CS200468B2

CS200468B2 - Method of making the technological processes using the flame and device for preforming the same

Info

Publication number: CS200468B2
Application number: CS540274A
Authority: CS
Inventors: Yull Brown
Original assignee: Yull Brown
Priority date: 1974-07-29
Filing date: 1974-07-29
Publication date: 1980-09-15

Description

Vynález ee týká technologických postupů používajících plamene, například svařování, tvrdého pájení a řezání kyslíkem, popřípadě atomického svařování a řezání nebo svařování elektrickým obloukem.The invention relates to processes employing flame, for example welding, brazing and oxygen cutting, or atomic welding and arc cutting or welding.

Vynález využívá poznatku, že s disociací molekulárního kyslíku na atomární kyslík při prů chodu obloukem je spojeno značné množství energie a tato vlastnost může být užitečně využita k vyvíjeni teploty, značně vyěěí než ta, která se například očekávala u atomického vodíkového plamene* Velikost energie,kterou lze získat tímto způsobem, se dá zjistit z tepelné energie spojené s reakcemi, které probíhají při průchodu vodíku a kyslíku elektrickým obloukem:The invention makes use of the fact that dissociation of molecular oxygen into atomic oxygen during arc passage involves a considerable amount of energy, and this property can usefully be used to generate a temperature considerably higher than that expected, for example, with an atomic hydrogen flame. can be obtained in this way, can be ascertained from the thermal energy associated with the reactions that occur when hydrogen and oxygen pass through an electric arc:

Η + H absorbuje 101 000 cal na gram molΗ + H absorbs 101 000 cal per gram of mol

O2 0+0 absorbuje 117 000 cal na gram mol celkem 218 000 cal na gram molO2 0 + 0 absorbs 117 000 cal per gram of moles in total 218 000 cal per gram of moles

Při rekombinaci atomů se tato energie uvolňuje jako teplo v průběhu složitých chemických reakcí a vyvolá mimořádně vysokou teplotu plamene. Dříve nebylo pokládáno prakticky za možné nechat procházet kyslík nebo směs kyslíku a vodíku společně obloukem, a to 8 ohledem na vysokou výbušnost nebo zápalnost těchto plynů. Podle vynálezu je to věak možné a reálné, přičemž vynález umožňuje dosáhnout podstatně vyšších svařovacích nebo řezacích teplot, než bylo možné dosud známými prostředky.At atom recombination, this energy is released as heat during complex chemical reactions and produces an extremely high flame temperature. Previously, it has not been practically possible to allow oxygen or a mixture of oxygen and hydrogen to pass through the arc together due to the high explosiveness or flammability of these gases. According to the invention, however, this is possible and realistic, and the invention makes it possible to achieve considerably higher welding or cutting temperatures than those previously known.

S dosavadní praxí svařování plamenem nebo řezání plamenem jsou spojeny četné problémy.Numerous problems are associated with the practice of flame welding or flame cutting.

Tak například při použití ocelových plynových lahví, zpravidla s kyslíkem a acetylénem, se projevují vážné nevýhody, zejména pro uživatele pracující na místech vzdálených od skladiětě lahví, kdy mezi objednáním dodávky a jejím uskutečněním uplyne delěí doba. Uživatelé, kteří si potřebují zajistit potřebnou dodávku plynu pro důležitou práci, musejí většinou objednat.For example, the use of steel gas cylinders, typically with oxygen and acetylene, presents serious disadvantages, especially for users working in locations away from the storage of the cylinders, with a longer period of time between ordering and delivering. Users who need to ensure the necessary gas supply for important work are usually ordered.

nové dodávky dopředu, aniž plné využijí dosavadní zéaoby, anebo riskovat, že bude zásoba spotřebována ježtS před dokončením práce. Plynové láhve se obvykle dodávají na základě výměny, a tedy použité láhve se vyměňují za plné} to m&že z hlediska spotřebitele představovat značná ztráty, protože často se musejí vracet láhve, jejichž obsah nebyl úplná spotřebován.new supplies ahead without making full use of existing zebas or risking that the stock will be consumed before work is completed. The gas cylinders are usually supplied by replacement, and thus the used cylinders are exchanged for full ones, which can represent considerable losses to the consumer, since they often have to return bottles whose contents have not been fully consumed.

Používání plynu plnánáho v lahvích je spojeno s řadou dalších problémů, jako je nebezpečí úniku plynu z lahvi, nedodržené dodací lhůty v důsledku obtíží ve výrobš, zákonná odpovšdnost, vysoké nákupní a skladovací nákxady, dopravní náklady a další.The use of bottled gas is associated with a number of other problems, such as the risk of leaking gas from the cylinder, non-delivery times due to manufacturing difficulties, legal liability, high purchasing and storage costs, shipping costs and more.

