительным, а водородно-кислородное – окислительным. Сварочная ванна при использовании водорода в качестве горючего газа покрывалась сплошным слоем шлака, шов становился пористым и хрупким. Проблему помогло решить использование органических веществ, обладающих способностью связывать кислород. В качестве таких добавок стали применять углеводороды, имеющие температуру кипения в пределах 30-80 градусов. Это могут быть бензины, гексан, гептан, толуол, бензол. Необходимое для процесса их количество крайне мало.

Особенности водородного пламени

После решения технологических вопросов затруднением оставалась газовая смесь для сварки в связи с отсутствием эффективного источника водорода. Использование водородных баллонов является крайне нерентабельным. К тому же, такие баллоны – источник повышенной опасности. Сжиженный водород может стать причиной сильных обморожений, большие концентрации этого вещества вызывают удушье и головокружения. Также, опасной особенностью водородного пламени является невидимость при дневном свете. Определить его можно только при помощи специальных датчиков.

Создание электролизеров

Решением проблемы стали электролизеры – аппараты, которые с помощью электрической энергии позволяют получать сразу, причем в оптимальном соотношении, и водород, и кислород. Очередной сложностью оказалась громоздкость оборудования, необходимого для выработки достаточного для промышленных целей количества горючей смеси. Существующие ранее передвижные аппараты могли обеспечить только потребности ювелиров и зубных техников. Стационарные аппараты, способные сваривать металл толщиной 5-6 мм, весили порядка 300 кг. В конце прошлого века был создан передвижной электролизер, с помощью которого стала возможна портативная газовая сварка с достаточным временем работы без дозаправки и приемлемой производительностью в условиях промышленности и на строительных площадках.

Принцип работы водородно-кислородных электролизеров

Водородно-кислородные газосварочные аппараты представляют собой электролизеры, в которых под воздействием электричества вода разлагается на кислород и водород. Сварочное оборудование может работать от бытовой или трехфазной электросети. Смесь водорода и кислорода подается по шлангу в стандартную ацетилено-кислородную сварочную горелку. Сущность газовой сварки с использованием водорода такая же, как и обычной газовой сварки. Водородно – кислородный сварочный аппарат

Единственное отличие – применение водородно-кислородной смеси вместо привычных ацетилен-кислородной и пропан-кислородной.

Сварочные водородно-кислородные аппараты разной мощности позволяют решить практически все задачи, ставящиеся перед газопламенной обработкой материалов. С их помощью осуществляют: сварку, наплавку, пайку, термоупрочнение, порошковое напыление и порошковую наплавку, кислородную резку – ручную и машинную. Различные режимы газовой сварки с водородом дают возможность выполнения широкого спектра работ – от микросварки и микропайки пламенем толщиной с иголку до резки стальных листов толщиной порядка 300 мм. Работа аппаратов может вестись и в ручном, и в автоматическом режимах.

Даже малогабаритные переносные аппараты при такой незначительной мощности – 1,8 кВт, потребляемой от двухфазной бытовой сети, могут решить проблему сваривания и резки листов из черного и цветного металла толщиной до 2 мм. Температуру чистого пламени можно легко отрегулировать от 600 до 2600 градусов. Такие электролизеры популярны среди стоматологов, ювелиров, ремонтников холодильных агрегатов.

Более мощные модели водородно-кислородных сварочных аппаратов, позволяющие сваривать металл толщиной до 3 мм, приобрели популярность на станциях технического обслуживания, где применение взрывоопасных баллонов с кислородом и пропаном запрещено. Простая система контроля производительности позволяет использовать аппарат в самых труднодоступных зонах при ремонте блоков двигателей, радиаторов, ступиц, во время кузовных работ. В случае достижения предельных уровней давления и электролита встроенная контрольная система подает сигнал. Происходит автоматическое отключение аппарата от источника электрического питания. Такие меры предосторожности обеспечивают двойную пожарную и взрывобезопасность.

