У тому, що кількох літрів води достатньо, щоб отримати високотемпературне полум’я (200° С), переконається кожен, ознайомившись з описом пристрою розробленого мною електролізера.
Велика температура полум’я забезпечує паяння чорних і кольорових металів практично будь-якими тугоплавкими припоями або самим металом (зварювання). Висока концентрація тепла у вузькій плямі дає змогу, наприклад, у тонкій листовій сталі пропалювати отвори Ø2 мм і більше, проводити термічну обробку інструменту, виконувати фасонний розкрій тонкої листової сталі.
«Водяним» пальником можна обробляти емалі, кераміку, скло, зокрема кварцове. Для цього, правда, температура полум’я збільшується на 5000° С (спосіб тут не описується). Отримане полум’я безшумне, відсутність вуглецю в його складі забезпечує бездимність. У якості відходу горіння утворюється просто перегрітий водяний пар, який не має кольору й запаху.
У розрахунку на виготовлення приладу силами будь-якого умільця пропонується гранично проста конструкція, у якій немає балонів, редукторів, вентилів і складного пальника.
Блок-схема виглядає так:
Основна частина пристрою — електролізер; він складається з ряду герметичних порожнин, утворених електродами, прокладками між ними та плитами. Герметизація набраного таким чином пакета здійснюється стяжкою болтами.
Через заливну трубку порожнини заповнюються електролітом; рівень його обмежується верхнім торцем трубки. Отвір, розташований у нижній частині кожного електрода, служить для рівномірного заповнення електролітом кожної порожнини. Нижній патрубок призначений для спорожнення порожнин. Обидві трубки герметично закриваються.
Під час електролізу газова суміш кисню та водню, що утворюється, через отвір у верхній частині кожного електрода спрямовується в відстійник, розділений на дві частини перегородкою. З нього суміш надходить у водяний затвор через штуцер і шланг, барботує (проходить) через шар води і по шлангу потрапляє в пальник.
Не менш важлива частина пристрою — водяний затвор. Він служить для відділення подаючого й відвідного газових шлангів стовпом води висотою 120—150 мм, через який газ барботує. Затвор надійно захищає електролізер від випадкового спалаху газу в шланзі пальника.
Його корпус виготовлений із металевої труби Ø 100 мм, завареної з обох кінців. Через патрубок заливається вода до верхнього контрольного рівня. Кран знаходиться на нижньому поздовжньому рівні. Сітка служить опорою фільтра, виготовленого з будь-якого гранульованого негорючого матеріалу. Фільтр запобігає уносу вологи газом. Газоприймальна трубка закінчується зворотним клапаном звичайної конструкції. У корпус вмонтовано також зворотний клапан із розтрубом, що спрацьовує при випадковому спалаху газу.
1 — плита, 2 — прокладка, 3 — електроди, 4 — стяжний болт, 5 — отвір для газової суміші, 6 — відстійник з перегородкою, 7 — штуцер, 8 — шланг, 9 — корпус водяного затвора, 10 — газоприймальна трубка затвора, 11 — корпус автовимикача, 12 — контактор, 13 — гумова груша, 14 — шланг до пальника, 15 — рукоятка пальника, 16 — вогнегасна набивка, 17 — порожня голка, 18 — зворотний клапан, 19 — водяний стовп, 20 — кран нижнього рівня води, 21 — заливний патрубок, 22 — сітка фільтра, 23 — фільтр, 24 — аварійний зворотний клапан, 25 — розтруб, 26 — зливний патрубок відстійника, 27 — зливний патрубок для електроліту, 28 — заливна трубка, 29 — гвинтова пробка, 30 — електроліт.
Автоматичний вимикач напруги — саморобний. Він складається з корпусу, контактора та гумової груші. Порожнина останньої з’єднана з порожниною водяного затвора. При перевищенні тиску в системі груша роздувається і натиском на важіль контактора відключає прилад від електромережі.
Електросхема випрямляча складається з таких елементів: лабораторний автотрансформатор — ЛАТР 2 кВт, трансформатор понижувальний 220/65 В, міст на діодах на 15 А (будь-якої конструкції), плавкий запобіжник на 20 А, амперметр (шкала не менше 15 А), вольтметр.
Випрямляч підключається до електролізера біполярно, як зазначено на схемі.
РОЗРАХУНОК І ВИГОТОВЛЕННЯ
Відповідно до закону Фарадея під час електролізу кількість виділеної речовини пропорційна силі струму. Теоретично кожні 28,7 А дають 11,7 л водню та 5,85 л кисню. Практично вихід за струмом ніколи не буває 100%. Падіння напруги на кожній парі електродів (розрахункове) становить 2 В. Густина струму на 1 дм² площі електрода залежить від часу безперервної роботи електролізера і становить від 2 до 5 А.
