Аппарат для газовой резки и сварки своими руками
Авторизация на сайте
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. О том, как своими руками сделать 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, пойдет речь в этой статье.
В конструкции данного аппарата 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.
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.
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.
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 — 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.
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 6,2×1, 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).
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.
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.
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).
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).
Рис.4. Принципиальная электрическая схема блока электропитания.
По сути, это — двух-полупериодный, 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 магнито-провода 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.Радьков, Татарстан
МК 03 1997
Источник
Газогенератор из подручных материалов (питается сварочным аппаратом)
Всем привет, решил для себя сделать газогенератор, идеей было сделать газовую горелку, которой можно резать металл, паять, разогревать кузнечную печь и так далее. В качестве источника питания было принято решение использовать инверторный сварочный аппарат. Такой блок питания выдает большой ток, что нам и нужно для расщепления воды на кислород и водород. У меня инвертор постоянного тока, но будет работать и переменного, в том числе и трансформаторный сварочный аппарат подойдет.
Получить горючий газ мне удалось, но вот пока не могу придумать, как сделать правильно форсунку. Дело в том, что гремучий газ является уже готовой смесью, которая горит где угодно. Так, например, если поджечь обычный природный, он будет гореть факелом на конце трубы, и огонь не будет заходить внутрь трубы, так как там нет кислорода, который есть в атмосфере. А вот когда мы поджигаем гремучий газ, он горит внутри трубы! Из-за этой проблемы у меня два раза взорвался газосборник и один раз гидрозатвор.
Единственный вариант, как решить эту проблему – это устанавливать очень маленькое по диаметру сопло, при этом взрыва не происходит. Почему, я не понял. Если у вас есть решение этой проблемы, поделитесь!
Материалы и инструменты, которые я использовал:
Список материалов:
— старая пластиковая канистра времен СССР;
— бутылка на 5 литров или еще одна маленькая канистра;
— кусок гибкого шланга;
— нержавеющая сталь (для электродов);
— два болта с гайками и шайбами или резьбовые стержни (для контактов);
— пластиковые трубки чтобы сделать штуцеры (или покупные из металла);
— старый фильтр тонкой очистки (для гидрозатвора);
— изолента, проволока;
— сопло от зажигалки (это использовал я для эксперимента);
— кусок металлической трубки.
Список инструментов:
— сварочный аппарат;
— болгарка;
— дрель (я ковырял отверстия ножницами…);
— паяльник.
Процесс изготовления газового генератора:
. Предостережение.
Будьте осторожны при подобных экспериментах! Гремучий газ очень взрывоопасен, причем поджигается он не только от спичек, но и от сжатия. Не собирайте газ, используйте его сразу по мере генерирования. Если пожечь даже немного пены с этим газом, последует очень громкий взрыв. При объеме газа в несколько кубов можно запросто повредить слух.
Газ расширяется с чудовищной скоростью и силой! Все резервуары делаем из пластика, никакого стекла или металла! В противном случае при взрыве получите повреждения осколками!
Будьте осторожны при работе с электрикой и водой, так как это несовместимые понятия и вместе они вдвойне опасны для жизни!
Шаг первый. Подготовка основного резервуара
Проблема конструкции такого генератора в том, что внутри емкости проблемно установить большие электроды. Также емкость должна быть большая по размерам, так как при работе электроды сильно нагреваются, и если воды будет мало, она будет быстро закипать. К тому-же конструкция должна быть безопасна, она не должна накапливать много газа, особенно недопустимо накапливание гремучего газа под давлением!
Я решил сделать реактор из двух емкостей. Основная емкость нужна для того, чтобы наливать в нее воду. Для этих целей я нашел старую пластиковую канистру. При помощи болгарки срезал канистре «башку», чтобы можно было внутрь установить второй резервуар. Сделать это все реально болгаркой, но только пластик плавится, здорово летит во всех направлениях. Я работал в шортах и потом долго его выковыривал с ног
Шаг второй. Изготавливаем электроды
Электроды я сделал из нержавеющей стали, конкретно марки не знаю, но сталь прекрасно варится и притягивается магнитом. Нержавейка хороша тем, что она не окисляется при электролизе, в отличие от всех других металлов. Это практически вечные электроды. Я вырезал две пластины размерами примерно 23Х10 см, примерно по высоте резервуара.
Теперь нам нужно установить электроды друг напротив друга с небольшим зазором. Чем меньше будет напряжение блока питания, тем меньше делаем зазор. У меня он получился около 2 мм. Между пластинами нужно установить какой-то изолятор. Я нашел сетку от холодильника, отрезал нужные куски и установил по краям, получив необходимый зазор. Теперь встает вопрос, как же соединить пластины вместе, и это соединение не должно проводить ток.
Просверлить сталь оказалось проблематично, поэтому сделал на краях пропилы, а потом скрутил пластины медным проводом с толстой изоляцией. В итоге ячейка была собрана
В завершении осталось сделать контакты, с помощью которых будем подавать напругу. Для этих целей нашел стержень с резьбой и разрезал пополам. Приварил стержни к электродам. После этого их можно прокрасить, чтобы не ржавели.
Шаг третий. Газосборный купол (первый эксперимент)
Чтобы установить ячейку внутри основного резервуара сверлим отверстия. Для крепления используем 4 шайбы и 4 гайки. Теперь нам осталось установить газосборный резервуар. Суть в том, что при работе генератора газ поднимается над ячейкой вверх, поэтому нам нужно установить над ячейкой купол, который будет его собирать. Первый купол я сделал из 5-ти литровой пластиковой бутылки. Отрезаем от него дно, сверлим отверстия под контакты ячейки и устанавливаем на свое место.
Безопасность такой конструкции в том, что когда газ будет накапливаться, и ему некуда будет деваться, он будет вытеснять из купола воду, тем самым замедляя, выработку газа. А если газа будет слишком много, он просто будет выходить наружу из под купола.
Сразу после этого я установил на купол крышку, подключил к ней шланг и начал эксперимент. Газ поджигал непосредственно на конце трубки, сразу произошел взрыв, и меня облило водой. Звук взрыва был оглушительным, будьте осторожны… Конечно, после этого купол был полностью разрушен.
Далее я сделал более качественный купол из еще одной маленькой пластиковой канистры. Но в будущем и его разорвало по моей глупости Срезал у канистры верх, а в дно впаял трубочку в качестве штуцера. Конструкция получилась довольно надежная, буду восстанавливать ее в таком-же варианте.
На видео можно увидеть, как выделяется газ. Сила тока при этом самая минимальная, это 35 Ампер! Сперва заливал обычную дождевую воду, но она дистиллированная и генератор не работал. Но все заработало как нужно, когда добавил столовую ложку соли. Примерно на 8 литров нужная неполная столовая ложка соли. Чем больше соли, тем сильнее реакция, но и нагрузка на блок питания будет выше.
Шаг пятый. Сопло
Вот то самое сопло, на котором все работало и ничего не взрывалось. Длина факела на таком сопле составила сантиметра 3, факел хорошо жег дерево, да и вообще все на свете, температура там очень высокая. К сожалению, видео не записал.
Сопло я вытащил из зажигалки, оно выкручивается. Внутри этой штуки есть клапан в виде конуса из резины, его нужно убрать. Сопло установил внутри трубки из меди, подмотав на него изоленты. Но тут возникла проблема, пламя горит на кончике сопла и сильно его разогревает, поэтому это тоже не вариант.
Шаг шестой. Заключение
В целом генератор работает, газа выделяется много. Чем больше соли и ампер, тем больше газа. Но нужно придумать грелку, которая не будет пропускать пламя внутрь шланга. Как ее сделать, у кого какие мысли? Еще нужно придумать ,как гасить горелку, так как при падении давления огонь будет также проходить внутрь шланга и приводить ко взрыву. Для других экспериментов типа горючей пены, взрыва пластиковых бутылок генератор полностью готов!
На этом все, делитесь своими соображениями, как сделать сопло. Хочу сделать кузнечную печь или как минимум газовый резак. Кстати, так можно будет и варить газом. На этом у меня все, удачи и берегите себя!
Источник