Для профессионалов

Для работников аварийных служб разработаны специальные аппараты, позволяющие сваривать трубы с толщиной стенки до 5 мм в условиях отсутствия трехфазной сети. Эти электролизеры можно применять для заварки дефектных зон чугунного и цветного литья, ручной и машинной резки металлов с толщиной стенки до 30 мм. Такие способы газовой сварки осуществляют с питанием подогревающего пламени резака от аппарата и подачей режущего кислорода из баллона. Данная технология позволяет получать более чистый рез, чем при использовании ацетилена и пропана. При этом процессе не происходит науглероживание и закаливание металла, отсутствуют грат и загрязняющие атмосферу выбросы оксида азота. Такие модели электролизеров позволяют вести безопасную кислородную резку в тоннелях, колодцах, метрополитенах, где запрещается использование пропана и ацетилена. Некоторые аппараты подобного типа дают возможность проводить работы при отрицательных температурах окружающего воздуха.

Водородная газовая сварка видео наглядно демонстрирует ход сварочного процесса с применением электролизера.

Преимущества использования водородно-кислородных электролизеров

Современные производители газосварочного оборудования предлагают электролизно-водные сварочные аппараты, обладающие рядом преимуществ по сравнению с традиционными способами сварки с использованием пропана и ацетилена.

Ключевые особенности аппаратов:

  • Аппараты легки в эксплуатации – перезарядка нужна редко, а ее трудоемкость значительно ниже, чем трудозатраты при перезарядке генератора.
  • Быстрый выход в рабочий режим – 1-5 мин, в зависимости от необходимого расхода газа и температуры окружающей среды.
  • Возможность получения значительной мощности при небольших габаритных размерах оборудования.
  • Экологическая чистота сварочного процесса. Работа с ацетиленом сопровождается загрязнением среды токсичными оксидами азота. При сварке в помещениях норматив по содержанию азота, как правило, не выдерживается, что отрицательно сказывается на здоровье работников. В водородно-кислородных аппаратах единственным продуктом горения является абсолютно безвредный водяной пар.
  • Аппараты являются пожаровзрывобезопасным оборудованием как при работе, так и при хранении. Защитная одежда при водородно-кислородной сварке такая же, как и при обычной газовой: плотная роба, рукавицы, очки для газовой сварки.

Использование ацетиленовых генераторов и баллонов является целесообразным исключительно в полевых условиях при отсутствии источников электроэнергии. Во всех других случаях громоздкое газосварочное оборудование могут заменить высокоэффективные, удобные, долговечные аппараты, работающие на электричестве и воде.

elsvarkin.ru

Выпуск 2 - Самодельный электролизный сварочный аппарат

Выпуск 2 - Самодельный электролизный сварочный аппарат

1.  Назначение.

Аппарат газосварочный электролизный (далее АГЭ - 1) предназначен для газопламенной обработки различных материалов: пайки, сварки и резки металлов и неметаллов при температуре окружающей среды от 0° С до плюс 40° С. Нетоксичность продуктов сгорания кислородно-водородного пламени АГЭ - 1 позволяет вести работы в помещениях малого объема.

2.  Принцип действия.

В аппарате используется принцип получения газовой смеси, состоящей из водорода и кислорода, путем электролиза водного раствора щелочи. Процесс электролиза протекает под воздействием постоянного тока в блоке электролизера, откуда газовая смесь попадает в гидрозатвор, барботер (обогатитель), осушитель и поступает в горелку ( см. функциональную схему).

3. Технические данные АГЭ - 1.

Напряжение питания 220 В, 50Гц, однофазное. Выход газовой смеси до 1000 л/ час. Потребляемая мощность до 3,6 кВт. Вес (сухой) - 25 кг. Рабочее давление до 0,2 МПа. Габариты (без рукояток) - 800x325x510 мм. Температура факела до 3000 ° С. Расход воды, max - 440 гр/час. АГЭ 1 обеспечивает резку и сварку листовой стали до 7 мм; стального прутка диаметром до 11 мм.

4.  Устройство АГЭ - 1.

АГЭ - 1 состоит из корпуса, блока электролизера, регулятора мощности (РМ); блока защиты и регулирования (БЗР); осушителя; горелки; соединительных трубок.

