專利名稱：水焊機(jī)的高效節(jié)能方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種利用電解水生成氫氣和氧氣混合氣體進(jìn)行焊接的方法。
目前，利用水焊機(jī)進(jìn)行焊接是一種新技術(shù)，一般的水焊機(jī)是由氣液分離罐(帶助焊罐)，循環(huán)泵、電解槽、冷凝器(帶冷風(fēng)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(huán)泵將氣液分離罐中的電解液壓入電解槽進(jìn)行電解，又將充滿氣泡的電解液壓入冷凝器進(jìn)行冷卻，然后返回氣液分離罐中，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(xù)循環(huán)，反復(fù)上述循環(huán)過(guò)程，當(dāng)氣液分離罐中的氫氣和氧氣混合氣體達(dá)到3～4MPa的壓力時(shí)，停止電解，至此開(kāi)啟和點(diǎn)燃焊炬，進(jìn)行焊接操作。這種水焊機(jī)可以焊接和燒制有色金屬，黑色金屬和玻璃器皿，具有無(wú)污染、無(wú)噪音、安全可靠、體小量輕等特點(diǎn)。但是同時(shí)又存在一個(gè)致命的缺點(diǎn)這種水焊機(jī)的電能轉(zhuǎn)換率太低，根據(jù)理論計(jì)算和實(shí)際檢測(cè)，這種水焊機(jī)的電能轉(zhuǎn)換率在66%左右。由于耗電量很大，使得水焊機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中很難推廣。
本發(fā)明的目的是提供一種水焊機(jī)的高效節(jié)能方法及使用該方法水焊機(jī)的設(shè)備參數(shù)。使用本發(fā)明的方法及所提供的設(shè)備參數(shù)可以將水焊機(jī)的電能轉(zhuǎn)換率提高，使電能轉(zhuǎn)換率達(dá)到90%左右，達(dá)到節(jié)能效果。
本發(fā)明是通過(guò)下述方式實(shí)現(xiàn)的。采用由氣液分離罐、循環(huán)泵、電解槽、冷凝器、輸液管道、和焊炬組成的水焊機(jī)，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(guò)上述循環(huán)泵將電解液送入上述電解槽中電解，再將電解液經(jīng)上述冷凝器送回上述氣液分離罐中，上述循環(huán)過(guò)程反復(fù)進(jìn)行，當(dāng)上述氣液分離罐中的氫氣和氧氣混合氣體達(dá)到3-4MPa的壓力時(shí)，進(jìn)行焊接操作，本發(fā)明的要點(diǎn)是上述循環(huán)過(guò)程的周期為0.8次-1.2次/分。
根據(jù)本發(fā)明所述的焊接方法，所使用的水焊機(jī)應(yīng)滿足下述要求，在水焊機(jī)中的氣液分離罐、循環(huán)泵、電解槽、冷凝器、輸液管道所組成的“電解液循環(huán)系統(tǒng)”中的有效容積等于循環(huán)泵的每分鐘的輸液量。在水焊機(jī)中的氣液分離罐(帶助焊罐的水焊機(jī)，也包括助焊罐)、循環(huán)泵、電解槽、冷凝器、輸液管道的總的容積減壓從理論計(jì)算出氫氣和氧氣混合氣體所占的容積，為電解液所占的容積，也就是有效容積。
我們根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出下列三項(xiàng)結(jié)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(huán)泵、電解槽、冷凝器、輸液管道組成的“電解液循環(huán)系統(tǒng)”中的循環(huán)速度與電解液含氣度成反比，較高的循環(huán)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(huán)系統(tǒng)”中的循環(huán)速度，也就控制了電解液的含氣度，同時(shí)也控制了電解液的電阻值。
(3)電解液的循環(huán)周期接近為1分鐘時(shí)，電解液具有適當(dāng)?shù)暮瑲舛群碗娮柚?，從而電解液有較好的散熱性，水焊機(jī)有較好的節(jié)能效果。
因此電解液在由氣液分離罐、循環(huán)泵、電解槽、冷凝器、輸液管道組成的“電解液循環(huán)系統(tǒng)”中的循環(huán)周期為0.8次-1.2次/分。
下面用實(shí)施例結(jié)合附圖再進(jìn)一步說(shuō)明。
附

圖1為水焊機(jī)工作原理圖實(shí)施例。在本實(shí)施例中，水焊機(jī)中的氣液分離罐(包括助焊罐)循環(huán)泵、電解槽、冷凝器、輸液管道所組成的“電解液循環(huán)系統(tǒng)”中的有效容積為5升，循環(huán)泵的輸液量為5升/分。這樣電解液在“電解液循環(huán)系統(tǒng)”中的循環(huán)周期為1次/分。水焊機(jī)中的氣液分離罐(包括助焊罐)、循環(huán)泵、電解槽、冷凝器、輸液管道的總?cè)莘e為6.5升，理論計(jì)算出氫氣和氧氣混合氣體所占的容積為1.5升，所以“電解液循環(huán)系統(tǒng)”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(guò)循環(huán)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(jìn)行電解，電解液又被送到冷凝器6中，冷風(fēng)扇7向冷凝器吹出冷風(fēng)，電解液在冷凝器中散熱冷凝，最后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(xù)循環(huán)，反復(fù)上述循環(huán)過(guò)程，當(dāng)氣液分離罐中的氫氣和氧氣混合氣體達(dá)到3-4MPa的壓力時(shí)，電解自動(dòng)停止，至此開(kāi)啟和點(diǎn)燃焊炬8，進(jìn)行焊接操作。