NO742653L

NO742653L -

Info

Publication number: NO742653L
Application number: NO742653A
Authority: NO
Inventors: Yull Brown
Original assignee: Yull Brown
Priority date: 1973-07-20
Filing date: 1974-07-19
Publication date: 1975-01-21
Also published as: IN142920B; JPS578877B2; SE7409499L; YU203374A; CA1053606A; HU172761B; CH605005A5; ZA744656B; BE817953A; GB1475550A; NZ174922A; GB1475549A; JPS5071530A; NL7409795A

Description

Ansoker er oppfinner

Anordning vedrorende sveising

Foreliggende oppfinnelse vedrorer sveising, slaglodding o.l. ved bruk av hydrogen og oksygen og omfatter oksygen-hydrogen-sveising, autogenskjæring, atomær hydrogensveising og sveising og skjæring i kombinasjon med lysbueteknikker. Oppfinnelsen omfatter også generering av hydrogen og oksygen for de ovennevnte anvendelses-formål i kombinasjon med disse eller separat.

Et meget viktig anvendelsesområde for oppfinnelsen er atomær hydrogensveising under utnyttelse av atomært hydrogen (til sveising) eller atomært oksygen (til skjæring) hver for seg. Denne spesielle anvendelse av oppfinnelsen baserer seg bl.a, på den erkjennelse at betydelig energi er knyttet til dissosiasjonen av molekulært oksygen til atomært oksygen ved at gassen fores gjennom en lysbue og at denne egenskap kan utnyttes for generering av endog hoyere temperaturer enn de som hittil har vært oppnåelige, f.eks. med en atomær hydrogenflamme. Betydningen av den energi som kan oppnåes på denne måte, kan vurderes ut fra de folgende reaksjoner som finner sted og de varmeenergimengder som forbindes med disse reaksjoner, når både hydrogen og oksygen fores gjennom en lysbue.

Ved ny kombinasjon av disse atomer frigjores denne energi som varme gjennom et antall kompliserte kjemiske reaksjoner og re-sulterer i en ekstremt hoy flammetemperatur. Tidligere ville det ikke ha vært ansett for å være praktisk mulig å fore oksygen eller en blanding av oksygen og hydrogen sammen gjennom en lysbue på grunn av disse gassers sterkt eksplosive eller brennbare preg. I overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse er dette imidlertid både mulig og praktisk og gjor det, som nevnt ovenfor, mulig å oppnå langt hoyere sveise- eller skjæretempe-raturer enn man hittil har kunnet oppnå ved kjente, praktiske metoder.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte og et apparat, hvorved hydrogen og oksygen can genereres hurtig og hensiktsmessig for umiddelbar bruk til sveising m.v„ uten mange av de ulemper som er forbundet med konvensjonelle gass-sveisemetoder. For eksempel kan den praksis å bruke sylindre (eller "flasker") med gass, vanligvis oksygen og acetylen, ha viktige ulemper, særlig for brukere som arbei-der langt borte fra et forsyningsdepot og som kan oppleve be-tydelige forsinkelser mellom bestilling og mottagelse av den bestilte gass. For at slike brukere skal være sikret en passende gassforsyning for en bestemt oppgave, er det ofte nodvendig å bestille nye forsyninger på forskudd, endog for man har brukt opp de forhåndenværende kvanta, eller risikere å slippe opp for gass for oppgaven er fullfort. Ettersom gassflasker vanligvis leveres på streng utskiftningsbasis - idet en brukt flaske må leveres tilbake i bytte mot en fylt flaske - kan dette bety tap for brukeren, hvis flasker som fortsatt inneholder■ brukba-re gassmengder må leveres tilbake til leverandøren»

Bruken av gass på flasker medforer også en rekke andre proble-mer, f„eks„ faren for gasslekkasje fra flaskene, faren for industri-konflikter som kan medfore alvorlige leveringsforsin-kelser og knapphet, ansvar, hoye innkjops- og lagringsomkost-ninger, fraktomkostninger m.v.

Som illustrasjon på noen av de betingelser forbrukeren av gass på flasker må finne seg i, er det nedenfor gitt en liste over "salgsbetingelsene" som gjelder salg og distribusjon av gassflasker» a) Sylinderen forblir leverandørens eiendom og denne forbehol-der seg retten til å utove sin eiendomsrett når det måtte passe

ham.

b) Alle sylindre med innhold forsendes på kundens bekostning og risiko. c) Det påligger kunden å skaffe passende arbeidskraft for las-ting og lossing av alle sylindre på stedet. d) Sylindrene returneres til leverandoren så snart de er tomme, med fraktomkostningene betalt av kunden. e) En sylinder er ikke "returnert" for den er mottatt av leverandoren på hans fabrikk eller i hans forretning eller på. hans kjoretoy og kvittering er utlevert på leverandorens skjema. In-tet dokument som skal være kvittering for en slik sylinder skal være gyldig med mindre det foreligger på leverandorens trykte kvitteringsskjerna. f) Cylindre kan ikke overfores og må ikke brukes til noe annet formål enn som beholdere for den gass som selges av leverandoren, og må ikke leveres eller sendes for påfylling til'noe annet sted enn leverandorens utleveringsstasjoner. g) Brukeren forplikter seg til ikke å selge videre gassinnhol-det i sylindrene eller deler derav til noen person eller noe

selskap.

h) Kunden blir holdt ansvarlig for ethvert tap eller skade på sylindre uansett årsak, fra tidspunktet for leveransen til sylinderen er returnert til leverandoren. (Kunden anbefales å

å forsikre cylindrene).

i) Hvis kunden ikke har returnert en sylinder i god stand innen seks måneder fra leveringsdato, kan leverandoren, om onsket, be-laste kunden med en sum som ikke overstiger den sylinderverdi man er blitt enig om og ekstra liggetid» Denne sum betales av kunden som skadeoppgjor for tilbakeholdelse av sylinderen. Uansett betaling av en slik sum for en sylinder, forblir denne leverandorens eiendom og leverandorens rett til å ta den i besid-delse er ikke påvirket på noen måte.

j) Eventuell resterende gass som returneres i sylindrene erstat-tes ikke.

k) Det eksisterer dessuten en rekke andre betingelser i forskjellige land.