Скачать:

Журнал Домашний мастер - 02.djvu (1.40 МБ)

eurosamodelki.ru

Электролизно-водный сварочный аппарат

Использование: для газопламенной обработки материалов с помощью горелок, работающих на гремучем газе получаемом путем электролиза воды. Сущность изобретения: аппарат содержит выпрямитель, электролизер, узлы подготовки газовой смеси и горелку. Электролизер выполнен в виде металлического корпуса, на внутренней поверхности которого размещена обечайка из токонепроводящего материала, которая в одном из вариантов выполнения может быть из спиральносвернутой фторопластовой пленки. Поперек корпуса электролизера установлены электродные пластины с отверстиями для выхода газа и для прохода электролита. Между электродами установлены тонкостенные прокладки, например, из фторопласта, повторяющие контур внутренней поверхности корпуса. Электродные пластины могут быть выполнены с одним срезом вверху или внизу или с двумя срезами вверху и внизу. Отверстия для прохода электролита и выхода газа в этих случаях будут образованы внутренней поверхностью обечайки и этими срезами, а прокладки в этом случае будут выполнены незамкнутыми. Корпус электролизера установлен под углом к горизонтали равным не более 15o. На одном из торцов корпуса электролизера установлена шайба и радиальный опорный элемент. Между ними размещена изоляционная прокладка. Концевой электрод выполнен с хвостовиком и смонтирован внутри корпуса, а герметизирующий элемент выполнен в виде фигурного кожуха из химически стойкого полимера и размещен между концевым электродом, корпусом, радиальным опорным элементом и изоляционной прокладкой. 3 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к газопламенной обработке металлов, а именно к устройствам для сварки, а также пайки и резки при помощи газов-заменителей ацетилена. Аппарат может быть использован также для пайки и резки металлов.