Další nevýhoda spojená ee svařováním kyslíkovodíkovým plamenem vyplývá z toho, že vátžina kovů absorbuje vodík. Proto se například při svařování oceli musí pečlivá dbát na to, aby vodik nebyl přítomen v přebytku, protože by byl absorbován kovem a způsobil by ztrátu pevnosti a křehkosti kovu. Přebytek kyslíku zase způsobuje spalování kovu a je tedy třeba se mu rovněž vyhýbat. Proto je krajná důležité, aby při kyslíkovodíkovém svařování mála směs složení, které v hořáku zaručí vznik neutrálního plamene, to jest plamene, kde není přebytek ani vodíku, ani kyslíku. Udržet neutrální plamen je v praxi velmi obtížné a prakticky nemožné na základě posuzování barvy plamene, a proto se svařování kyslíkovodíkovým plamenem nijak nerozšířilo přes své nesporné výhody, kterými jsou nízké náklady a vysoká výhřevnost vodíku jako paliva.Another disadvantage associated with welding with an oxygen flame results from the fact that most metals absorb hydrogen. Therefore, for example, when welding steel, care must be taken to ensure that hydrogen is not present in excess, as it would be absorbed by the metal and cause loss of strength and brittleness of the metal. Excess oxygen in turn causes the combustion of the metal and should therefore also be avoided. Therefore, it is of utmost importance that, in oxy-hydrogen welding, the composition has a composition that ensures a neutral flame in the torch, i.e. a flame where there is no excess of hydrogen or oxygen. In practice, maintaining a neutral flame is very difficult and practically impossible by assessing the color of the flame, and therefore the oxy-flame welding has not expanded in spite of its indisputable advantages of low cost and high calorific value of hydrogen as a fuel.

Uvedená nevýhody odstraňuje způsob podle vynálezu, který spočívá v tom, že se kyslík a vodík vyvíjené současná elektrolýzou vodného elektrolytu nechají volná smísit, vznikající plynná směs obsahující kyslík a vodík ve stechiometrickám poměru se popřípadě upraví na složení odpovídající prováděnému postupu, složkové plyny se elektrickým obloukem dissociuji na atomární formu a spalují v plameni. Hořlavý plyn se může vyvíjet kdekoliv a kdykoliv podle potřeby, takže odpadá nutnost skladování lahví a nevýhody spojené s nepravidelnou dodávkou plynu} přitom stechiometrická směs vznikající při elektrolýze hoří neutrálním plamenem.These disadvantages are overcome by the process according to the invention, which consists in allowing the oxygen and hydrogen produced by the simultaneous electrolysis of the aqueous electrolyte to be mixed freely, the resulting oxygen-hydrogen gas mixture in stoichiometric ratio optionally adjusted to a composition corresponding to the process. dissociate to atomic form and burn in flame. The combustible gas can evolve anywhere and anytime as needed, eliminating the need for bottle storage and the disadvantages associated with irregular gas supply, while the stoichiometric mixture produced by electrolysis burns with a neutral flame.

Má-li se naproti tomu vytvořit kyslíkový plamen, přidává se podle vynálezu ke vznikající stechiometrická směsi přídavný elektrolyticky vývíjený kyslík nebo se ze vznikající směsi kyslík magneticky oddělí. Vodík oddělený od kyslíku se může účelně zachycovat v kovovém absorbentu a použit k dalším účelům.If, on the other hand, an oxygen flame is to be produced, an additional electrolytically evolved oxygen is added to the resulting stoichiometric mixture or oxygen is separated magnetically from the resulting mixture. The hydrogen separated from the oxygen can conveniently be trapped in the metal absorbent and used for other purposes.

Předmětem vynálezu je rovněž zařízení k provádění technologických postupů, které se skládá ze zdroje plynu, pojistky proti zpětnému zážehu a hořáku; podle vynálezu sestává zdroj plynu z elektrolyzéru, který obsahuje nejméně dvě desková elektrody, připojená ke zdroji elektrického proudu a ponořená ve vodném elektrolytu těsně vedle sebe bez separátorů, a je spojen přes pojistku proti zpětnému zážehu s hořákem, který je opatřen dvojicí elektrod, ležících v dráze proudu plynu z elektrolyzéru.The invention also relates to an apparatus for carrying out technological processes comprising a gas source, a back-up fuse and a burner; according to the invention, the gas source consists of an electrolyser comprising at least two plate electrodes connected to a power source and immersed in an aqueous electrolyte closely next to each other without separators, and connected via a back-ignition fuse to a burner provided with a pair of electrodes the path of the gas stream from the electrolyzer.

