FI61046C - Foerfarande foer soenderdelning av vatten foer framstaellning av vaete och syre - Google Patents

Description

|·*£*»·| rBl ηη KUULUTUSJULKAISU 6104 6 «Τα m (11) UTLÄGCNINGSSKRIFT ° ' U * ° c Patentti, myönnetty 10 05 1902 *4&2) ^ Patent isoilelit ^ ^ (51) Kv.ik.3/int.ci.3 C 25 B 1/02 SUOMI —FINLAND (21) P«t#nttlh.k.mu»-PM*nt«Meknlnt 751877 (22) H*k«ml*ptlvl — Anteknlnpdtg 25.06.75 (23) Alkupllvft — Glltl|h«tsdtf 25.06.75 (41) Tullut Julkl$«kil — Bllvit offtntlig qJ^

Patentti- ja rekisterihallitut ,..., , . ,, ,. , _ ' (44) NlhtivUulpanon ja kuul.|ulkal*un pvm. —

Patent· och registerst/relsen ' Anrtkan utltgd och utl.akrlftan publicmd 29.01.82 (32)(33)(31) Pyydatty etuoikeus —Baglrd prioritet 03.O7.7t 25.11.7¾ USA(US) 1+85^98, 527083 (71) Beeston Company Limited, 601 Union House, Hongkong(HK) (72) Stephen Horvath, St. Ives, N.S.W., Australia-Australien(AU) (7¾) Antti Impola (5¾) Menetelmä ja laite veden hajottamiseksi vedyn ja hapen valmistamiseksi - Förfarande för sönderdelning av vatten för framställning av väte och syre Tämä keksintö kohdistuu menetelmään veden hajoittamiseksi vedyn ja hapen valmistamiseksi, jossa menetelmässä sähköisesti johtava vesiliuos sijoitetaan astiaan kosketuksessa anodin ja katodin kanssa, saattaen sähkövirta kulkemaan anodin ja katodin välillä, ja kokoamalla vety- ja happikaasut, jotka kerääntyvät katodilla ja vast, anodilla ja laitteeseen menetelmän toteuttamiseksi.

Elektrolyysiprosessissa potentiaaliero johdetaan elektrolyytin kanssa kosketuksessa olevan anodin ja katodin välille sähkövirran aikaansaamiseksi elektrolyytin läpi.

Monet sulat suolat ja hydroksidit ovat elektrolyyttejä, mutta tavallisesti elektrolyyttinä on sellaisen aineen liuos, joka dissosi-oituu liuoksessa ionien muodostamiseksi. Termiä elektrolyytti käytetään tässä tarkoittamaan ainetta, joka dissosioituu ioneiksi ainakin jossain määrin, kun se on liuotettu sopivaan liuottimeen. Saatua liuosta tullaan nimittämään elektrolyyttiliuokseksi.

Yksinkertaisessa elektrdyysiprosessissa ainemassa, joka on kehittynyt anodille ja katodille on Faradayn elektrolyysilain mukaan tarkasti suhteellinen anodin ja katodin välillä kulkevaan sähkömää-rään. Elektrolyytin hajaantumismäärä on siten rajoitettu ja yleensä on epätaloudellista kehittää esimerkiksi vetyä ja happea vedestä kaupallisessa laajuudessa elektrolyysiprosessilla.

2 61046

On tunnettua, että yhdisteitä, jotka kuuluvat elektrolyytteihin, kuten vesi, voidaan hajoittaa niitä sisältäviksi alkuaineiksi sätei-lyttämällä lyhytaaltoisella magneettisella säteilyllä. Tällaisesta säteilystä, joka aikaansaa dissosiaation tai hajoamisen, voidaan käyttää termiä "radiolyysi". Esimerkiksi tohtori Akibumi Dannon artikkelissa, jonka otsikko on "Producing Hydrogen with Nuclear Energy", ja joka ση julkaistu julkaisussa "Chemical Economy and Engineering Review", kesäkuu 197^, on selitetty eräitä veden ja useiden hiilivetyjen radio-lyysin yksityiskohtia melko yksityiskohtaisesti selittäen alkeisreak-tioita, joita tällainen radiolyysi käsittää. Lyhyesti sanoen on todettu, että säteilyttäminen lyhytaaltoisilla röntgensäteillä tai gamma-säteillä, ts. elektromagneettinen säteily, jonka aallon pituuus on ΙΟ'10 m, antaa tulokseksi tarkoitettujen yhdisteiden välittömän hajoamisen. Esimerkiksi, jos vettä säteilytetään gammasäteilyllä, se tulee dissosioitumaan vedyksi ja hapeksi. Danno ehdottaa suuressa mittakaavassa ydinreaktorin käyttöä säteilylähteenä, mutta tekee johtopäätöksen, että veden radiolyysi ei ole kovin tehokas menetelmä vedyn valmistamiseksi ja hän ehdottaa sen sijaan prosessia, joka käsittää hiilidioksidin radiolyysin hiilimonoksidin ja hapen tuottamiseksi ja sen jälkeen hiilimonoksidin muuttamisen vetykaasuksi tavallisella vesi/ kaasu-muutosprosessilla .

Tämä keksintö kohdistuu elektrolyysiprosessiin, jossa radiolyysi on mukana. On huomattu, että elektrolyysin ja radiolyysin yhdistelmällä hajoamistuotteiden saanto voi olla suurempi kuin mitä saavutetaan joko yksinkertaisella elektrolyysillä tai ainoastaan radiolyysillä. Saantomäärä voi olla hyvin paljon parempi yhdistetyssä elektrolyyseja radiolyysiprosessissa aikaansaamalla magneettinen kenttä elektrolyyttiin, joka aikaansaa sopivat radat lyhytaaltoisen elektromagneettisen säteilyn suurinopeuksisille elektroneille ja myös elektrolyytissä oleville ioneille, näin lisäten mahdollisuutta elektronien ja ionien väliselle yhteentörmäykselle, mistä on seurauksena myöhemmän radiolyysin parantunut saanto.

Keksintö tunnetaan siitä, että vesiliuosta säteilytetään samanaikaisesti elektromagneettisella säteilyllä, jonka aallonpituus on 10"10 - 10"13 m ja magneettinen kenttä saatetaan vaikuttamaan vesiliuokseen kenttäsuunnissa, jotka ulottuvat anodin ja katodin väliin.

Eräässä tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä suurjännitesäh-köenergian pulsseja syötetään elektrolyysikennon anodin ja katodin välille sillä tavalla, että kehittyy tarvittava lyhytaaltoinen säteily radiolyysiä varten. Toisessa keksinnön mukaisessa menetelmässä suur- 3 61046 jännitesähkoenergian pulssit, purkautuvat yhdessä tai useammassa lyhytaaltoisessa säteilygeneraattorissa, joka on erillään anodista ja katodista, mutta on sijoitettu siten, että kennossa olevaa elektrolyyttiä säteilytetään sillä aikaansaadulla lyhytaaltoisella säteilyllä. Sähköenergian suurjännitepulssit voidaan kehittää aivan kohtuullisella sisään syötetyllä tasavirralla ja keksinnön mukaisilla menetelmillä aikaansaadaan elektrolyysi tuotteiden huomattavasti parempi saanto kuin mitä on voitu saavuttaa johtamalla syöttövirta elektrolyytin läpi.

Eräässä tyypillisessä kokeessa keksinnön mukaisen laitteen prototyypillä tuotiin 70 ml vettä vety- ja happikaasuun 60 min:n 19 s:n aikana, jona aikavälinä laitteeseen tuotettu kokonaisenergia oli 0,371 kWh. 70 ml vettä on sama kuin 3,89 moolia, ja koska jokainen mooli vettä antaa yhden moolin vetykaasua ja puoli moolia happikaasua, koe-jakson aikana tuotetun vetykaasun paino oli 3,89 x 2 = 7,78 g tai 0,17 naulaa. Täten kennon sähköinen kulutus oli 21,63 kWh/naula valmistettua vetykaasua.

Tavallinen parametri elektrolyyttisen kennon hyötysuhteen ilmaisemiseksi on se koko tuotettu sähköinen energia kWhrssa, joka vaaditaan, jotta saataisiin 1000 standardikuutiojalkaa vetykaasua, ja arvon 79 kWh /1000 SCF katsotaan olevan 100 %:n toiminta-aste. Koetulokset osoittavat, että laitteemme vaatii 121 kWh/1000 SCF niin, että sen toiminta-aste on 65,53 %.