Известен аппарат для сварки, пайки и резки металлов, содержащий электролизер фильтр-прессного типа [1] Недостатком такой конструкции электролизера является сложность системы уплотнения электролизера из-за большого количества ячеек. Известен также электролизно-водный сварочный аппарат, содержащий выпрямитель, биполярный электролизер, выполненный в виде металлического корпуса с размещенными внутри его обечайкой и дистанционными элементами из тонконепроводящего материала, между которыми установлены электродные пластины с отверстиями для выхода газа и прохода электролита, а по торцам корпуса смонтированы концевые электроды, один из которых снабжен штуцером для подсоединения к напорной емкости и штуцером для выхода газа, соединенным посредством узлов подготовки газовой смеси, с горелкой [2] Этот аппарат является прототипом изобретения. Известный аппарат имеет следующие недостатки: сложность изготовления дистанционных элементов в виде установленных на пластинах заклепок сферической формы; недостаточная циркуляция электролита из-за наличия тих заклепок; плохая изоляция металлического корпуса от электродного пространства, так как обечайка выполнена из перфорированного материала; отверстия для выхода газа расположены на некотором расстоянии от вершин электродных пластин, что заставляет поддерживать толщину газовой подушки в довольно больших пределах, чтобы не допустить короткозамкнутости электродов по электролиту. Еще одним недостатком является ненадежность герметизации электролизера, что приводит к подтеканию электролита и короткому замыканию токоподвода на корпус. Сущность изобретения заключается в следующем. Дистанционные элементы выполнены в виде тонкостенных прокладок, например, из фторпласта, форма которых повторяет контур внутренней поверхности корпуса, корпус электролизера установлен под углом к горизонтали равным не более 15о. Обечайка может быть выполнена из спиральносвернутой фторпластовой пленки. Электродная пластина может быть по меньшей мере в одном месте выполнена со срезом, при этом прокладка выполнена незамкнутой, а отверстие для выхода газа или прохода электролита образовано внутренней поверхностью обечайки и этим срезом. Один из торцов корпуса электролизера снабжен радиальным упорным элементом, шайбой и размещенной между ними изоляционной прокладкой, концевой электрод смонтирован внутри корпуса и выполнен с хвостовиком, установленным в отверстии шайбы, а герметизирующий элемент выполнен в виде фигурного кожуха и размещен между концевым электродом, корпусом, радиальным опорным элементом и изоляционной прокладкой. На фиг. 1 представлена схема электролизно-водного сварочного аппарата; на фиг. 2 биполярный электролизер; на фиг. 3 варианты выполнения электродных пластин. Электролизно-водный сварочный аппарат состоит из блока питания 1, которым является мостовой трехфазный выпрямитель сетевого тока 380 В, двух биполярных электролизеров 2, каждый из которых связан с накопителем 3, который одновременно является напорной емкостью. На накопителе смонтированы каплеотделители 4, которые связаны между собой трубопроводом 5, соединенным с коллектором 6. Из коллектора один трубопровод через огнепреградитель 7 и выпускной клапан 8 связан с кислородным вентилем горелки, а другой трубопровод через обратный клапан 9, бензобак 10, огнепреградитель и выпускной клапан связан с ацетиленовым вентилем сварочной горелки. Каждый электролизер 2 имеет корпус 11, который может быть выполнен трубчатым, прямоугольным и т.п. На внутренней поверхности корпуса 11 размещена обечайка 12 из спиральносвернутой фторпластовой пленки. Обечайка может быть выполнена также иным образом. Поперек оси корпуса 11 установлены пластинчатые электроды 13, в каждом из которых имеется отверстие 14 для выхода газа и отверстие 15 для прохода электролита. Электродные пластины 13 могут быть выполнены с одним срезом или двумя срезами. Срезы 16 пластин 13 образуют с внутренней поверхностью обечайки 12 отверстия для выхода газа, если срез в верхней части пластины, или прохода электролита, если срез расположен в нижней части пластины. Электродные пластины 13 отделены друг от друга дистанционными элементами из токонепроводящего материала, например, фторпласта, которые имеют вид тонкостенных прокладок 17, повторяющих контур внутренней поверхности корпуса 11. Эти прокладки прижаты к внутренней поверхности обечайки за счет сил упругости и давления, развиваемого в электролизере при работе. При использовании электродных пластин со срезами эти прокладки 17 выполнены незамкнутыми, т.е. часть прокладки, также как и электродная пластина, срезана. Электродные пластины выполнены из никеля или нержавеющей стали. Они могут быть в виде диска, прямоугольника и т. д. в зависимости от внутреннего контура корпуса электролизера. Пакет электродных пластин 13 и прокладок 17 сжат по оси корпуса 11 массивными концевыми электродами 18 и 31, закрывающими полость корпуса с обеих сторон. Эти электроды или изолированы от корпуса оба или изолирован один из них. В данном аппарате изолирован только один электрод. Вторым электродом является простая фланцевая крышка 31, прикрепленная к корпусу болтами 29 через прокладку 28. В крышке 31 смонтированы штуцер 32 для выхода газа и штуцер 30 для соединения электролизера с напорной емкостью. Эти штуцеры могут быть установлены коаксиально в верхней части фланцевой крышки -электрода 31. Концевой электрод 18, герметизирующий торец корпуса 11 и используемый в качестве токоподвода, установлен внутри корпуса 11, имеет хвостовик 27 с резьбой на конце. На торце корпуса 11 закреплен радиальный опорный элемент 20, который может быть выполнен в виде фланца по форме корпуса (наружнего или внутреннего), в виде выступов по периметру стенок корпуса или в другом виде. Герметизацию сочленения между концевым электродом 18 и внутренней стенкой корпуса 11 а также изоляцию этого электрода от опорного элемента 20 осуществляет герметизирующий элемент, выполненный в виде фигурного кожуха 19, например, из фторпласта, который размещен между электродом 18, корпусом 11 и опорным элементом 20. На резьбовом хвостовике 27 установлены шайба 23, гайка 25 и тарельчатые пружины 24. Между опорным элементом 20 и шайбой 23 размещена изоляционная прокладка, которая может быть выполнена любым образом, и в данном случае состоит из диэлектрических шайбы 22 и кольца 21. На обоих торцах кольца 21 сделаны радиальные прорези 26. При капельном подтекании электролита через герметизируемые сочленения, он вытекает наружу через прорези 26, потому не происходит короткого замыкания между электродом 18 и корпусом 11 через электролит и аппарат остается работоспособным. Для того, чтобы сократить длину корпуса и улучшить циркуляцию электролита, электролизер состоит из двух одинаковых корпусов, соединенных последовательно: ток подведен к концевым электродам 18, а электроды-крышки 31 коротко замкнуты между собой. Электролизеры 11 установлены под углом к горизонтали не более 15о. Угол наклона корпуса к горизонтали тем больше, чем длиннее корпус электролизера. Увеличение угла наклона более 15о заметно замедляет всплывание пузырьков газа в электролите и, как следствие, приводит к росту напряжения на ячейке. Жидкость из напорной емкости подведена к электролизеру через штуцер 30, расположенный в нижней части концевого электрода-крышки 31. Электролит в электролизере находится под давлением столба жидкости стекающей из напорной емкости 3, расположенной над электролизером. Высота столба жидкости больше максимального перепада давления газа по длине электролизера. В результате обеспечивается поступление электролита в самые отдаленные от места подвода жидкости электролитические ячейки, а также упорядочение потоков жидкости и газа. Отверстие для прохода электролита может быть выполнено на середине высоты электродной пластины, чтобы электролит всегда оставался в межэлектродном пространстве ячеек. Работает аппарат следующим образом. Исходное состояние: электролизеры заполнены электролитом полностью, накопитель (напорная емкость) примерно на 3/4 высоты. Электролит водный раствор едкого кали или едкого натра. К концевым электродам обоих электролизеров подают постоянный ток напряжением около 510В. Постоянный ток получают простым выпрямлением трехфазного тока 380В. В электролизерах начинается выделение водорода и кислорода, их смесь гремучий газ образует газовую подушку в верхней части электролизеров, выжимая избыток жидкости через штуцер 30 в накопитель и устраняя шунтирование электродов электролитом через отверстие 14 для выхода газов. Далее гремучий газ через штуцер 32 поступает в накопитель 3, проходит над поверхностью электролита в нем и затем проходит последовательно через два каплеотделителя 4, осушающих газ от капель электролита. После каплеотделителей смесь по трубопроводу 5 поступает в коллектор 7, где разделяется на два потока. Один проходит через огнепреградитель и выпускной клапан 8 и поступает в горелку. Второй поток обогащается парами бензина в бензобаке 10 для получения нейтрального или восстановительного пламени и также подается в горелку. На выходе из горелки смесь поджигают и далее выполняют сварку, пайку, резку металлов или другие операции.