Zařízení podle vynálezu neobsahuje diafragmy, která jsou u známých elektrolytických vyvíječů nezbytné k oddělení obou plynů, jež by jinak vytvářely vysoce výbušnou směs. Podle vynálezu lze oba plyny bezpečně a účelně vyrábět a užívat ve směsi jako p^aliva za předpokladu použití vhodných bezpečnostních opatření, jako je pojistka proti zpětnému zážehu. Protože v elektrolyzéru nejsou diafragmy, je možno elektrody umístit blízko u sebe; tím odpadá vysoký odpor způsobovaný diafragmou, což zase zvyšuje rychlost tvoření plynné směsi při daných rozměrech zařízení. Vynález tedy umožňuje výrobu jak velkých průmyslových zařízení, tak zařízení malých rozměrů, vhodných pro nejrůznájší svařovací a jiné postupy v případech, kdy by se známá zařízení pro své velké rozměry nemohla použít.The device according to the invention does not contain diaphragms which are necessary in the known electrolytic generators to separate the two gases which otherwise would form a highly explosive mixture. According to the invention, both gases can be safely and efficiently produced and used as a fuel in the mixture, provided that appropriate precautions, such as a backfire protection, are used. Since there are no diaphragms in the cell, the electrodes can be placed close together; this eliminates the high resistance caused by the diaphragm, which in turn increases the rate of formation of the gaseous mixture at the given dimensions of the device. Thus, the invention allows the production of both large industrial equipment and small-size equipment suitable for a wide variety of welding and other processes where the known equipment cannot be used for its large size.

Elektrolyzér může být připojen k elektrickému zdroji, např. k síti, s výhodou přes snižovací transformátor a usměrňovač. Popřípadě lze zařízení kombinovat v kompaktní víceúčelovou jednotku e transformátorem opatřeným několika sekundárními vinutími, umožňujícími jeho použití k dalším účelům, jako k nabíjení akumulátorů, elektrolytickému pokovování, k obloukovému svařování nebo k vytvoření oblouku pro atomické svařování.The electrolyzer can be connected to an electrical source, eg a mains, preferably via a down-transformer and a rectifier. Optionally, the device can be combined in a compact multipurpose unit e with a transformer provided with several secondary windings, allowing it to be used for other purposes such as charging batteries, electrolytic plating, arc welding or forming an atomic welding arc.

V praxi bylo zjištěno, že jednotlivý elektrolyzér se dvěma elektrodami bez diafragmy, pracující s proudem několika set ampérů, generuje vodík a kyslík v množství dostatečném pro meněí svařovací a pájecí práce, avšak pro rozsáhlejší práce, například svařování ocelových desek tlouštky 10 mm, je potřebná intenzita proudu příliš velká /řádově 900 A a více/, pokud jde o vodiče a transformátor, a rovněž vznikají potíže s vyvíjením tepla. Tento problém lze vyřešit tím, že se několik elektrolyzérů zapojí do série, takže pro stejné množství vyvíjeného plynu stačí mnohem menši proudový příkon. Kapacita série elektrolyzérů při daném vstupním proudu se rovná kapacitě jednoho článku násobené počtem článků, nebo jinak řečeno pro vyvíjení potřebného množství plynu je skutečný potřebný proud rovný teoreticky potřebnému proudu dělenému počtem elektrolyzérfl. Ale i v tomto případě mé velký počet elektrolyzérů přílišné rozměry a nehodí se proto pro přenosná zařízeni.In practice, it has been found that a single electrolyzer with two electrodes without a diaphragm, operating at a current of several hundred amperes, generates hydrogen and oxygen in an amount sufficient to reduce welding and soldering work, but for larger work such as welding 10 mm thick steel plates current intensity too high (of the order of 900 A or more) in terms of wires and transformer, and also problems with heat generation. This problem can be solved by connecting several electrolytic cells in series so that much less current input is required for the same amount of gas produced. The capacity of a series of electrolysers at a given input current is equal to the capacity of a single cell multiplied by the number of cells, or in other words to generate the required gas quantity, the actual required current is equal to the theoretically needed current divided by the number of cells. But even in this case, my large number of electrolysers are too large and therefore not suitable for portable devices.

