水焊機的高效節能方法
2023-08-10 15:08:21 2
專利名稱：水焊機的高效節能方法
技術領域：
本發明是一種利用電解水生成氫氣和氧氣混合氣體進行焊接的方法。
目前，利用水焊機進行焊接是一種新技術，一般的水焊機是由氣液分離罐(帶助焊罐)，循環泵、電解槽、冷凝器(帶冷風扇)、輸液管道和焊炬組成。其工作原理是在氣液分離罐中加入純水和固體氫氧化鈉或氫氧化鉀按重量比為4∶1混合成的電解液，循環泵將氣液分離罐中的電解液壓入電解槽進行電解，又將充滿氣泡的電解液壓入冷凝器進行冷卻，然後返回氣液分離罐中，在氣液分離罐中電解出的氫氣和氧氣混合氣體上升，電解液下降，繼續循環，反覆上述循環過程，當氣液分離罐中的氫氣和氧氣混合氣體達到3～4MPa的壓力時，停止電解，至此開啟和點燃焊炬，進行焊接操作。這種水焊機可以焊接和燒制有色金屬，黑色金屬和玻璃器皿，具有無汙染、無噪音、安全可靠、體小量輕等特點。但是同時又存在一個致命的缺點這種水焊機的電能轉換率太低，根據理論計算和實際檢測，這種水焊機的電能轉換率在66%左右。由於耗電量很大，使得水焊機在實際應用中很難推廣。
本發明的目的是提供一種水焊機的高效節能方法及使用該方法水焊機的設備參數。使用本發明的方法及所提供的設備參數可以將水焊機的電能轉換率提高，使電能轉換率達到90%左右，達到節能效果。
本發明是通過下述方式實現的。採用由氣液分離罐、循環泵、電解槽、冷凝器、輸液管道、和焊炬組成的水焊機，在上述氣液分離罐中加入純水和固體氫氧化鈉或氫氧化鉀按重量比為4∶1混合成的電解液，通過上述循環泵將電解液送入上述電解槽中電解，再將電解液經上述冷凝器送回上述氣液分離罐中，上述循環過程反覆進行，當上述氣液分離罐中的氫氣和氧氣混合氣體達到3-4MPa的壓力時，進行焊接操作，本發明的要點是上述循環過程的周期為0.8次-1.2次/分。
根據本發明所述的焊接方法，所使用的水焊機應滿足下述要求，在水焊機中的氣液分離罐、循環泵、電解槽、冷凝器、輸液管道所組成的「電解液循環系統」中的有效容積等於循環泵的每分鐘的輸液量。在水焊機中的氣液分離罐(帶助焊罐的水焊機，也包括助焊罐)、循環泵、電解槽、冷凝器、輸液管道的總的容積減壓從理論計算出氫氣和氧氣混合氣體所佔的容積，為電解液所佔的容積，也就是有效容積。
我們根據實驗得出下列三項結果(1)電解液中含氣度與電解液的電阻值成正比，降低含氣度可減小電阻。
(2)電解液在由氣液分離罐、循環泵、電解槽、冷凝器、輸液管道組成的「電解液循環系統」中的循環速度與電解液含氣度成反比，較高的循環速度可降低電解槽中電解液的含氣度。因此控制「電解液循環系統」中的循環速度，也就控制了電解液的含氣度，同時也控制了電解液的電阻值。
(3)電解液的循環周期接近為1分鐘時，電解液具有適當的含氣度和電阻值，從而電解液有較好的散熱性，水焊機有較好的節能效果。
因此電解液在由氣液分離罐、循環泵、電解槽、冷凝器、輸液管道組成的「電解液循環系統」中的循環周期為0.8次-1.2次/分。
下面用實施例結合附圖再進一步說明。
附
圖1為水焊機工作原理圖實施例。在本實施例中，水焊機中的氣液分離罐(包括助焊罐)循環泵、電解槽、冷凝器、輸液管道所組成的「電解液循環系統」中的有效容積為5升，循環泵的輸液量為5升/分。這樣電解液在「電解液循環系統」中的循環周期為1次/分。水焊機中的氣液分離罐(包括助焊罐)、循環泵、電解槽、冷凝器、輸液管道的總容積為6.5升，理論計算出氫氣和氧氣混合氣體所佔的容積為1.5升，所以「電解液循環系統」中的有效容積約為5升。