Формула изобретения

ЭЛЕКТРОЛИЗНО-ВОДНЫЙ СВАРОЧНЫЙ АППАРАТ, содержащий выпрямитель, биополярный электролизер в виде маталлического корпуса с размещенной внутри его обечайкой, расположенных внутри обечайки дистанционных элементов из токонепроводящего материала, между которыми установлены электродные пластины с отверстиями для выхода газа и прохода электролита, и смонтированных по торцам корпуса герметизирующих элементов и концевых электродов, один из которых снабжен штуцером для подсоединения к напорной емкости и штуцером для выхода газа, а также узлы для подготовки газовой смеси и горелку, отличающийся тем, что корпус электролизера установлен под углом к горизонтали, равным не более 15o, а дистанционные элементы выполнены в виде тонкостенных прокладок, например, из фторопласта, повторяющих контур внутренней поверхности корпуса. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что электродная пластина по меньшей мере в одном месте выполнена со срезом, при этом прокладка выполнена незамкнутой, а отверстие для выхода газа или прохода электролита образовано внутренней поверхностью обечайки и этим срезом. 3. Аппарат по пп.1 и 2, отличающийся тем, что обечайка выполнена из спирально свернутой фторопластовой пленки. 4. Аппарат по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что корпус электролизера снабжен расположенными на одном из его торцов шайбой, радиальным опорным элементом и размещенной между ними изоляционной прокладкой, концевой электрод смонтирован внутри корпуса и выполнен с хвостовиком, установленным в отверстии шайбы, а герметизирующий элемент выполнен в виде фигурного кожуха из химически стойкого полимера и размещен между концевым электродом, корпусом, радиальным опорным элементом и изоляционной прокладкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

findpatent.ru

Статьи по теме

Водородное пламя можно использовать в качестве альтернативы ацетиленовому при проведении резки, пайки и сварки. В отличие от официальных методов, водородная сварка является практически безвредной. Это обусловлено паром, который является продуктом горения в этом процессе. Если вы владеете навыками газовой сварки, то довольно быстро сможете научиться и водородной. Если нет - потребуется чуть больше времени, но результат будет того стоить. В этой статье мы вам расскажем о том, как можно выполнить водородную сварку своими руками.

Содержание:

Особенности водородной сварки

Газовая сварка используется уже на протяжении ста лет. В качестве основного горючего газа используется ацетилен. Результаты проведенных исследований показали, что использование водорода вместо ацетилена является более продуктивным. При сварке материалов получается такое же производство и качество сварного шва. Единственная трудность состоит в том, что ацетиленовое пламя восстанавливает железо, а водородное - окисляет его.

Водородная сварка является одним из видов газопламенной обработки, которая происходит с использованием кислорода и смеси горючего газа. При задействовании водорода в качестве горючего газа сварочная ванна покрывается большим слоем шлака, а шов получается тонким и пористым. Но эту проблему удалось решить. Органические вещества имеют свойство связывать кислород, поэтому было принято решение об их применении. Стали использоваться углеводороды, которые имеют 30-80° температуры кипения. Это гексан, толуол, бензин, гептан, бензол. Для сварки необходимо минимальное количество.