K odstraněni této nevýhody může podle vynálezu elektrolyzér obsahovat mezi deskovými elektrodami připojenými ke zdroji proudu soustavu vnitřních elektrod, přičemž elektrody jsou upevněny v izolační trubce opatřené otvory pro unikání vyvíjených plynů a otvory pro průtok elektrolytu. Pro větěinu aplikací nemusí mít zařízeni předřazený transformátor a může se připojit přímo k síti, popřípadě přes usměrňovač, takže je kompaktní a vhodné jak k domácímu použití, tak v průmyslu.In order to overcome this disadvantage, the electrolyzer according to the invention may comprise a plurality of internal electrodes between the plate electrodes connected to the power source, the electrodes being mounted in an insulating tube provided with openings for escaping the evolved gases and electrolyte flow holes. For most applications, the device does not need to have a pre-transformer and can be connected directly to the mains or via a rectifier, making it compact and suitable for both domestic and industrial use.

Pro některé účely je žádoucí použití samotného kyslíku, např. pro řezání. K tomuto účelu může být mezi elektrolyzérem a hořákem umístěn magnetický oddělovač kyslíku z vyvíjené směsi, který tvoří komora s magnetem a dvěma vzájemně kolmými kanály pro oddělené odvádění kyslíku a vodíku. Alternativně může být k výstupu elektrolyzéru připojen pomocný elektrolytický článek pro obohacování vyvíjené směsi kyslíkem nebo vodíkem. K zachycování vodíku vyvíjeného současně 8 kyslíkem a nespotřebovaného na místě je účelné připojit k výstupu elektrolyzéru zásobník obsahující kovový absorbent, například palladium.For some purposes it is desirable to use oxygen alone, eg for cutting. For this purpose, a magnetic oxygen separator from the mixture to be formed can be placed between the electrolyzer and the burner, forming a chamber with a magnet and two mutually perpendicular channels for separate oxygen and hydrogen evacuation. Alternatively, an auxiliary electrolysis cell may be attached to the outlet of the electrolyzer to enrich the developing mixture with oxygen or hydrogen. In order to capture the hydrogen produced simultaneously by the oxygen and not consumed in place, it is expedient to attach to the outlet of the electrolyzer a container containing a metal absorbent, for example palladium.

Vynález bude vysvětlen v souvislosti s příklady provedení, znázorněnými na výkrese, kde obr. 1 ukazuje schematicky jednoduchý elektrolyzér s pojistkou proti zpětnému zážehu a s hořákem, obr. 2 je svislý řez elektrolyzérem se soustavou vnitřních elektrod, obr. 3 znázorňuje schematicky hořák ke spalování směsi vodíku a kyslíku z elektrolyzéru, obr. 4 je magnetický oddělovač kyslíku a vodíku z plynné směsi vyvíjené elektrolyzérem a obr. 5 ukazuje kompletní přístroj s elektrolyzérem podle vynálezu a zdrojem proudu a transformátorem.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram of a simple electrolyser with a flame retardant and a burner; FIG. 2 is a vertical cross-section of an electrolyser with an internal electrode assembly; FIG. Fig. 4 is a magnetic separator of oxygen and hydrogen from the gas mixture produced by the electrolyzer; and Fig. 5 shows a complete apparatus with an electrolyzer according to the invention and a power source and a transformer.

Obr. 1 schematicky znázorňuje jednoduchý elektrolyzér £ k výrobě směsi vodíku a kyslíku, která prochází pojistkou £ proti zpětnému zážehu k hořáku £. Elektrolyzér £ obsahuje dvě deskové elektrody 4, ponořené v elektrolytu, sestávajícího z roztoku KOH ve vodě, a připojené svorkami 5. ke zdroji střídavého nebo stejnosměrného proudu. Stejnosměrný, proud je výhodnější, protože elektrická impedance elektrolyzéru £ je při stejnosměrném proudu mnohem nižší než při napájení střídavým proudem. Zdrojem elektrického proudu může být transformátor, např. o výstupním jmenovitém výkonu 300 A, připojený k elektrolyzéru £ přes můstkový usměrňovač. Pojistka £ proti zpětnému zážehu je tvořena vodní lázní, kam plyn> uvolňovaný v elektrolyzéru £ přichází trubicí 6_ a vystupuje trubicí 7_ do hořáku 8_. Uspořádání je zejména vhodné pro malé svářečské a řezací práce, protože pro velké práce by bylo příliš rozměrné.Giant. 1 schematically illustrates a simple electrolyser 6 for producing a mixture of hydrogen and oxygen which passes through a backfire fuse 6 to the burner. The electrolyzer 6 comprises two plate electrodes 4 immersed in an electrolyte consisting of a solution of KOH in water and connected by terminals 5 to an AC or direct current source. Direct current is more advantageous because the electrical impedance of the electrolyser 6 is much lower at direct current than when it is powered by alternating current. The power source may be a transformer, e.g., a 300 A rated output power, connected to the electrolyzer 6 via a bridge rectifier. The backfire protection 6 is formed by a water bath where the gas released in the electrolyser 6 passes through the tube 6 and exits through the tube 7 to the burner 8. The arrangement is particularly suitable for small welding and cutting work, since it would be too large for large work.

