Инструменты и их рукоятки. Кокошник, коруна, кичка... ("Сделай сам" №2∙2007)

Водородная горелка в домашней мастерской позволяет снять многие проблемы, связанные с применением тонкого высокотемпературного факела. Особенно хороша она для ювелирных работ, связанных с пайкой твердыми припоями, температура плавления которых 600–900 °C. Применяя офлюсованную проволоку из того же металла (наподобие сварочных электродов), что и соединяемые детали, можно сваривать эти детали. Горелка позволяет выполнять местную термообработку инструмента, резать листовой металл, прожигать отверстия, обрабатывать химическое, в том числе и кварцевое, стекло (трубки, например, гнуть). Одним словом, изобретательный мастер найдет применение этому прибору.

К несомненным достоинствам можно отнести постоянную готовность к работе, простоту регулировки пламени, отсутствие какого-либо дефицитного горючего (газа, например), оптимальный постоянный состав горючей смеси, абсолютное отсутствие какого-либо запаха и копоти (продукт сгорания смеси — вода). Последнее обстоятельство немаловажно для мастера, оборудовавшего себе мастерскую в домашних условиях.

Только не надо думать, что, изготовив аппарат, вы будете сваривать водопроводные трубы. Мощности предлагаемого к изготовлению прибора не хватит для таких работ. Это прибор для деликатных, тонких, ювелирных работ. В принципе можно изготовить более мощный аппарат, которому будет доступна сварка даже трамвайных рельсов, но я это категорически не рекомендую. Ниже будет сказано, по каким соображениям. Для грубых работ лучше применять электросварочные аппараты и ацетиленовые горелки.

Состав прибора

Конструируя и изготовляя свой вариант устройства, я руководствовался материалами, опубликованными в журнале «Моделист конструктор» № 7, 1980 г., автор С. Серов, и «МК» № 10, 1985 г., автор Ю. Орлов. При этом я изменил и переработал все узлы конструкции применительно к своим небогатым возможностям изготовления в домашних условиях. Провел некоторые исследовательские эксперименты для выявления возможностей прибора и вариантов эксплуатации.

Блок-схема приведена на рис. 1, где: 1 — блок питания; 2 — электролизер; 3 — осушитель; 4 — водяной затвор; 5 — горелка.

Рис. 1

Общий вид моего варианта конструкции на фото 1 — вид спереди, фото 2 — вид с задней стороны. Трансформатора и ЛАТРа на этих фотографиях нет, особого интереса они не представляют.

Фото 1

Фото 2

Электролизер

Чертеж электролизера в сборе на рис. 2.

Рис. 2

_{На чертеже: 1) шпилька М6х160 4 шт. 2) гайка М6 8 шт. 3) шайба 8 шт. 4) рамка корпусная 2 шт. 5) щека 3 шт. 6) трубка изоляционная 4 шт. 7) кольцо резиновое 22 шт.8) пластина-электрод 10 шт. 9) штуцер 2 шт. 10) гайка М6х0,75 2 шт.11) шайба уплотнительная 2 шт. 12) лепесток контактный 2 шт. 13) ножка 4 шт.}

Электролизер представляет собой емкость, собранную из резиновых колец (7) с проложенными между ними электродами (8), зажатыми между двумя щеками (5) и стянутыми шпильками (1) через рамки (4).

Перед сборкой всего пакета на шпильки одевается хлорвиниловая трубка (6). Это необходимо дли того, чтобы все электродные пластины (8) были изолированы как от корпуса, так и друг от друга. Для плотной посадки надо взять отрезок трубки с внутренним диаметром 6 мм, необходимой длины (лучше с некоторым запасом), погрузить ее на 1–2 минуты в ацетон и, не мешкая, натянуть на шпильку. После пятиминутного высыхания шпилька будет плотно обтянута изоляцией. Излишки срезать.

Электродные пластины (8) надо изготовить из листа нержавеющей стали, не поддающейся воздействию кислот и щелочей. Толщина листа роли не играет, но слишком толстый плохо поддается рихтовке для придания хорошей плоскостности. На два крайних электрода приклепывают по лепестку для электрического соединения. Можно просто просверлить отверстия под соединение с помощью винта с гайкой. Верхние отверстия (в пластинах) диаметром 10 мм служат для прохода образующейся газовой смеси, нижние такого же диаметра — для перетекания электролита.