Когда технологические вопросы были удачно решены, возникло еще одно затруднение. Отсутствовал эффективный источник кислорода. Водородные баллоны являются источником повышенной опасности, поэтому их использование нерентабельно. Большая концентрация сжиженного водорода может вызвать головокружение, удушье и сильное обморожение. Но основной опасностью водородного пламени является его невидимость при дневном свете.

Днем водородное пламя можно определить путем использования специальных датчиков. Эту проблему удалось решить посредством расположения воды на водород и кислород под воздействием электричества. Электролизеры - это приборы, которые при помощи электрической энергии могут получать водород и кислород одновременно.

Стоит отметить, что водород, подходящий для сварки различных изделий из железа и малоуглеродистых сталей, является абсолютно непригодным для сварки нержавеющих сталей. Это происходит из-за его растворения в расплавленном никеле. При отвердевании металла он выделяется обратно, образовывая трещины и поры. Кислородно-водородная сварка также непригодна для меди. Но ее преимущество заключается в том, что атмосфера водорода защищает свариваемую поверхность от окисления.

Ацетиленовые генераторы и баллоны необходимы для использования в полевых условиях, когда рядом нет источников электроэнергии. Но в других случаях массивное газосварочное оборудование могут заменить легкие и удобные водородные аппараты.

Варианты использования водородных приборов

Сварочный водородный аппарат работает от трехфазной и бытовой электросети, имеют разную мощность. Прибором можно пользоваться в ручном и автоматическом режиме. В стандартную ацетиленовую горелку по шлангу подается состав водорода и кислорода, при этом температуру чистого пламени можно отрегулировать от 600 до 2600 градусов.

Сварочные водородные аппараты очень легки в эксплуатации. Их не нужно часто перезаряжать, да и трудоемкость является небольшой. Как правило, они входят в рабочий режим всего за пару минут, что зависит от требуемого расходования газа и температуры помещения. При оборудовании небольших размеров аппарат может быть очень мощным.

Водородная сварка является очень экологической, в отличие от ацетилена, работа с которым загрязняет среду токсичными веществами. В водородных приборах единственным продуктом горения является полностью безвредный пар. Кроме этого, при работе и хранении эти приборы полностью безопасны. Но не стоит пренебрегать защитной одеждой - рукавицами, плотной робой и очками для газовой сварки.

Такие аппараты решают практически все задачи, которые ставятся перед пламенной обработкой материалов. При помощи этих приборов можно осуществлять сварку, пайку, порошковое напыление, ручную и машинную кислородную резку, наплавку, термоупрочнение, порошковую наплавку. Существуют различные режимы работы, которые предоставляют возможность выполнять большой спектр работ - от сварки минимальной толщины до резки толстых стальных листов. Даже небольшие переносные аппараты с незначительной мощностью могут варить и резать листы черного и цветного металла до двух миллиметров толщины.

Аппараты водородной сварки пользуются большой популярностью среди ювелиров, стоматологов и специалистов по ремонту холодильников. Модели с большей мощностью позволяют сваривать материал до трех миллиметров толщины. Они очень популярны на станциях обслуживания техники, поскольку в этих местах запрещено использовать опасные баллоны с кислородом и пропаном.

Сварочные водородные аппараты могут использоваться во время кузовных работ, при ремонте батарей, блоков двигателей и ступиц. Когда предельный уровень давления и электролита достигается, встроенная контрольная система сама подает сигнал. В этом случае аппарат автоматически отключается от источника питания. Благодаря соблюдению таких мер безопасности, обеспечивается хорошая пожарная и взрывобезопасность.

Для сотрудников аварийных компаний, были разработаны специальные варианты, которые сваривают трубы с толщиной стенки до пяти миллиметров. Такие приборы можно использовать для заварки зон с браками чугунного и цветного литья, машинной и ручной резки металлов до тридцати миллиметров толщиной стенки. Эти способы сварки осуществляют с питанием подогревающего пламя резака от прибора и подачей кислорода из баллона.