Toinen perusta elektrolyyttisten kennojen suoritusarvon määrittämiseksi on laskea lämpöhyötysuhde määritettynä: valmistetun vedyn ylempi lämpöarvo ^ qq käytetty sähköinen energia

Vedyn ylempi lämpöarvo on 286 kJ/mol.

Kokeessa saavutettu lämpöhyötysuhde on siten: 7n 286 kj x moolia ---—- x 100 (.371 kWhr x 3600)kj - 11114?· k j X 100 1335,6 kj X IUU = 83,27% Nämä tulokset ovat huomattavasti parempia kuin tehokkaimpien nykyään kaupan olevien elektrolyysikennojen hyötysuhde.

4 61046 läpi.

Keksintöön kuuluu myös laite keksinnön mukaisten menetelmien toteuttamiseksi.

Kuten edellä on mainittu, keksintö soveltuu erityisesti veden tai vesiliuosten elektrolyysiin vety- 3a happikaasujen kehittämiseksi. Keksinnön täydellisemmin selittämiseksi selitetään seuraavassa yksityiskohtaisesti laitetta vedyn ja hapen kehittämiseksi viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää keksinnön mukaan rakennetun laitteen kytkentäkaaviota, kuvio 2 esittää päältä nähtynä laitteen elektrolyysikennoa, kuvio 3 esittää kuviosta 2 pitkin viivaa 3-3 otettua leikkausta, kuvio 4- esittää kuviosta 3 pitkin viivaa 4-4- otettua poikkileikkausta, kuvio 5 esittää päältä nähtynä elektrolyysikennoa, eräiden yläosien ollessa poistettuna, kuvio 6 esittää kuviosta 2 pitkin viivaa 5-6 otettua poikkileikkausta , kuvio 7 esittää kuviosta 2 pitkin viivaa 7-7 otettua poikkileikkausta, kuvio 8 esittää pystysuoraa poikkileikkausta toisen sovellutus-muodon mukaisesta elektrolyysikennosta, kuvio 9 esittää kuviosta 8 pitkin viivaa 9-9 otettua leikkausta, kuvio 10 esittää kuvioiden 8 ja 9 mukaisen laitteen kytkentäkaaviota ja kuvio 11 esittää vielä erään sovellutusmuodon mukaisen laitteen kytkentäkaaviota.

Kuvioissa 1-7 havainnollistettuun elektrolyysikennoon, joka on merkitty yleisesti viitenumerolla 11, kuuluu anodi 12 ja katodi 13. Laitteessa on sähkövirtapiiri sähköenergian suurjännitepulssien kehittämiseksi, jotka johdetaan anodin 12 ja katodin 13 välille. Erityisesti virta on sellainen, että se kehittää tarvittavat suurjännitepulssit tasavirtalähteestä, jona voi olla esimerkiksi 12 V:n paristo, jok a on kytketty liitinnapojen 14-, 15 välille. Liitinnavasta 14- lähtevää johtoa 16 voidaan pitää vastaanottavana positiivisena sisääntulona ja liitinnavasta 13 lähtevää johtoa 17 virtapiirin yhteisenä negatiivisena johtona. Johtoon 16 kuuluu yksinkertainen kiinni/auki pääohjaus-kytkin 18.

5 61046

Kateli on esitetty kuviossa 1, sähkövirtapiiriin kuuluu pulssi-generaattorikytkentä, joka käsittää yksiliitostransistorin Q1 siihen yhdistettyinä vastuksineen R1, R2, R3 ja kondensaattorit C2 ja C3. Tämä kytkentä aikaansaa pulsseja, joita käytetään laukaisemaan NPN pii-tehotransistori, joka aikaansaa kondensaattorin C4 välityksellä lau-kaisupulsseja tyristoria T1 varten.

Vastus R1 ja kondensaattori C2 on kytketty sarjaan johdossa 21, joka kulkee releen RL1 toiseen kiinteään koskettimeen. Releen RL1 käämi 26 on kytketty johtojen 16 ja 27 välille, jotka ulottuvat releen liikkuvasta koskettimesta yhteiseen negatiiviseen johtoon 17 tavallisesti suljetun painetoimisen kytkimen 19 kautta. Kytkimen 19 paineen-ohjausjohto 20 on kytketty jäijempänä esitetyllä tavalla elektrolyyttisen kennon 11 kaasun kokoomakammioon ohjauskytkennän aikaansaamiseksi, jolloin kytkin avautuu, kun kokoomakammiossa vallitseva kaasu saavuttaa tietyn paineen. Kuitenkin edellyttäen, että kytkin 19 pysyy suljettuna, rele RL1 tulee toimimaan, kun pääohjauskytkin 18 suljetaan yhteyden aikaansaamiseksi johtojen 21 ja 27 välille kondensaattorin C2 kytkemiseksi yhteiseen negatiiviseen johtoon 17. Releen EL1 päätarkoituksena on aikaansaada vähäinen hidastus kondensaattorin C2 ja yhteisen negatiivisen johdon 17 välillä, kun virtapiiriin ensin johdetaan virta. Tämä tulee hidastamaan laukaisupulsseja tyristoriin T1 siksi, kunnes tarvittava sähköinen tila on saavutettu muuntajakytken-nässä, kuten jäi jempänä selitetään. On edullista, että rele RL1 on ilmatiiviisti suljettu ja siinä on tasapainotusvaruste, niin että se voi toimia missä tahansa asemassa ja voi kestää huomattavaa iskua tai värähtelyä.

Kun kondensaattorin C2 ja johdon 17 välinen yhteys on tehty releen RL1 kautta, yksiliitostransistori Q1 tulee toimimaan värähtelijänä positiivisten lähtöpulssien aikaansaamiseksi johtoon 24 pulssino-peudella, joka on säädettävissä suhteessa R1 : C2 ja pulssin voimakkuudella, jonka määrää suhde R2 ; R3. Rämä pulssit varaavat kondensaattorin C3. Elektrolyyttinen kondensaattori C1 on kytketty välittömästi yhteisen positiivisen johdon 16 ja yhteisen negatiivisen johdon 17 välille kytkimen suodattamiseksi kaikista staattisista äänistä.

Vastus R1 ja kondensaattori C2 on valittu siten, että transistorin Q1 sisääntulossa pulssit tulevat olemaan sahan hampaiden muotoisia. Tämä tulee ohjaamaan pulssien muotoa seuraavissa kytkennöissä. Sahan hampaan muotoinen pulssi on valittu siksi, koska uskotaan, että se aikaansaa tyydyttävimmän toiminnan sykkivissä kytkennöissä. Kuitenkin on korostettava, että voidaan käyttää muitakin pulssien muotoja, 6 61046 esimerkiksi suorakulmaisen aallon muotoisia pulsseja. Kondensaattori C3, joka on varattu transistorin Q1 lähtöpulssei11a, purkautuu vastuksen R4 kautta laukaisumerkkien aikaansaamiseksi transistoria Q2 varten. Vastus R4 on kytketty yhteiseen negatiiviseen johtoon 17 toimimaan veräjänä, virtaa rajoittavan laitteena transistoria Q2 varten.

Transistorilla Q1, kondensaattorin C3 ja vastuksen R4 verkon kautta aikaansaadut laukaisumerkit ovat muodoltaan teräväkärkisiä posit ii visia pulsseja . Tr ansi st orin Q2 kollektori on kytketty positiiviseen syöttöjohtoon 16 vastuksen R6 kautta, samalla kum transistorin mutteri on kytketty yhteiseen negatiiviseen johtoon 17 vastuksen R5 -Riutta. Nämä vastukset R5 ja R6 ohjaavat virtapulsseja, jotka on syötetty kondensaattoriin C4 , joka purkautuu vastuksen R7 kautta yhteiseen negatiiviseen johtoon 17 laukaisumerkkien syöttämiseksi tyristorin T1 hilaan. Tyristorin T1 hila vastaanottaa negatiivisen esijän-r.itteen yhteisestä negatiivisesta johdosta vastuksen R7 kautta, joka siten estää tyristorin laukeamisen syöksyvirtojen vaikutuksesta.