Промежуточные резиновые кольца (7) лучше всего вырезать из листа толщиной 8-10 мм, если, конечно, найдется такая. В свое время я не нашел, поэтому вышел из затруднения, найдя старую камеру от К-700. Вместо одного вырезал по два на каждую секцию. Резина из камеры имеет даже некоторые преимущества. Во-первых, из нее проще вырезать кольца, во-вторых, камеры обладают хорошей маслостойкостью и стойкостью к воздействию химических веществ, что характерно далеко не для всей листовой резины. Недостаточно стойкая резина начинает разбухать и разрушаться.

Две щеки (5) сделаны из листа прозрачного оргстекла толщиной 4–5 мм. Прозрачность нужна для наблюдения за уровнем жидкости внутри электролизера. В отверстия диаметром 6,1 мм вставляют два штуцера. Один служит для отбора горючей смеси, через другое заливается рабочая жидкость и доливается вода при понижении ее уровня в процессе работы. Этот штуцер заглушают герметичным колпачком (на сборочном чертеже не показан). Чертежи деталей поз. 1, 5, 7, 8, 9 показаны на рис. 3.

Рис. 3

Корпусные рамки (4) (рис. 4) должны обладать достаточной прочностью, чтобы при стягивании всего пакета они не вздумали прогибаться, что неминуемо приведет к появлению щелей между секциями. Сделать их можно из чего угодно. Можно сварить из стальных уголков, даже из прочного дерева, дуба к примеру. Я сделал из куска дюралевой плиты толщиной 20 мм.

Рис. 4

Штуцер, предназначенный для заливки, можно сделать диаметром побольше, будет удобнее заливать электролит. Мне попались готовые, их и поставил.

При сборке пакета гайки надо закручивать поочередно крест-накрест, контролируя параллельность щек между собой линейкой или штангенциркулем, чтобы расстояние между всеми противостоящими углами было одинаковым во избежание перекоса всей конструкции Слишком туго стягивать не надо. Давление при работе создается совсем небольшое.

После сборки электролизер желательно проверить каким-либо способом на герметичность.

Осушитель и водяной затвор

В качестве осушителя и водяного затвора использую стеклянные банки емкостью 0,25 л (из-под майонеза) с полиэтиленовыми крышками, в которые вставлены по два штуцера для присоединения шлангов (рис. 5).

Рис. 5

_{На чертеже: 1) банка осушителя; 2) удлинительная трубка; 3) штуцер; 4) шланг подводящий; 5) крышка осушителя; 6) трубка соединительная; 7) крышка затвора; 8) трубка выходная; 9) корпус шприца; 10) игла-форсунка горелки; 11) штуцер выходной; 12) штуцер выхода осушителя; 13) трубка удлинительная водяного затвора; 14) банка затвора.}

Крышки обмотаны изолентой для герметичности. Если крышки закрывают банки достаточно герметично, то гораздо лучше изоленту не применять. Крышка затвора выполняет еще роль предохранителя. Когда произойдет переброс горения внутрь корпуса горелки (а эта неожиданность имеет достаточно высокую степень вероятности) и далее по шлангу в водяной затвор, то слабо одетая крышка будет просто сорвана. При туго надетой крышке банка водяного затвора взорвется. (Имею неоднократный опыт.) Давление газовой смеси невелико, сорвать крышки с банок оно не может. Осушитель, как следует из названия, нужен для удаления капелек электролита, захватываемых вместе с газом. Водяной затвор надежно разделяет горелку от внутренней полости электролизера.

Применение стеклянных банок обусловлено тем, что удобно следить за происходящими процессами во время работы установки. Видно, когда в осушителе набирается столько жидкости, что пора вылить ее, а по интенсивности бульканья пузырьков газа в водяном затворе хорошо судить о скорости образования горючей смеси. Воды в затвор надо наливать максимальное количество, чтобы расстояние между нижним концом выходного штуцера и уровнем воды было около 5 мм. Этот штуцер нужно сделать как можно короче. Тем самым мы уменьшаем объем, заполненный газовой смесью. Для чего это надо, вполне понятно.