Благодаря такой технологии получается очень чистый рез, в сравнении с ацетиленом и пропаном. Также отсутствуют выбросы оксида азота и граты, металл не насыщается углеродом и закаливается. Такие сварочные аппараты часто используются в колодцах, тоннелях и метрополитенах, поскольку там также запрещено использование пропана и ацетилена. Есть виды, которые предоставляют возможность проводить водородную сварку при минусовых температурах.

Водородная сварка в домашних условиях

Водородный сварочный прибор пригодится каждому домашнему умельцу. Водородные аппараты стоят довольно дорого. К тому же купленные приборы очень тяжело использовать для работы с небольшими деталями. Вы можете изготовить подобный сварочный аппарат у себя дома. Все узлы можно собрать из обычных материалов. Давайте рассмотрим, как это правильно делается.

Водородная смесь получается благодаря электролизу водного раствора щелочи - едкого натра. Источник тока можно сделать из выпрямителя для зарядки аккумуляторных батарей от автомобиля. Для домашнего использования будет достаточно небольшой производительности, поэтому конструкцию можно упростить.

Электролиз происходит в сосуде, поэтому для водопроводной сварки в домашних условиях можно использовать стеклянную банку с полиэтиленовой крышкой в 0,5 литров. В крышке необходимо проделать точки для выводов контактных пластин электродов и для втулки трубки отвода получаемых газов. После этого следует герметизировать все выводы и саму крышку, подойдет обычный клей «Момент». Стоит отметить, что изогнутые змейкой электроды, являются пластинами шириной в 4 сантиметра из нержавеющей стали.

Через штуцер отвода газов необходимо заполнить банку электролитом (8-10% смесь гидроокиси натрия в очищенной воде) при помощи шприца в 50 мл. Функцию гидродозатора выполняет второй сосуд, в котором получается барботирование полученных газов и насыщение их парами горючих веществ при прохождении через 60-70% их раствора в воде.

Эта смесь должна поступать в третью емкость с водой, которая является затвором для выхода газов. Безопасность работы повышает задействование двух засовов, которые последовательно расположены и исключают проскок пламени от аппарата в электролизер. Для большей безопасности, вы можете сделать второй затвор из пластмассы.

Газ с кислородом, водородом и парами горючих веществ выходит через медицинскую иголку. Пламя может достигать температуры 2500 градусов, но ее можно регулировать путем изменения подаваемого напряжения. Следите, чтобы процесс горение был стойким. Если вы поменяете напряжение на электродах, измениться и сила тока, которая влияет на дозу выделяемого газа.

Вы можете легко проверить это при помощи расчетов с использованием известной формулы Фарадея. Для втулок можно задействовать трубки от гелиевых ручек, капельниц и т.д., как показано на видео о водородной сварке. Помните, что диаметр иглы сварочного аппарата должен быть от 0,6 до 0, 8 миллиметра, а для третьего сосуда необходимо использовать пластмассовую баночку. Получившуюся конструкцию необходимо уложить в корпус, подходящий по размеру.

При электролизе расходуется вода, а количество щелочи остается таким же. Щелочь распадается на ионы и повышает электропроводность раствора. Вы можете пополнять топливную смесь при помощи обычного медицинского шприца с иглой. Для держателя иглы можно использовать деревянную ручку для инструментов, в которой также просверливается точка по диаметру трубки. Обязательно поместите ватные тампоны внутри трубки шприца, на ее основании и конце. Такая мера предосторожности предотвратит проскок пламени по трубке в сосуд со спиртовым составом.

Выпрямитель вы можете собрать самостоятельно на диодах, путем их соединения по полупериодной схеме. Вы можете задействовать любой подходящий трансформатор с мощностью не менее 180 Вт. Отлично подойдет трансформатор от старых советских телевизоров. Необходимо удалить вторичные обмотки и намотать новые при помощи толстого медного обмоточного провода в 4 миллиметра. Желательно сделать отводы для регулирования выходного напряжения, которые обеспечивают работу электролизера под нагрузкой. Хорошее напряжение на электродах следует регулировать в пределах 3В, ведь в приборе находится всего один гальванический промежуток.

Температура пламени зависит от смеси топливного состава. Вы можете использовать ацетон или этиловый спирт. В случае с ацетоном нельзя ставить втулки из трубок от гелиевых ручек, поскольку они растворятся в нем. Если количество спирта в смеси выходящих газов уменьшено и преобладает кислород, пламя может погаснуть. При сборке аппарата для самодельной водородной сварки помните обо всех вышеперечисленных правилах, особенно о ватных тампонах и третьем сосуде из пластмассы. Помните, что качественно собранное и герметичное устройство, будет работать очень долго при правильной эксплуатации.