Простота конструкції дозволила скоротити кількість основних деталей до трьох: електрода, прокладки, плити.
Електрод — листове декапіроване або трансформаторне залізо 250 X 250 мм товщиною 0,3—0,5 мм (32 шт.). Прокладка — гума середньої твердості (фланцева), кільце Ø 220 X Ø 250 мм, товщина — 4—6 мм (31 шт). Плита — будь-який ізоляційний матеріал (листовий) 300 X 350 мм, товщина не менше 20 мм (2 шт.). Стяжні болти — М12 із сталі 45, довжина — за місцем (не менше 4 шт.).
Електролітом слугує 22% розчин їдкого натру (NaOH) у дистильованій воді. У міру його витрати (загальна кількість 4 л) в електролізер додається лише дистильована вода.
Перед заливкою електроліту потрібно перевірити герметичність зібраного електролізера, заповнивши його під тиском водою з міського водопроводу; найменші підтікання ретельно усуваються. Під час роботи електролізера не можна допустити нагрівання електроліту вище 65°.
Зважаючи на постійність складу газової суміші, яку видає електролізер, спрощуються й вимоги до пальника. Ним може бути звичайна ін’єкційна голка від медичного шприца, точніше, набір голок різного діаметра, від 0,3 до 1 мм. Голка кріпиться на конусі штуцера рукоятки так само, як на шприці. Рукоятка пальника є відрізком трубки, до якої через штуцер і шланг подається газ від водяного затвора. Усередину рукоятки поміщається вогнегасна набивка у вигляді дрібної металевої дробу та сітки.
У якості шлангів використовується хлорвінілова трубка Ø 4—5 мм.
РЕКОМЕНДАЦІЇ З ТЕХНІКИ БЕЗПЕКИ
Слід пам’ятати, що суміш водню з киснем, яку видає електролізер, — вибухонебезпечна!
Однак сам прилад за ретельності його виконання та акуратності роботи з ним жодної небезпеки не становить. Це досягається тим, що відсутні проміжні ємності значного об’єму; газ ніде не накопичується: скільки його виробляється, стільки ж одночасно споживається полум’ям.
Однак категорично неприпустимо заповнювати отримуваною газовою сумішшю будь-які ємності для технологічних цілей, і тим більше надувні дитячі повітряні кульки. Ні в якому разі також не можна перевіряти герметичність з’єднань у конструкції електролізера полум’ям свічки, сірника та іншим відкритим вогнем; неприпустима й робота без заливки води до верхнього контрольного рівня у водяному затворі або без систематичної перевірки наявності в ньому води, залитої перед початком роботи. Небезпечне також зниження рівня електроліту. Потрібно постійно додавати дистильовану воду в міру витрати електроліту.
Під час виготовлення електроліту слід працювати в захисних окулярах і гумових рукавичках.
Гасити робоче полум’я потрібно не вимкненням електроживлення, а опусканням голки в ємність з водою, інакше настане перегрів голки і вона вийде з ладу.
Оператор повинен працювати з пальником у світлозахисних окулярах.
На завершення кілька слів про перспективи. Конструкторам відомо, що немає машин, апаратів, приладів, які не піддаються вдосконаленню. Це стосується й електролізера. Тут можна, наприклад, у випрямлячі обійтися без ЛАТРа і трансформатора, без зниження експлуатаційної якості; в самому електролізері — без гумових чи інших прокладок; режим роботи перевести в безперервний; підвищити температуру полум’я з 2000 до 3000°.
На безмежній території СРСР чимало місць, сезонно відрізаних бездоріжжям або надто віддалених від баз постачання. Для тих, хто працює в таких умовах, автор розробив модель електролізера, що видає газ під тиском, спеціально для виконання разових, наприклад аварійних, робіт із великою потужністю полум’я.
Сподіваюся спільно з зацікавленими читачами провести широку перевірку цієї, як мені здається, перспективної розробки.
ТЕХНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ЕЛЕКТРОЛІЗЕРА
Напруга живильної мережі, В — 220
Споживана потужність (регульована), Вт — до 1000
Споживання води при максимальній потужності, г/год — 60
Робочий тиск (регульований) газу, атм — до 0,3
Вихід газу при максимальній потужності, л/год — до 150
Максимальна теплова енергія полум’я, ккал/год — 500
Коефіцієнт перетворення електричної енергії в хімічну — 0,7
Склад суміші (кисень і водень у точному співвідношенні) — 1:2
Розмір полум’я (голкоподібного) максимальний діаметр — до 5 мм максимальна довжина (регульована) — до 150 мм
Температура стабільного голкоподібного полум’я — 2000°
«М-К» 7’80, С. СЕРОВ, м. Таллін