Горелка

Горелкой служит переделанный и доработанный медицинский шприц. Поршень удаляем, с тыльной стороны присоединяем фланец со штуцером, на который надеваем шланг, идущий от водяного затвора. Шприц заполняем скомканным пучком тонкого медного обмоточного провода, служащего пламягасителем, и гранулами силикагеля, которые дополнительно осушают газовую смесь. Устройство показано на рис. 6.

Рис. 6

_{На чертеже: 1) штуцер; 2) гайка; 3) фланец; 4) корпус шприца; 5) силикагель; 6) проволочная набивка; 7) игла; 8) гайка М3; 9) винт М3.}

В качестве форсунки горелки применяют инъекционные иглы. В наборе надо иметь несколько с разными диаметрами внутренних каналов, позволяющих получать факелы разной длины, диаметра и мощности.

На фото 3 изображен факел работающей горелки с диаметром канала иглы 0,8 мм, на фото 4 — с диаметром 0,4 мм.

Фото 3

Фото 4

Блок питания

Электролиз (разложение) воды на водород и кислород происходит под действием выпрямленного тока напряжением 15–25 В. Потребляемый ток 5-15 А в зависимости от диаметра канала иглы шприца (0,4–0,8 мм), и концентрации электролита. Для питания установки применяем схему (рис. 7).

Рис. 7

Понижающий трансформатор Т2 220/36 В мощностью 500 Вт подключен к лабораторному автотрансформатору Т1. Это позволяет плавно установить необходимое напряжение и ток на электролизере. Мостик из выпрямительных диодов VD1-VD4 должен обеспечивать ток до 20 А. Можно применить диоды Д242, Д243, Д245, КД203, КД213 и др. с любыми буквами. Ток контролируется амперметром 0-25 или 0-50 А. Можно обойтись и без амперметра, но с ним гораздо удобнее. Вместо ЛАТРа можно применить тиристорный регулятор напряжения. Такой блок питания позволяет наилучшим способом установить необходимую струю горючей смеси и размер факела.

Включение в цепь питания промежуточного понижающего трансформатора Т2 позволяет наделить конструкцию еще одним важным свойством: она оказывается гальванически развязанной от сети, что играет весьма существенную роль для электробезопасности всей установки.

Компоновка конструкции

Это дело вкуса и возможностей конструктора. Можно разложить все элементы на рабочем столе, соединить их проводами и шлангами, включить в сеть и начать работать. Я это называю «елочный вариант». Любому конструктору не терпится скорее испытать плод своих трудов в деле. Быстро собрав «на живульку» элементы и отдельные узлы в функционально целое что-либо из своих творений, чтобы по временной схеме испытать эксплуатационные качества, удовлетворившись результатами, мы несколько остываем и «потухаем», решив окончательную доводку оставить на «потом». Только давно и всем известно, что нет ничего более постоянного, чем что-то временное. Не ошибусь, если скажу, что почти любой творческий человек может найти в своих закромах (или в загашнике) не одно свое незавершенное творение. Это потому, что наши замыслы, желания и устремления так спешат, что оставляют позади наши возможности и силы. Ну ладно, оставим лирику, продолжим прозу.

Конструкция может быть любой. Свою я собрал на попавшемся куске гетинакса размером 260х210 мм. На нем разместил и укрепил электролизер, осушитель, водяной затвор. Впереди установил часть блока питания — выпрямительный мост и амперметр. Водяной затвор и осушитель прикрыты экраном из оргстекла. ЛАТР и понижающий трансформатор устанавливать на общее основание не стал. Слишком громоздкая и тяжелая получилась бы конструкция Конструкцию крепления блока электролизера желательно сделать быстросъемной. Заливать электролит и добавлять воду достаточно удобно, не снимая блока электролизера, а вот выливать из него содержимое, не снимая с общего основания, не совсем удобно.

Для заливки электролита я приспособил маленькую пластмассовую воронку с надетой гибкой трубкой, которая плотно надевается на заливной штуцер. Перед заливкой надо снять трубку с выходного штуцера, иначе воздух внутри электролизера не даст залить электролит.