Laukaisupulssit , jotka on johdettu tyristorin Tl hilaan, tulevat hyvin teräväkärkisiksi samalla taajuudellaan kuin yksiliitostran-sistorin Q1 aikaansaamat sahan hampaiden muotoiset pulssit. On edullista, että tämä taajuus on suuruusluokkaa 10.000 pulssia/sek ja erityisen virtapiirin osien yksityiskohtia, jotka osat aikaansaavat tämän tuloksen, on lueteltu jäljempänä. Transistori Q2 toimii jakajana yksi-liitostransistorin Q1 ja tyristorin T1 välillä, estäen tyristorin hilasta tulevan sähkömotoorisen voiman paluuvirtauksen, joka voisi muuten häiritä transistorin Q1 toimintaa. Koska tyristorilla käsitellään suurjännitteitä ja koska transistoriin Q2 on johdettu suuri sähkömotoo-rinen paluuvoima, viimeksi mainittu transistori täytyy olla asennettu kuuma-altaaseen.

Tyristorin T1 katodi on kytketty johdon 29 välityksellä yhteiseen negatiiviseen johtoon 17 ja anodi on kytketty johdon 31 välityksellä ensimmäisen asteen muuntajan TR£ toisiokäämin 32 keskelle. Muuntajan käämin 32 päät on kytketty diodien D1 ja D 2 kautta ja johdon 33 välityksellä yhteiseen negatiiviseen johtoon 17 muuntajan ulostulon koko aallon tasasuuntaamiseksi.

Ensimmäisen asteen muuntajassa TR 1 on kolmen ensikäämiä 34, 39, 36 käämittynä yhteen toisiokäämin 32 kanssa sydämen 37 ympärille. Tämä muuntaja voi olla tavallista pylväsrakennetta ferriittisydämineen. Toisiokäämi voi olla käämitty käämin kehyksen ympärille, joka on sijoitettu sydämen ympärille ja ensiokäämit 34 ja 36 voivat olla käämitty bifilaarisel1 a tavalla toisiokäämin yläpuolelle. Ensiokäämi 35 voi 7 61046 sitten olla käämitty käämien 34, 36 yläpuolelle. Ensiökäämit 34 ja 36 on kytketty toiselta puolen Johdon J>8 välityksellä positiivisesti tasa Jännitteiseen virtapiiriJohtoon 16 Ja niiden toiset puolet johtojen 39^ 40 välityksellä transistorien Q3» 0,4 kollektoreihin. Transistorien 03» 04 emitterit on kytketty pysyvästi Johdon 41 välityksellä yhteiseen negatiiviseen Johtoon 17. Kondensaattori C6 on kytketty johtojen 39j 40 väliin toimimaan suodattimena, Joka estää minkä tahansa trans-sistorien Q3, Q4 välisen potentiaalieron.

Ensiökäämin 35 päät on kytketty johtojen 42, 43 välityksellä transistorien 03» Q4 kantoihin. Tämä käämi on keskiulosotettu Johdolla 44, Joka on kytketty vastuksen R9 kautta positiiviseen Johtoon 16 Ja vastuksen R10 kautta yhteiseen negatiiviseen Johtoon 17.

Kun teho ensin syötetään virtapiiriin, transistorit 03 Ja Q4 tulevat olemaan Johtamattomassa tilassaan eikä mitään virtaa ole en-siökäämeissä 3^, 36. Kuitenkin positiivinen virta Johdossa 16 tulee aikaansaamaan vastuksen R9 kautta laukaisumerkin, Joka on Johdettu kelan käämin 35 keskiulosottoon Ja tämä merkki laukaisee vuorotellen transistorien 03» suurtaajuusvärähtelyn, mikä tuottaa tulokseksi nopeasti vaihtelevia pulsseja ensiökäämeissä 34-, 36· Tätä laukaisumerk-kiä, Joka on Johdettu käämin 35 keskiulosottoon, ohjataan vastusver-kolla, Joka on varustettu vastuksilla R9 Ja R10,siten, että voimakkuus ei ole riittävä pystyäkseen laukaisemaan transistorit Q3, Q4 samanaikaisesti, mutta on riittävä laukaisemaan toisen transistorin. Tämän Johdosta ainoastaan toinen transistori laukeaa alkuperäisellä laukai-sumerkillä, virran saattamiseksi kulkemaan vastaavasti ensiökäämien 34 tai 36 läpi. Merkki, Joka tarvitaan pitämään transistori Johtavassa tilassa on paljon pienempi kuin se merkki,Joka on Johdettu käämin 33 keskiulosottoon tulee ohjatuksi Johtamattomaan transistoriin sen laukaisemiseksi. Kun toinen transistori on näin lauennut Ja tullut Johtavaksi, virta tulee kulkemaan toisen ensiökäämin 34-, 36 läpi Ja koska molempien transistorien emitterit on kytketty välittömästi toisiinsa, toisen transistorin positiivinen ulostulo saattaa ensiksi laukaistun transistorin irtikytketyksi. Kun toiseksi laukaistun transistorin kol-lektorin ottama virta pienenee, niin osa käämin 35 keskiulosoton merkistä Johdetaan takaisin ensimmäisen transistorin, Joka on uudelleen lauennut, kollektoriin. Huomataan, että kierto toistuu rajattomasti, niin että transistorit Q3, Q4 ovat vuorotellen laukaistu Ja irtikytketty hyvin nopeasti peräkkäin. Näin virtapulssit virtaavat vuorotellen ensiökäämien 34, 36 läpi hyvin suurella taajuudella, Joka on muuttumaton Ja riippumaton muutoksista virtapiiriin tuloJännitteessä. No- 8 61046 peasti vaihtelevat pulssit ensiökäämeissä 34 ja 36 tulevat jatkumaan niin kauan kuin pääkytkin 18 pysyy suljettuna ja kehittävät esijän-nitteeltään suuremmat signaalit samalla taajuudella muuntajan toisio-käämissä J>2.

Kippikondensaattori C5, jonka rinnan on kytketty vastus E8, on kytketty johdon 46 välityksellä muuntajan TE1 toisiokämmistä tulevaan johtoon 31 ja antaa tästä muuntajasta ulostulon, joka syötetään johtoa 47 pitkin toisen asteen muuntajaan TE2.

Kun tyristori T1 levikeistään sen saattamiseksi johtavaksi, kip-pimuuntajan C5 koko varaus vapautetaan toisen asteen muuntajaan TE2. Samanaikaisesti ensimmäisen asteen muuntaja TE1 lopettaa toimintansa, koska se on hetkellisesti oikosulussa ja sen johdosta tyristori päästää, ts. tulee johtamattomaksi. Tämä sallii varauksen uudelleen syntymisen kippimuuntajaan C5 vapautumista varten, kun tyristori seuraavan kerran laukaistaan transistorista Q2 tulevalla merkillä. Sitten jokaisena aikajaksona, kun tyristori on johtamattomassa tilassaan nopeasti vaihtelevat pulssit muuntajan TE1 ensiökäämeissä 34, 36, jotka on aikaansaatu jatkuvasti värähtelevillä transistoreilla Q3, Q4, aikaansaavat muuntajan kytkennän kautta suhteellisen suurijänniteisiä lähtö-pulsseja, jotka synnyttävät suuren varauksen kondensaattorissa C5 ja tämä varaus vapautuu äkkiä, kun tyristori laukaistaan. Tyypillisessä laitteessa, jossa käytetään 12 V;n tasavirtaa liitinnavoiss^^t^daan johdossa/aZkaansaada pulsseja suuruusluokkaa 22A jännitteellä 300 V.

Kuten edellä on mainittu, rele EL1 on järjestetty virtapiiriin hidastuksen aikaansaamiseksi kondensaattorin C2 kytkennässä yhteiseen negatiiviseen johtoon 17. Vaikka tämä hidastus on hyvin lyhyt, on se riittävä saamaan transistorit Q3, Q4 aloittamaan värähtelyn aiheuttaakseen muuntajan TE1 synnyttämään varauksen kondensaattoriin C5, ennen kuin ensimmäinen laukaisumerkki johdetaan tyristoriin T1 kondensaattorin purkautumisen aikaansaamiseksi.

Virtapiiriin kuuluu toisen asteen muuntaja TE2. Tämä on askel-säätömuuntaja, joka käsittää ensiökäämin 48 ja toisiokäämin 49, jotka on käämitty yhteisen sydämen 51 ympärille ja se aikaansaa hyvin suuren jännitteen omaavia pulsseja toisiokäämissä 49, jotka pulssit johdetaan anodin ja katodin välille. Kuten on esitetty kuviossa 1, toi-siokäämi 49 on kytketty ei ainoastaan anodin ja katodin välille, vaan myöskin takaisin ensiökäämin 48 negatiiviseen puoleen. Toisen asteen muuntaja on rakennettu elektrolyysikennon 11 anodiin. Sen fysikaalista rakennetta ja tapaa, jolla sen sähköiset kytkennät on tehty, selitetään yksityiskohtaisesti jäljempänä.

