Построить самому аппарат, вырабатывающий водород для пламенной сварки, не очень сложно. Только прежде нужно разобраться, какие задачи придется решать с помощью данного аппарата и сколько для этого потребуется водорода. Потому что размеры аппарата будут зависеть от объема производимых работ.

Принцип действия аппарата осознан на электролизе воды. Напомним, что электролиз — процессы электрохимического окисления-восстановления, происходящие на электродах, погруженных в электролит, при прохождении электрического тока. При электролизе положительно заряженные ионы электролита (катионы) движутся к катоду, а отрицательно заряженные ионы (анионы) — к аноду. Электролиз воды (для получения водорода) ведут постоянным током, пропуская его через раствор щелочи (КОН или NОH).

Кислоты для этого не используют во избежание коррозии стальной аппаратуры. Аппарат, конструкция которого приведена ниже, предназначен для мелких гаражных работ: сварки, пайки твердыми припоями. Аппарат (рис. 1) состоит из двух боковин, между которыми с помощью 4 шпилек зажат пакет элементов. Для контроля за уровнем электролита в аппарате одну из боковин необходимо изготовить из прозрачного материала толщиной 10…20 мм. Для этого подойдет оргстекло соответствующей толщины. Если такого листа не найдется, можно склеить его из нескольких тонких листов. Склеивают такие листы обычно хлористым метиленом (метиленхлоридом) или дихлорэтаном, которые хорошо растворяют оргстекло. Помните только, что эти вещества ядовиты, поэтому необходимо соблюдать правила предосторожности, работая с ними только в проветриваемом помещении. Для второй боковины подойдет любой изоляционный материал.

Изготовление боковин не требует особого умения. Сначала вырезают два прямоугольных листа из выбранного материала по указанным размерам (рис. 1). На одном из листов размечают отверстия под шпильки. Затем складывают оба листа вместе, сжимают их струбцинами и сверлят в них отверстия под шпильки «за один проход». В одной боковине (желательно прозрачной) вверху (на расстоянии 88 мм от осевой линии) формируют резьбовое отверстие под штуцер, через который будет выходить из аппарата газ. В другой боковине подобное отверстие располагают уже внизу и устанавливают в нем трубку, через которую в аппарат заливают раствор щелочи. В верхней части обеих боковин предусматривают продолговатые отверстия, чтобы получились ручки для переноса аппарата (см. рис. 1). О боковинах все.

Изготовление элементов. Каждый такой элемент состоит из стального диска и приклеенного к нему резинового кольца. Подобных элементов придется изготовить примерно 50 штук. Падение напряжения на каждом элементе должно составлять примерно 2 В, а так как наш аппарат подключен к источнику постоянного тока напряжением 100 В, несложно подсчитать, что для нашего аппарата придется изготовить именно 50 элементов (110 В : 2 В « 50).

Итак, из стального листа (чем металл тоньше, тем легче аппарат, а чем он толще, тем больше срок службы аппарата) вырезают диски (рис. 2). При этом необходимо, чтобы диски были одного размера. Для этого вырезанные диски складывают в пакет, стягивают струбциной и обрабатывают напильником, придавая дискам одинаковую форму. Далее на верхнем диске пакета размечают два отверстия и сверлят диски «на проход» сверлом диаметром 16 мм. Верхнее отверстие предназначено для циркуляции газа в аппарате, а нижнее — для циркуляции в нем раствора. Обратите внимание, что у двух дисков необходимо оставить по ушку с отверстием диаметром 5 мм (к этим дискам потом подсоединяют электрические провода).

Обработав диски, пакет разбирают, после чего каждый диск очищают от ржавчины и удаляют у них заусенцы. Замечу, что от заусенцев избавляются обязательно, чтобы в дальнейшем при сборке аппарата не поранить руки. В заключение диски тщательно обрабатывают мелкой шкуркой (до блеска) и обезжиривают с помощью какого-либо растворителя или бензина. Можно для обезжиривания использовать раствор кальцинированной соды с последующей промывкой дисков холодной
водой и обязательной сушкой.

Резиновые кольца-прокладки вырезают из щелочестойкой резины толщиной 4…5 мм с гладкой поверхностью. Наружный диаметр кольца 220 мм, внутрнний — 210 мм. Кольца вырезают ножом, с помощью ножниц или даже на механических станках. Подойдут и готовые кольца, которые, например, используют для уплотнения крышек в бидонах или флягах. Перед приклеиванием резинового кольца к металлическому диску поверхность резинового кольца необходимо подготовить, зачистив наждачной бумагой боковую поверхность кольца до получения шероховатости. Затем кольца обезжиривают, протирая их смоченной в бензине ветошью. После того как бензин испарится, а это происходит очень быстро, на поверхность кольца можно нанести тонкий слой клея. Здесь подойдут следующие клеи: 88Н, «Момент», ЭДП (эпоксидный).