Obr, 2 znázorňuje svislý řez elektrolyzérem ££, který potřebuje značně nižší proud než elektrolyzér £, znázorněný na obr. 1. Elektrolyzér 11 sestává v podstatě ze série elektrolytických článků tvořených řadou deskových elektrod, ponořených v roztoku KOH ve vodě. Koncové deskové elektrody 14 jsou připojeny vodiči 18 ke svorkám £5 pro připojení ke zdroji proudu a mezi nimi jsou uloženy vnitřní elektrody 22. Směs vodíku a kyslíku vznikající na elektrodách £4, 22 při průchodu proudu vystupuje trubicí £6 do neznázorněné pojistky proti zpětnému zážehu a pak do hořáku.Fig. 2 shows a vertical cross-section of an electrolytic cell 60 which requires a considerably lower current than that shown in Fig. 1. The electrolyser 11 consists essentially of a series of electrolytic cells formed by a series of plate electrodes immersed in a solution of KOH in water. The end plate electrodes 14 are connected by conductors 18 to the terminals 5 for connection to the power source and between them are internal electrodes 22. The hydrogen-oxygen mixture formed at the electrodes 64, 22 as the current passes through the tube 6 into a backfire protection not shown. and then into the burner.

Deskové elektrody £4, 22 jsou uloženy a utěsněny v trubce 24 z izolačního materiálu, která je opatřena mezi elektrodami £4, 22 horními otvory 24 a spodními otvory 25. Horními otvory 24 vystupuje plyn do prostoru 26 nad hladinou elektrolytu a spodními otvory 25 elektrolyt volně vstupuje do prostoru mezi dvojicemi deskových elektrod 1 4, 22. Při tomto uspořádání je elektrický odpor mezi dvěma sousedními deskovými elektrodami 1 4, 22 mnohem menší než mezi deskovými elektrodami, které k sobě nepřiléhají, takže toto uspořádání tvoří ve skutečnosti soustavu jednotlivých elektrolytických článků zapojených v sérii. Tim vznikne velmi kompaktní uspořádání, které generuje poměrně velké množství plynu při přiměřeně nízkém příkonu proudu. Například konstrukce podobná obr. 2 a sestávající ze 120 článků může generovat při proudu 15 A /o napětí např. 240 V/ stejné množství plynu jako jednotlivý elektrolyzér, který potřebuje proud asi 1 800 A. To prakticky znamená, že podle vynálezu lze realizovat přenosný přístroj, který může být připojen přímo, bez transformátoru, na zdroj proudu v domácnosti a může produkovat dostateěné množství plynu pro běžné typy svařovacích prací.The plate electrodes 24, 22 are embedded and sealed in an insulating material tube 24 provided between the electrodes 24, 22 with upper openings 24 and lower openings 25. Upper openings 24 exit gas into the space 26 above the electrolyte level and the lower openings 25 of electrolyte it freely enters the space between the pairs of plate electrodes 14, 22. In this arrangement, the electrical resistance between two adjacent plate electrodes 14, 22 is much smaller than between non-adjacent plate electrodes, so that this arrangement actually constitutes a plurality of individual electrolytic cells connected in series. This results in a very compact arrangement which generates a relatively large amount of gas at a reasonably low power input. For example, a structure similar to Fig. 2 and consisting of 120 cells can generate at the current of 15 A / o a voltage of e.g. 240 V / the same amount of gas as a single electrolyser requiring a current of about 1800 A. This practically means a device that can be connected directly, without a transformer, to a household power source and can produce enough gas for common types of welding work.

Výhodou, která je zejména výrazná proti běžným svařovacím přístrojům, je to, že vodík a kyslík vznikají automaticky v podstatě ve správných poměrech pro neutrální plamen. Není třeba směšovacích ventilů a poměrně nekvalifikovaná ella může bez potíží provádět vyhovující svary.An advantage which is particularly pronounced over conventional welding machines is that hydrogen and oxygen are generated automatically in substantially the correct proportions for neutral flame. No mixing valves are required, and relatively unqualified ella can easily make satisfactory welds.