當(dāng)氣液分離罐中的氫氣和氧氣混合氣體壓力低于3MPa時(shí)，水焊機(jī)又自動(dòng)啟動(dòng)，進(jìn)行電解，補(bǔ)充氣壓。本機(jī)焊熖溫度可達(dá)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(shí)，在助焊罐內(nèi)注入100＃-120＃汽油或苯(常用商品苯)。在連續(xù)焊接操作工作中每2小時(shí)要補(bǔ)充0.5-1kg的純水。焊接黑色金屬時(shí)，每20小時(shí)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(kāi)水。所加入的固體氫氧化鈉是工業(yè)用燒堿(NaoH)。
從圖1看出，在水焊機(jī)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(gè)部件接口上裝有爆破片。上述安全裝置可以確保水焊機(jī)在焊接操作中安全可靠。
下面用采用本發(fā)明方法的水焊機(jī)和已有的水焊機(jī)進(jìn)行比較。已有的水焊機(jī)的電解液循環(huán)系統(tǒng)的有效容積約為8.5升，循環(huán)泵的輸液量為5升/分。因此循環(huán)次數(shù)為 5/8.5 ＝0.58次/分。產(chǎn)生1M3氫氣和氧氣混合氣體耗電量為4.5度(KWh)，而理論計(jì)算(法拉第定律)的耗電量為3度(KWh)，所以電能轉(zhuǎn)換率為 3/4.5 ＝66%，實(shí)測(cè)電解槽溫度約為120℃。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的水焊機(jī)的電解液循環(huán)系統(tǒng)的有效容積約為5升，循環(huán)泵的輸液量為5升/分，因此循環(huán)次數(shù)為 5/5 ＝1次/分，即循環(huán)周期為1分鐘，產(chǎn)生1M3氫氣和氧氣混合氣體耗電量為3.3度(KWh)，所以電能轉(zhuǎn)換率為 3/3.3 ＝90%，實(shí)測(cè)電解槽溫度約為55℃～60℃。很顯然，本發(fā)明的水焊機(jī)中的電解液的散熱性和水焊機(jī)的節(jié)能效果都優(yōu)于已有的水焊機(jī)，而且體積小，重量又輕。由于電解槽的溫度為55℃～60℃，溫度很穩(wěn)定，操作很安全。
本發(fā)明所設(shè)計(jì)的電解液循環(huán)系統(tǒng)的有效容積為5升的水焊機(jī)應(yīng)用220V電壓，電能轉(zhuǎn)換率為90%左右，功率為1.5-3KW，可焊接3mm以下的片材，和φ7mm以下的桿材，本機(jī)外形尺寸為60×45×26cm，重25kg。
由于本發(fā)明提供了這種水焊機(jī)的高效節(jié)能方法，使得水焊機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中得以推廣。現(xiàn)有的氣焊機(jī)用氧氣和乙炔為燃料，燃料儲(chǔ)存不安全，機(jī)大笨重，不適于移動(dòng)，不適于農(nóng)村、山區(qū)運(yùn)用。水焊機(jī)克服了上述這些缺點(diǎn)，達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)實(shí)用階段。
權(quán)利要求
1.一種水焊機(jī)的高效節(jié)能方法，采用由氣液分離罐、循環(huán)泵、電解槽、冷凝器、輸液管道、和焊炬組成的水焊機(jī)，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(guò)上述循環(huán)泵將電解液送入上述電解槽中電解，再將電解液經(jīng)上述冷凝器送回上述氣液分離罐中，上述循環(huán)過(guò)程反復(fù)進(jìn)行，當(dāng)上述氣液分離罐中的氫氣和氧氣混合氣體達(dá)到3-4MPa的壓力時(shí)進(jìn)行焊接操作，其特征在于上述循環(huán)過(guò)程的周期為0.8次～1.2次/分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法所使用的水焊機(jī)，其特征在于水焊機(jī)中的氣液分離罐、循環(huán)泵、電解槽、冷凝器、輸液管道所組成的“電解液循環(huán)系統(tǒng)”中的有效容積等于循環(huán)泵的每分鐘的輸液量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水焊機(jī)，其特征在于水焊機(jī)中的氣液分離罐、循環(huán)泵、電解槽、冷凝器、輸液管道所組成的“電解液循環(huán)系統(tǒng)”中的有效容積為5升，循環(huán)泵的輸液量為5升/分。
全文摘要
本發(fā)明是一種利用電解水生成氫氣和氧氣混合氣體進(jìn)行焊接的方法。本發(fā)明的要點(diǎn)是水焊機(jī)的氣流分離罐中的電解液通過(guò)循環(huán)泵送入電解槽中電解，再將電解液經(jīng)冷凝器送回氣流分離罐中，上述循環(huán)過(guò)程反復(fù)進(jìn)行，循環(huán)周期為0.8次～1.2次/分。因此要求所使用的水焊機(jī)中的氣液分離罐、循環(huán)泵、電解槽、冷凝器、輸液管道所組成的“電解液循環(huán)系統(tǒng)”中的有效容積等于循環(huán)泵的每分鐘的輸液量。
文檔編號(hào)C25B1/04GK1068284SQ9110444
公開(kāi)日1993年1月27日 申請(qǐng)日期1991年7月9日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月9日
發(fā)明者楊金城 申請(qǐng)人:楊金城