En annen ulempe i forbindelse med oksygen-hydrogen/autogensvei-sing skyldes hydrogenets utpregede evne til å bli absorbert av de fleste metaller. Når f.eks. stål skal sveises, må man derfor noye sorge for at det ikke foreligger et hydrogenoverskudd, idet dette ville absorberes i metallet og fore til svekkelse og sprohet. På den annen side vil et overskudd av oksygen forårsa-ke brenning av metallet og bor likeledes unngåes. Det er derfor særdeles viktig ved slike sveisemetoder at blandingen i brenneren reguleres til en noytral flamme, dvs. en flamme hvor det hverken forekommer hydrogen- eller oksygenoverskudd. I praksis er det meget vanskelig å opprettholde (og praktisk talt umulig å vurdere på grunnlag av flammens farge) en noytral flamme. Derfor er oksygen-hydrogen-sveising ikke meget brukt til tross for fordelene ved lave omkostninger og stor varmeverdi som hydrogen byr på som brennstoff.

Disse og andre ulemper kan unngåes i avgjorende utstrekning ved foreliggende oppfinnelse, hvorved hydrogen og oksygen genereres samtidig ved elektrolyse i en elektrolysecelle og fritt får blandes der for dannelse av en stokiometrisk blanding som vil brenne med noytral flamme. Brenngassen kan genereres hvor og når det er behov for den. Derved unngår man behov for lagring av gassflasker og blir uavhengig av regelmessige leveringer som ofte ikke kan garanteres.

Fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen krever ingen membraner e.l. for adskillelese av hydrogenet og oksygenet som frigjores ved elektrolysen og gjor det derfor mulig å oppnå store fordeler sammenlignet med konvensjonelle elektrolysefremstilling av disse gasser. Slike membraner er normalt blitt betraktet som nodvendige for konvensjonelle elektrolytiske generatorer for adskillelse av de to gassene som ellers ville danne en meget eksplosiv blanding. Det har imidlertid ifolge foreliggende oppfinnelse vist seg at de to gassene trygt og hensiktsmessig kan fremstilles og brukes som en brennstoffblanding, forutsatt at man benytter seg av hensiktsmessige sikkerhetsforanstaltninger, som bruk av en tilbakeslagsstopper (flash-back arrester). Slike sikkerhetsforanstaltninger kan f.eks. omfatte bruk av en anordning som fjerner elektrolytt-damp fra gassen og samtidig virker som tilbakeslagsstopper. Ved at man unngår behov for membraner e.l. blir det ifolge oppfinnelsen mulig å anbringe elektrodene meget nærmere hverandre,og man unngår den store motstand som folger med membraner, hvilket igjen muliggjor en betraktelig okning av gass-produksjonshastigheten for et apparat av en gitt storrelse. Kort sagt, muliggjores ved oppfinnelsen fremstilling av utstyr av ringe dimensjoner som kan benyttes for en mangfol-dighet av sveise- og andre, lignende oppgaver, og som ikke er for omfangsrikt for vanlige forhold. Dette er umulig ved det konvensjonelle hydrogen/oksygen-genererende utstyr.

Ved utviklingen av et apparat på grunnlag av generering av hydrogen og oksygen elektrolytisk, på en praktisk måte som er velegnet for anvendelse både i industriell målestokk og for mindre forbruksformål, måtte en rekke faktorer vurderes, analyseres og veies mot hverandre. Nedenfor folger en liste over noen av disse faktorer som kan illustrere problemets omfang. a) Endosmosetrykk balanseres mot fluidumets hydrostatiske trykk. b) Flytnings-hastigheten av elektrisk strom i forhold til elek-trodear.ealet. c) Det tidligere kjente problem for fjernelse av gassene fra anolytt og katolytt for spredning og for elektrolyttene blandes sammen. d) Virkningene av hurtige forandringer i flytningshastigheten av elektrisk strom gjennom cellen. e) Virkningene av hjelpespaltning i cellens anode- og katodesi-der o f) Valget av lettest ionisert elektrolytt med maksimal ledeevne.

g) Minste mulige avstand mellom anode og katode.

h) En utforelse av cellen, hvor det tidligere ble betraktet som . umulig å la H 2 og blandes trygt, hvor man unngår membraner o.l. som ville oke den indre motstand, hvor både hydrogen og oksygen kan blandes i cellen, og hvor slike celler kan forbindes i serie, i parallell eller parallelt og i serie etter behov.

i) Valget av elektrodemateriale.

j) Mengden av syrer og alkali som skal brukes.

k) Celleformen i avhengighet av formålet med cellene.