Obr. 3 schematicky znázorňuje hořák 13, kterým lze vytvořit neobyěejně horký plamen za použití plynná směsi vyrobené elektrolyticky popsaným zařízením. V tomto hořáku 13 se aměs vodíku a kyslíku, výhodně ve stechiometrickém poměru, přivádí potrubím 27 mezi dvě wolframová elektrody 28, kde dochází k disociacl molekulárního vodíku a kyslíku a ke vzniku velmi horkého plamene 29. Třebaže v atomárním vodíkovém plameni se dosáhne značná zvýěení teploty tím, že oblouk hoři ve vodíku a rozkládá jej na atomární formu, ještě většího vzrůetu teploty se může dosáhnout taká hořením oblouku v kyslíku, protože disociačni energie molekulárního kyslíku má řádově tutéž hodnotu jako dieociaSní energie molekulárního vodíku.Giant. 3 schematically illustrates a burner 13 by which an extremely hot flame can be produced using a gaseous mixture produced by an electrolytically described apparatus. In this burner 13, a mixture of hydrogen and oxygen, preferably in a stoichiometric ratio, is fed via line 27 between the two tungsten electrodes 28 where dissociation of the molecular hydrogen and oxygen occurs and a very hot flame 29 is generated. by burning the arc in hydrogen and decomposing it into atomic form, an even greater temperature rise can be achieved by burning the arc in oxygen, since the dissociation energy of molecular oxygen is of the same order of magnitude as the dissociative energy of molecular hydrogen.

Obr. 4 znázorňuje uspořádáni určené k magnetickému oddělování kyslíku ze směeí kyslíku a vodíku, použitelného pro řezání plamenem. Oddělovač sestává z komory 30 e magnetem 31, umístěná v . potrubí 32. Směs vodíku a kyslíku prochází potrubím 32 a kolem magnetu 31. Diamagne tický kyslík se odchýlí magnetickým polem do příčné štěrbiny 33 a proudí schematicky naznačeným centrálním kanálem 34 do řezací hlavy. Paramagnetický vodík proudí kolem magnetu 31 a potrubím 32 a vypouští se nebo se podle potřeby jímá. Je-li magnet 31 tvořen elektromagnetem, dá ee odpojit v případě, že se potřebuje eměe vodíku a kyslíku, a výstupní konec 35 potrubí 32 ee může uzavřít, aby se zabránilo ztrátám plynu.Giant. 4 illustrates an arrangement for magnetic separation of oxygen from oxygen and hydrogen mixtures usable for flame cutting. The separator consists of a chamber 30e with a magnet 31 disposed in. The hydrogen-oxygen mixture passes through line 32 and around the magnet 31. Diamond oxygen is deflected by a magnetic field into the transverse slot 33 and flows schematically through the central channel 34 into the cutting head. Paramagnetic hydrogen flows around the magnet 31 and through the conduit 32 and is discharged or collected as needed. If the magnet 31 is formed by an electromagnet, it can be disconnected when hydrogen and oxygen are needed, and the outlet end 35 of the conduit 32e can be closed to prevent gas loss.

Obr. 5 znázorňuje úplný kyslíkovodíkový vyvíjecí a svařovací přístroj, skládající se z elektrolyzéru 111, z proudového regulačního elektrolytického článku 118 a ze zdroje 119. Konstrukce elektrolyzérů 111 odpovídá v podstatě obr. 2. V obr. 5 je však elektrolyzér 111 vytvořen jako integrovaná jednotka s proudovým regulačním elektrolytickým článkem 118 a prostor 126 nad elektrolytem je spojen kanálem s komorou regulačního elektrolytického článku 118, opatřená ho dvěma elektrodami 136. Příslušné elektrody 114, 136 jeou zapojeny do série ke zdroji 119. Plynná eměe vyvíjená v elektrolyzérů 111 prochází kanálem do regulačního elektrolytického článku 118, probublává v něm elektrolytem a vystupuje nad jeho hladinu, odkud vychází trubici 116 a vede se hadicí 137 do hořáku 113. Regulační elektrolytický článek 118 alouží k regulaci přívodu proudu do elektrolyzérů 111 na základě množství vyvíjené plynné směsi, není však předmětem vynálezu. Celá jednotka je opatřena přetlakovým ventilem 138 k vypouštění plynná směsi v případě, že tlak vzroste nad přípustnou hodnotu.Giant. 5 shows a complete oxygen generator and welding apparatus consisting of an electrolyser 111, a current regulating electrolytic cell 118 and a source 119. The design of the electrolysers 111 corresponds substantially to FIG. 2. In FIG. 5, however, the electrolyser 111 is formed as an integrated unit with a current the electrolytic cell 118 and the space 126 above the electrolyte are connected by a channel to the cell electrolytic cell 118 provided with two electrodes 136. The respective electrodes 114, 136 are connected in series to the source 119. The gaseous emitted by the electrolytic cells 111 passes through the channel into the regulating cell 118, bubbles through the electrolyte and rises above its surface, from where the tube 116 exits and passes through the hose 137 to the torch 113. The regulating electrolysis cell 118 serves to regulate the flow of current to the electrolysers 111 based on the amount of gas mixture being produced. however, it is not an object of the invention. The entire unit is provided with a pressure relief valve 138 to discharge the gaseous mixture when the pressure rises above the allowable value.

