СВАРКА… ВОДОЙ

Я давний подписчик вашего журнала, многое использую из напечатанного в нем. Особенно мне понравилась статья «Огонь… из воды», напечатанная в «М-К» № 7, 1980. По описанию изготовил электролизёр, и он стал необходимым инструментом в моей мастерской.

Однако вскоре конструкция вызвала разочарование. Большая (20 кг) масса электролизёра, почти такая же — источника питания, недостаточная для некоторых работ производительность, быстрый нагрев при работе, наличие напряжения на неизолированных электродах, постоянные протечки электролита через стыки, вспенивание и выброс электролита в затвор и горелку, быстрое растворение электродов — все эти недостатки нужно было устранять.

В результате появилась конструкция, избавленная от перечисленных недостатков. Предлагаемый электролизёр работает уже много лет без нареканий. Конструкция его достаточно проста, а многократное облегчение достигнуто за счёт уменьшения расхода материалов (кроме электролита).

Аппарат понравился многим моим друзьям и знакомым, изготовлено ещё несколько экземпляров (названных в шутку «плазмотронами»: название прижилось — наверное потому, что легче выговаривать) различной производительности — от 200 до 500 л/ч газовой смеси. Просьбы помочь в изготовлении электролизёра продолжаются, и я решил написать в ваш журнал.

Устройство электролизёра

Основная часть электролизёра — корпус 1 (рис.1), футерованный внутри диэлектриком 2; в нём установлены внутренние электроды 5, отделённые один от другого резиновыми кольцами 12. По концам корпуса установлены фланцы 3 с концевыми электродами 6, герметичными токоподводами 7 и штуцерами 4. Прозрачные фланцы 3 (из оргстекла) и прорези по краям концевых электродов 6 служат для визуального контроля уровня электролита и процесса электролиза.

Электроды изготовлены из нержавеющей стали, не растворяющейся при работе электролизёра. Так как внутренние электроды не несут технической нагрузки, не выполняют функции теплоотвода и не растворяются при работе, то их можно изготавливать из очень тонкого материала — фольги толщиной 0,05…0,2 мм.

Все электроды 5 имеют по два отверстия 11 в верхней части для выхода газа и заливки электролита. В нижней части электродов делать отверстия нельзя, т.к. они резко ухудшают работу электролизёра, шунтируя электрическую цепь ячеек и вызывая «передавливание» электролита к выходному штуцеру. Электролизёр с такими электродами (с отверстиями внизу) быстро нагревается; возникают и выбросы электролита через выходной штуцер.

Электроды разделены резиновыми кольцами 12 — прямоугольного сечения. Кольца по наружному диаметру несколько больше (на 1 …2%) внутреннего диаметра электролизёра, что при сборке обеспечивает достаточно хорошую герметичность ячеек без применения герметиков и препятствует перетеканию электролита при наклонах электролизёра.

Штуцеры 4 служат для заливки электролита, воды и отвода выработанной газовой смеси. При работе один из штуцеров закрыт заглушкой 10. Подвод питающего напряжения к концевым электродам производится через герметичные токоподводы 7. На фланцах они закрыты изолирующими крышками (на рис. 1 не указаны, см. фото). При этом втулка (рис. 3) с натягом крепится на гайке, фиксирующей токоподвод и на неё навинчивается крышка.

Изготовление аппарата

Предлагаемые описание и эскизы относятся к варианту электролизёра производительностью до 200 л/ч смеси кислорода и водорода.

Корпус 1 (рис. 1) электролизёра изготавливается на токарном стенке. Материал корпуса — алюминиевый сплав марки Д1Т, Д16Т, АК8Т. Оси резьбовых отверстий М4 в торцах корпуса для крепления фланцев должны совпадать.

Изолятор 2 корпуса является важной частью электролизёра, так как обеспечивает электробезопасность и защиту корпуса от электролита. Он изготавливается из листового материала толщиной 1 мм (если толще, то необходимо скорректировать размеры фланца и электродов или же корпуса). В качестве изолятора можно использовать листовую резину, пластифицированный винипласт, полиэтилен, хлорвинил. Из листовой заготовки свёртывается труба длиной 420 — 450 мм; стык сваривается любым доступным способом (например, нагревом обеих кромок по всей длине ленточкой-нагревателем, с последующим сжатием в специально сделанном приспособлении). Можно просто с помощью паяльника, через разделительную прокладку из плёнки лавсана или фторопласта, чтобы расплавившийся пластик не прилипал к жалу паяльника.

Рис. 1. Электролизёр:

1 — корпус;

2 — диэлектрик;

3 — фланец;

4 — штуцер;

5 — внутренний электрод;

6 — концевой электрод;

7 — токоподвод;

8 — электролит; 

9 — подставки;

10 — заглушка штуцера;

11 —отверстия;

12 — резиновое кольцо.

При изготовлении изолятора из резины края нужно соединить с помощью сырой резины и вулканизатора. Вулканизатор самодельный, из алюминиевого бруска на всю длину стыка.