1) Muligheten for forbedring med permanente eller elektromagnetisk opprettede felter ved de elektrolytiske celler for kontrollert

adskillelse av en mengde av de gasser som genereres i cellene. m) Sikring av effektiv sirkulasjon av elektrolytt mellom elektrodene, med så ringe elektrisk motstand som mulig.

n) Muligheten av å bruke natriumhydroksyd eller kaliumhydroksyd,

som i konsentrasjoner på 10% til 30% har ubetydelig korro-sjonsvirkning på jern-eller nikkelelektroder, bortsett fra

at de gir en godt ledende opplosning.

o) Bruken av kjolevirkning ved at hydrogen- og oksygengass, for kjoling av elektrolytten i cellen, for kontroll av celletem-peraturen, fortrinnsvis fores ved 40°C - 60°C, ved hvilken temperatur bindingene mellom hydrogen og oksygen trenger et

minimum av elektrisk energi for å brytes.

p) Adskillelsen av hydrogen og oksygen fra en blanding, om mulig ved bruk av et permanent elektrisk felt eller et elektromagnetisk felt som kan kontrolleres, slik at det oppnåes en onskelig adskillelse mellom hydrogenet og oksygenet. På dette prinsipielle grunnlag bor oksygenet i det vesentlige adskilles fra blandingen og hydrogenet bor f.eks. absorberes av utvalgte metaller, som har sterk absorpsjonsaffinitet for hydrogen (f.eks. palladium, som absorberer 900 ganger sitt

volum hydrogen). Ved bruk av oppfinnelsens prinsipp kan hydrogen og oksygen genereres i store mengder med små enheter og oksygenet kan f.eks. adskilles og brukes til for-syning av sykehus, spedbarnstuer, luftkondisjoneringssyste-

mer, eller andre formål hvor det er behov for oksygen. Oksygen kan på denne måten genereres langt hurtigere og mer hensiktsmessig enn med konvensjonelt elektrolytisk utstyr.

q) Muligheten for å la hydrogenet og oksygenet absorberes av spesielt utvalgte materialer i små beholdere, hvor den ab-sorberte gass kan trekkes ut når det er onskelig for sveising eller slaglodding, på steder hvor dette ville være vanskelig eller umulig med konvensjonelt utstyr.

r) Gjore sveiseren fullstendig uavhengig av gassleverandører. s) Generering av rimelig gass, opp til 6-7 ganger rimeligere

enn de normale gassforsyninger.

t) Utforelsen av utstyret slik at ikke bare profesjonelle svei-sere,, men også andre som gjerne vil sveise hjemme med oksygen-hydrogen-sveiseapparat, får en mulighet til å gjore dette av og til og til tross for at de ikke pnsket utgiftene i forbindelse med konvensjonelle gassforsyninger. For den slags formål lonner det seg ikke å betale for gassflasker for en enkelt sveising (med alt det innebærer av oppbeva-ring av flaskene, betaling av leie for dem, slik at man kan beholde dem til neste sveiseoperasjon som kanskje finner sted et par år senere). For dette formål er sveiseappara-tet som er muliggjort ved foreliggende oppfinnelse ideellt, fordi det produserer gasser for sveising på det tidspunkt og

i de mengder som kreves.

u) Hydrogen/oksygen-sveising har den fordel at det ikke foru-renser atmosfæren slik som oksygen/acetylénsveising.

v) Utforelse av elektrolyttiske celler som er sikre i bruk og praktiske og som kan omfatte egne tilbakeslagsstoppere som sikkerhetsforanstaltning, for sikring mot eksplosjon eller

brann.

w) Kontroll av den strom som flyter gjennom cellene, av celle-temperaturen som er en funksjon av strommen, kontroll av adskillelsen av gassene og fjernelsen av elektro.lyttdamp fra gassene. I denne henseende er det tilveiebrakt en spesiell enhet som fortrinnsvis omfatter koniske elektroder og en tilbakeslagsstopperSistnevnte kan utgjores av en pellet av porost materiale eller et langt kapillarror anordnet mellom gassgeneratoren og et brennerhode. De brannfarer som foreligger i forbindelse med en blanding av hydrogen og oksygen kan

ikke understrekes nok, og det er sannsynligvis hovedsakelig på grunn av disse faremomenter at man har gjort hva man kunne for å adskille disse to gassene fullstendig for de når'frem til brenneren. Ifolge oppfinnelsen har det vist seg at gassene - på tross av rådende oppfatninger - kan blandes trygt, selv når de fremstilles og kan fore til mange fordeler»

x) Anordning av en eller flere sikkerhetsventiler, innstilt

på et passende trykk for frigivelse av overtrykk i cellen (f.eks», storre enn 536g/cm 2), som f.eks. kan oppstå, hvis en stromkontroll-mekanisme svikter. Sikkerhetsventilene bor f.eks. være forbundet med.en alarm for varsling av feil i stromkontroll-mekanismen eller brytere etc.

y) Porost materiale kan hensiktsmessig anordnes i brennerhodet,

slik at tilbakeslag ikke kan finne sted gjennom brenneren til cellen.

Oppfinnelsen vedrorer således et universalt sveiseapparat som kan brukes for forskjellige sveisetyper basert på bruk av hydrogen og oksygen, ved full utnyttelse av de fordeler som derved lar seg oppnås, og utstyr som kan fremstilles med ringe dimen-, sjoner og i portabel utforelse, sammenlignet med de kjente ap-parater som for tiden er i bruk ved gass-sveising og som omfatter plasskrevende hydrogenflasker. For generering av brennstoffet muliggjores ifolge oppfinnelsen en liten, kompakt elektrolysecelle, hvor det eneste råmateriale som må fornyes med visse mellomrom er vann og som kan brukes når som helst, så sant man har en kilde til elektrisk strom for hånden, og som avgir den nodvendige mengde hydrogen' eller hydrogen/oksygen-blanding for utforelse av atomær sveising eller hydrogen/oksygenflammesvei-sing. I sin enkleste form omfatter gassgenereringsapparatet ifolge oppfinnelsen en elektrolysecelle for tilkobling til en stromkilde, fortrinnsvis via en nedtransformator og en likeretter, omfattende tilkoblingsorganer til en brenner, fortrinnsvis via en tilbakeslagsstopper.

