Апарат для газового різання і зварювання різних матеріалів, включаючи тугоплавкі метали, жодному господарству, думається, не завадить. Тим більше компактний і абсолютно безпечний в зверненні. Але де такий дістати? Та й не по кишені багатьом його придбання.
Про те, як своїми руками зробити варіант малогабаритного, але досить потужного апарату для газового різання і зварювання, що працює за принципом отримання воднево-кисневої горючої суміші за допомогою електролізу водного розчину лугу, піде мова в цій статті.
В конструкції даного апарату більшу кількість робочих пластин, модифіковані бічні плати і надійний штуцер для виходу горючої газової суміші), але діє за тим же принципом електролізер.
Тим, хто вперше стикається з подібним пристроєм, не зайве, думається, в найзагальніших рисах пояснити (а іншим нагадати), в чому суть такого роду конструкцій. А вона досить проста.
Між бічними платами, з'єднаними чотирма шпильками, розміщені металеві пластини-електроди, розділені гумовими кільцями. Внутрішня ячеистая порожнину такої батареї на 1/2 ... 3/4 об'єму заповнено слабким водним розчином лугу (КОН або NaOH). Прикладена до пластин напруга від джерела постійного струму викликає розкладання (електроліз) розчину, що супроводжується виділенням водню і кисню. Ця суміш газів, пройшовши через спеціальний рідинний затвор (рис. 1а), надходить далі на пальник і, згораючи, дозволяє отримати таку необхідну для багатьох технологічних процесів (наприклад, різання і зварювання металів) високу температуру - близько 1800 ° С.
Рис.1. Апарат для різання і зварювання, який працює на продуктах електролізу слабкого лужного розчину:
а - блок-схема, б - готова саморобна конструкція:
1 - блок живлення випрямленою напругою електромережі, 2 - електролізер, 3 - затвор рідинний, 4 - пальник газовий, 5 - амперметр, 6 - ручка включення апарату, 7 - ручка зміни режиму роботи (стрибкоподібне зміна віддається в навантаження потужності), 8 - ручка управління потенціометрами, 9 - скоба зберігання мережного шнура в згорнутому стані, 10 - корпус переносний дерев'яний, 11 - штепсельна вилка.
Продуктивність електролізера залежить від концентрації лугу в розчині і інших чинників. А найголовніше - від розмірів і кількості пластин-електродів, відстані між ними, що, в свою чергу, визначається параметрами блоку електроживлення - потужністю і напругою (з розрахунку 2 ... 3 В на гальванічний проміжок між двома розташованими поруч один з одним пластинами ).
Пропоновані мною конструкції джерела постійного струму доступні для виготовлення в умовах «домашній майстерні» і починаючому самодельщиков. Вони здатні забезпечити надійну роботу навіть «восьмідесятіячеістого» (пластин-електродів у такого - 81 шт.) Електролізера, а тим більше - «трідцатіячеістого». Варіант, принципова електрична схема якого зображена на рис. 4, дозволяє до того ж легко здійснювати регулювання потужності для оптимального узгодження з навантаженням: на першому місці - 0 ... 1,7 кВт, на другий (при включенні SA1) - 1,7 ... 3,4 кВт.
І пластини для електролізера пропонуються відповідні - 150x150 мм. Виготовляються вони з покрівельного заліза товщиною
0,5 мм. Крім газоотводного 12-мм отвори в кожній пластині свердлиться ще по чотири настановних (діаметром 2,5 мм), в які при складанні протягується в'язальні або велосипедні спиці. Останні потрібні для кращого центрування пластин і прокладок, а тому на остаточному етапі складання з конструкції прибираються.
Рис.2. Електролізер ( «восьмідесятіячеістий» варіант):
1 -плата збоку (фанера, s12, 2 шт.), 2 - щока прозора (оргскло, s4, 2 шт.), 3 - пластина-електрод (жесть, s0,5; 81 шт.), 4 - кільце розділову герметизуюче (5-мм гума кислото- і щелочеупорная, 82 шт.), 5 - втулка-ізолятор (кембріковая трубка 6,2x1, L35, 12 шт.), 6 - шпилька Мб (4 шт.), 7 - гайка Мб зі стопорною шайбою (8 шт.), 8 - трубка виведення горючої газової суміші, 9 - розчин слаболужною (2/3 внутрішнього обсягу електролізера), 10 - висновок контактний (мідь рафінована, 2 шт.), 11 - штуцер ( «нержавійка»), 12 - гайка накидна М10, 13 - шайба штуцера ( «нержавійка»), 14 - манжета (гум кислото- і щелочеупорная), 15 - горловина заливна ( «нержавійка»), 16 - гайка накидна M18, 17 - шайба заливної горловини ( «нержавійка»), 18 - шайба герметизирующая (гума кислото- і щелочеупорная), 19 - кришка заливної горловини ( «нержавійка»), 20 - прокладка герметизуюча (гума кислото- і щелочеупорная).
Взагалі-то довелося чимало поламати голову, перш ніж «водогорелка» стала зручною і надійною, як лампа Едісона: включив - заробила, вимкнув - працювати перестала. Особливо важким справою виявилася модернізація не самого електролізера, а приєднується до нього на виході рідинного затвора. Але варто було відмовитися від став було шаблонним застосування води як заслін від поширення полум'я всередину газообразующей батареї (по сполучної трубки) і звернутися до використання ... гасу, як все тут же пішла на лад.
Чому обрано саме гас? По-перше, тому, що на відміну від води ця рідина в присутності лугу НЕ спінюється. По-друге, як показала практика, при випадковому попаданні крапель гасу в полум'я пальника останнє не гасне - спостерігається лише невелика спалах. Нарешті, по-третє: будучи зручним «роздільником», гас, перебуваючи в затворі, виявляється безпечним в пожежному відношенні.
Після закінчення роботи, під час перерви і т.п. пальник, природно, гаситься. В електролізері утворюється вакуум, і гас перетікає з правого бачка в лівий (рис. 3). Потім - барбатація повітря, після чого пальник можна зберігати скільки завгодно: в будь-який момент вона готова до використання. При її включенні газ тисне на гас, який знову перетікає в правий бачок. Потім починається барбатація газу ...
Рис.3. Гасовий затвор і принцип його дії
(а - при працюючому електролізері, б - в момент відключення апарату):
1 - балон (2 шт.), 2 - пробка (2 шт.), 3 штуцер вступний, 4 - штуцер вивідний, 5 - гас, 6 - перехідник (сталева труба).
Сполучні трубки в апараті - поліхлорвінілові. Лише до самої пальнику веде тонкий гумовий шланг. Так що після відключення живлення досить цю «гуму» перегнути руками - і полум'я, видавши наостанок легкий хлопок, потухне.
І ще один нюанс. Хоча блок живлення (див. Рис. 4) і здатний забезпечити електроенергією 3,4-кіловатний навантаження, користуватися настільки великою потужністю в аматорській практиці трапляється дуже рідко. І щоб «не ганяти електроніку» мало не вхолосту (в однополуперіодним режимі випрямлення, коли на виході 0 ... 1.7 кВт), не зайве мати в розпорядженні і інше джерело живлення електролізера - трохи менше і простіше (рис. 5).
Рис.4. Принципова електрична схема блоку електроживлення.
По суті, це - двох-полупериодного, відомий багатьом самодельщиков регульований випрямляч. Причому зі зв'язаними один з одним (механічно) «двигунами» 470-омних потенціометрів. Конструктивно такий зв'язок можна здійснити або за допомогою найпростішої зубчастої передачі з двома текстолітовими шестернями, або скористатися більш складним пристроєм типу верньера (в побутовому радіоприймачі).
Рис.5. Варіант блоку живлення з використанням в схемі тиристорів і саморобного трансформатора.
Трансформатор в блоці живлення саморобний. Як магніто-проводи застосований набір Ш16x32 з трансформаторної сталі. Обмотки містять: первинна - 2000 витків ПЕЛ-0,1; вторинна - 2x220 витків ПЕЛ-0,3.
Практика показує: розглянутий саморобний апарат для газового різання і зварювання навіть при найбільш напруженою експлуатації здатний справно служити досить тривалий час. Правда, раз в 10 років потрібно проводити грунтовне техобслуговування, в основному через електролізера. Пластини останнього, працюючи в агресивному середовищі, покриваються окисом заліза, яка починає виступати в ролі ізолятора. Доводиться пластини промивати з подальшою зачисткою на наждачному колі. Більш того, замінювати чотири з них (у негативного полюса), роз'їдені кислотними залишками, котрі збираються поблизу «мінуса».
Тому рекомендується в електролізер заливати тільки дистильовану воду, а лужний розчин використовувати найменш забруднений солями (неприпустимо присутність слідів хімічних сполук сірчаної та соляної кислот).
Застосування так званих зливних отворів (крім заливного та газоотводного) також навряд чи можна вважати виправданим, що і було враховано при розробці апарату. Настільки ж необов'язковим є і введення в схему апарату бідонів для збору накопичується занадто агресивних лугу. До того ж експлуатація «безбідонной» конструкції показує, що цієї «шкідливої рідини» здатне зібратися за 10-річний період на дні гасового затвора не більше півсклянки. Скупчилася луг видаляють (наприклад, при техобслуговуванні), а в затвор заливають чергову порцію чистого гасу.
В.Радьков, Татарстан
МК 03 1997
Чому обрано саме гас?