9 61046

Tyypillisessä laitteessa ulostulo ensimmäisen asteen muuntajasta TR1 tulee olemaan pulssien JOO V:n jännitteellä suuruusluokkaa 22A, 10.000 pulssia/s toimintajakson ollessa hieman pienempi kuin 0.1. Tämä voidaan aikaansaada 12 V:n ja 40 A:n tasaviralähteellä, joka on sovitettu liitinnapojen 14, 15 väliin käyttäen seuraavia virtapiirin komponentteja: R1 2.7 kilo-ohmia W 2 % vastus R2 220 ohmia W 2 % vastus R3 100 ohmia W 2 % vastus R4 22 kilo-ohmia -J- W 2 % vastus R5 100 ohmia \ W 2 % vastus R6 220 ohmia -f W 2 % vastus R7 1 kilo-ohmia { W 2 % vastus R8 10 Megaohmia 1 W 5 % vastus R9 100 ohmia 5 W 10 % vastus R10 5·6 ohmia 1 ¥ 5 % vastus C1 2200 mikrofaradia 16 V elektrolyyttinen kondensaattori C2 0.10 mikrofaradia 100 V 10 % kondensaattori C3 2.2 mikrofaradia 100 V 10 % kondensaattori C4 1 mikrofaradi 100 V 10 % kondensaattori

C5 1 mikrofaradi 1000 V Duoon paperieristeinen kondensaatto-tori 5 S10A

C6 0.022 mikrofaradi 160 V kondensaattori Q1 2N 2647 PN yksiliitostransistori Q2 2N 3055 NPN piitehotransistori Q3 2N 3055 NPN piitehotransistori Q4 2N 3055 NPN piitehotransistori T1 BT¥ 30 800EM nopeasti poiskytkeytyvä tyristori D1 A 14 P diodi D2 A 14 P diodi RL1 PV5LS ilmatiiviisti suljettu rele PS1 P658A-10051 painekytkin TR1 Half-cup muuntajan sydän 36/22-341 Käämin kehys 4322-021-30390 käämitty aikaansaamaan toisio- ja ensiökäämin välisen kierrossuhteen 18:1

Toisiokäämi 32 = 380 kierrosta

Ensiökäämi J>4 * 9 kierrosta

Ensiökäämi 36 *= 9 kierrosta

Ensiökäämi 35 = 4- kierrosta ,0 61 046

Kumpikin transistori täytyy asentaa kuuma-altaaseen ja sopiva kuuma-allas tätä tarkoitusta varten on 35D 3CB. Muut virtapiirin osat voidaan asentaa terässäiliöön ja kuuma-allas, johon transistorit on asennettu, on sovitettu terässäiliön ulkopinnalle. Vaihtoehtoisesti on mahdollista asentaa ainakin transistori Q2 laatikkoon, jos kuuma-allas on varustettu sopivalla ulkonevalla pinnalla laatikon sisällä.

Elektrolyysikennon 11 ja toisen asteen muuntajan TR2 fysikaalinen rakenne on havainnollistettu kuvioissa 2-7. Kenno käsittää ulko-kotelon 71, jossa on putkimainen kehäseinä 72 sekä ylempi ja alempi sulkuelin eli kansi 73 sekä pohja 7^. Pohja 74 käsittää holvatun päällysteen 75 ja sähköä eristävän levyn 76, joita pitävät paikallaan pohjaa vastaan kehäseinän 72 kehällä välin päässä toisistaan olevat kiin-nityspultit 77· Kansi 73 käsittää kaksi kansilevyä 78, 79, jotka on sijoitettu vastakkain ja joita pidetään paikallaan kehällisesti välin päässä toisistaan olevilla kiinnityspulteilla 81, jotka on kierretty kehäseinän 72 yläpäässä oleviin kierrereikiin.

Kennon anodi 12 on muodoltaan pääasiallisesti putkimainen. Se on sijoitettu pystysuorasti ulkokoteloon ja kiinnitetty ylempien ja alempien eristimien 82, 83 väliin. Ylemmässä eristimessä 82 on keskeinen napaosa 84 ja rengasmainen kehällinen laippaosa 85, jonka ulkoreuna on kiinnitetty kansilevyn 79 ja kehäseinän 72 yläpään väliin. A-lemmassa eristimessä 83 on keskeinen napaosa 86, jota ympäröi rengasmainen laippaosa 87, jonka ulkoreunasta ulkonee pystyssä oleva ulompi putkimainen osa 88. Eristimet 82, 83 on valettu sähköä eristävästä ai-neestö joka kestää myös emästä. Eräs sopiva aine on polytetrafluoro-etaani.

Kun ylempi ja alempi sulkuelin sekä eristimet 82, 83 muodostavat kotelon, jonka sisään on sijoitettu anodi 12 ja toisen asteen muuntaja TR2. Anodi 12 on yleensä putken muotoinen ja se on kiinnitetty yksinkertaisesti eristimien 82, 83 väliin, sen lieriömäisen sisäkehän ollessa sijoitettu eristimien napaosia 84, 86 vasten. Se muodostaa muuntajan kammion, joka on suljettu eristimien napaosilla ja joka on täytetty sopivalla muuntajaoljyllä. Eristimen navan 86 ja anodin väliin on sovitettu O-rengastiiviste 90 öljyn muuntajan kammiosta vuotamisen estämiseksi.

Muuntajan sydän 51 on tehty kerrostetusta valantaterästangosta, jonka läpimitta on noin 19 mm. Se ulottuu pystysuorasti eristimien na-paosien 84, 86 välille ja sen päät on sijoitettu napaosissa oleviin onteloihin. Toisen asteen muuntajan käämi 49 on käämitty välittömästi sydämen 51 päälle, kun taas ensiökäämi 48 on käämitty putkimaiselle ke- ,1 61046 hykselle 89» välin päähän ulospäin toisiokäämistä, öljyn täyttämään muuntajan kammioon.

Katodi 13 on pitkittäin lovetun putken muotoinen ja sovitettu tiukalla sovituksella eristimen 83 ulomman putkimaisen osan 88 sisään. Siinä on kahdeksan tasaisin välein jaettua pitkittäistä rakoa 91, niin että se käsittää kahdeksan katodikaistaletta 92, jotka sijaitsevat rakojen välissä ja ovat kytketyt toisiinsa ainoastaan ylhäällä ja alhaalla.

Sekä anodi että katodi on tehty massiivista nikkelistä. Anodin ulkokehä on koneistettu muodostamaan kahdeksan kehällisen välin päässä toisistaan olevaa uraa 93» joiden kaarevat pohjat yhtyvät terävissä huipuissa tai harjoissa 94-, jotka määräävät kourujen välit. Nämä kahdeksan anodin harjaa 94 ovat säteittäisesti kohdakkain katodikaistalei-den 92 keskiosan kanssa ja anodin ympärys mitattuna sen ulkopintaa pitkin on yhtäsuuri kuin katodiksisteleiden yhteenlaskettu laajuus mitattuna näiden kaistaleiden sisäpinnoilta, niin että niiden pituuksien pääosalla anodilla ja katodilla on yhtäsuuret teholliset alat. Alojen tätä yhdenmukaisuutta ei yleensä ole sovellettu aikaisemmissa lieriömäisissä anodin ja katodin sovituksissa.

Anodin ja katodin rengasmainen välitila 95 toimii elektrolyytti-liuoksen kammiona. Tämä kammio on jaettu osastoihin putkimaisella kalvolla 96, joka on tehty nikkelikaivosta, jonka paksuus on korkeintaan noin 0.38 mm ja rei'itetty läpimitaltaan korkeintaan noin 0.1 mm ole-villa rei'illä, joita on 3000 kappaletta noin 6.5 cm :n suuruista a-laa kohti. Tämä rei'itetty kalvo toimii sulkuna katodilla sekä anodilla vastaavasti kehitetyn vedyn ja hapen sekoittumista vastaan, samalla kun se sallii elektrolyytin virtauksen elektrodien välillä. Sen päät sopivat ylemmän ja alemman eristimen 82, 83 kehälaippojen rengasmaisiin rakoihin, joten se on sähköisesti eristetty kennon kaikista muista osista. Vaihtoehtoisesti tämän sulun voi muodostaa nailonverkkoai-netta oleva tiukasti pingoitettu kangas, jonka verkkoaineen silmukka-koko on riittävän pieni, ts. sellainen, että silmukat eivät päästä läpi läpimitaltaan suurempia kuin noin 0.1 mm olevia kuplia. Verkkoaine voi olla pingoitettua muovia olevien pitimen pääterenkaiden välille, joka pidin on sovitettu eristimien 82, 83 rengasmaisiin rakoihin.

Aluksi kammio 95 on täytetty noin 75 %:sesti 25 %: sella tislatussa vedessä olevalla kaliumhydroksidin elektrolyyttisellä liuoksella. Reaktion edistyessä vettä kuluu ja täydennys suoritetaan tuoreella vedellä, jota päästetään kammion 95 ulko-osastoon tulosuuttimen 97 kautta, joka on muodostettu ylempään kansilevyyn 78. Elektrolyyttinen 12 61 046 liuos kulkee kammion 95 ulommasta osastosta sisempään osastoon kalvon 96 reikien kautta. Kuitenkin on huomattava, että kalvo 96 on revitetty ainoastaan elektrolyyttisen liuoksen pinnan alapuolella, niin ettei mitään vedyn ja hapen sekoittumista voi tapahtua kennossa, Reiät, samalla kun ne ovat tarpeeksi suuria sallimaan elektrolyyttisen liuoksen kulun niiden läpi, ovat kyllin pieniä estämään tavallisesti reaktiossa syntyvien vety- ja happikuplien läpikulun. Tapauksessa, jossa kaasun sulun muodostaa nailonverkko, pitimen ylempi rengas on muodostettu aikaansaamaan täyteliään sulun elektrolyyttiliuoksen pinnan yläpuolella.

Suuttimessa 97 on virtauskanava 98, Joka ulottuu elektrolyytin tuloventtiiliin 99, jota ohjaa kammiossa 95 oleva uimuri 101. Venttiiliin 99 kuuluu holkki 102, joka on asennettu ylemmän kansilevyn 79 läpi alaspäin ja ylemmän eristimen 82 kehälaippaan 85 ulottuvaan aukkoon ja muodostaa venttiilin istuimen, joka toimii yhdessä venttiilin neulan 103 kanssa. Neulaa 103 pakottaa kevyesti ylöspäin venttiilin hoikissa 102 oleva jousi 104. Kuitenkin suuttimessa 97 vallitseva elektrolyyttisen liuoksen paine riittää työntämään neulan alaspäin tätä jousta vastaan, niin että elektrolyyttistä liuosta pääsee kammioon 95 siksi, kunnes uimuri 101 nostaa neulan nojaamaan lujasti venttiilin istuinta vasten. Uimuri liukuu pystysuorasti kahta poikkileikkaukseltaan tähtimäistä liukutankoa 106 pitkin, jotka ulottuvat ylemmän ja alemman eristimen 82 ja 83 välille ja ovat tehdyt myös polytetrafluo-roeteenistä. Nämä tangot kulkevat sopivien reikien 107 kautta uimurin läpi.

Uimurin 101 syvyys on valittu siten, että elektrolyyttiliuos täyttää noin 75 % kammiosta jättäen kammion yläosaan kaasutilan, johon voi mahtua kennossa kuumenemisen johdosta kehittynyt laajeneva kaasu.

Kun suoritetaan kammiossa 95 olevan elektrolyyttiliuoksen elektrolyysi, muodostuu katodilla vetykaasua ja anodilla happikaasua. Nämä kaasut porehtivat ylöspäin kammion 95 yläosaan, jossa ne pysyvät erillään kalvon 96 erottamassa sisemmässä ja ulommassa osastossa ja on huomattava, että elektrolyyttiliuosta johdetaan siihen kammion osaan, joka on täytetty hapella eikä vedyn täyttämään osaan, niin ettei ole mitään mahdollisuutta vedyn vuotamiseksi takaisin elektrolyytin tulo-suut t imen 97 kautta.

Ylempien kansilevyjen 78, 79 toisiinsa nojäävissä pinnoissa on kohdakkain olevat rengasurat, jotka muodostavat sisemmän ja ulomman kaasuhkokoomakanavan 108, 109· Ulompi kanava 108 on pyöreä ja se on yhteydessä kammion 95 vetyosaston kanssa kahdeksan aukon 111 kautta, jotka ulottuvat alaspäin ylemmän kansilevyn 79 ja ylemmän eristimen 13 61 046 82 kehälaipan läpi katodikaistaleiden 92 vieressä. Vetykaasu virtaa ylöspäin aukkojen 111 kautta kanavaan 108 ,1a sitten ylöspäin yksiiie-venttiilin 112 kautta (kuv. 7) säiliöön 115» Jonka muodostaa muoviko-telo 114-, Joka on kiinnitetty kansilevyyn 78 keskeisellä pultilla 115 Ja tiivistetty tiivisteellä 116. Kotelon 114- alaosassa on vettä 117 Ja vety kulkee säiliöön 113 putken 118 kautta. Venttiiliin 112 kuuluu holkki 119, Joka muodostaa venttiilin istuimen venttiilin karaa 121 varten, Jota pakottaa alaspäin Jousi 122 Ja myöskin veden paino vaikuttaa siihen.

Vety poistetaan säiliöstä 113 käyrän putken 123 kautta, Joka on kytketty kansilevyssä 78 olevan poistokanavan 124 kanssa. Poistokanava 124 päättyy vedyn syöttösuuttimeen 125, Joka voi syöttää vetyä Joko varastoon tai välittömästi kulutuskohtaan.

Happi poistetaan kammiosta 95 kansilevyssä olevan sisemmän ren-gaskanavan 109 kautta. Kanava 109 ei ole pyöreä, vaan simpukan kuoren muotoinen ulottuen elektrolyytin tuloputken ympäri. Happi tulee seitsemän aukon 131 kautta, Jotka kulkevat kansilevyn 79 Ja ylemmän eris-timen 82 rengaslaipan läpi. Happi virtaa ylöspäin kanavasta 109 yksi-tieventtiilin 132 kautta säiliöön 133 sovitettuun muovikoteloon 134. Sovitelma on samanlainen kuin vedyn poistossa, eikä sitä selitetä yksityiskohtaisemmin. Riittää mainita, että kammion pohjalla on vettä Ja happi poistetaan käyrän putken 135 Ja kansilevyssä 78 olevan poistokanavan 136 kautta hapen syöttösuuttimeen 137-

Ohjauskytkimen 19 paineherkkä putki 20 on yhdistetty kammion 95 yläosaan kansilevyssä 78 olevan kanavan 138 Ja ylemmässä eristimessä 82 olevan kanavan 138 välityksellä tuntemaan kammion yläosassa olevan vedyn paineen. Jos tämä paine kohoaa ennalta määrätyn tason yläpuolelle, kytkin 19 toimii kondensaattorin C2 kytkemiseksi irti yhteisestä negatiivisesta Johdosta 17. Tämä poistaa negatiivisen merkin kondensaattorista C2, mikä on välttämätöntä pulssin kehittävän kytkennän Jatkuvan toiminnan ylläpitämiseksi laukaisupulssien kehittämistä varten tyristoriin T1, minkä Jälkeen nämä laukaisupulssit lakkaavat. Muuntaja TR1 pysyy Jatkuvasti toiminnassa kippikondensaattorin C5 varaamiseksi, mutta koska tyristori T1 ei voi laueta, kippikondensaattori C5 tulee yksinkertaisesti pysymään varattuna siksi, kunnes vedyn paine kammiossa 95 laskee ennalta määrätyn tason alapuolelle Ja laukaisupulssit Johdetaan uudelleen tyristoriin T1. Näin painekytkin 19 ohjaa kaasun tuotantomäärää sen määrän mukaan, Joka poistetaan. Siten on mahdollista esimerkiksi syöttää vety- Ja happikaasuja välittömästi polttomoottoriin ilman välivarastointia Ja laite tulee tuottamaan kaasuja vaa- n 61046 timuksen mukaan. Luonnollisesti kaasun poistoventtiileiden 112, 113 ohjausjousien jäykkyys täytyy olla valittu sallimaan vedyn ja hapen ulosvirtauksen suhteissa, joissa niitä tuotetaan elektrolyysillä, ts. tilavuussuhteissa 2:1.

Säiliöt 113» 133 on varustettu varolaitteilla. Jos syöttöput-kissa kehittyisi äkillinen vastapaine, tämä voisi rikkoa ainoastaan muovikotelot 114, 134 eikä voisi siirtyä takaisin elektrolyysikennoon. Sitten kytkin 19 tulisi toimimaan kaasujen kennossa edelleen kehittymisen pysäyttämiseksi.

Toisen asteen muuntajan TB2 sähköiset kytkennät on esitetty kuviossa 3»Ensiokäämin 48 päät on kytketty metallilangoilla 156, 157 pohtimiin 158» 159» jotka ulottuvat ylöspäin ylemmän eristimen 82 keskeisen holkkiosan läpi. Johtimien 158, 159 yläpäät ulottuvat ylöspäin tappeina istukkaan 161, joka on muodostettu ylempään eristimeen 82. Istukan 161 yläosa on suljettu kannella 162, jota pitää paikallaan keskeinen pultti 163 ja jossa on kanava 164, jonka kautta johdot ulkoisesta virtapiiristä voivat kulkea ja tulla kytketyiksi johtimiin 158, 159 millä tahansa sopivalla kytkimellä (ei esitetty), joka on sijoitettu istukkaan 161.

Toisiokäämin 49 päät on kytketty anodin ja katodin välille ja lisäkytkentä on tehty johtimeen 158, joka on kytketty ensiökäämin negatiiviseen puoleen. Erityisesti käämin 49 toinen pää on kytketty anodiin johtimella 141, jolloin tämä kytkentä on kokonaan anodin sisällä. Käämin 49 toinen pää on kytketty katodiin johtimella 142, joka ulottuu alaspäin eristimen 83 pohjassa olevan reiän kautta ja sen jälkeen vaakasuorasti, jättäen kotelon 71 pohjaa eristävän levyn 76 ja eristimen 83 välissä. Levyn 76 yläpinta ja eristimen 83 alapinta on uritettu johtimen 142 vastaanottamiseksi ja kiinnittämiseksi. Kotelon ulkopuolella johdin 142 on kytketty katodin liitinpulttiin 143. Liitinpultis-sa 143 on varsi 144, joka kulkee katodissa olevan aukon ja eristyshol-kin 145 läpi, joka on sovitettu kohdakkain kotelon seinässä 72 olevan aukon kanssa. Liitinpultin kanta 146 on sovitettu katodin sisäkehää vastaan ja kiristetty kiristysmutterilla 147. Johtimen 142 päässä on silmukka, joka on kiinnitetty mutterin 147 ja aluslaatan 148 väliin kiristämällä päätemutteria 149. Mutterin 147 ja hoikin 145 väliin on sovitettu välilaatta 151 ja O-rengastiivisteet 152, 153 on sovitettu pultin kannan 146 ja katodin väliin sekä hoikin 145 ja kotelon seinän 72 väliin elektrolyysiliuoksen poisvuotamisen estämiseksi. Liitinkyt-kenta on peitetty kotelolla 154-, joka pidetään paikallaan kiinnitys-ruuveilla 155.

^ 61046 Käämin 49 ja johtimen 1^8 välille on tehty lisäksi sähköinen kytkentä käyttäen metallilankaa 140, joka on kytketty johtimen 142 ja johtimen 156 välille.

Otaksuen, että toisen asteen muuntajaan TR2 sisääntulon virran-voimakkuus on 22 A, jännite 300 V ja käämien suhde 100:1, anodin ja katodin välille syötetty lähtöjännite tulee siten olemaan 30.000 V, pulssinopeus 10.000 pulssia/sek virran voimakkuuden ollessa 220 mA.

Tämä ulostulo aikaansaa anodin ja elektrolyytin välisen purkauksen, josta on seurauksena lyhytaaltoisen sähkömagneettisen säteilyn muodostuminen ja myöskin sykkivä virta elektrolyytissä. Anodin ja katodin välisessä tilassa on sykkivä magneettinen kenttä johtuen muuntajan toisiokäämistä ja tämä edistää lyhytaaltoisen säteilyn kehittymistä. Erityisesti aikaansaadaan säteily, jonka aallon pituus on 10“^ - 10""^ m ja tämä säteily aikaansaa elektrolyytin radiolyysin, samalla kun e-lektrolyyttinen virtaus aikaansaa hydrolyysin hajoamistuotteiden vapauttamista varten.

Anodin ja katodin muoto sekä toisen asteen muuntajan sovitus keskeisen anodin sisään on erittäin tärkeää. Kun anodi ja katodi on tehty magneettisesta aineesta, niin muuntajan TR2 magneettinen kenttä tukee ne muuntajan virtaa johtavan jakson aikana voimakkaasti magnetoi-duiksi, niin että ne kehittävät vahvan magneettisen kentän anodin ja katodin väliseen tilaan. Lisäksi anodin ulkokehän uurrettu muoto ja katodin kaistalemainen muoto muotoilevat magneettisen kentän sellaiseksi, että anodista tulevat voimaviivat leikkaavat katodista tulevat voimaviivat, kuten on esitetty vastaavasti pilkkuviivoilla A ja B kuviossa 4 elektrolyysikammion yhdessä osassa. Lyhytaaltoisen sähkömagneettisen säteilyn suurinopeuksiset elektronit pyrkivät seuraamaan näitä voimaviivoja. Lisäksi elektrolyytissä olevat vety- ja happi-io-nit tulevat keskittymään pitkin näitä voimaviivoja ja tosiasiassa liikkumaan niitä pitkin. Näin tilastollinen yhteentörmäysmahdollisuus lyhytaaltoisen säteilyn suurinopeuksisten elektronien ja elektrolyytissä olevien ionien välillä on hyvin paljon parannettu kehittämällä tämä erityinen magneettinen kenttä. Lisäksi on olemassa suuresti lisääntynyt yhteentörmäysmahdollisuus itse ionien välillä, koska ne pyrkivät törmäämään voimaviivojen A ja B leikkauskohdissa, mistä on seurauksena vety- ja happikaasujen parantunut kehittyminen. Näin anodin ja katodin muoto, joka aikaansaa toisensa leikkaavat magneettiset voimaviivat, on erittäin tärkeä parannettaessa radiolyysiprosessin tehokkuutta ja myöskin vedyn ja hapen hajoamistuotteiden, ts. vedyn ja hapen vapautumista. Tämä erityinen muoto aikaansaa myöskin anodin pinnan laa- 16 61 046 jenemisen ja sallii sovituksen, jossa anodin ja katodin pinta-alat o-vat yhtäsuuret, mikä on erittäin haluttua sähköhäviöiden pienentämiseksi. Myöskin on haluttua, että anodin ja katodin pinnat, joiden kohdalla kaasu kehitetään, ovat karhennetut esimerkiksi hiekkapuhalluksella. Tämä edistää kaasukuplien eroamista elektrodien pinnoista ja välttää ylijännitteiden mahdollisuuden. Anodi ja katodi voivat olla tehty nikkelistä, mutta tämä ei ole oleellista ja vaihtoehtoisesti ne voivat olla tehty nikkelillä päällystetystä teräksestä tai platinasta tai olla päällystetty platinalla.

Muuntajan TR2 kehittämä lämpö johdetaan anodin kautta elektro-lyysiliuokseen, mikä myöskin osaltaan myötävaikuttaa elektrolyysin ja radiolyysin edistymiseen. Haluttaessa lämmön johtumista varten voi olla järjestetty jäähdytysrivat 150. Muuntajan sijoituksen ansiosta anodin sisälle toisiokäämin 49 kytkennät anodiin ja katodiin voidaan tehdä lyhyiksi, hyvin suojatuiksi johtimiksi.

Kippikondensaattori C5 tulee määräämään varausajan suhteen pur-kausaikaan, joka tulee olemaan melkein riippumaton pulssinopeudesta. Pulssinopeus, jonka määrää yksiliitostransistori Q1, täytyy valita siten, että purkautumisaika ei ole niin pitkä, että syntyy muuntajan käämien ja erityisesti muuntajan TR2 käämin 49 ylikuumenemista. Sopivan värähtelypiirin tulopulssien ollessa sahan hampaiden muotoisia ja läh-töpulssien ollessa teräväkärkisiä, pulssien toimintajakso taajuudella 10.000 pulssia/sek oli noin 0.006. Tämä pulssin muoto vähentää ylikuu-menemisongelmia värähtelypiirin osissa suurilla pulssin nopeuksilla. Toimintajakson arvo aina 0.1 saakka, joka voi olla seurauksena suorakulmaisen aallon sisääntulosta, on käyttökelpoinen, mutta pulssin nopeudella 10.000 pulssia/sek värähtelypiirin joitakin osia vaaditaan kestämään epätavallisen korkeita lämpötiloja. Toimintajakso noin 0.005 on pienin, joka voidaan saavuttaa havainnollistettua tyyppiä olevalla värähtelykytkennällä.

Havainnollistettu elektrolyysikenno 11 on suunniteltu vedyn ja hapen valmistamiseksi riittävässä määrässä polttomoottorien toimintaa ja muita tunnettua laatua olevia käyttöjä varten. Tyypillisesti sen läpimitta voi olla noin 20 cm ja korkeus noin 20 cm, joten se tulee o-lemaan erittäin pieni.

Tämän keksinnön mukaan rakennettu toisen sovellutusmuodon mukainen laite on havainnollistettu kuvioissa 8-10. Tämä laite on suuresti samanlainen kuin edellä selitetty kuvioiden 1-7 mukainen laite ja yhteisiä osia on merkitty samoilla viitenumeroilla. Kuitenkin tässä tapauksessa toisen asteen muuntajan TR2 ulostulo ei ole johdettu välit- 17 61 046 tömästi anodin 12 ja katodin 13 välille, vaan sen sijaan on johdettu säteilygeneraattoreihin, jotka on merkitty yleisesti viitenumerolla 201 ja jotka on asennettu elektrolyysikennon alaosaan ja lisäksi vakio tasavirtajännite, esimerkiksi 12 V syötetään anodin ja katodin välille, kuten on esitetty kuviossa 10. Muutokset, jotka on tehty elektrolyysikennon pohjaosaan, käsittävät alemman eristimen 83 keskeisen napaosan paksunnoksen. Paksunnettu napaosa on merkitty viitenumerolla 86A. E-dellisen laitteen eristyslevy 76 on jätetty pois ja alempi holvattu päällyste on muutettu ja merkitty kuvioissa 8 ja 9 viitenumerolla 75A. Päällysteen 75A muutokseen kuuluu kehällisen pystyn kynnyksen 202 järjestäminen ja päällyste on kiinnitetty ulkokotelon 71 pohjaan kiinni-tyspulteilla 77A, jotka kulkevat kynnyksessä olevien pystysuorien reikien läpi.

Säteilygeneraattorit 201 on sijoitettu välittömästi rengasmaisen elektrolyyttikammion alapuolelle sen vastakkaisille sivuille. Ne ovat rakenteeltaan samanlaiset ja molempiin kuuluu lieriömäinen, keraamista ainetta oleva pidin 203, jossa on keskeinen poraus volframitan-koelektrodeja 204·, 205 varten. Näiden elektrodien välissä on väli ja pitimen yläosassa onlovi 210, joka on elektrodien välin kohdalla. E-lektrodin 205 ulkopäässä on kupumainen pää 206 ja jousi 207 on puristettu pään 206 ja onton pultin 208 väliin, joka on kierretty säteittäi-sesti päällysteen 75A kynnyksen 202 läpi kulkevaan kierteitettyyn reikään. Elektrodin 205 sisäpää on teroitettu teräväksi ja terotettu kärki on valin päässä erillään elektrodin 204 viereisestä tasomaisesta päästä, välin ollessa ainakin noin 0.15 mm ja sopivimmin noin 0.4 mm. E-lektrodi 204 on yksinkertainen lieriömäinen volframisauva, johon on sovitettu yhteen messinkiä olevan päätelevyn 209 kanssa, jossa on tappi 211, joka tarttuu messinkitangon 213 päässä olevaan onteloon 212, joka tanko on asennettu reikään, joka on porattu diametraalisesti eristimen 83 paksunnetun navan 86A läpi.

Toisen asteen muuntajan käämin 49 ulostulo on johdettu messinki-tankoon 213 muuntajan sydämen 51 jousen 214 ja pultin 215 välityksellä, joka uikonee alaspäin napaan 86A ja tangon 213 keskellä olevaan kier-teitettyyn reikään. Kuten on esitetty kuviossa 8, tässä tapauksessa johdin on upotettu sydämeen eikä kytketty anodiin, kuten edellisessä laitteessa ja edellisen laitteen johdin 142 on jätetty pois, niin että toisiokäamin ja katodin välillä ei ole mitään yhteyttä. Sen sijaan 12 V:n vakiojännitteinen tasavirtasyöttölähde on kytketty välittömästi anodin ja katodin välille eristetyillä johtimilla 216, 217. Johdin 216 on kytketty liitinpulttiin 143 johtimen 142 paikalle ja johdin 217 18 61 046 kulkee pohjan 75A kynnyksessä 202 olevan nailonholkin 218 ja sitten ylöspäin eristimessä 83 olevan reiän läpi katodin alapäähän.

30.000 V:n pulssien johtamisesta messinkitankoon 213 on tuloksena toisen säteilygeneraattorin 201 toimiminen, mikä kehittää suuren voimakkuuden omaavan gammasäteilyn, joka säteilyttää anodin ja katodin välillä olevaa elektrolyyttiä. Suurjännitteinen energia purkautuu tämän säteilygeneraattorin kautta, jolla on ainakin sellainen sähkövastus, että ainoastaan yksi generaattori kerrallaan toimii. Jos kuitenkin toinen generaattori pysähtyisi, toinen alkaisi toimia. Elektrodien 204, 205 välille johdetun potentiaalieron aiheuttamat nopeat pulssit aikaansaavat gammasäteilyn, koska on mahdotonta synnyttää elektrodien välille riittävää virtaa siirtämään nämä kyseessä olevat nopeat elektronit. Elektrodin 205 teroitettu pää lisää vastusta elektronien kululle ja sen tähden lisää lyhytaaltoisen,aallon pituus lyhyempi kuin -10 -10 -18 10 m ja tavallisesti 10 - 10 m, gammasäteilyn tuottoa.

Voimakas magneettinen kenttä, joka on indusoitu muuntajan TR2 toisiokäämillä, edistää myös gammasäteilyn kehityksessä ja tosiasiassa Pystyy suhteellisesti hyvin voimakkaan gammasäteilyn kehittämiseen a-voimella ilmakipinäpurkauksella. Vielä lisäparannus voitaisiin aikaansaada, jos elektrodit olisi kapseloitu tyhjöputkeen.

Samoin kuin ensimmäisen sovellutusmuodon tapauksessa anodista ja katodista tulevat toisensa leikkaavat magneettiset voimaviivat aikaansaavat sopivia ratoja gammasäteilyn suurinopeuksisille elektroneille ja myöskin elektrolyytissä olevat ionit tulevat liikkumaan näitä voimaviivoja pitkin, jolloin yhteentörmäysten mahdollisuus ionien ja suurnopeuksisten elektronien välillä elektrolyytissä on suuresti lisääntynyt ja myöskin ionien yhteentörmäyksen mahdollisuus toisensa leikkaavien voimaviivojen leikkauskohdissa on lisääntynyt. Näin saadaan suuri hajotusnopeus radiolyysillä ja elektrolyysin aikaansaama suuri hajotusvapaus.

Kuvio 11 esittää kytkentäkaaviota kuvioiden 8-10 mukaisen laitteen sovellutusmuotoa varten. Tässä tapauksessa kuvioiden 8 ja 9 mukainen elektrolyysikenno pysyy muuttumattomana, mutta sen sijaan anodin ja katodin välille johdetaan muuttumaton 12 V:n tasavirtajännite, jolloin anodi on kytketty ohjauslaitteen 300 kautta releen BL1 lähtöpuoleen. Releen RL1 lähtöpuoli aikaansaa vakion 12 V:n tasavirtajännitteen ja ohjauslaite 300modifoi tämän ennen kuin se syötetään anodiin. Hajotus-jännite vettä varten on 1.8 V ja tämä on teoreettinen minimiarvo veden elektrolyysiä varten. Käytännössä on tarpeen syöttää lisäjännite, jota nimitetään ylijännitteeksi, ja tämä riippuu elektrolyysikennon fysikaa- 19 61 0 4 6 lisistä ominaisuuksista ja elektrolyytin määrästä. Jos ylijännite ylitetään, ei saavuteta mitään parannusta ja lisäjännite on yksinkertaisesti kulunut hukkaan lämmön kehitykseen. Ohjauslaitteen JOO tarkoituksena on taata, että tarvittava ylijännite syötetään, mutta se on mahdollisimman pieni. Se voi estää myös sähkömotoorisen voiman paluu-virran elektrolyytistä virtapiiriin. Se voi käsittää esimerkiksi yhden diodin tai useamman diodin sarjassa pienemmän jännitteen aikaansaamiseksi releen BL1 lähtöpuolelta ja siten virran kasvun. Vaihtoehtoisesti siihen voi kuulua laite sykkivän tasavirtajännitteen aikaansaamiseksi anodiin 12 johdettavaksi. Tähän tarkoitukseen voidaan käyttää erilaisia standardikytkentäpiirejä ja erityisesti voidaan käyttää standardi tyyppiä olevaa multivibraattorivirtapiiriä. Jos käytetään sykkivää virtaa, on tarpeellista pitää pulssinopeus alle noin 10.000 puls-sia/min, muuten elektrolyyttiin indusoitu sykkivä virta tulee omaksumaan vaihtelevan virran ominaisuuden, joka tulee hidastamaan elektrolyysiä.

Suoritetut kokeet tässä havainnollistetuilla pienillä laitteilla ovat osoittaneet, että tarvittavan lyhytaaltoisen magneettisen säteilyn tuottamiseksi sähköisen ulostulon muuntajasta TR2 täytyy olla ainakin 10.000 V, muuten ei aikaansaada mitään huomattavaa gammasäteilyä. Vaikka jännitteen kasvu aikaansaa lisääntyneen säteilyn, jännite ja siitä johtuvan säteilyn täytyy sopia yhteen kennon fysikaalisten o-minaisuuksien ja elektrolyytin määrän kanssa. Jo selitetty sähkövirta-piiri aikaansaa noin 30.000 V:n jännitteen ja keksinnön mukaan on huomattu, että tämä on optimi varsinkin havainnollistettua laitetta varten. Myöskin on välttämätöntä sähkövirtapiirissä esiintyvien kuumene-misongelmien välttämiseksi, että sähköpurkauksen pulssinopeus on suurempi kuin 5.000 pulssia/sek ja sopivimmin suuruusluokkaa 10.000 puls-sia/sek.

Edelleen on huomattu, että lyhytaaltosäteilyn voimakkuuden täytyy olla ainakin 6 milliröntgeniä/h veden merkityksellisen radiolyysin aikaansaamiseksi keksinnön mukaisessa laitteessa. Tarvittavan säteilyn voimakkuus riippuu luonnollisesti laitoksen koosta ja säteilytettävän elektrolyytin määrästä, mutta on uskottavaa, että 6 milliröntgeniä/h täytyy pitää absoluuttisena miniminä merkityksellisen tuloksen saavuttamiseksi vieläpä pienissä laitteissa. Kuvioiden 8-10 mukaan rakennetussa laitteessa on aikaansaatu gammasäteilyulostulo 26-28 milliröntgeniä/h, joka on aivan riittävä aikaansaamaan elektrolyytin nopean radiolyysin tällaisessa laitteessa.

Havainnollistettu laite on esitetty ainoastaan esimerkkinä eikä 20 6 1 0 4 6 keksintö ole rajoitettu tämän erityisen laitteen yksityiskohtiin. On huomattava, että tämä keksintö sallii vedyn ja hapen kehityksen suurissa määrissä sellaisia tarkoituksia varten kuin tehon kehitys suurissa kiinteissä laitoksissa. Nämä vaativat hyvin suuria sähköisiä sisääntuloja ja niiden mukaan rakennetut sähkökytkennät.

Claims (6)

21 61046

1. Menetelmä veden hajoittamiseksi vedyn ja hapen valmistamiseksi, jossa menetelmässä sähköisesti johtava vesiliuos sijoitetaan astiaan (95) kosketuksessa anodin (12) ja katodin (13) kanssa, saattaen sähkövirta kulkemaan anodin (12) ja katodin (13) välillä, ja kokoamalla vety-ja happikaasut , jotka kerääntyvät katodilla (13) ja vast, anodilla (12), tunnettu siitä, että vesiliuosta säteilytetään samanaikaisesti elektromagneettisella säteilyllä, jonka - 1 0 - 1 3 aallonpituus on 10 - 10 m ja magneettinen kenttä saatetaan vai kuttamaan vesiliuokseen kenttäsuunnissa, jotka ulottuvat anodin (12) ja katodin (13) väliin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että elektromagneettinen säteily kehitetään asteittain sähköisesti muuttamalla pääasiallisesti tasajännitteinen virta sykkiväksi ainakin 10.000 voltin sähkösyötöksi ja tämä sykkivä syöttö puretaan vesiliuoksen läheisyydessä olevan elektrodiparin (204, 205) välillä.

3. Laite jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukaisesti menetelmän toteuttamiseksi vety- ja happikaasujen tuottamiseksi hajottamalla vesi, johon laitteeseen kuuluu elektrolyysikenno (11) sähköä johtavaa vesiliuosta varten ja joka kenno sisältää anodin (12) ja katodin (13) kosketuksissa liuokseen, tunnettu sii tä, että siinä on säteilygeneraattori (201) vesiliuoksen säteilyttämisek-si elektromagneettisen säteilyn alaisessa kennossa aallonpituudella 10-^ - 10‘13 m ja magneettisen kentän generattori (TR2) magneettisen kentän kehittämiseksi kennon (11) vesiliuoksessa anodin ja katodin väliin ulottuvissa kenttäsuunnissa.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että säteilygeneraattori (201) on liitettynä sähkö-muuntajaan (Q3, Q4, TRI, C5, TR2), joka vastaanottaa sähköenergiaa pääasiallisesti tasajännitteisen ja virtaisen tasavirtasähköenergian lähteestä ja muuttaa tämän energian sykkiväksi sähköiseksi ainakin 10.000 voltin syötöksi, jossa säteilygeneraattorissa (201) on elektrolyyttisessä kennossa (11) sijaitseva elektrodipari (204, 205) ja joka on yhdistetty sähköiseen muuttajaan sykkivän syötön purkamiseksi elektrodien välillä elektromagneettisen säteilyn kehittämiseksi. 22 6 1 0 4 6

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että sähköiseen muuntajaan kuuluu ensimmäinen muuntaja (TRI), jossa on ensiokäämi (3*4/35/36), johon johdetaan tasavirta mainitusta lähteestä ja toisiokäämi (32), joka on induktiivisesti kytketty ensiokäämiin, kippikondensaattori (C5), joka on kytketty ensimmäisen muuntajan toisiokäämiin, sen varaamiseksi tämän käämin sähköisellä ulostulolla, värähtelylaitteet (Q1, Q2, Cl, C2, CU), sähkö-pulssin kehittämiseksi mainitun lähteen tasavirtaenergiasta, kytkinlaite (T1), joka on kytkettävissä johtamattomasta tilasta johtavaan tilaan värähtelijästä peräisin olevan jokaisen sähköisen pulssin mukaan ja joka on kytketty ensimmäisen muuntajan (TR1) toisiokäämiin (32) sekä kippikondensaattoriin (C5) siten, että jokainen kytkentä sen johtamattomasta tilasta johtavaan tilaan saattaa kippikondensaattorin (C5) purkautumaan ja myöskin oikosulkee ensimmäisen muuntajan (TR 1 ) kytkinlaitteen palauttamiseksi johtamattomaan tilaansa, sekä toinen muuntaja (TR2), johon kuuluu ensiokäämi (48) kippikondensaattorista (C5) purkautuneiden pulssien vastaanottamiseksi ja toisiokäämi (49), joka on induktiivisesti kytketty ensiokäämiin jännitteen kohoamisen aikaansaamiseksi ja sähköisesti kytketty elektrodipariin (204, 205).

6. Patenttivaatimusten 3-5 mukainen laite, tunnettu siitä, että anodi (12) ja katodi (13) ovat molemmat onttoja lieriöitä, anodi (12) on sijoitettu sisäkkäin katodiin (13) ja on varustettu ulkopinnaltaan sarjalla kehällisen välin päässä toisistaan olevia pituussuuntaisesti kulkevia kouruja (93), että katodi (13) on jaettu sarjaksi sähköisesti kytkettyjä pituussuunnassa kulkevia kaistaleita (92), joiden kaistaleiden (92) lukumäärä on sama kuin kourujen (93) lukumäärä, ja joiden kaistaleiden (92) aktiivinen kokonaispinta-ala on suunnilleen yhtä suuri kuin kourujen (93) aktiivinen kokonaispinta-ala, ja että kaistaleet (92) ovat säteittäisesti kohdakkain kourujen (93) harjojen (9*4) kanssa. 23 6 1 0 4 6