Заготовка изолятора должна быть такой ширины, чтобы диаметр получившейся трубы был больше внутреннего диаметра корпуса на 1 — 1,5%. Труба из изолятора вставляется внутрь корпуса с равными выступами по концам. Эти выступающие концы у пластиковой трубы вместе с частью корпуса разогрейте в кипящей воде и после их размягчения заверните на корпус (для резины нагрев, конечно, не потребуется). Подойдет и сантехническая труба из полиэтилена диаметром 110 мм. Необходимо учесть, что алюминиевые сплавы бурно реагируют с растворами щелочей, поэтому герметичность изолятора должна быть гарантированной.

Резиновые кольца 12 — из листа толщиной 2 — 2,5 мм. Сначала изготавливается труба диаметром на 1 — 1,5% больше внутреннего диаметра изолятора корпуса, потом на деревянной оправке на токарном станке нарезаются кольца шириной 3 мм.

Фланцы 3, заглушки 10 и крышки для токоподводов выполняются из листового оргстекла толщиной 10 мм. Фланцы полируются до хорошей прозрачности.

Штуцеры 4, электроды 5 и 6, токоподводы изготавливаются из нержавеющей стали 12Х18Н9. Электроды 5 — из фольги, вырезаются вручную ножницами, с последующей обработкой комплекта их на токарном станке (или без обработки, если они вырезаны очень аккуратно). Количество электродов 110 шт. Отверстия в верхней части электродов пробиваются с помощью простейшего штампа: берётся стальная полоса толщиной 2 — 3 мм и размерами 20×60 (сталь У7) и сгибается пополам с зазором 0,2 — 0,5 мм. В пластинке сверлится сквозное отверстие сверлом диаметром 6 — 7 мм, после чего пластина закаливается. Вместо пуансона можно использовать заточенный хвостовик сверла, подобранного так, чтобы сверло входило в штамп как можно с меньшим зазором, но не туго. Отверстия в электродах получаются хорошего качества, без рваных краёв и заусенцев.

Концевые электроды 6 крепятся на фланце с помощью токоподводов 7 и низкой гайки М8х1. Для герметизации в проточку на фланце устанавливается резиновое кольцо. Штуцеры 4 на фланцах — также с резиновыми кольцами для герметизации.

Подставки 9 — из любой пластмассы: они крепятся на корпусе так, чтобы стык изолятора оказался в верхней части.

Все внутренние детали электролизёра перед сборкой должны быть хорошо промыты горячей водой с содой.

После установки одного из фланцев начинается монтаж внутренних электродов. Делается это так. Корпус устанавливается вертикально, опускается электрод и ориентируется в корпусе (например, с помощью толстой вязальной спицы). Потом опускается резиновое кольцо и прижимается к электроду специальным приспособлением. Оно представляет собой диск из толстой ровной фанеры с диаметром, равным диаметру электрода; в центре прикреплена длинная (300 — 350 мм) деревянная круглая ручка. В диске должны быть отверстия для прохода воздуха. После установки нескольких колец и электродов нужно их с силой «утрамбовать».

По окончании монтажа проверяется герметичность электролизёра в ванне с водой: накачивается воздух давлением 1,5 — 2 кгс/см2 от автомобильного насоса. Герметичность должна быть полная.

Перед заливкой электролита с обоих штуцеров снимаются заглушки: электролитом нужно заполнить весь объём электролизёра. После заливки аппарат приводится в рабочее состояние. На штуцеры надеваем резиновые трубки и концы их опускаем в трёхлитровую стеклянную банку. Подключаем электролизёр к источнику питания. Увеличиваем ток до 4 А ступеньками через 0,5 А с выдержкой по 3 — 5 минут. Выходящий газ вынесет из электролизёра вместе с образующейся пеной остатки грязи на деталях. Максимальный рабочий ток 3,5 А.

При нормальной работе электролизёра уровень электролита при включении тока поднимается всего на несколько миллиметров без образования пены. Если она всё же образуется и при работе выносится из электролизёра через штуцер, то необходимо заменить электролит свежим и повторить операцию подготовки электролизёра к работе.

Для приготовления электролита используется только чистый едкий натрий и дистиллированная вода. Концентрация электролита 10 — 20%.

До начала эксплуатации, а также периодически в процессе пользования аппаратом проверяйте сопротивление изоляции мегомметром на 500 В (или в крайнем случае тестером на пределе измерения МОм). Сопротивление изоляции должно быть не менее 0,5 МОм.

Источник питания может быть выполнен на тиристорах или в виде автотрансформатора со ступенчатым регулированием тока, с железом, рассчитанным на 120 — 150 ВА мощности.

Основные технические данные

Выход газа при максимальной мощности, л/ч…………………………200

Потребляемая мощность, регулируемая, Вт……………………….до 700

Расходы воды при максимальной производительности, г ……….107

Масса электролизёра без электролита, кг…………………………………4,4

с электролитом, кг………………………………………………………………….7,0

Габариты, мм…………………………………………………………..380x160x140

и. попов, г. Куйбышев