Hořák 113 má pojistku 112 tvořenou keramickým tělískem, umístěným mezi rukojetí 139 a hrotem 140. Pojistka 112 zhasí plamen, který by mohl šlehnout zpátky z hořáku 113, ještě dřív, než dojde do hadice 137.The burner 113 has a ceramic body fuse 112 disposed between the handle 139 and the tip 140. The fuse 112 extinguishes a flame that could flash back from the burner 113 before it enters the hose 137.

Zdroj proudu 119 je univerzálního typu a je opatřen transformátorem 141, připojeným na zdroj střídavého proudu a opatřeným řadou vývodů pro různá účely. Jedno sekundární vinutí transformátoru 141 je připojeno k můstkovému usměrňovači 142, který usměrňuje proud pro elektrolyzér 111. Další sekundární vinutí je použito k obloukovému svařováni nebo se může používat k napájení oblouku atomického kyslíkovodíkového svařováni. Elektrolyzér 111 může být připojen taká přímo na sít a můstkový-usměrňovač 142 může být rovněž vypuštěn.The power supply 119 is of the universal type and is provided with a transformer 141 connected to an AC power supply and provided with a plurality of terminals for various purposes. One secondary winding of the transformer 141 is connected to a bridge rectifier 142, which rectifies the current for the electrolyzer 111. Another secondary winding is used for arc welding or can be used to power the arc of atomic hydrogen welding. The electrolyzer 111 may be connected directly to the screen and the bridge-rectifier 142 may also be omitted.

Při činnosti popsaného zařízení je často žádoucí přecházet z neutrálního plamene na oxidační a naopak, například při přechodu ze svařováni na řezání; vynález umožňuje tento přechod. Podle vynálezu může zařízení pro svařování nebo řezání obsahovat elektrolyzér pro vyvíjení vodíku a kyslíku elektrolýzou Vody v podstatě ve stechiometrickém poměru k napájení neutrálního plamene, a pomocný elektrolytický Článek, z něhož se vodík a kyslík odvádějí odděleně a jeden z nich se přidává do plynná směsi z elektrolyzérů. Na obr. 7 je schematicky naznačen pomocný elektrolytický článek 143 s odděleným odváděním vodíku a kyslíku. Tímto uspořádáním se dosáhne velmi účinné kombinace funkcí při potřebě neutrálního nebo jiného plamene. Plynný vodík z pomocného článku shoří po přidání do plynná směsi s atmosférickým kyslíkem, čímž vzniká redukční plamen.In the operation of the apparatus described, it is often desirable to switch from a neutral flame to an oxidation flame and vice versa, for example, from a welding to a cutting operation; the invention allows for this transition. According to the invention, the welding or cutting apparatus may comprise an electrolyzer for generating hydrogen and oxygen by electrolysis of water substantially in a stoichiometric ratio to the neutral flame supply, and an auxiliary electrolytic cell from which hydrogen and oxygen are separated separately and one of them added to the gas mixture. of electrolysers. Figure 7 schematically shows an auxiliary electrolytic cell 143 with separate hydrogen and oxygen evacuation. This arrangement provides a very effective combination of functions when a neutral or other flame is needed. The hydrogen gas from the auxiliary cell burns upon addition to the gaseous mixture with atmospheric oxygen, resulting in a reducing flame.

Když je třeba oxidační plamen, zastaví ee přívod přídavného vodíku a do směeí se naopak přidává kyslík, vyvíjený pomocným článkem 143. Je samozřejmé, že elektrolyzér i pomocný článek mohou být nejrůznější konstrukce, například mohou být zcela nezávislé nebo mít společný elektrolyt. Pomocný článek může být menši než elektrolyzér, protože nemusí vyvíjet celé požadovaná množství plynu.When an oxidizing flame is required, the supply of additional hydrogen is stopped and oxygen is added to the mixtures by the auxiliary cell 143. It is understood that both the electrolyser and the auxiliary cell may be of various designs, for example they may be completely independent or have a common electrolyte. The auxiliary cell may be smaller than the electrolyzer because it does not have to generate the full amount of gas required.

