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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Schneidet und schweißt Wasser. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Schweißgeräte Der Artikel beschreibt, wie man eine verbesserte Version eines kleinen, aber ausreichend leistungsstarken Geräts zum Gasschneiden und -schweißen herstellt, das auf dem Prinzip der Gewinnung eines brennbaren Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisches durch Elektrolyse einer wässrigen Alkalilösung basiert. Seit 1985 besitze ich den ersten „Wasserbrenner“, der sogar hochschmelzende Metalle schneiden und schweißen kann. Er hat es auf der Grundlage der Materialien der Zeitschrift „Modelist-Constructor“ gemacht (und jetzt hat er eine kleine Produktion von Analoga zum Verkauf gestartet). Jetzt präsentiere ich den Lesern meine neueste Entwicklung, die zwar verbessert ist (mehr Arbeitsplatten, modifizierte Seitenwände und eine zuverlässige Armatur für den Austritt eines brennbaren Gasgemisches), aber auf einem nach dem gleichen Prinzip arbeitenden Elektrolyseur basiert. Für diejenigen, die zum ersten Mal auf ein solches Gerät stoßen, ist es meiner Meinung nach nützlich, ganz allgemein zu erklären (und den Rest daran zu erinnern), was das Wesen solcher Strukturen ist. Und sie ist ganz einfach.
Zwischen den Seitenbrettern, die durch vier Bolzen verbunden sind, befinden sich durch Gummiringe getrennte Metallplatten-Elektroden. Der innere Zellhohlraum einer solchen Batterie ist zu 1/2 ... 3/4 des Volumens gefüllt und mit einer schwachen wässrigen Alkalilösung (KOH oder NaOH) gefüllt. Die von einer Gleichstromquelle an die Platten angelegte Spannung führt zur Zersetzung (Elektrolyse) der Lösung, begleitet von einer reichlichen Freisetzung von Wasserstoff und Sauerstoff. Dieses Gasgemisch gelangt nach dem Durchlaufen einer speziellen Flüssigkeitsschleuse (Abb. 1a) weiter zum Brenner und ermöglicht beim Verbrennen das Erreichen einer hohen Temperatur, die für viele technologische Prozesse (z. B. Schneiden und Schweißen von Metallen) erforderlich ist. - etwa 1800 °C. Die Leistung der Zelle hängt von der Alkalikonzentration in der Lösung und anderen Faktoren ab. Und am wichtigsten - von der Größe und Anzahl der Elektrodenplatten, dem Abstand zwischen ihnen, der wiederum von den Parametern des Netzteils bestimmt wird - Leistung und Spannung (basierend auf 2 ... 3 V pro galvanische Lücke dazwischen). zwei nebeneinander liegende Platten). Die von mir vorgeschlagenen DC-Quellen-Designs sind für die Herstellung in einer „Heimwerkstatt“ und für einen unerfahrenen Heimwerker verfügbar. Sie sind in der Lage, den zuverlässigen Betrieb sogar eines Elektrolyseurs mit „achtzig Zellen“ (Plattenelektroden für einen solchen – 81 Stück) und noch mehr – eines Elektrolyseurs mit „dreißig Zellen“ zu gewährleisten. Eine Variante, deren Schaltplan in Abb. dargestellt ist. 4 ermöglicht es außerdem eine einfache Leistungsanpassung für eine optimale Abstimmung mit der Last: in der ersten Stufe - 0 ... 1,7 kW, in der zweiten (bei eingeschaltetem SA1) - 1,7 ... 3,4 kW. Und die Platten für den Elektrolyseur werden in der passenden Größe 150x150 mm angeboten. Sie bestehen aus Dachblech mit einer Dicke von 0,5 mm. Zusätzlich zum 12-mm-Gasauslass sind in jede Platte vier weitere Befestigungslöcher (2,5 mm Durchmesser) gebohrt, in die bei der Montage Strick- oder Fahrradstricknadeln eingefädelt werden. Letztere werden für eine bessere Zentrierung der Platten und Dichtungen benötigt und werden daher in der Endmontagephase aus der Struktur entfernt. Eigentlich musste ich mir viel den Kopf zerbrechen, bis der „Wasserbrenner“ praktisch und zuverlässig wurde, wie eine Edison-Lampe: Angemacht – er funktionierte, ausgemacht – er funktionierte nicht mehr. Besonders problematisch war die Modernisierung nicht des Elektrolyseurs selbst, sondern der daran angeschlossenen Flüssigkeitsdichtung am Auslass. Es reichte jedoch aus, auf die klischeehafte Verwendung von Wasser als Barriere gegen die Flammenausbreitung innerhalb der gasbildenden Batterie (durch das Verbindungsrohr) zu verzichten und wie alles sofort auf die Verwendung von ... Kerosin umzusteigen verlief reibungslos. Warum Kerosin wählen? Erstens, weil diese Flüssigkeit im Gegensatz zu Wasser in Gegenwart von Alkali nicht schäumt. Zweitens erlischt, wie die Praxis gezeigt hat, versehentlich Kerosintropfen in die Brennerflamme, diese nicht erlischt – es ist nur ein kleiner Blitz zu beobachten. Drittens schließlich: Da Kerosin ein praktischer „Abscheider“ ist und sich im Verschluss befindet, ist es feuersicher.
