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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA saldatura per elettrolisi. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / attrezzatura per saldatura Una saldatrice a decomposizione dell'acqua è più costosa di una convenzionale. Forse sarà possibile rendere più facile la saldatura elettrolitica? Questo articolo contiene le linee guida per la progettazione di un elettrolizzatore, nonché suggerimenti per il suo utilizzo. La cella elettrolitica descritta nell'articolo è bipolare, ha 110 celle elettrolitiche collegate in serie nel circuito DC. Ogni elettrodo, ad eccezione dei due estremi, funziona da catodo da un lato e da anodo dall'altro. Questo elettrolizzatore differisce da quelli descritti in precedenza [1,2, 1] per l'assenza di un trasformatore step-down, che ha permesso di ridurre il costo di fabbricazione dell'apparato e il suo peso. È possibile regolare le prestazioni più facilmente (Fig. 245), ma tale necessità non si è presentata. I diodi a ponte (quattro D1A) sono stati utilizzati senza radiatori, poiché la potenza del dispositivo è di circa XNUMX kW.
In totale, abbiamo costruito tre elettrolizzatori, che hanno fornito un'esperienza molto preziosa. Considera l'ultimo design di maggior successo, nonché le idee per il suo miglioramento. Cominciamo con le piastre metalliche che svolgono contemporaneamente il ruolo sia di elettrodi che di alette di raffreddamento dell'aria. Come materiale sono stati utilizzati acciaio 3, acciaio 45 e acciaio inossidabile, non abbiamo notato alcuna differenza. Poiché lo spessore delle piastre non ha alcun ruolo, nell'ultimo modello è stato utilizzato ferro molto sottile, che ha permesso di ridurre drasticamente la lunghezza e il peso della cella. Per un elettrolizzatore senza trasformatore con una potenza di circa 1 kW, dovranno essere tagliate 109 piastre (Fig. 2). La loro forma può essere sia ottagonale che rotonda (per facilitare l'apparato), ma questo aumenterà il tempo di raffreddamento dell'elettrolizzatore.
Va detto che questo elettrolizzatore non è adatto per il funzionamento continuo a lungo termine, può essere utilizzato solo periodicamente. Il motivo è il graduale riscaldamento dell'elettrolita alla formazione di vapore acqueo che, una volta nel bruciatore, interrompe (spegne) la fiamma. Metodi di controllo: raffreddamento dell'elettrolizzatore, dell'elettrolita e del gas, aumentando la quantità di elettrolita (distanza interelettrodica). A proposito, l'efficienza dell'elettrolizzatore aumenta solo con l'aumentare della temperatura e alcuni impianti industriali funzionano a una temperatura dell'elettrolita fino a 95°C! Si noti che rispetto a [2], il numero di fori praticati nelle piastre è ridotto di 6 volte. Su consiglio dell'inventore R. Stasiv, nella piastra è rimasto un solo foro, che elimina completamente il riscaldamento parassitario dell'elettrolita. Il diametro di questo foro determina la velocità di riempimento della cella, ma un foro troppo grande ridurrà l'area utilizzabile degli elettrodi o provocherà un riscaldamento parassitario dell'elettrolita. È meglio se questo foro non ha una forma rotonda, ma figurata (evidenziata in Fig. 3 da una linea in grassetto).