Apparatet kan kombineres med en transformator som en enkelt, kompakt enhet og transformatoren kan hensiktsmessig forsynes med flere viklinger, slik at den kan benyttes for hjelpeformål, som batterilading, galvanisering, lysbuesveising eller for til- . veiebringelse av en lysbue for atomær sveising.

Det har vist seg at en enkelt elektrolysecelle uten membraner som drives ved flere hundre Amp. vil generere hydrogen og oksygen med passende hastighet for mindre sveise- og slagioddearbeid, men for storre oppgaver (f.eks. sveising av en 10 mm stålplate) blir det nodvendige amperetall for stort ( i en størrelsesorden på 900A eller mer), med tanke på storrelsen av lederne og transformatoren og varmeutviklingsproblemet. Folgelig kan disse pro-blemer ifolge oppfinnelsen reduseres betraktelig ved anordning av flere celler i serier og ved bruk av lavere, strom for opp-nåelse av samme gassutbytte. I realiteten er kapasiteten av en cellerekke for en gitt stromtilforsel den samme som for en enkelt celle multiplisert med antallet celler. Alternativt reduseres strombehovet med en faktor som svarer til antallet celler

- for en gitt gassproduksjonshastighet.

Like fullt kan et stort antall separate celler bli for plasskrevende til å være portabelt,og det foreslåes derfor ifolge oppfinnelsen at omfanget reduseres sterkt ved at cellene anordnes som en enkelt enhet, hvor et antall elektroder, effektivt i serier, anordnes ved siden av hverandre i et felles elektrolysekammer, idet kammeret omfatter gass-samleplass og et utlop for forbindelse, f.eks. med en gassbrenner. Videre trenger bare en-deelektrodene å forbindes med en utvendig elektrisitetskilde, og anordningen.kan som et hele gjores meget effektivt og kompakt. Behovet for en transformator for de fleste formål kan videre elimineres ved en slik anordning, slik at apparatet kan utfores for direkte kobling til stromnettet, om onsket, via en bro-likeretter. Ved at man unngår behovet for en transformator, kan gass-genereringsutstyret gjores overraskende kompakt, slik at det blir velegnet for husholdningsbehov og like fullt for tyngre industrielt behov.

Ifolge en annen utforelsesform av oppfinnelsen er det anordnet en sikkerhetsinnretning som overvåker trykket av hydrogenet og oksygenet som genereres, samt regulerer strommen som flyter gjennom cellen(e) for okning eller reduksjon av gassfremstil-

lingen i avhengighet av trykket. I en form omfatter innretningen et kammer som inneholder to elektroder, hvorav minst en er konisk, anordnet i kammeret (som normalt inneholder et ledende fluidum), hvor elektrodene kan kobles i serie med en eller flere elektrolyseceller til bruk for oksygen/hydrogenproduksjon.

Innretningen som reagerer på trykk og regulerer strommen, kan være utfort som en integrert del av elektrolysecellen(e) eller brukes som separat enhet som kan kobles til på utsiden og i serie med gassproduksjonscellen(e). Innretningen kan også være utfort slik at den kombinerer stromreguleringsfunksjoner med virkningen som tilbakeslagsstopper, idet sistnevnte funksjon sikrer at en flamme ved brenneren ikke ved et uhell passerer tilbake gjennom ledningene til den meget eksplosive blanding i gassproduksjonscellen(e). Innretningen kan omfatte et organ for fullstendig stromutkobling eller kan benyttes i kombinasjon med et slikt organ som bryter stromtilforselen helt, hvis trykken i cellen(e) skulle komme til å overstige en maksimal sikkerhetsverdi. Den stromregulerende innretning kan også ha den funksjon å regulere strommen som flyter gjennom cellene i overensstemmelse med temperaturen for at denne skal holdes innen et onsket temperaturområde.

I tegningene viser fig. 1 en skjematisk elektrolysecelle 10 som. drives for fremstilling av en blanding av hydrogen og oksygen. Blandingen passerer gjennom en tilbakeslagsstopper 11 til en brenner 12. Cellen 10 inneholder to plateelektroder. 10a og 10b som er nedsenket i en elektrolytt som består av en opplosning av KOH i vann og som via klemmer 13 og 14 kan forbindes med en vekselstromkilde eller en likestromkilde. Fortrinnsvis benyttes en likestromkilde, idet cellens elektriske impedans er langt lavere for likestrom enn for vekseistrom. Elektrisitetskilden kan være en transformator, gjerne en 300 A utgangseffekt-transformator, forbundet med cellen via en bro-likeretter. Tiibake-slagsstopperen 11 består av et vannbad, hvor gass som er frigjort i cellen 10 passerer gjennom et ror 15 inn i vannbadet 11 og deretter gjennom et ror 16 til brenneren 12. Anordningen er hensiktsmessig for mindre sveise- og slagloddearbeid, men blir for omfangsrik for meget store arbeidsoppgaver.

Fig. 2 er et vertikalt tverrsnitt av en elektrolysecelle 20 som krever langt mindre strom enn den celle som er illustrert i fig.

I. Cellen 20 omfatter i realiteten en rekke celler som består

av flere plateelektroder nedsenket i en opplosning av KOH i vann. For enkelthetens skyld er elektrodene betegnet 20a, når det gjelder elektrodene i endene hhv. 20b for de mellomliggende elektroder.Elektrodene 20a er via ledninger 21 forbundet med klemmer 22 for forbindelse med en utvendig stromkilde. Blandin-, gen av hydrogen og oksygen som utvikles ved elektrodene, når strom tilfores, passerer gjennom et utlop 23 til en tilbakeslags-stopper og derfra til en brenner (ikke vist i fig. 2). Serien av elektroder 20a og 20b er avtettende montert i et ror 24 av isolerende materiale, forsynt med begrensede åpninger 24a i toppen og 24b i bunnen, mellom hvert elektrodepar. Åpningene 24a lar gass unnvike til rommet 25 ovenfor elektrolyttens over-flate og åpningene 24b tillater elektrolytt å tre fritt inn i rommene mellom hvert elektrodepar. Som folge av denne anordning er den elektriske motstand mellom to nærliggende elektroder langt mindre enn tilsvarende motstand mellom ikke-nærliggende elektroder, slik at anordningen virker som et stort antall en-keltceller som er forbundet i serie. Derved oppnåes en meget kompakt enhet som samtidig tillater forholdsvis hoy gassproduksjonshastighet ved forholdsvis lav stromtilforsel„ En anordning som vist og som f.eks. svarer til 120 celler, kan produsere gass ved et strominntak på 15A ( f.eks. ved 240V) som svarer til pro-duksjonen i en enkelt celle ved et nodvendig strominntak på ca. 1800A. Det betyr i praksis at det kan fremstilles et forholdsvis portabelt apparat som uten transformator kan kobles direkte til et vanlig stromnett og kan opprettholde tilstrekkelig gassproduksjon for de fleste sveiseoppgaver.

En fordel spesielt ved anordningené ifolge oppfinnelsen, sammenlignet med konvensjonelle gass-sveiseapparater er at oksygen og hydrogen automatisk produseres i stort sett korrekte proporsjoner for opprettelse av eri noytral flamme. Det kreves ikke blandeventiler og selv ikke faglærte personer kan uten vanskelighet fremstille tilfredsstillende sveiseresultater„ Meget tyder i virkeligheten på at sveiseresultatene blir bedre enn ved noen annen sveiseprosess.

Fig„ 3 illustrerer en trykkomfintlig sikkerhetsinnretning 30 som driftsmessig er seriekoblet (elektrisk) med en elektrolyttisk hydrogen/oksygencelle 31 for regulering av den strom som passerer gjennom cellen i overensstemmelse med det fremkalte gasstrykko Innretningen eller cellen 30 omfatter et kammer 301

i kommunikasjon med en beholder 32 via passasjen 33. To koniske elektroder 34 og 35 er montert i innbyrdes avstand i kammeret og koblet i serie mellom en ikke vist likestromkilde og elektrolysecellen 31. En elektrolyttopplosning av KOH og.vann er anordnet i kammeret, slik at en del derav trer inn i beholderen 32. Når cellen 31 er i drift for fremstilling av hydrogen og oksygen, vil trykket av den fremstilte gass påvirke overfla-ten av elektrolytten i kammeret 30<1>og fortrenge en del av elektrolytten til kammeret 32 mot et mottrykk som utoves av innesluttet luft i beholderen . Den fortrengte elektrolyttmeng-de vil avhenge av gasstrykket i kammeret 30<1>„ Samtidig vil kontaktflaten mellom elektrodene og elektrolytten i cellen 30 reduseres proporsjonalt med det avtagende elektrolyttnivået, slik at den elektriske motstand i cellen 30 oker og den strom som passerer vil avta. Skulle gasstrykket synke, vil elektrolyttnivået i

cellen 30 stige^ og strommen som passerer inn til cellen 31 vil også stige. Cellen 30 har således den virkning å regulere hastigheten av gassproduksjonen i overensstemmelse med det fremkalte trykk og hindrer at et trykkoverskudd får bygge seg opp i cellen 31.

Fig. 4 illustrerer en alternativ form av en sikkerhetsinnretning som kan opprette eller bryte forbindelsen mellom en elektrolyttisk hydrogen/oksygen-celle (ikke vist i fig. 4) og en stromkilde. Innretningen omfatter en sylindrisk beholder 40 i væskekommunikasjon med en væskebeholder 41 via passasjen 42 og en mengde kvikksolv (42<1>) anbrakt i beholderne 40 og 4.1. To elektroder 43 og 44 er anordnet, den ene over den andre, i beholderen 40 og er normalt nedsenket i kvikksolvet, slik at det dannes en ledende bane mellom dem.

Beholderen 40 er elektrisk seriekoblet med en elektrolysecelle eller flere slike celler og står i gassforbindelse med den/dem via en slange 45. En okning i gasstrykket som skyldes produksjon av gasser i elektrolysecellene forer til at kvikksolv fortrenges mot beholderen 41 og at kvikksolvnivået i beholderen 40 synker. Når trykket overstiger et bestemt nivå, vil kvikksolvnivået synke under elektrodens 43 og den elektriske forbindelse mellom elektrodene brytes. Den elektriske forbindelse gjen-opprettes, når gasstrykket faller. En ikke-brennbar væske, som silikonolje eller freon er anordnet over kvikksolvet for at enhver lysbue som måtte dannes mellom elektroden 43 og kvikksolvet, isoleres fullstendig fra gassene ovenfor væskene.

Fig. 5 viser skjematisk, hvordan en ytterst het flamme kan dannes ved bruk av gassblandingen som dannes elektrolyttisk ved hjelp av omtalte apparat. Ved denne anordning passeres en blanding av hydrogen og oksygen, fortrinnsvis en blanding med stokiometriske proporsjoner, via en ledning 50 mellom et par tungstenelektroder 51 for molekulær dissosiasjon av hydrogen og oksygen og dannelse av en meget het flamme 52. Mens det i en

atomær hydrogenflamme oppnåes betydelig temperaturstigning ved buedannelse i hydrogenet kan en enda storre temperaturstigning

oppnåes ved buedannelse mellom oksygen også, idet dissosiasjonsenergien for molekulært oksygen er av samme størrelsesor-den som dissosiasjonsenergien for molekulært hydrogen.

Fig. 6 illustrerer en anordning for magnetisk adskillelse av oksygen fra en blanding av oksygen og hydrogen, hvorved oksygenet kan brukes til gass-skjæring. Apparatet omfatter et kammer 60 som inneholder en magnet 61 og er anordnet i en ledning 62. En oksygen-hydrogen-blanding fores gjennom ledningen og rundt

magneten 61. Det diamagnetiske oksygen spres av det magnetiske felt i en tverrpassasje 63 til en ikke vist sentral ledning, som forer fra denne passasje til et gass-skjærehode. Det para-magnetiske hydrogenet fortsetter langs ledningen, forbi magneten og tillates å unnvike eller samles etter onske. Hvis magneten er en elektromagnet, kan den stenges av, når hydrogen og

oksygen skal brukes i blanding. I det tilfelle kan nedstrornssi-den av ledningen 62 stenges av for at man skal unngå gasstap.

Fig. 7 illustrerer et komplett oksygen/hydrogen-produksjons-og sveiseapparat som omfatter en gass-generator 70, en strom- reguleringscelle 71 og en stromtilforsel 72«, Konstruksjonen av elektrodene 73 for generatoren 70 og elektrodene 74 for cellen 71 er identisk med det som er vist i fig. 2 hhVc3„ Ved denne

anordning er gassgeneratoren 70 og cellen 71 imidlertid kombi-nert til en integrert enhet og har som sådan enkelte trekk som ikke er å finne i anordningene ifolge fig. 2 og 3. Særlig er kammeret 75 for generatoren 70 og kammeret 76 for stromregule-ringscellen 71 adskilt av to skillevegger 77 og 78, som mellom seg begrenser en passasje mellom de to kamrene. De respektive elektroder for cellen 71 og generatoren 70 er elektrisk seriekoblet med kraftforsyningen.

Gass som produseres ved elektrolyse i kammeret 75, stiger opp

i rommet i kammeret over elektrodene 73, passerer ned i passasjen mellom skilleveggene 77 og 78, bobler gjennom elektrolytten i kammeret 76 og går deretter gjennom et utlop 79 til en brenner 80. En vannlåsbeholder 81 er utformet i ett med cellen 71 og befinner seg i væskekommunikasjon med denne via en åpning mellom bunnen av beholderen og cellen. Når trykket av gassen som dannes av generatoren 70 stiger, vil dette trykk fortrenge elektrolytten i kammeret 76 mot beholderen 81, slik at det opp-står redusert stromflyt til generatoren 70 ved den mekanisme

som er omtalt i forbindelse med fig. 3. Slik overvåker cellen 71 effektivt gasstrykket og regulerer strommen for oppretthol-delse av tilnærmet konstant trykk. Som en sikring mot den mulighet at trykket tilfeldig skulle overstige en fastsatt sikkerhets-margin, er det anordnet en fjærbelastet trykkventil 82 overst i beholderen 81, slik at overskytende trykk kan frigis til atmosfæren.

Brenneren 80 er forsynt med en tilbakeslags-stopper i form av en poros keramisk pellet 83 anordnet i gasstrommen mellom bren-nerens håndtaksdel 84 og brennerspissen 85..Tilbakeslags-stopperen slukker enhver flamme som måtte slå tilbake i brenneren, for flammen kan nå slangen 86 som forbinder brenneren med gassgeneratoren.

Kraftforsyningen er av universaltypen, dvs. den er forsynt med en transformator 87 som kan kobles til en vekselstromkilde og forsynes med en rekke elektriske uttak for forskjellige formål» En transformatorvikling er forbundet med en bro-likeretter som sorger for likestrom til gassgeneratoren» En annen vikling brukes til lysbuesveising eller kan brukes til opprettelse av en lysbue for atomær oksygen/hydrogen-sveising» Det skal bemerkes at transformatoren er valgfri og at generatoren kan kobles direkte til nettet» Bro-likeretteren er heller ikke nodvendig og kan om onskes utelates»

Ved drift av et apparat som omtalt er det ofte nodvendig å kunne veksle mellom noytral og oksyderende flamme, f.eks. når man går over fra en sveiseoperasjon til en skjæreoperasjon. Ifolge oppfinnelsen er det sorget for muligheter for disse varierende funksjoner. I korthet kan et apparat ifolge oppfinnelsen for oksygen/hydrogen-sveising eller skjæring omfatte en forste elektrolyttisk generator for fremstilling av hydrogen og oksygen ved hydrolyse av vann i tilnærmet stokiometriske proporsjoner for dannelse av en noytral flamme og ytterligere en elektrolyttisk generator, fra hvilken hydrogen og oksygen leveres adskilt, og som omfatter organer for tilsetting enten av hydrogenet fra denne ytterligere celle eller oksygenet fra den ytterligere generator til gassblandingen som oppnåes fra forste generator. Denne anordning gir en meget effektiv kombinasjon av funksjoner, når en noytral eller annen flamme er påkrevet. Hydrogengassen som fremstilles ved den ytterligere generator vil, når den tilsettes flammeblandingen, brenne med atmosfæreoksygen for derved å frem-kalle en reduksjonsflamme. Når det kreves en oksyderende flamme, stanses tilforselen av ytterligere hydrogen, mens oksygenet som fremstilles i den ytterligere generator tilsettes flammegass-blandingen. Det vil være innlysende at det kan brukes forskjellige utforelsesformer av generatorer. Disse kan f.eks. være helt uavhengige, eller de kan anvende en felles elektrolytt. Den ytterligere gassgenerator kan også i praksis gjores noe mindre enn den andre, idet den ikke må produsere hovedmengden av den nodvendige gass.

Det har vist seg at sveising med hydrogen og oksygen i et noy-aktig 2:1 forhold (som når gassene produseres elektrolytisk) medforer en særlig ren, oksydfri sveiseflate og en sterk sveise- skjot. Foråt en sveis av samme kvalitet skal fremstilles med konvensjonelle gass-sveiseteknikker, kreves betydelig kyndig-

het, og når det f.eks. gjelder konvensjonell hydrogensveising, oppnåes gode sveiseskjoter bare med stor vanskelighet på grunn av de store vanskeligheter når det gjelder å oppnå og opprettholde en noytral flamme. Ved fremgangsmåten ifolge foreliggen-

de oppfinnelse kan en noytral flamme oppnåes uten vanskelighet og derfor kan sveiser av god kvalitet lett tilveiebringes.

Endelig kan det undertiden være hensiktsmessig å lagre hydrogen og/eller oksygen, som er elektrolytisk fremstilt, i en spesielt utformet beholder, eller langsomt å akkumulere disse gasser for så, når det er behov for det, å bruke de akkumulerte, lagrede gasser for ekstra store arbeidsoperasjoner over et kort tidsrom. Det er svært risikabelt å sette en blanding av hydrogen og oksygen under meget hoyt trykk, men ifolge en side ved oppfinnelsen er det mulig å lagre en hensiktsmessig gassmengde med forholdsvis ringe volum ved lavt trykk. Dette kan gjores ved bruk av et sterkt gassabsorberende metall i lagringsbeholderen. Metallet palladium kan f.eks. absorbere opp til 900 ganger sitt eget volum hydrogen og kan med fordel benyttes for dette formål. Hensiktsmessige hydrogenmengder til slaglodding i liten målestokk kan for så vidt lett lagres i en liten beholder som kan holdes i hånden og som inneholder et gassabsorberende materiale.

Claims

Fremgangsmåte for oksygen/hydrogen-sveising, slaglodding e.l.,karakterisert vedfremstilling av en blanding av hydrogen og oksygen i tilnærmet stokiometriske proporsjoner, ledning av blandingen av molekulært hydrogen og molekulært oksygen mellom elektroder, slik at det fremkalles en lysbue mellom elektrodene som forer til dissosiasjon av gassene til atomært hydrogen og atomært oksygen, samt brenning av nevnte hydrogen og oksygen. 2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat hydrogenet og oksygenet er elektrolytisk
produsert.
3. Oksygenskjæring,karakterisert vedat oksygen eller en blanding av hydrogen og oksygen med et oksygenoverskudd fores mellom tungstenelektroder for dissosiasjon av gassen til atomer og ved at den resulterende gass benyttes til metallskjæring.
4. Fremgangsmåte for fremstilling av hydrogen og oksygen,karakterisert vedat en elektrisk strom ledes mellom to eller flere elektroder i en elektrolysecelle som inneholder vann som elektrolytt, idet hydrogen og oksygen får frigjores av den elektriske strom og blandes i cellen, hvorpå blandingen fra cellen samles opp.
5. Fremgangsmåte for fremstilling av hydrogen og oksygen,karakterisert vedat en elektrisk strom ledes gjennom flere elektrolyseceller som er elektrisk seriekoblet, at det frigjorte hydrogen og oksygen fra hver celle samles som en blanding og ledes gjennom en tilbakeslags-stopper til et brennerhode.
6. Fremgangsmåte som angitt i krav 4 eller 5,karakterisert vedat gassene ledes til et brennerhode.
7. Fremgangsmåte som angitt i et av foranstående krav,karakterisert vedat gassene ledes gjennom tilbakeslags- stoppere .
8. Fremgangsmåte som angitt i krav 5,karakterisert vedat cellene utgjores av flere elektroder anordnet side ved side i et elektrolytisk bad på en slik måte at de virker effektivt i serie (elektrisk), idet elektrodene i hver ende av serien kan forbindes med en ytre stromkilde.
9. Fremgangsmåte som angitt i et av foranstående krav,karakterisert vedat den elektriske strom ledes gjennom en trykkomfintlig innretning som er koblet i serie med de elektrolytiske celler og anordnet slik at den reduserer den elektriske strom som ledes gjennom, som reaksjon på' dannelse av okt trykk i elektrolysecellene»
10. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 4-8,karakterisert vedat det benyttes en transformator for tilforsel av elektrisk strom til cellen(e) fra et veksel-strom-uttak.
11. Fremgangsmåte som angitt i et av foranstående krav,karakterisert vedat det brukes en elektrisk transformator for lysbuesveising.
12. Sveising, slaglodding e.l.,karakterisertved at den utfores med en blanding av hydrogen og oksygen som er fremstilt ved fremgangsmåten ifolge et av foranstående krav.
13. Sveising, slaglodding e.l»,karakterisertved at den utfores ved bruk av en blanding av hydrogen eller oksygen fremstilt ved fremgangsmåten som angitt i et av kravene 4-12, hvor blandingen ledes gjennom en elektrisk lysbue for opprettelse av atomær dissosiasjon av hydrogenet og oksygenet.
14. Metallskjæring utfort ved bruk av oksygen fra en blanding fremstilt ved fremgangsmåten som angitt i et av kravene 4-13.
15. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 4-14,karakterisert vedat hydrogen og oksygen fremstilles separat i ytterligere en elektrolysecelle eller flere slike cel ler, og at hydrogenet og/eller oksygenet som således fremstilles, kombineres med nevnte blanding av hydrogen og oksygen.
16. Fremgangsmåte som angitt i krav 15,karakterisert vedat bare oksygen kombineres med nevnte blanding og at den resulterende blanding brukes til metall-skjæring.
17. Metall-skjæring som angitt i krav 14,karakterisert vedat oksygenet oppnåes ved magnetisk ad skillelse fra blandingen av hydrogen og oksygen.
18. Apparat for fremstilling av hydrogen og oksygen,karakterisert vedat det omfatter en elektrolysecelle tilpasset for elektrolytisk fremstilling av en blanding av hydrogen og oksygen og tilknytbar til en brenner.
19. Apparat for fremstilling av hydrogen og oksygen,karakterisert vedat det omfatter flere elektrolyseceller som er elektrisk seriekoblet eller serie-parallell-koblet og hver anordnet for fremstilling av en blanding av hydrogen og oksygen ved elektrolyttisk dissosiasjon av vann.
20. Apparat som angitt i krav 19,karakterisert vedat elektrolysecellene utgjores av flere elektroder anordnet nær hverandre i et elektrolysekammer på en slik måte at de virker i seriekobling eller serie-parallell-kobling, idet elektrodene i hver ende av serien via klemmer kan forbindes med en kilde for en elektrisk energibue.
21. Apparat som angitt i krav 20,karakterisert vedatelektrodene omfatter en rekke parallelle plater montert i innbyrdes avstand langs et isolert ror og i for-seglet forhold til dette, med åpninger utformet i roret mellom hver par nærliggende plater for at elektrolytten skal kunne passere inn i rommet mellom hvert platepar, og for at gass skal kunne unnslippe.
22. Apparat som angitt i krav 18-21,karakterisert veden tilbakeslags-stopper forbundet med utgangen fra elektrolysecellen(e).
23. Apparat som angitt i et av kravene. 18-22,karakterisert vedat en brenner er forbundet med elektrolysecellen (e) .
24. Sikkerhetsinnretning til bruk i forbindelse med apparatet ifolge et av kravene 18-23,karakterisertved at innretningen omfatter en beholder og en lagerbeholder, med en væskepassasje mellom beholderen og lagerbeholderen nær deres bunner, en åpning fra beholderens topp-parti og tilknyt bar til elektrolysecellen(e), og et par elektroder i beholderen som kan kobles i serie med elektrolysecellen(e), idet anordningen er slik at en okning i gasstrykket i beholderen som folge av gassproduksjon i elektrolysecellen(e) medforer at en elektrisk ledende væske i beholderen fortrenges inn i lagerbeholderen og at væskenivået i beholderen således synker, hvilket i sin tur medforer at den elektriske motstand mellom elektrodene stiger.
25. Sikkerhetsinnretning som angitt i krav 24,karakterisert vedat minst en av elektrodene har konisk eller annen form og er anordnet slik at kontaktflaten mellom den koniske elektrode iallfall og væsken faller, når væskenivået i beholderen synker, og at dette forer til okningen i elektrisk motstand mellom de to elektrodene.
26. Sikkerhetsinnretning som angitt i krav 24,karakterisert vedat væsken er kvikksolv og elektrodene er anordnet over hverandre, slik at den elektriske forbindelse mellom ovre elektrode og væsken brytes, når gasstrykket overstiger en bestemt verdi og væskenivået folgelig synker til et bestemt nivå.
27. Sikkerhetsinnretning som angitt i krav 26,karakterisert vedat en ikke brennbar væske er anordnet over kvikksolvet, slik at den dekker begge elektroder til enhver tid.
28. Apparat som angitt i krav 27,karakterisertved at den ikke-brennbare væske er freon eller silikonolje.
29. Apparat som angitt i krav 23-28,karakterisert vedat tilbakeslags-stopperen er anordnet i brenneren.
30. Apparat som angitt i kravkarakterisertved at tilbakeslags-stopperen har formen av et porost materiale.
31. Apparat som angitt i krav 30,karakterisert vedat tilbakeslags-stopperen har formen av et langt kapillarror.
32. Apparat som angitt i krav 22,karakterisert vedat tilbakeslags-stopperen har formen av et vannbad gjennom hvilket gassblandingen må passere når den for-later elektrolysecellen(e).
33. Apparat som angitt i krav 24-27,karakterisert vedat sikkerhetsinnretningen også danner tilbakeslags-stopperen.
34. Apparat som angitt i et av kravene 18-21,karakterisert vedat det omfatter et par elektroder som er anordnet på brenneren for opprettelse av molekulær dissosiasjon av den gass som passerer til brenneren når det dannes en lysbue mellom elektrodene.
35. Apparat som angitt i et av kravene 18-21,karakterisert vedorganer for adskillelse av oksygen fra blandingen av hydrogen og oksygen som fremstilles i de elektrolytiske celler.
36. Apparat som angitt i krav 35,karakterisert vedat nevnte organer omfatter en passasje for en blanding av hydrogen og oksygen, organer for opprettelse av et magnetisk felt i passasjen for adskillelse av hydrogenet og oksygenet og organer for oppsamling av hydrogenet eller oksygenet .
37. Apparat som angitt i et av kravene 18-23 og et av kravene 24-27,karakterisert vedat sikkerhetsinnretningen er konstruert i ett med elektrolysecellene i direkte gasskommunikasjon med hverandre.
38. Apparat som angitt i et av kravene 18-37,karakterisert vedat en sikkerhets-trykkventil er anordnet i kombinasjon med nevnte elektrolysecelle(r) og eller sik kerhetsinnretning for frigivning av gasstrykk derfra når trykket overstiger en fastsatt verdi.
39. Lagringsorganer for lagring av hydrogen og/eller oksygen,karakterisert vedet gassabsorberende materiale for absorbering av de nevnte gasser.
40. Lagringsorganer som angitt i krav 39,karakterisert vedat materialet er palladium eller et annet materiale.
41. Apparat som angitt i et av kravene 18-23,karakterisert veden transformator i kombinasjon med apparatet for lysbuesveising, batterilading, stromtilforsel til elektrolysecellene e.l.
42. Apparat som angitt i et av kravene 18-23 og 41,karakterisert veden bro-likeretter i kretsen for elektrolysecellen(e).