Zjistilo se, že ee při svařování vodíkem a kyslíkem v přesném poměru 2:1, v němž jsou plyny vyvíjeny elektrolyticky, dosáhne obzvláště čistého bezokujového svařovacího povrchu d pevného svarového spoje, Ke stejně kvalitnímu svařování běžnou technikou svařování plynem j> třeba podstatně větSí zručnosti a například při obvyklém svařování vodíkem ee vyrobí dobrý svarový spoj pouze velmi nesnadno pro mimořádné obtíže při vytvoření a udržení neutrálního plamene. Způsobem podle vynálezu není nesnadné udržet neutrální plamen, a tím vyrobit vysoce kvalitní svary.It has been found that when welding with hydrogen and oxygen in an exact 2: 1 ratio, in which the gases are electrolytically produced, a particularly clean metal-free welding surface is achieved with a solid weld joint. for example, in conventional hydrogen ee welding, a good weld joint is very difficult to produce due to the particular difficulty of creating and maintaining a neutral flame. The method according to the invention makes it difficult to maintain a neutral flame and thus to produce high-quality welds.

Někdy může být žádoucí nashromáždit elektrolyticky vyvíjený vodík a/nebo kyslík ve speciálním zásobníku nebo tyto plyny pomalu akumulovat a pak je podle potřeby spotřebovat pro obzvlášt velké svary ve velmi krátké době. Stlačovat směs vodíku a kyslíku na vysoký tlak je velmi nebezpečné; podle vynálezu však lze nashromáždit potřebné množství plynu v relativně malém objemu při nízkém tlaku tím, že se do zásobníku umísti kovový absorbér s vysokou absorpční schopností. Například kovové palladium může absorbovat až 900krát větší objem vodíku, než je jeho vlastní objem, a může se tedy vhodně použít pro takový účel. V praxi lze například množství vodíku potřebné pro tvrdé pájení v menším rozsahu uchovat v malé příruční nádržce, která obsahuje materiál absorbující plyn.Sometimes it may be desirable to accumulate electrolytically generated hydrogen and / or oxygen in a special reservoir or to slowly accumulate these gases and then consume them for very large welds in a very short time as needed. Compressing a mixture of hydrogen and oxygen to high pressure is very dangerous; however, according to the invention, the required amount of gas can be accumulated in a relatively small volume at low pressure by placing a metal absorber with high absorbency in the container. For example, palladium metal can absorb up to 900 times the volume of hydrogen than its own volume and can therefore be suitably used for such a purpose. In practice, for example, the amount of hydrogen required for brazing can be kept to a lesser extent in a small hand-held container containing gas-absorbing material.

Claims

Method for carrying out flame-cutting processes such as welding, brazing and cutting, characterized in that the oxygen and hydrogen produced simultaneously by the electrolysis of the aqueous electrolyte are freely mixed, the resulting oxygen-hydrogen gas mixture in stoichiometric ratio is optionally adjusted to a composition corresponding to In the process, the component gases are electrically dissociated to atomic form and burnt in flame.

2. A process according to claim 1, characterized in that oxygen gas is added to the gas mixture to form an oxygen flame.

3. The method of claim 1, wherein oxygen is magnetically separated from the gas mixture to form an oxygen flame.

4. The process of claim 1 wherein hydrogen separated from oxygen is trapped in a metal absorbent.

5. Apparatus for carrying out the process of claim 1, with a gas source, a back-up fuse and a burner, characterized in that the gas source consists of an electrolyzer (1, 11, 111) comprising at least two plate electrodes (4, 14). 114), connected to a power source and submerged in a water electrolyte close to each other without a separator, and connected via a back-ignition fuse (2, 112) to a burner (3, 13) provided with a pair of electrodes (28) lying in the gas flow path of the electrolyzer (1, 11, 111).

6. Device according to claim 5, characterized in that the electrolyzer (11, 111) comprises, between the plate electrodes (14, 114) connected to the power source, a plurality of internal electrodes (22, 122), wherein the electrodes (14, 114, 22). 122) are fixed in an insulating tube (23) provided with openings (24) for escaping the gases produced and openings (25) for electrolyte flow.

7. Apparatus according to claim 5, characterized in that between the electrolyzer (11, 111) and the burner (13, 113) is located a magnetic oxygen separator from the mixture to be formed, which consists of a chamber (30) with a magnet (31) and two mutually perpendicular. channels (33, 34) for separate removal of oxygen and hydrogen.

8. Apparatus according to claim 5, characterized in that an auxiliary electrolysis cell (143) for enriching the mixture to be evolved with oxygen or hydrogen is connected to the outlet of the electrolyzer (111).

Device according to claim 5, characterized in that a container containing a metal absorbent, for example palladium, is connected to the outlet of the electrolyzer (1, 11, 111).