Режет и сваривает вода. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Сварочное оборудование

 Комментарии к статье

В статье рассказывается 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.

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.

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; е - 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 (кембриковая трубка 6,2x1, L35, 12 шт.), 6 - шпилька М6 (4 шт.), 7 - гайка М6 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 M10, 13 - шайба штуцера ("нержавейка"), 14 - манжета (резина кислото- и щелочеупорная), 15 - горловина заливная ("нержавейка"), 16 - гайка накидная Ml8, 17 - шайба заливной горловины ("нержавейка"), 18 - шайба герметизирующая (резина кислото- и щелочеупорная), 19 - крышка заливной горловины ("нержавейка"), 20 - прокладка герметизирующая (резина кислото- и щелочеупорная)

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 - "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 - 150x150 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 "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.

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)

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.

Рис. 4. Принципиальная электрическая схема блока электропитания

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).

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

Трансформатор в блоке питания самодельный. В качестве магнитопровода применен набор Ш16x32 из трансформаторной стали. Обмотки содержат: первичная - 2000 витков ПЭЛ-0,1; вторичная - 2x220 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.

Автор: В.Радьков, Татарстан

Смотрите другие статьи раздела Сварочное оборудование.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Редкоземельные материалы из сточных вод 11.11.2013 Для производства многих современных приборов, например аккумуляторов гибридных автомобилей и телевизоров с плоским экраном, необходимы редкоземельные элементы (РЗЭ). Эти элементы, как понятно из названия, в большом дефиците, однако ученые сообщают о разработке нового метода, который позволит получать РЗЭ из сточных вод. Процесс, по мнению авторов проекта, выгоден и с экономической, и с экологической точек зрения. Чжан Линь (Zhang Lin) и его коллеги отмечают, что такие редкоземельные материалы как тербий (мягкий серебристый металл, который можно резать ножом) используются в производстве в качестве супермагнитов, катализаторов или сверхпроводников. Тербий незаменим при производстве автомобилей, телевизоров, портативной техники и многого другого. Предполагается, что спрос на этот металл будет только расти, но по расчетам нынешних запасов хватит примерно на 30 лет, что заставляет специалистов уже сейчас серьезно задумываться об альтернативных способах добычи РЗЭ. Ученые уже пытались выделять редкоземельные элементы из сточных вод, однако пока эти попытки были слишком дорогими и непрактичными. Основная проблема заключается в том, что эти элементы, как правило, в воде в очень низкой концентрации. Тем не менее, именно сточные воды все еще считаются источником для получения важнейших для производства материалов. Команда исследователей под руководством Чжан Линь знала, что наноструктурированный гидроксид магния весьма эффективен при удалении некоторых металлов и красителей из сточных вод. Потому ученые решили понять, как данное соединение работает, и будет ли оно эффективно удалять растворенные в воде редкоземельные элементы. Для проверки своего предположения, исследователи произвели недорогие частицы наноструктурированного гидроксида магния, по форме напоминающие цветы (если смотреть на них через мощный микроскоп). Опыт показал, что этот наноматериал захватил более 85% редкоземельных материалов, растворенных в сточных водах. Переработка редкоземельных элементов из сточных вод не только экономит редкие ресурсы Земли и защищает окружающую среду, но также приносит значительные экономические выгоды, утверждают авторы проекта. По их мнению, новый метод выделения редкоземельных материалов из воды будет иметь огромный потенциал в производстве.

Другие интересные новости:

▪ Стимуляция височных долей коры улучшает память

▪ Новогодний шар с генерацией реального снега

▪ Электронные сигареты вредят легочному иммунитету

▪ Графен станет еще податливее и гибче

▪ Привлекательный запах друзей

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Конспекты лекций, шпаргалки. Подборка статей

▪ статья Четыреста сравнительно честных способов отъема денег. Крылатое выражение

▪ статья Почему тюрьма Алькатрас была единственной, где заключенные принимали теплый душ? Подробный ответ

▪ статья Мак-самосейка. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Клеи. Простые рецепты и советы

▪ статья Пеленгация магнитной антенной. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026