Чтобы элементы (диск с приклеенным кольцом) были одинаковыми и потом легко собирались в пакет, их формируют с помощью кондуктора (рис. 3). Последний представляет собой короткий чурбак диаметром 210 мм. На торце чурбака на расстоянии 175 мм одна от другой (симметрично относительно центра) прибиты гвоздями две шайбы наружным диаметром 15 мм и толщиной 1,5…2 мм. На эти шайбы будут надеваться стальные листы своими 16-миллиметровыми отверстиями. Процесс приклеивания резиновых колец следующий. Сначала на чурбак укладывают диск, надевая его при этом на шайбы. Затем чурбак вместе с диском переворачивают, укладывая диск на какую-нибудь ровную поверхность (см. рис. 3). Остается нанести клей на одну поверхность резинового кольца, выдержать небольшую паузу (как обычно делают при склеивании деталей), надеть на чурбак резиновое кольцо, повернув его вниз намазанной клеем стороной, и аккуратно прижать кольцо к стальному диску. Затем дают клею немного подсохнуть, после чего из диска с кольцом вынимают чурбак. Один элемент готов. Остальные делают по этой же технологии. Изготовленные элементы последовательно укладывают стопкой, то есть друг на друга, или кладут на каждый элемент небольшой груз. Это делается для того, чтобы резиновые кольца не отклеились от стальной пластины пока клей еще не подсох окончательно.

Сборку элементов в пакет производят с помощью другого простого приспособления (рис. 4), которое представляет собой какое-либо основание, например, доску, с двумя вертикально установленными на ней штырями диаметром 15 мм.

При сборке водородно-кислородного аппарата на это основание сначала укладывают стальным диском вниз первый элемент (с ушком), надев, конечно, при этом элемент на штыри. Затем наносят клей на поверхность резинового кольца уложенного элемента и на поверхность стального диска следующего элемента (без ушка), после чего надевают последний на штыри, диском вниз, понятно. Так стальной диск каждого последующего элемента приклеивают к резиновому кольцу предыдущего элемента, в результате чего формируется многокамерный пакет. При сборке следят, чтобы элементы не сдвигались относительно друг друга. Последним элементом в пакете будет элемент с ушком. Пакет почти собран. Осталось только подождать, когда клей подсохнет, после чего пакет снимают со штырей и приклеивают к стальному диску первого элемента резиновое кольцо.
Далее можно установить с двух сторон пакета боковины и стянуть их шпильками, которые не должны касаться дисков. В боковину с верхним резьбовым отверстием вворачивают штуцер, диаметр отверстия в котором равен 5…6 мм. На штуцер наденьте подходящий шланг. Давление в аппарате не большое, так как сколько газа вырабатывается, столько и сгорает, поэтому в качестве шланга подойдет обычная полиэтиленовая трубка. Но лучше все-таки поставить шланг, используемый при газопламенной сварке. В другую боковину (с нижним резьбовым отверстием) устанавливают металлическую трубку для заливки в аппарат щелочи (см. рис. 1).

Чтобы не произошел проскок пламени из горелки в аппарат, газ из последнего сначала поступает в гидравлический затвор (рис. 5). Затвор делают из отрезка стальной трубы диаметром 76 мм и длиной 200 мм. Затвор представляет собой сосуд со съемной крышкой, в которой вварены две трубки. По длинной газ из аппарата поступает в затвор, барбатирует через налитую в сосуд воду и по короткой трубке выходит из сосуда. Система крепления крышки к корпусу сосуда понятна из рис. 5. Между крышкой и корпусом обязательно устанавливают прокладку.

Горелка (рис. 6) представляет собой трубку диаметром 8 мм (толщина стенки 1 мм). На один конец трубки надевают шланг, идущий от затвора. На другом конце этой трубки нарезана резьба М 8 x 1 и накручен мундштук с выходным отверстием диаметром 0,8 мм. Чтобы трубку-горелку было удобно держать в руках, на нее надевают деревянную ручку.

Электрическая схема водородно-кислородного аппарата приведена на рис. 7. Собрана она из типовых деталей. Понижающий трансформатор (220 х 110 В) мощностью 0,5 кВА. Выпрямительный мост собран на диодах Д 226 по традиционной схеме. Реостат рассчитан на ток 5…6 А. Все детали крепят наверху пакета элементов, что делает аппарат удобным при переноске. Производительность аппарата можно регулировать, изменяя значение тока в цепи с помощью реостата или повышая или уменьшая уровень раствора щелочи в аппарате. Если нет -реостата, последний можно заменить обычной лампочкой (вворачивая в патрон лампочки различной мощности, добиваются подходящего режима).
На крайних металлических дисках пакета имеются ушки с отверстиями, к которым подключают провода от реостата и моста. Сечение проводов 2…2,5 мм2.

Аппарат можно подключать к источнику постоянного тока напряжением и 220 В. В этом случае при приведенных выше размерах аппарата его производительность возрастет в два раза. Чтобы в этом случае оставить прежнюю производительность, придется уменьшить в два раза площадь пластин.

Работа аппарата. Приготовим 10%-ный раствор щелочи КОН. Зл этого раствора заливают в аппарат через трубку, которая находится на одной из боковин. Закрывают трубку резиновой пробкой. Чем выше уровень раствора в аппарате, тем больше будет контактная поверхность и тем больше будет вырабатываться газа. За уровнем следят через прозрачную боковину. Для начала можно залить аппарат до половины. Аппарат не имеет ни предохранительных клапанов, ни запорных вентилей, горелка всегда открыта, сколько газа выработается, столько и сгорит. Меняя реостатом ток, регулируют производительность аппарата.

В. Клименков, Журнал Сделай сам №2-03г.
Статьи по теме: От теории к практике