Требования безопасности при водородной сварке

Водородная сварка может быть очень опасной. Могут возникать несчастные случаи из-за взрыва смесей, воспламенения кислородных редукторов, обратных ударов пламени. Вы должны тщательно ознакомиться с техникой безопасности, прежде чем заниматься водородной сваркой. Здесь мы приведем основные правила.

  1. Газовую сварку запрещается проводить слишком близко от воспламеняющихся и огнеопасных веществ. Если вы проводите сварку в помещениях, котлах или закрытых тесных помещениях, делайте постоянные перерывы и выходите на свежий воздух. В закрытых и полузакрытых помещениях вредные газы необходимо удалять при помощи местных отсосов. Если вы производите сварку в резервуарах, за процессом должен наблюдать второй человек, находящийся снаружи.
  2. Во время сварки и резки следует обязательно использовать специальные защитные очки. В противном случае яркие лучи могут негативно повлиять на сетчатку и кровеносную оболочку глаз, вплоть до катаракты и наступления слепоты. Брызги металла и шлака также представляют большую опасность для открытых глаз.
  3. При использовании газовых баллонов лучше переносить их на носилках или на тележке, с обязательным использованием защитного колпака. Обычные способы транспортировки являются небезопасными. При перевозке газовые баллоны не должны касаться друг друга и падать. В зоне резки или сварки металла запрещается хранить кислородные баллоны. Перемещение на небольшие расстояния осуществляется переворачиваем с небольшим наклоном. Если в баллоне возникнет смесь кислорода и горючего газа (когда давление кислорода в баллоне ниже рабочего давления регулятора), может случиться взрыв. Поэтому следует применять редукторы с исправными манометрами.
  4. Во время сварки необходимо направить пламя горелки в сторону, которая находится с другой стороны от источника питания. Если вы не можете выполнить это условие, оградите источник при помощи железного щита. При работе газопроводящие рукава должны быть рядом со сварщиком. Во время перерыва следует обязательно тушить пламя горелки.
  5. Если сварочных постов больше десяти, газообеспечение должно идти по проводам ацетиленовых станций. Ацетиленовый генератор следует устанавливать в помещении с вентилятором и температурой не ниже пяти градусов. Следите, чтобы водный засов был наполнен до необходимого уровня. При неисправном или отключенном водном затворе работать запрещено.

Технология газовой сварки с применением водорода является такой же, как и у газовой сварки. Отличие заключается лишь в применении водородной смеси. Перед тем, как сделать водородную сварку самостоятельно, перечитайте ещё раз вышеописанные правила и советы. Мы надеемся, что наша информация поможет вам сделать качественный прибор и понять технологию процесса.

strport.ru

Самодельный электролизный сварочный аппарат

Молотков С.И. «Самодельный электролизный сварочный аппарат» Русский Мастеровой, 2010 год, 39 стр., (5,63 мб, djvu)

Книга — это руководство по изготовлению самодельного электролизного сварочного аппарата. Технология, принцип работы которой взят за основу — не нова. Вначале происходит разложение воды в электролизере на составляющие химические компоненты: кислород и водород. Затем смесь газов полученных при электролизе сжигается в горелке с образованием пламени с температурой до 3000 градусов. Потребляемая мощность 3,6 кВт, выход топливной смеси до 1000 литров в час.

При таких параметрах аппарат может сваривать и резать стальной лист до 7 мм. толщиной и стальной пруток диаметром до 11 мм. Продуктом горения является вода, поэтому работа сварочного аппарата абсолютно не токсична. В книге содержатся вся необходимая информация для изготовления самодельного электролизного сварочного аппарата. Это чертежи, описание работы и изготовления аппарата, деталировка и таблица спецификации материалов, электрические и монтажные схемы.

Промышленные аналоги подобного оборудования имеют довольно высокую цену, изготовление своими руками такого сварочного оборудования позволит вам сэкономить значительные денежные средства при аналогичных параметрах устройства. Дополнительно можете просмотреть «Особенности использования водородно-кислородного пламени», полученного в результате сжигания смеси, производимой электролизно-водными генераторами, при газопламенной обработке материалов.

Скачать

www.htbook.ru


Смотрите также