Durante il funzionamento, i lati delle piastre, che fungono da anodi, si consumano (si ossidano). Per non pulirli, i dispositivi industriali utilizzano anodi rivestiti di nichel solforato o ordinario. Non c'è bisogno di temere che le piastre di ferro si arrugginiscano, poiché ciò non accade in un ambiente alcalino. L'alcali (KOH o NaOH) fa parte dell'elettrolita. Al momento dell'acquisto, chiedi potassio caustico o sodio, potassio o idrossido di sodio, soda caustica. La sicurezza delle piastre degli elettrodi, in particolare dell'anodo, dipende dalla qualità dell'elettrolita. Concentrazione di alcali - 5...30%. Negli elettrolizzatori industriali viene utilizzato prevalentemente KOH, in assenza del quale abbiamo utilizzato NaOH. L'alcali deve essere pulito, non influenzato dal contatto con l'anidride carbonica nell'aria, sulla quale si trasforma in potassa (K2CO3) o soda (Na2CO3). Durante il funzionamento, l'alcali non diminuisce, è necessario aggiungere solo acqua distillata. Se l'acqua distillata non è disponibile, prepara i suoi amii usando un alambicco. Se l'elettrolito viene a contatto con gli occhi, sciacquare immediatamente con abbondante acqua distillata. È meglio lavorare con l'elettrolita in occhiali di sicurezza, che possono essere facilmente e rapidamente ricavati da una bottiglia di plastica [3]. I cuscinetti in gomma (Fig. 4) svolgono la funzione di bagni di elettrolisi. Nel nostro caso, ci sono voluti 110 pezzi. Per il primo elettrolizzatore tagliato con le forbici. Su un tornio taglia (tutto in una volta) le guarnizioni della seconda cella. Per il terzo sono stati utilizzati anelli realizzati mediante vulcanizzazione: questo è il modo più economico. La capacità del dispositivo, e quindi il numero di ricariche di elettrolita, dipende dallo spessore delle guarnizioni. Abbiamo provato lo spessore degli anelli da 2 a 5 mm, non abbiamo notato molta differenza. Le più economiche sono le guarnizioni quadrate, ma non le abbiamo utilizzate perché volevamo ottenere un'elevata pressione dei gas di scarico. Negli impianti industriali, per ottenere un'elevata efficienza, la pressione viene aumentata a 200 o più atmosfere, e senza costi aggiuntivi, grazie alla sola energia di formazione del gas. Più di una volta abbiamo visto rapporti sull'eccesso di efficienza dell'elettrolisi con metodi moderni oltre il 100%.
Gli elettrodi terminali sono diversi dal resto. Si tratta di due piastre in acciaio spesse (8 ... 10 mm) che, con l'ausilio di una fascetta, tengono tutte le piastre e le guarnizioni in un unico pacco. Una delle piastre funge solo da catodo, l'altra da anodo. In una delle piastre è stato praticato un foro per il montaggio di un serbatoio universale (Fig. 5).
Questo serbatoio è un'altra caratteristica del nostro elettrolizzatore (fig.6).
Svolge il ruolo di bocchettone di riempimento, ricevitore di gas, trappola per schiuma ed è semplicemente necessario per il funzionamento dell'apparato (Fig. 7), dove a) riempimento di elettrolita, aggiunta di acqua; b) drenare l'eccesso; c) equalizzazione della concentrazione; d) lavoro; e) scarico).
Quando si spegne l'elettrolizzatore azionato con un gorgogliatore, si consiglia di svitare immediatamente il coperchio del serbatoio, poiché il gas di raffreddamento attirerà liquido dal gorgogliatore (non mostrato in Fig. 7). Durante il funzionamento dell'elettrolizzatore, nel serbatoio vengono raccolti alcali altamente concentrati, che vengono sciolti in modo sicuro con acqua distillata durante il rabbocco. Va tenuto presente che un elettrolizzatore senza trasformatore è molto pericoloso, poiché non dispone di isolamento galvanico dalla rete. Il massetto elettrolitico è composto da 4 prigionieri e 8 dadi. Puoi anche usare 4 bulloni lunghi. Mettiamo tubi in PVC sulle borchie, rondelle in acciaio e incisori sotto i dadi. La lunghezza dei prigionieri dipende dallo spessore di tutte le guarnizioni e piastre allo stato compresso. Quattro guarnizioni isolanti per dadi (Fig. 8) erano realizzate in plastica resistente. Svolgono la funzione di otto gambe, poiché nel processo di manutenzione il nostro dispositivo deve essere capovolto (Fig. 7).
Quando un bruciatore ad elettrolisi non protetto viene spento, una miscela stechiometrica di idrogeno e ossigeno (2:1) esplode. Si consiglia di spegnere il bruciatore immergendolo in acqua prima di spegnere l'apparecchio, in quanto sott'acqua la fiamma ossicombustibile brucia solo in presenza di carbone caldo (grafite). I rompifiamma all'interno del bruciatore spesso non funzionano, poiché l'energia di accensione (calore) dell'idrogeno è 15 volte inferiore e la velocità di propagazione del fronte di fiamma è 8 volte maggiore di quella dei gas combustibili convenzionali. Poiché la radiazione della fiamma dell'idrogeno è 10 volte inferiore e la temperatura di accensione (da non confondere con il calore) è maggiore, gli scaricatori di fiamma devono essere un potente dissipatore di calore. Un tale rompifiamma può essere realizzato con un sottile filo di rame (senza vernice), che viene inserito saldamente con un martello nel corpo metallico del bruciatore utilizzando un percussore conico. Utilizzano anche guarnizioni idrauliche (gorgogliatrici) riempite con acqua o cherosene, oltre a chiudere il gasdotto. Il miglior gasdotto è un tubo trasparente da un contagocce medico. Gli sparger sono realizzati con bottiglie di plastica (Fig. 9) con una capacità di 0,5 litri.
Se vuoi più gas di elettrolisi, aumenta l'area totale degli elettrodi, non la tensione. La tensione dei migliori elettrolizzatori è compresa tra 1,7 e 2,6 V per cella. Se non riesci a realizzare un elettrolizzatore grande, creane due o più piccoli e collegali in parallelo per lavorare insieme. Inizialmente, il nostro elettrolizzatore era destinato solo alla dimostrazione sulla televisione repubblicana (1991) di un motore a vapore a combustione interna. Un esperto saldatore a gas è stato incaricato di studiare le capacità di saldatura di una fiamma acqua-ossigeno. Senza frenare il suo entusiasmo, lo specialista ha immediatamente stabilito che il dispositivo produceva troppo ossigeno e richiedeva l'aggiunta di idrocarburi: gas combustibili, come il propano, o vapori di liquidi combustibili. Allo stesso tempo, l'idrogeno libero accelera notevolmente il processo di combustione, che aumenta la temperatura della fiamma. Uno dei potenziali clienti dell'elettrolizzatore (gioielliere M. Kanaev) ha riferito che i suoi colleghi anziani passano il gas dell'elettrolizzatore attraverso alcool metilico, benzina o benzina e mantengono questa tecnologia con la massima riservatezza. Ci sono voci tra la gente sulla saldatura a gas, che non richiede bombole di carburo e ossigeno. Con ogni probabilità, questa leggendaria saldatura a gas è l'elettrolisi con l'aggiunta di idrocarburi. Una volta, prima della diffusa introduzione della saldatura ad arco elettrico, la saldatura elettrolitica soddisfaceva completamente gli industriali. Oggi, quando estraggono vecchi serbatoi da fiumi e paludi, sono sorpresi soprattutto dalle cuciture lucenti e uniformi sullo sfondo del ferro arrugginito: questo è il lavoro dell'elettrolizzatore. Non abbiamo ancora incontrato una persona delusa dall'elettrolizzatore, quindi in conclusione qualche parola sulle prospettive. Ottenere idrogeno e ossigeno usando un elettrolizzatore è oggi il più costoso. Ma è difficile trovare un sostituto per un elettrolizzatore dove non ci sono apparecchiature a gas e dove sono richiesti lavori di saldatura di alta qualità e una speciale purezza della fiamma. Poiché nella tecnologia per ottenere idrogeno atomico (H) e ozono (O3) sono gli stessi, è possibile utilizzare un ozonizzatore per aumentare l'energia del bruciatore. È anche possibile aumentare la temperatura aumentando la pressione nella zona di saldatura. L'idrogeno e l'ossigeno possono essere separati utilizzando un ciclone a gas (tubo a vortice). Per la medicina, si possono realizzare i cosiddetti bisturi al plasma. La sfera di utilizzo dell '"acqua che brucia" potrebbe rivelarsi molto più ampia di quanto si possa immaginare oggi, quindi invitiamo i lettori della rivista a sperimentare in prima persona l'elettrolizzatore e condividere la propria esperienza. letteratura:
Autori: I.P. Oleinik, Yu.I. Barbuto
Macchina per diradare i fiori nei giardini
02.05.2024 Microscopio infrarosso avanzato
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01.05.2024
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