Электролизеры для сварки своими руками

Это интересно

Содержание


Авто самоделки Самоделки для дачи Рыбаку, охотнику, туристу Стройка, ремонт Самоделки из ненужных вещей Радиолюбителю Коммуникации для дома Самодельная мебель Самодельный свет Домашний мастер Самоделки для бизнеса Самоделки к праздникам Самоделки для женщин Оригами Оригами Модели из бумаги Самоделки для детей Компьютерные самоделки Самоделки для животных Домашний лекарь Еда и рецепты Опыты и эксперименты Полезные советы

Аппарат для газовой резки и сварки различных материалов, включая тугоплавкие металлы, ни одному хозяйству, думается, не помешает. Тем более компактный и абсолютно безопасный в обращении. Но где такой достать? Да и не по карману многим его приобретение.

О том, как своими руками сделать вариант малогабаритного, но достаточно мощного аппарата для газовой резки и сварки, работающего по принципу получения водородно-кислородной горючей смеси с помощью электролиза водного раствора щелочи, пойдет речь в этой статье.

В конструкции данного аппарата большее число рабочих пластин, модифицированные боковые платы и надежный штуцер для выхода горючей газовой смеси), но действующий по тому же принципу электролизер.

Тем, кто впервые сталкивается с подобным устройством, нелишне, думается, в самых общих чертах пояснить (а остальным напомнить), в чем суть такого рода конструкций. А она достаточно проста.

Между боковыми платами, соединенными четырьмя шпильками, размещены металлические пластины-электроды, разделенные резиновыми кольцами. Внутренняя ячеистая полость такой батареи на 1/2. 3/4 объема заполнена слабым водным раствором щелочи (КОН или NaOH). Приложенное к пластинам напряжение от источника постоянного тока вызывает разложение (электролиз) раствора, сопровождающееся обильным выделением водорода и кислорода. Эта смесь газов, пройдя через специальный жидкостный затвор (рис. 1а), поступает далее на горелку и, сгорая, позволяет получить столь необходимую для многих технологических процессов (например, резки и сварки металлов) высокую температуру — около 1800 С.

Рис.1. Аппарат для резки и сварки, работающий на продуктах электролиза слабого щелочного раствора:

а — блок-схема, б — готовая самодельная конструкция:
1 — блок питания выпрямленным напряжением электросети, 2 — электролизер, 3 — затвор жидкостный, 4 — горелка газовая, 5 — амперметр, 6 — ручка включения аппарата, 7 — ручка смены режима работы (скачкообразное изменение отдаваемой в нагрузку мощности), 8 — ручка управления потенциометрами, 9 — скоба хранения электрошнура в свернутом состоянии, 10 — корпус переносной деревянный, 11 — штепсельная вилка.

Производительность электролизера зависит от концентрации щелочи в растворе и прочих факторов. А самое главное — от размеров и количества пластин-электродов, расстояния между ними, что, в свою очередь, определяется параметрами блока электропитания — мощностью и напряжением (из расчета 2. 3 В на гальванический промежуток между двумя расположенными рядом друг с другом пластинами).

Предлагаемые мною конструкции источника постоянного тока доступны для изготовления в условиях домашней мастерской и начинающему самодельщику. Они способны обеспечить надежную работу даже восьмидесятиячеистого (пластин-электродов у такого — 81 шт.) электролизера, а тем более — тридцатиячеистого. Вариант, принципиальная электрическая схема которого изображена на рис. 4, позволяет к тому же легко осуществлять регулировку мощности для оптимального согласования с нагрузкой: на первой ступени — 0. 1,7 кВт, на второй (при включении SA1) — 1,7. 3,4 кВт.

И пластины для электролизера предлагаются соответствующие — 150×150 мм. Изготавливаются они из кровельного железа толщиной
0,5 мм. Помимо газоотводного 12-мм отверстия в каждой пластине сверлится еще по четыре установочных (диаметром 2,5 мм), в которые при сборке продеваются вязальные или велосипедные спицы. Последние нужны для лучшего центрирования пластин и прокладок, а потому на окончательном этапе сборки из конструкции убираются.

Рис.2. Электролизер (восьмидесятиячеистый вариант):

1 -плата боковая (фанера, s12, 2 шт.), 2 — щека прозрачная (оргстекло, s4, 2 шт.), 3 — пластина-электрод (жесть, s0,5; 81 шт.), 4 — кольцо разделительное герметизирующее (5-мм резина кислото- и щелочеупорная, 82 шт.), 5 — втулка-изолятор (кембриковая трубка 6,2×1, L35, 12 шт.), 6 — шпилька Мб (4 шт.), 7 — гайка Мб со стопорной шайбой (8 шт.), 8 — трубка вывода горючей газовой смеси, 9 — раствор слабощелочной (2/3 внутреннего объема электролизера), 10 — вывод контактный (медь рафинированная, 2 шт.), 11 — штуцер (нержавейка), 12 — гайка накидная М10, 13 — шайба штуцера (нержавейка), 14 — манжета (резина кислото- и щелочеупорная), 15 — горловина заливная (нержавейка), 16 — гайка накидная M18, 17 — шайба заливной горловины (нержавейка), 18 — шайба герметизирующая (резина кислото- и щелочеупорная), 19 — крышка заливной горловины (нержавейка), 20 — прокладка герметизирующая (резина кислото- и щелочеупорная).