Am Ende der Arbeit, während einer Pause usw. Der Brenner geht natürlich aus. Im Elektrolyseur entsteht ein Vakuum und Kerosin fließt vom rechten Tank in den linken (Abb. 3). Dann erfolgt die Luftkühlung, danach kann der Brenner beliebig lange gelagert werden: Er ist jederzeit einsatzbereit. Beim Einschalten drückt das Gas auf das Kerosin, das wieder in den rechten Tank fließt. Dann beginnt das Gassprudeln... Verbindungsschläuche im Gerät - PVC. Zum Brenner selbst führt nur ein dünner Gummischlauch. Nach dem Ausschalten genügt es also, dieses „Gummi“ mit den Händen zu biegen – und die Flamme, die schließlich einen leichten Wattebausch ausstrahlt, erlischt.
Und noch eine Feinheit. Obwohl das Netzteil (siehe Abb. 4) in der Lage ist, eine 3,4-Kilowatt-Last mit Strom zu versorgen, ist es für Amateure sehr selten, eine so große Leistung zu verwenden. Und um die Elektronik nicht nahezu im Leerlauf zu „treiben“ (im Einweggleichrichtungsmodus, wenn die Leistung 0 ... 1,7 kW beträgt), ist es sinnvoll, eine andere Stromquelle des Elektrolyseurs zur Verfügung zu haben – kleiner und kleiner einfacher (Abb. 5). Tatsächlich handelt es sich um einen einstellbaren Vollwellengleichrichter, der vielen Heimwerkern bekannt ist. Darüber hinaus sind die „Motoren“ aus 470-Ohm-Potentiometern (mechanisch) miteinander verbunden. Konstruktiv kann eine solche Verbindung entweder über ein einfaches Räderwerk mit zwei Textolith-Zahnrädern oder über ein komplexeres Gerät wie einen Nonius (in einem Haushaltsradio) erfolgen.
Der Transformator im Netzteil ist selbstgebaut. Als Magnetkreis wurde ein Satz Ø16x32 aus Transformatorstahl verwendet. Die Wicklungen enthalten: Primärwicklung - 2000 Windungen PEL-0,1; sekundär - 2x220 Umdrehungen PEL-0,3. Die Praxis zeigt: Das in Betracht gezogene selbstgebaute Gerät zum Brennschneiden und Schweißen leistet auch bei intensivstem Betrieb sehr lange seinen Dienst. Zwar ist alle 10 Jahre eine gründliche Wartung erforderlich, vor allem wegen des Elektrolyseurs. Die Platten der letzteren, die in einer aggressiven Umgebung arbeiten, sind mit Eisenoxid bedeckt, das als Isolator zu wirken beginnt. Wir müssen die Teller waschen und anschließend auf einer Schmirgelscheibe reinigen. Darüber hinaus sind vier davon (am Minuspol) durch saure Rückstände korrodiert, die sich in der Nähe des „Minus“ ansammeln. Daher wird empfohlen, nur destilliertes Wasser in den Elektrolyseur zu gießen und die am wenigsten mit Salzen verunreinigte alkalische Lösung zu verwenden (das Vorhandensein von Spuren chemischer Verbindungen von Schwefel- und Salzsäure ist nicht akzeptabel). Auch der Einsatz der sogenannten Ablauflöcher (mit Ausnahme des Einfüll- und Gasauslasses) kann kaum als gerechtfertigt angesehen werden, was bei der Entwicklung des Gerätes berücksichtigt wurde. Ebenso optional ist die Einführung von Dosen in das Schema der Vorrichtung, um das anfallende superaggressive Alkali aufzufangen. Darüber hinaus zeigt die Funktionsweise des „dosenlosen“ Designs, dass sich über einen Zeitraum von 10 Jahren nicht mehr als ein halbes Glas dieser „schädlichen Flüssigkeit“ am Boden eines Kerosinverschlusses ansammeln kann. Das angesammelte Alkali wird entfernt (z. B. bei der Wartung) und die nächste Portion reines Kerosin in den Verschluss gegossen. Autor: V. Radkov, Tatarstan
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