從圖1看出，在氣液分離罐1和助焊罐2中裝有電解液，電解液通過循環泵3送入電解槽4中，電解槽上裝有電源插頭5，接通電源，電解液在電解槽中進行電解，電解液又被送到冷凝器6中，冷風扇7向冷凝器吹出冷風，電解液在冷凝器中散熱冷凝，最後又返回氣液分離罐中，在氣液分離罐中電解出的氫氣和氧氣混合氣體上升，電解液下降，繼續循環，反覆上述循環過程，當氣液分離罐中的氫氣和氧氣混合氣體達到3-4MPa的壓力時，電解自動停止，至此開啟和點燃焊炬8，進行焊接操作。當氣液分離罐中的氫氣和氧氣混合氣體壓力低於3MPa時，水焊機又自動啟動，進行電解，補充氣壓。本機焊熖溫度可達3000℃，可焊接和燒制有色金屬、黑色金屬和玻璃器皿，焊接黑色金屬時，在助焊罐內注入100＃-120＃汽油或苯(常用商品苯)。在連續焊接操作工作中每2小時要補充0.5-1kg的純水。焊接黑色金屬時，每20小時約耗汽油1kg。在氣液分離罐中所加入的純水可以是軟水，也可以是蒸餾水或涼開水。所加入的固體氫氧化鈉是工業用燒鹼(NaoH)。
從圖1看出，在水焊機的氣液分離罐和助焊罐的氣體出口上分別裝有單向閥9，在出氣管上裝有回火器10。以及在各個部件接口上裝有爆破片。上述安全裝置可以確保水焊機在焊接操作中安全可靠。
下面用採用本發明方法的水焊機和已有的水焊機進行比較。已有的水焊機的電解液循環系統的有效容積約為8.5升，循環泵的輸液量為5升/分。因此循環次數為 5/8.5 ＝0.58次/分。產生1M3氫氣和氧氣混合氣體耗電量為4.5度(KWh)，而理論計算(法拉第定律)的耗電量為3度(KWh)，所以電能轉換率為 3/4.5 ＝66%，實測電解槽溫度約為120℃。本發明所設計的水焊機的電解液循環系統的有效容積約為5升，循環泵的輸液量為5升/分，因此循環次數為 5/5 ＝1次/分，即循環周期為1分鐘，產生1M3氫氣和氧氣混合氣體耗電量為3.3度(KWh)，所以電能轉換率為 3/3.3 ＝90%，實測電解槽溫度約為55℃～60℃。很顯然，本發明的水焊機中的電解液的散熱性和水焊機的節能效果都優於已有的水焊機，而且體積小，重量又輕。由於電解槽的溫度為55℃～60℃，溫度很穩定，操作很安全。
本發明所設計的電解液循環系統的有效容積為5升的水焊機應用220V電壓，電能轉換率為90%左右，功率為1.5-3KW，可焊接3mm以下的片材，和φ7mm以下的杆材，本機外形尺寸為60×45×26cm，重25kg。
由於本發明提供了這種水焊機的高效節能方法，使得水焊機在實際應用中得以推廣。現有的氣焊機用氧氣和乙炔為燃料，燃料儲存不安全，機大笨重，不適於移動，不適於農村、山區運用。水焊機克服了上述這些缺點，達到工業生產實用階段。
權利要求
1.一種水焊機的高效節能方法，採用由氣液分離罐、循環泵、電解槽、冷凝器、輸液管道、和焊炬組成的水焊機，在上述氣液分離罐中加入純水和固體氫氧化鈉或氫氧化鉀按重量比為4∶1混合成的電解液，通過上述循環泵將電解液送入上述電解槽中電解，再將電解液經上述冷凝器送回上述氣液分離罐中，上述循環過程反覆進行，當上述氣液分離罐中的氫氣和氧氣混合氣體達到3-4MPa的壓力時進行焊接操作，其特徵在於上述循環過程的周期為0.8次～1.2次/分。
2.根據權利要求1所述的方法所使用的水焊機，其特徵在於水焊機中的氣液分離罐、循環泵、電解槽、冷凝器、輸液管道所組成的「電解液循環系統」中的有效容積等於循環泵的每分鐘的輸液量。
3.根據權利要求2所述的水焊機，其特徵在於水焊機中的氣液分離罐、循環泵、電解槽、冷凝器、輸液管道所組成的「電解液循環系統」中的有效容積為5升，循環泵的輸液量為5升/分。
全文摘要
本發明是一種利用電解水生成氫氣和氧氣混合氣體進行焊接的方法。本發明的要點是水焊機的氣流分離罐中的電解液通過循環泵送入電解槽中電解，再將電解液經冷凝器送回氣流分離罐中，上述循環過程反覆進行，循環周期為0.8次～1.2次/分。因此要求所使用的水焊機中的氣液分離罐、循環泵、電解槽、冷凝器、輸液管道所組成的「電解液循環系統」中的有效容積等於循環泵的每分鐘的輸液量。
文檔編號C25B1/04GK1068284SQ9110444
公開日1993年1月27日 申請日期1991年7月9日 優先權日1991年7月9日
發明者楊金城 申請人:楊金城