Вообще-то пришлось немало поломать голову, прежде чем водогорелка стала удобной и надежной, как лампа Эдисона: включил — заработала, выключил — работать перестала. Особенно хлопотным делом оказалась модернизация не самого электролизера, а подсоединяемого к нему на выходе жидкостного затвора. Но стоило отказаться от ставшего было шаблонным применения воды в качестве заслона от распространения пламени внутрь газообразующей батареи (по соединительной трубке) и обратиться к использованию. керосина, как все тут же пошло на лад.

Почему выбран именно керосин? Во-первых, потому, что в отличие от воды эта жидкость в присутствии щелочи не вспенивается. Во-вторых, как показала практика, при случайном попадании капель керосина в пламя горелки последнее не гаснет — наблюдается лишь небольшая вспышка. Наконец, в-третьих: будучи удобным разделителем, керосин, находясь в затворе, оказывается безопасным в пожарном отношении.

По окончании работы, во время перерыва и т.п. горелка, естественно, гасится. В электролизере образуется вакуум, и керосин перетекает из правого бачка в левый (рис. 3). Потом — барбатация воздуха, после чего горелку можно хранить сколько угодно: в любой момент она готова к использованию. При ее включении газ давит на керосин, который вновь перетекает в правый бачок. Затем начинается барбатация газа.

Рис.3. Керосиновый затвор и принцип его действия

(а — при работающем электролизере, б — в момент отключения аппарата):

1 — баллон (2 шт.), 2 — пробка (2 шт.), 3 штуцер вводный, 4 — штуцер выводной, 5 — керосин, 6 — переходник (стальная труба).

Соединительные трубки в аппарате — полихлорвиниловые. Лишь к самой горелке ведет тонкий резиновый шланг. Так что после отключения питания достаточно эту резину перегнуть руками — и пламя, выдав напоследок легкий хлопок, потухнет.

И еще одна тонкость. Хотя блок питания (см. рис. 4) и способен обеспечить электроэнергией 3,4-киловаттную нагрузку, пользоваться столь большой мощностью в любительской практике случается очень редко. И чтобы не гонять электронику чуть ли не вхолостую (в однополупериодном режиме выпрямления, когда на выходе 0. 1.7 кВт), нелишне иметь в распоряжении и другой источник питания электролизера — поменьше и попроще (рис. 5).

Рис.4. Принципиальная электрическая схема блока электропитания.

По сути, это — двух-полупериодный, известный многим самодельщикам регулируемый выпрямитель. Причем со связанными друг с другом (механически) движками 470-омных потенциометров. Конструктивно такую связь можно осуществить либо при помощи простейшей зубчатой передачи с двумя текстолитовыми шестернями, либо воспользоваться более сложным устройством типа верньера (в бытовом радиоприемнике).


Рис.5. Вариант блока питания с использованием в схеме тиристоров и самодельного трансформатора.

Трансформатор в блоке питания самодельный. В качестве магнито-провода применен набор Ш16×32 из трансформаторной стали. Обмотки содержат: первичная — 2000 витков ПЭЛ-0,1; вторичная — 2×220 витков ПЭЛ-0,3.

Практика показывает: рассмотренный самодельный аппарат для газовой резки и сварки даже при самой напряженной эксплуатации способен исправно служить весьма продолжительное время. Правда, раз в 10 лет требуется проводить основательное техобслуживание, в основном из-за электролизера. Пластины последнего, работая в агрессивной среде, покрываются окисью железа, которая начинает выступать в роли изолятора. Приходится пластины промывать с последующей зачисткой на наждачном круге. Более того, заменять четыре из них (у отрицательного полюса), разъеденных кислотными остатками, собирающимися вблизи минуса.

Поэтому рекомендуется в электролизер заливать только дистиллированную воду, а щелочной раствор использовать наименее загрязненный солями (недопустимо присутствие следов химических соединений серной и соляной кислот).

Применение так называемых сливных отверстий (кроме заливного и газоотводного) также вряд ли можно считать оправданным, что и было учтено при разработке аппарата. Столь же необязательным является и ввод в схему аппарата бидонов для сбора накапливающейся сверхагрессивной щелочи. К тому же эксплуатация безбидонной конструкции показывает, что этой вредоносной жидкости способно собраться за 10-летний период на дне керосинового затвора не более полстакана. Скопившуюся щелочь удаляют (например, при техобслуживании), а в затвор заливают очередную порцию чистого керосина.

В.Радьков, Татарстан
МК 03 1997

Похожие самоделки

Как сделать водородную горелку своими руками?

  • Что потребуется для изготовления горелки?
  • Особенности изготовления

Водородная горелка своими руками это вполне посильная задача для опытного мастера и новичка, вооруженного подробными рекомендациями о ее самостоятельном изготовлении. Этот прибор работает благодаря выделяемому водорода теплу. Смесь водорода с кислородом это газ с наибольшей возможной температурой горения 2800°С. Его называют гремучим или газом Брауна. Однако при работе с этой смесью необходимо быть осторожным, так как она очень взрывоопасна.

Схема генератора с водородной горелкой.

Водород обладает определенными преимуществами перед другими горючими газами. Например, его можно получить путем электролиза непосредственно из воды. Самостоятельно изготовленная водородная горелка не требует использования водорода в баллонах. Электролизная горелка способна сама поставлять газ в необходимых количествах. Благодаря этому водородная сварка является очень экономичным и наиболее безопасным способом.

Самодельный сварочный аппарат с водородной горелкой можно сделать на основе электролизного генератора. Вероятность взрыва газа с использованием такого оборудования полностью исключается, так как весь газ сразу же пускается на сварку и не накапливается в достаточном для взрыва количестве.

Что потребуется для изготовления горелки?

Электрическая схема водородной горелки.

Перед началом работ рекомендуется подготовить все необходимо для изготовления прибора.

Чтобы сделать водородную горелку, нужно запастись таким материалами:

  • листовая нержавеющая сталь;
  • 2 болта М6х150 с гайками и шайбами;
  • прозрачная трубка, например, такая, как в водяном уровне;
  • штуцеры с внешним диаметром соответствующим шланге;
  • герметичный пластиковый контейнер объемом 1,5 литра;

  • маленький фильтр для очистки приточной воды;
  • обратный водный клапан.

К выбору нержавейки необходимо подходить ответственно. Желательно выбирать марку импортной стали AISI 316L или отечественный аналог 03Х16Н15М3. Однако если есть небольшой кусочек нержавеющей стали 50х50 см толщиной 2 мм, то приобретать целый лист нет необходимости.

Использовать нужно именно нержавейку, так как она не подвергается коррозии в воде в отличие от обычной стали.

Кроме того, водородная сварка будет более эффективной, если использовать щелочь, а не простую воду. Щелочная среда является агрессивной, поэтому использовать обычную сталь недопустимо.

Вернуться к оглавлению

Особенности изготовления

Нержавейку нужно распилить на небольшие пластинки. Из куска 50х50 см получится 16 пластинок по форме приближенных к квадрату. Распилить металл можно болгаркой, один из углов каждой пластины необходимо спилить, чтобы в дальнейшем можно было соединить их между собой.

На противолежащей срезу стороне нужно просверлить отверстия для крепежных болтов, чтобы потом соединить элементы. Работа приспособления будет основываться на том, что постоянный ток, проходя через раствор электролита последовательно от пластины к пластине, будет расщеплять воду на кислород и водород. Для обеспечения этого процесса необходимо создать пластины с противоположными зарядами: положительным и отрицательным.

Для наибольшей эффективности работы прибора необходимо, чтобы площадь пластин была максимальной. Это обеспечит максимальную площадь воздействия на раствор, через воду пройдет максимальный ток, благодаря чему образуется наибольшее возможное количество газа. Чтобы добиться желаемого результата, необходимо обеспечить положительный и отрицательный заряд наибольшему возможному количеству пластин. При 16 пластинах на анод и катод приходится по 8 элементов.

Пластины разной полярности необходимо изолировать друг от друга. Для этого можно использовать кусочки прозрачной трубы.

Таким образом, при помощи самодельного водородного генератора и горелки можно осуществлять безопасную сварку металлов.

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 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 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 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 ставящиеся перед газопламенной обработкой материалов. С их помощью осуществляют: сварку, наплавку, пайку, термоупрочнение, порошковое напыление и порошковую наплавку, кислородную резку и в автоматическом режимах.

Даже малогабаритные переносные аппараты при такой незначительной мощности 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.

Наиболее часто сварка в среде защитных газов выполняется в углекислом газе и аргоне. Подробнее о технологии читайте в этой статье .

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 а ее трудоемкость значительно ниже, чем трудозатраты при перезарядке генератора.
  • Быстрый выход в рабочий режим 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.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *