Водородная горелка своими руками моделист конструктор
Обновлено: 11.05.2024
Необходимые материалы для постройки горелки:
- Пластины из нержавейки, примерно 1 мм толщиной;
- Два болта М6х150 с шайбами и гайками;
- Кусок прозрачной трубки;
(В проекте использовалась трубка из водяного уровня)
- Штуцера с «елочкой»;
(их диаметр подбирается под шланг с водяного уровня)
- Пластиковый контейнер на полтора литра;
(подойдет обычный контейнер для хранения пищи)
- Фильтр проточной очистки;
(можно использовать фильтр стиральной машинки)
- Обратный водный клапан.
Инструменты используются стандартные, которые имеются в каждой мастерской.
Первым шагом будет создание сердца ННО генератора – электролизер. Он выполнен из листов нержавеющей стали, расположенных последовательно друг за другом через равные промежутки и скрепленных болтами.
Как говорится в источнике, марка нержавеющей стали нужна либо зарубежная AISI316L, ее отечественный аналог 03X16H15M3. Но это в идеале, в принципе можно использовать любую.
Почему используется именно нержавеющая сталь, а не к примеру обычный черный метал, ведь он тоже проводит ток? Дело в том что, во первых черный метал ржавеет в воде, во вторых в воду при работе аппарата будет добавляться щелочь, что при условии прохождения электрического тока будет создавать для пластин достаточно агрессивную среду, в которой обычное железо просто долго не протянет.
Из листа нержавейки нужно вырезать 16 квадратных пластин. По размеру они должны быть такими, чтобы свободно входили в пластиковый контейнер. Резать их можно болгаркой или лобзиком.
После этого, в каждой пластине просверливается по два отверстия, диаметром 6 мм, под болты. С противоположной стороны нужно спилить часть уголка.
Вот что должно получится:
Теперь еще немного теории. Принцип работы водородного генератора основывается на том, что при прохождении постоянного электрического тока через электролит между пластинами, ток расщепляет воду на ее составляющие: кислород и водород.
Из этого следует, что из пластин будут собраны две электрически изолированных друг от друга батареи, на одну из которых будет поступать плюс, на другую минус (анод и катод).
Вот как это выглядит схематически:
Такое количество пластин нужно для того, чтобы повысить площадь электрического воздействия на электролит, тем самым увеличив ток, проходящий через электролит, и как следствие количество вырабатываемого водорода.
Существует довольно много вариантов подключения пластин, и данный вариант не является самым оптимальным. Он используется, потому что является довольно простым в изготовлении и коммутации.
Данная схема рассчитана на малое напряжение и большой ток.
Для изоляции пластин друг от друга были использованы кусочки прозрачной трубки:
Толщина кольца должна равняться приблизительно 1 мм.
Скрепляются пластины так: на болт одевается шайба, затем пластина, затем три шайбы, пластина, три шайбы и т.д. Так собираются анод и катод, по 8 пластин.
Затем одна батарея вставляется в другую, развернувшись на 180 градусов. Между пластинами в качестве диэлектрика вставляются вырезанные ранее кусочки трубки.
После сборки две батареи прозваниваются между собой, и если нет короткого замыкания, устанавливаются в контейнер.
В контейнере просверливаются отверстия под болты, на них будет поступать напряжение.
В крышке контейнера просверливается отверстие под штуцер. Перед установкой самого штуцера, его посадочное место лучше промазать герметиком или силиконом. То же самое касается и прилегающей поверхности крышки. Чтобы проверить контейнер на герметичность его можно опустить в емкость с водой. Если на нем появятся пузырьки, значит контейнер не герметичный.
Для повышения генерации газа, в воду необходимо добавить некоторые примеси. Лучше всего подойдет гидроксид натрия, который содержится в средствах для прочистки труб от засоров.
Добавлять его следует осторожно, подключив в схему амперметр и следя за его показаниями.
Источник питания лучше использовать с регулировкой напряжения, от 0 до 12 вольт. Чем больше его мощность, тем лучше.
Далее остается установить обратный клапан и фильтр. Обратный клапан предотвратить попадание газа обратно в контейнер. Проточный фильтр так же служит в роли водяного затвора.
Устройство готово, осталось подключить блок питания и ацетиленовую горелку со шлангом.
Используя принцип получения водорода с помощью электролиза водного раствора щелочи, описанный в журнале «Моделист-конструктор» № 7 за 1980 год, я решил сделать более простой и компактный аппарат, удобный для работы с небольшими деталями, при пайке твердыми припоями. Благодаря малым наружным габаритам электролизера ему найдется место и на небольшом рабочем столе, а использование в качестве блока электропитания стандартного выпрямителя для подзарядки аккумуляторных батарей облегчает изготовление установки и делает работу с ней безопасной. Относительно небольшая, но вполне достаточная для нужд моделиста производительность аппарата позволила предельно упростить конструкцию водяного затвора и гарантировать пожаро- и взрывобезопасность.
Для тех, кто незнаком с предыдущей публикацией, напомню устройство электролизера. Между двумя платами, соединёнными четырьмя шпильками, размещена батарея стальных пластин-электродов, разделенных резиновыми кольцами. Внутренняя полость батареи наполовину заполнена водным раствором КОН или NaOH. Приложенное к пластинам постоянное напряжение вызывает электролиз воды и выделение газообразного водорода и кислорода. Эта смесь отводится через надетую на штуцер полихлорвиниловую трубку в промежуточную емкость, а из нее в водяной затвор. Газ, прошедший через помещенную там смесь воды с ацетоном в соотношении 1:1, имеет необходимый для горения состав и, отведенный другой трубкой в форсунку — иглу от медицинского шприца, сгорает у ее выходного отверстия с температурой около 1800° С.
Для плат электролизера я использовал толстое оргстекло. Этот материал легко обрабатывается, химически стоек к действию электролита и позволяет визуально контролировать его уровень, чтобы при необходимости добавлять через наливное отверстие дистиллированную воду.
Пластины можно изготовить из листового металла (нержавеющая сталь, никель, декапированное или трансформаторное железо) толщиной 0,6-0,8 мм. Для удобства сборки в пластинах выдавлены круглые углубления под резиновые кольца уплотнения, глубина их при толщине кольца 5-6 мм должна быть 2-3 мм.
Кольца, предназначенные для герметизации внутренней полости и электрической изоляции пластин, вырезаются из листовой маслобензостойкой или кислотоупорной резины. Сделать это вручную несложно, и все же идеальный для этого инструмент — «кругорез-универсал», описанный в «М-К» № 4 за 1985 год.
Четыре стальные шпильки М8, соединяющие детали, изолированы кембриком Ø10 мм и пропущены в соответствующие отверстия Ø11 мм.
Количество пластин в батарее — 9. Оно определяется параметрами блока электропитания: его мощностью и максимальным напряжением — из расчета 2В на пластину. Потребляемый ток зависит от количества задействованных пластин (чем их меньше, тем ток больше) и от концентрации раствора щелочи. В более концентрированном растворе ток меньше, но лучше применять 4-5-процентный раствор — при электролизе он не так пенится.
Рис. 2. Устройство электролизера:
1 — изолирующая полихлорвиниловая трубка Ø10 мм, 2 — шпилька М8 (4 шт.), 3 — гайка М8 с шайбой (4 шт.), 4 — левая плата, 5 — пробка-болт М10 с шайбой, 6 — пластина, 7 — резиновое кольцо, 8 — штуцер, 9 — шайба, 10 — полихлорвиниловая трубка Ø5 мм, 11 — правая плата, 12 — короткий штуцер (3 шт.), 13 — промежуточная емкость, 14 — основание, 15 — клеммы, 16 — барботажная трубка, 17 — форсунка-игла, 18 — корпус водяного затвора.
Контактные клеммы припаиваются к первой и трем последним пластинам. Стандартное зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов ВА-2, подключенное на 8 пластин, при напряжении 17 В и токе около 5А обеспечивает необходимую производительность горючей смеси для форсунки — иглы С внутренним Ø0,6 мм. Оптимальное соотношение диаметра иглы форсунки и производительности электролизера устанавливается опытным путем — так, чтобы зона воспламенения смеси располагалась вне иглы. Если производительность мала или диаметр отверстия слишком велик, горение начнется в самой игле, которая от этого быстро разогреется и оплавится.
Надежным заслоном от распространения пламени по подводящей трубке внутрь электролизера является простейший водяной затвор, который сделан из двух порожних баллончиков для заправки газовых зажигалок. Достоинства их те же, что и у материала плат: легкость механической обработки, химическая стойкость и полупрозрачность, позволяющая контролировать уровень жидкости в водяном затворе. Промежуточная емкость исключает возможность смешивания электролита и состава водяного затвора в режимах интенсивной работы или под действием разряжения, возникающего при выключении электропитания. А чтобы этого избежать наверняка, по окончании работы следует сразу же отсоединять трубку от электролизера. Штуцеры емкостей сделаны из медных трубок Ø4 и 6 мм, устанавливаются в верхней стенке баллончиков на резьбе. Через них же осуществляется заливка состава водяного затвора и слив конденсата из разделительной емкости. Отличная воронка для этого получится из еще одного пустого баллончика, разрезанного пополам и с установленной на месте клапана тонкой трубкой.
Соедините короткой полихлорвиниловой трубкой Ø 5 мм электролизер с промежуточной емкостью, последнюю — с водяным затвором, а его выходной штуцер более длинной трубкой — с форсункой-иглой. Включите выпрямитель, подрегулируйте напряжением или количеством подключаемых пластин номинальный ток и подожгите выходящий из форсунки газ.
Если вам необходима большая производительность — увеличьте количество пластин и примените более мощный блок питания — с ЛАТРом и простейшим выпрямителем. Температура пламени также поддается некоторой корректировке составом водяного затвора. Когда в нем только вода, в смеси содержится много кислорода, что в некоторых случаях нежелательно. Залив в водяной затвор метиловый спирт, смесь можно обогатить и поднять температуру до 2600° С. Для снижения температуры пламени водяной затвор заполняют смесью ацетона и воды в соотношении 1:1. Однако в последних случаях следует не забывать пополнять и содержимое водяного затвора.
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.А вот у сторонников малой механизации — любителей создавать все своими руками такой аппарат наверняка имеется. Возможно, даже самодельный, выполненный по эскизам и с учетом рекомендаций, которые были опубликованы на страницах «Моделиста-конструктора» (№7 за 1980 г. и № 10 за 1985 г.).
О том, как смастерить усовершенствованный 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, рассказывает очередная публикация журнала.
Первая «водогорелка», способная резать и сваривать даже тугоплавкие металлы, у меня с 1985 года. Изготовил ее (а сейчас наладил мелкосерийный выпуск аналогов для продажи) по материалам журнала «Моделист-конструктор». Теперь выношу на суд читателей свою последнюю разработку, в основе которой хотя и усовершенствованный (большее число рабочих пластин, модифицированные боковые платы и надежный штуцер для выхода горючей газовой смеси), но действующий по тому же принципу электролизер.
, 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, 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.
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.
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 (кембри-ковая 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).
Рис.3. Керосиновый затвор и принцип его действия (а — при работающем электролизере, б — в момент отключения аппарата):
I — баллон (2 шт.), 2 — пробка (2 шт.), 3 — штуцер вводный, 4 — штуцер выводной, 5 — керосин, 6 — переходник (стальная труба).
Рис.4. Принципиальная электрическая схема блока электропитания.
Рис.5. Вариант блока питания с использованием в схеме тиристоров и самодельного трансформатора.
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.
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 — «тридца-тиячеистого». Вариант, принципиальная электрическая схема которого изображена на рис. 4, поз’воляет 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.
Вообще-то пришлось немало поломать голову, прежде чем «во-догорелка» 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…
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). По сути, это — двухполупериодный, 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).
Трансформатор в блоке питания самодельный. В качестве магнитопровода 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 том, что нескольких литров воды достаточно, чтобы получить высокотемпературное пламя (200° С), убедится каждый, ознакомившись с описанием устройства разработанного мною электролизера.
Большая температура факела обеспечивает паяние черных и цветных металлов практически любыми тугоплавкими припоями или самим металлом (сварка). Высокая концентрация тепла в узком пятне позволяет прожигать, например, в тонкой листовой стали отверстия Ø 2 мм и более, вести термическую обработку инструмента, выполнять фасонный раскрой тонкой листовой стали.
«Водяной» горелкой можно обрабатывать эмали, керамику, стекло, в том числе кварцевое. Для этого, правда, температура факела увеличивается на 5000° С (способ здесь не описывается). Получаемый факел бесшумен, отсутствие углерода в его составе обеспечивает бездымность. В качестве отхода горения образуется просто перегретый водяной пар, не имеющий цвета и запаха.
В расчете на изготовление прибора силами любого умельца предлагается предельно простая конструкция, в которой нет баллонов, редукторов, вентилей и сложной горелки.
Основная часть устройства — электролизер; он состоит из ряда герметических полостей, образованных электродами, прокладками между ними и платами. Герметизация набранного таким образом пакета осуществляется стяжкой болтами.
Через заливную трубку полости заполняются электролитом; уровень его ограничивается верхним торцом трубки. Отверстие, находящееся в нижней части каждого электрода, служит для равномерного заполнения электролитом каждой полости. Нижний патрубок предназначен для опорожнения полостей. Обе трубки герметично закрываются.
При электролизе образующаяся газовая смесь кислорода и водорода через отверстие, находящееся в верхней части каждого электрода, направляется в отстойник, разделенный на дво части перегородкой. Из него смесь поступает в водяной затвор через штуцер и шланг, барботирует (проходит) через слой воды и по шлангу поступает в горелку
Не менее важная часть устройства — водяной затвор. Он служит для отделения подводящего и отводящего газ шлангов столбом воды высотой 120—150 мм, через который газ барботирует. Затвор надежно защищает электролизер от случайной вспышки газа в шланге горелки.
Его корпус изготовлен из металлической трубы Ø 100 мм, заваренной с обоих концов. Через патрубок заливается вода до верхнего контрольного уровня. Кран находится на нижнем продольном уровне. Решетка служит опорой фильтра, изготовленного из любого гранулированного негорючего материала. Фильтр предотвращает унос влаги газом. Газоприемная трубка заканчивается обратным клапаном обычной конструкции. В корпус вмонтирован также обратный клапан с раструбом, срабатывающий при случайной вспышке газа.
Автоматический выключатель напряжения — самодельный. Он состоит из корпуса, контактора и резиновой груши. Полость последней соединена с полостью водяного затвора. При превышении давления в системе груша раздувается и нажимом на рычаг контактора отключает прибор от электросети.
Электросхема выпрямителя состоит из следующих элементов: лабораторный
автотрансформатор — ЛАТР 2 кВт, трансформатор понижающий 220/65 В, мост на диодах на 15 А (любой конструкции), плавкий предохранитель на 20 А, амперметр (шкала не менее 15 А), вольтметр.
Выпрямитель подключается к электролизеру биполярно, как указано на схеме.
Блок-схема выглядит так:
Сеть 220 В → Выпрямитель → Электролизер → Водяной затвор → Горелка
Расчет и изготовление
В соответствии с законом Фарадея при электролизе количество выделенного вещества пропорционально силе тока. Теоретически каждые 2В,7 А дают 11,7 л водорода и 5,85 л кислорода. Практически выход по току никогда не бывает 100%. Падение напряжения на каждой паре электродов (расчетное) составляет 2 В. Плотность тока на 1 дм 2 площади электрода зависит от времени непрерывной работы электролизера и составляет от 2 до 5 А.
Простота конструкции позволила сократить количество основных деталей до трех: электрода, прокладки, платы.
Электрод — листовое декапированное или трансформаторное железо 250X250 мм толщиной 0,3—0,5 мм (32 шт.). Прокладка — резина средней твердости (фланцевая), кольцо Ø 220 Х Ø 250 мм, толщина — 4—6 мм (31 шт). Плата — любой изоляционный материал (листовой) 300X350 мм, толщина не менее 20 мм (2 шт.). Стяжные болты — М12 из стали 45, длина — по месту (не менее 4 шт.).
Электролитом служит 22% раствор едкого натра (NаОН) в дистиллированной воде. По мере его расходования (общее количество 4 л) добавляется в электролизер только дистиллированная вода.
Перед заливкой электролита нужно испытать герметичность собранного электролизера, заполнив его под давлением водой из городского водопровода; малейшие подтеки тщательно устраняются. При работе электролизера нельзя допустить нагревания электролита выше 65°.
Ввиду постоянства состава газовой смеси, выдаваемой электролизером, упрощаются и требования к горелке. Ею может быть обыкновенная инъекционная игла от медицинского шприца, точнее, набор игл разного диаметра, от 0,3 до 1 мм. Игла крепится на конусе штуцера рукоятки так, как и на шприце. Рукоятка горелки представляет собой отрезок трубки, к которой через штуцер и шланг подводится газ от водяного затвора. Внутрь рукоятки помещается огнегасительная набивка в виде мелкой металлической дроби и сетки.
В качестве шлангов используется хлорвиниловая трубка Ø 4—5 мм.
Рекомендации по технике безопасности
Следует помнить, что смесь водорода с кислородом, выдаваемая электролизером, — взрывоопасна!
Однако сам прибор при тщательности его исполнения и аккуратности работы с ним никакой опасности не представляет. Это достигается тем, что отсутствуют промежуточные емкости значительного объема; газ нигде не накапливается: сколько его вырабатывается, столько же одновременно потребляется факелом.
Однако категорически недопустимо заполнять получаемой газовой смесью какие-либо емкости для любых технологических целей, и тем более надувные детские летающие шары. Ни в коем случае нельзя также проверять герметичность соединений в конструкции электролизера пламенем свечи, спички и другим открытым огнем; недопустима и работа без заливки воды до верхнего контрольного уровня в водяном затворе или без систематической проверки наличия в нем воды, залитой перед началом работы. Опасно также снижение уровня электролита. Нужно постоянно добавлять дистиллированную воду по мере расхода электролита.
При изготовлении электролита следует работать в защитных очках и резиновых перчатках.
Гасить рабочий факел пламени нужно не выключением электропитания, а опусканием иглы в емкость с водой, иначе последует перегрев иглы и она выйдет из строя.
Оператор должен работать с горелкой в светозащитных очках.
В заключение несколько слов о перспективах. Конструкторам известно о том, что нет машин, аппаратов, приборов, не поддающихся совершенствованию. Это относится и к электролизеру. Здесь можно, например, в выпрямителе обойтись без ЛАТРа и трансформатора, без снижения эксплуатационного качества; в самом электролизере — без резиновых или иных прокладок; режим работы перевести в непрерывный; повысить температуру факела с 2000 до 3000°.
На необъятной территории СССР немало мест, сезонно отрезанных бездорожьем или слишком отдаленных от баз снабжения. Для работающих в таких условиях автор разработал модель электролизера, выдающего газ под давлением, специально для выполнения разовых, например аварийных, работ с большой мощностью факела.
Надеюсь совместно с заинтересованными читателями провести широкую проверку этой, как мне кажется, перспективной, разработки.
Рис. 1. Так выглядит водяная горелка (в блоке с водяным затвором).
Рис. 2. Схема электролизера:
1 — плата, 2 — прокладка, 3 — электроды, 4 — стяжной болт, 5 — отверстие для газовой смеси, 6 — отстойник с перегородкой, 7 — штуцер, 8 — шланг, 9 — корпус водяного затвора, 10 — газоприемная трубка затвора, 11 — корпус автовыключателя, 12 — контактор, 13 — резиновая груша, 14 — шланг к горелке, 15 — рукоятка горелки, 16 — огнегасящая набивка, 17 — полая игла, 18 — обратный клапан, 19 — водяной столб, 20 — кран нижнего уровня воды, 21 — заливной патрубок, 22 — решетка фильтра, 23 — фильтр, 24 — аварийный обратный клапан, 25 — раструб, 26 — сливной патрубок отстойника, 27 — сливной патрубок для электролита, 28 — заливная трубка, 29 — винтовая пробка, 30 — электролит.
Рис. 3. Электрическая схема выпрямителя электролизера.
Рис. 4. Схема горелки.
Техническая характеристика электролизера
Напряжение питающей сети, В — 220
Потребляемая мощность (регулируемая), Вт — до 1000
Потребление воды при максимальной мощности, л/ч — 60
Рабочее давление (регулируемое) газа, атм — до 0,3
Выход газа при максимальной мощности, л/ч — до 150
Максимальная тепловая энергия пламени, ккал/ч — 500
Коэффициент преобразования электрической энергии в химическую — 0,7
Состав смеси (кислород и водород в точном соотношении) — 1:2
Размер факела пламени (игловидный): максимальный диаметр — до 5 мм; максимальная длина (регулируемая) — до 150 мм
Список материалов:
- листовая сталь (а лучше нержавейка);
- едкий натр и вода (для электролита);
- силиконовый герметик;
- крестики для кладки плитки;
- оргстекло;
- штуцера;
- кусок трубы и медная проволока (для пламегасителя);
- надежные провода, шланг и пр.
Список инструментов:
- инструмент для резки листового металла;
- паяльник ;
- дрель ;
- угольник, маркер и пр.
Процесс изготовления самоделки:
Шаг первый. Вырезаем электроды
Первым делом вырезаем электроды, для этого лучше использовать нержавеющую сталь, поскольку любой другой быстро выгорит и весь узел придет в негодность.
Чем больше будет электродов, тем больше газа сможет выделить генератор. В итоге у автора получилась довольно массивная пачка электродов, листовой металл удобнее всего резать на станке.
Шаг второй. Сборка генератора
Далее нужно собрать генератора как на схеме. Между электродами должно быть некоторое расстояние, чем меньше оно будет, тем меньшее понадобится напряжение для электролиза. Электроды по схеме подключаются последовательно, что нужно также для снижения питающего напряжения.
Весь блок собирается на силиконовом герметике, в итоге получается своего рода труба из электродов, которая будет заполняться электролитом. Ну а газ будет выходить через просверленные отверстия.
Для получения необходимых зазоров ставим крестики, которые используются при кладке плитки. Ну а далее наносим герметик по кругу и склеиваем блок. Процедура требует немало времени и внимания, так как пластин довольно много.
Шаг третий. Гидрозатвор
Для недопущения взрыва генератора, в нем обязательно должен быть гидрозатвор. Автор реализовал его из листов оргстекла. Также кусок оргстекла используется для задней стенки генератора. Также используем силиконовый герметик, а в завершении все стягиваем болтами с гайками.
Шаг четвертый. Подключение
Соединяем электроды, как автор, просто загибаем края пластин, а потом спаиваем конструкцию. В завершении припаиваем надежные провода, так как ток потребления у такого генератора будет более 50А.
Шаг пятый. Горелка и пламегаситель
Так как выделяем газ является уже готовой горючей смесью, нужно обязательно предусмотреть пламегаситель, чтобы огонь не добрался до генератора.
Сделать пламегаситель можно из куска трубы, просто набиваем в трубу медную проволоку. Когда огонь будет проходить через холодную проволоку, он будет терять энергию и, теоретически, будет тухнуть. У автора несколько раз он не срабатывал, но тем не менее его наличии в конструкции важно.
Ну а в качестве сопла была использована игла от шприца.
Шаг шестой. Заправляем электролитом и испытываем
В качестве электролита подойдет едкий натр и дистиллированная вода, можно также использовать поваренную соль или соду. С «крепостью» электролита придется поэкспериментировать. Чем больше в воде будет едкого натра, тем больше будет выделяться водорода, но следует учитывать, что от этого также будет расти температура и потребление тока.
Самоделка готова, газ выделяется отлично, получилась мини-горелка с очень высокой температурой факела. Такая горелка легко режет алюминиевую банку и даже плавит стекло.
В качестве сравнения автор продемонстрировал и мощный заводской вариант. Конечно, пламя у заводской версии куда мощнее, но и самодельный вариант также имеет право на жизнь. Конечно, в случае надобности можно собрать генератор и с более высокой производительностью.
На этом проект завершен, надеюсь, вам самоделка понравилась, и вы нашли для себя полезные мысли. Удачи и творческих вдохновений, если решите повторить подобное. Не забывайте делиться с нами своими идеями и самоделками!
Читайте также: