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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE soudage par électrolyse. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / poste à souder Une machine de soudage à décomposition d'eau est plus chère qu'une machine conventionnelle. Peut-être sera-t-il possible de faciliter le soudage électrolytique ? Cet article contient des directives pour la conception d'un électrolyseur, ainsi que des conseils pour son utilisation. La cellule électrolytique décrite dans l'article est bipolaire, elle comporte 110 cellules électrolytiques connectées en série dans le circuit DC. Chaque électrode, à l'exception des deux extrêmes, fonctionne comme une cathode d'un côté, et comme une anode de l'autre. Cet électrolyseur diffère de ceux décrits précédemment [1,2, 1] par l'absence de transformateur abaisseur, ce qui permettait de réduire le coût de fabrication de l'appareil et son poids. Il est possible de réguler les performances plus facilement (Fig. 245), mais un tel besoin ne s'est pas fait sentir. Des diodes en pont (quatre D1A) ont été utilisées sans radiateurs, car la puissance de l'appareil est d'environ XNUMX kW.
Au total, nous avons construit trois électrolyseurs, ce qui a donné une expérience très précieuse. Considérez la conception la plus récente et la plus réussie, ainsi que des idées pour son amélioration. Commençons par des plaques métalliques qui jouent à la fois le rôle d'électrodes et d'ailettes de refroidissement par air. L'acier 3, l'acier 45 et l'acier inoxydable ont été utilisés comme matériau, nous n'avons remarqué aucune différence. L'épaisseur des plaques ne jouant aucun rôle, du fer très fin a été utilisé dans le dernier modèle, ce qui a permis de réduire drastiquement la longueur et le poids de la cellule. Pour un électrolyseur sans transformateur d'une puissance d'environ 1 kW, il faudra découper 109 plaques (Fig. 2). Leur forme peut être à la fois octogonale et ronde (pour faciliter l'appareillage), mais cela augmentera le temps de refroidissement de l'électrolyseur.
Il faut dire que cet électrolyseur n'est pas adapté à un fonctionnement continu à long terme, il ne peut fonctionner que périodiquement. La raison en est l'échauffement progressif de l'électrolyte jusqu'à la formation de vapeur d'eau qui, une fois dans le brûleur, coupe (éteint) la flamme. Méthodes de contrôle : refroidissement de l'électrolyseur, de l'électrolyte et du gaz, augmentation de la quantité d'électrolyte (distance interélectrodes). Soit dit en passant, l'efficacité de l'électrolyseur n'augmente qu'avec l'augmentation de la température, et certaines installations industrielles fonctionnent à une température d'électrolyte allant jusqu'à 95°C ! Veuillez noter que par rapport à [2], le nombre de trous percés dans les plaques est réduit de 6 fois. Sur les conseils de l'inventeur R. Stasiv, un seul trou a été laissé dans la plaque, ce qui élimine complètement l'échauffement parasite de l'électrolyte. Le diamètre de ce trou détermine le taux de remplissage de la cellule, mais un trou trop grand réduira la surface utilisable des électrodes ou provoquera un échauffement parasite de l'électrolyte. Il vaut mieux que ce trou n'ait pas une forme ronde, mais une forme figurée (mise en évidence sur la Fig. 3 par une ligne en gras).
Pendant le fonctionnement, les côtés des plaques, qui servent d'anodes, s'usent (s'oxydent). Pour ne pas les nettoyer, les appareils industriels utilisent des anodes recouvertes de nickel sulfuré ou ordinaire. Il n'y a pas lieu d'avoir peur que les plaques de fer rouillent, car cela ne se produit pas dans un environnement alcalin. L'alcali (KOH ou NaOH) fait partie de l'électrolyte. Lors de l'achat, demandez du potassium ou du sodium caustique, de l'hydroxyde de potassium ou de sodium, de la soude caustique. La sécurité des plaques d'électrodes, en particulier de l'anode, dépend de la qualité de l'électrolyte. Concentration alcaline - 5...30 %. Dans les électrolyseurs industriels, le KOH est majoritairement utilisé, en l'absence duquel nous avons utilisé le NaOH. L'alcali doit être propre, non affecté par le contact avec le dioxyde de carbone dans l'air, sur lequel il se transforme en potasse (K2CO3) ou soude (Na2CO3). Pendant le fonctionnement, l'alcali ne diminue pas, seule de l'eau distillée doit être ajoutée. Si l'eau distillée n'est pas disponible, préparez son amii à l'aide d'un alambic. Si de l'électrolyte entre en contact avec vos yeux, rincez-les immédiatement et abondamment avec de l'eau distillée. Il est préférable de travailler avec l'électrolyte dans des lunettes de sécurité, qui peuvent être fabriquées facilement et rapidement à partir d'une bouteille en plastique [3]. Les tampons en caoutchouc (Fig. 4) remplissent la fonction de bains d'électrolyse. Dans notre cas, il a fallu 110 pièces. Pour le premier électrolyseur coupé aux ciseaux. Sur un tour, coupez (tous en même temps) les joints de la deuxième cellule. Pour le troisième, des anneaux fabriqués par vulcanisation ont été utilisés - c'est le moyen le plus économique. La capacité de l'appareil, et donc le nombre de recharges d'électrolyte, dépend de l'épaisseur des joints. Nous avons essayé l'épaisseur des anneaux de 2 à 5 mm, nous n'avons pas remarqué beaucoup de différence. Les plus économiques sont les joints carrés, mais nous ne les avons pas utilisés, car nous voulions obtenir une pression élevée des gaz d'échappement. Dans les installations industrielles, afin d'atteindre un rendement élevé, la pression est augmentée à 200 atmosphères ou plus, et sans frais supplémentaires, en raison de la seule énergie de formation de gaz. Plus d'une fois, nous avons vu des rapports sur l'excès d'efficacité de l'électrolyse par des méthodes modernes de plus de 100%.
Les électrodes d'extrémité sont différentes du reste. Ce sont deux plaques d'acier épaisses (8 ... 10 mm) qui, à l'aide d'une attache, maintiennent toutes les plaques et tous les joints dans un seul emballage. L'une des plaques sert uniquement de cathode, l'autre d'anode. Un trou a été percé dans l'une des plaques pour le montage d'un réservoir universel (Fig. 5).
Ce réservoir est une autre caractéristique de notre électrolyseur (fig.6).
Il joue le rôle de tubulure de remplissage, de réservoir de gaz, de piège à mousse, et est simplement nécessaire au fonctionnement de l'appareil (Fig. 7), où a) remplissage d'électrolyte, ajout d'eau ; b) vidanger l'excédent ; c) égalisation de la concentration ; d) travail ; e) vidange).
Lors de l'arrêt de l'électrolyseur fonctionnant avec un barboteur, nous vous conseillons de dévisser immédiatement le couvercle du réservoir, car le gaz de refroidissement aspirera du liquide du barboteur (non représenté sur la Fig. 7). Pendant le fonctionnement de l'électrolyseur, un alcali hautement concentré est collecté dans le réservoir, qui est dissous en toute sécurité avec de l'eau distillée lors du remplissage. Il convient de garder à l'esprit qu'un électrolyseur sans transformateur est très dangereux, car il n'a pas d'isolation galvanique du secteur. La chape électrolytique se compose de 4 goujons et 8 écrous. Vous pouvez également utiliser 4 boulons longs. Nous mettons des tubes PVC sur les goujons, des rondelles acier et des graveurs sous les écrous. La longueur des goujons dépend de l'épaisseur de tous les joints et plaques à l'état comprimé. Quatre joints isolants pour écrous (Fig. 8) étaient en plastique durable. Ils remplissent la fonction de huit pattes, car lors du processus de maintenance, notre appareil doit être retourné (Fig. 7).
Lorsqu'un brûleur d'électrolyse non protégé est éteint, un mélange stoechiométrique d'hydrogène et d'oxygène (2:1) explose. Il est recommandé d'éteindre le brûleur en le plongeant dans l'eau avant d'éteindre l'appareil, car sous l'eau la flamme oxycombustible ne brûle qu'en présence de charbon chaud (graphite). Les pare-flammes à l'intérieur du brûleur ne fonctionnent souvent pas, car l'énergie d'allumage (chaleur) de l'hydrogène est 15 fois inférieure et la vitesse de propagation du front de flamme est 8 fois supérieure à celle des gaz combustibles conventionnels. Étant donné que le rayonnement de la flamme d'hydrogène est 10 fois inférieur et que la température d'inflammation (à ne pas confondre avec la chaleur) est supérieure, les pare-flammes doivent être un dissipateur thermique puissant. Un tel pare-flammes peut être fabriqué à partir de fil de cuivre fin (sans vernis), qui est fermement enfoncé avec un marteau dans le corps métallique du brûleur à l'aide d'un percuteur conique. Ils utilisent également des joints hydrauliques (barboteurs) remplis d'eau ou de kérosène, ainsi que la fermeture du gazoduc. Le meilleur gazoduc est un tube transparent d'un compte-gouttes médical. Les spargers sont fabriqués à partir de bouteilles en plastique (Fig. 9) d'une capacité de 0,5 litre.
Si vous voulez plus de gaz d'électrolyse, augmentez la surface totale des électrodes, pas la tension. La tension des meilleurs électrolyseurs est de l'ordre de 1,7 ... 2,6 V par cellule. Si vous ne pouvez pas fabriquer un grand électrolyseur, fabriquez-en deux petits ou plus et connectez-les en parallèle pour qu'ils fonctionnent ensemble. Au départ, notre électrolyseur n'était destiné qu'à la démonstration à la télévision républicaine (1991) d'une machine à vapeur à combustion interne. Un soudeur au gaz expérimenté a été chargé d'étudier les capacités de soudage d'une flamme eau-oxygène. Sans freiner son enthousiasme, le spécialiste a immédiatement déterminé que l'appareil produisait trop d'oxygène et nécessitait l'adjonction de combustibles hydrocarbures : gaz combustibles, comme le propane, ou vapeurs de liquides combustibles. Dans le même temps, l'hydrogène libre accélère considérablement le processus de combustion, ce qui augmente la température de la flamme. L'un des clients potentiels de l'électrolyseur (le bijoutier M. Kanaev) a indiqué que ses collègues seniors faisaient passer le gaz de l'électrolyseur à travers de l'alcool méthylique, de l'essence ou de l'essence et gardaient cette technologie dans la plus stricte confidentialité. Il y a des rumeurs parmi les gens sur le soudage au gaz, qui ne nécessite pas de bouteilles de carbure et d'oxygène. Selon toute vraisemblance, ce légendaire soudage au gaz est l'électrolyse avec adjonction d'hydrocarbures. Autrefois, avant la généralisation du soudage à l'arc électrique, le soudage électrolytique satisfaisait complètement les industriels. Aujourd'hui, lors de l'extraction de vieux réservoirs des rivières et des marécages, ils sont surtout surpris par les coutures brillantes et uniformes sur fond de fer rouillé - c'est le travail de l'électrolyseur. Nous n'avons pas encore rencontré de personne déçue par l'électrolyseur, donc en conclusion quelques mots sur les perspectives. L'obtention d'hydrogène et d'oxygène à l'aide d'un électrolyseur est aujourd'hui la plus coûteuse. Mais il est difficile de remplacer un électrolyseur là où il n'y a pas d'équipement à gaz et où un travail de soudure de haute qualité et une pureté de flamme particulière sont requis. Puisque dans la technologie d'obtention de l'hydrogène atomique (H) et de l'ozone (O3) sont les mêmes, un ozonateur peut être utilisé pour augmenter l'énergie du brûleur. Il est également possible d'augmenter la température en augmentant la pression dans la zone de soudage. L'hydrogène et l'oxygène peuvent être séparés à l'aide d'un cyclone à gaz (tube vortex). Pour la médecine, des scalpels à plasma peuvent être fabriqués. La sphère d'utilisation de "l'eau brûlante" peut s'avérer beaucoup plus large qu'on ne peut l'imaginer aujourd'hui, nous invitons donc les lecteurs du magazine à expérimenter eux-mêmes l'électrolyseur et à partager leur expérience. Littérature
Auteurs : I.P. Oleinik, Yu. I. Barbu
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