2019 február 20 - szerda

2.4.1.5.8. Horváth elektrolizáló készüléke – 1978

Horváth István előző oldalon ismertetett szabadalmát két évvel később egy újabb szabadalom követte, mely látszólag az előző tökéletesítése volt, bár itt már nem csak az elektrolízist alkalmazta, hanem a radiolízist is. Ezen az oldalon a 4,107,008 számú Horváth féle szabadalommal ismerkedhetsz meg.

Fontos megjegyzés!

Ez a szabadalom négy készüléket ismertet, mindegyik az előző egy tökéletesített változata. A negyedik készülék már egy miniatűr "atomreaktor", melynek sugárzása a leárnyékolás után nem haladja meg egy közönséges TV képernyő sugárzását. Ennek ellenére az itt leírtakat inkább csak érdekességképpen olvasgasd!

A találmány háttere

Ez a találmány az elektrolízis témakörébe tartozik, ahol a víz elektrolízise útján kapott hidrogén és oxigén elsősorbani, de nem kizárólagos felhasználásáról is szó esik.

Az elektrolízis során az anód és a katód között feszültségkülönbséget hozunk létre és a vízbe, mint elektromos vezetőbe elektromos áramot vezetünk.

Sokféle sóoldatot vagy hidroxidot használhatunk elektrolitként a vízben, melyek célja ionok létrehozása. A továbbiakban az "elektrolit" fogalma alatt azt az anyagot értjük, ami feloldódva a vízben ionokat hoz létre, a kapott oldatra pedig "elektrolit oldat"-ként fogunk hivatkozni.

Faraday Elektrolízis Törvényének megfelelően minden elektrolízis során bizonyos mennyiségű anyag szabadul fel az anód és a katód mentén. Ez a felszabadult anyagmennyiség szigorúan arányos az anód és a katód között átvezetett elektromos áram nagyságával. Az elektrolit lebontási aránya korlátozott, ezért általában nem gazdaságos a hidrogén és oxigén vízből történő előállítása.

Ismert tény, hogy különböző vegyületek, beleértve olyan elektrolitot is, mint a víz, lebonthatók az őket alkotó elemekre, ha azt rövidhullámú elektromágneses hullámokkal sugározzuk be. Ezt a sugárzás hatására történő lebontást nevezzük "radiolízis"-nek. Dr. Akibumi Danno "Hidrogén előállítása nukleáris energiával" című cikke – melyet a "A kémia gazdasági és mérnöki figyelője" 1974 júniusi számában jelentetett meg – rámutat, hogy a víz és a különböző hidrokarbonok radiolízise során elemi reakciók játszódnak le. Röviden összefoglalva a cikket, felfe-dezték, hogy rövidhullámú x-sugarakkal vagy g-sugarakkal, pl. 10-10 méternél rövidebb hullámhosszú elektromágneses sugarakkal besugárzott vegyületek lebomlottak az őket alkotó elemekre. Ha pl. a vizet g-sugarakkal bombázzuk, az lebomlik hidrogénre és oxigénre. Danno az atomreaktorok sugárzásának tömeges felhasználását javasolja, de azt is kijelenti, hogy a víz radiolízissel történő lebontása nem túl gazdaságos. Ezért azt látja jobb megoldásnak, ha radiolízissel a széndioxidból szénmonoxidot és oxigént, majd pedig a szénmonoxidból hidrogént állítunk elő a hagyományos víz/gáz átalakító folyamatokkal.

A találmány összefoglalása

Jelen találmány olyan elektrolizáló folyamatot javasol, amelyben a radiolízis is szerepet játszik. Úgy találtuk, hogy az elektrolízis és a radiolízis kombinációja nagyobb arányú vízbontást eredményez, mint ezek a módszerek külön-külön alkalmazva. A vízbontás hatásfoka jelentősen javul, ha az elektrolitot mágneses mezőbe helyezzük. Ez a mező biztosítja a rövidhullámú elektromágneses sugárzás nagysebességű fotonjainak és az ionoknak a szükséges "ösvényt" az elektrolitban, ahol ezáltal növekszik az elektronok és az ionok összeütközési valószínűsége.

A találmányban az egyik módszerként nagyfeszültségű impulzusokat alkalmazunk az anód és a katód között, ezáltal biztosítva a radiolízishez szükséges rövidhullámú sugarakat. A másik módszernél a nagyfeszültségű impulzusokat nem az anód és a katód közé vezetjük, hanem a cellák közötti elektrolitot más elhelyezésben sugározzuk be. A nagyfeszültségű impulzusokat nagyon szerény mennyiségű egyenáramból tudjuk előállítani, ennek ellenére a vízbontás hatásfoka jelentősen javul, mivel sokkal több gáz keletkezik a radiolízisnél, mintha ezt a nagyfeszültséget előállító kis áramot közvetlenül az elektrolitba vezettük volna.

A találmányban arról a készülékről is szó van, melyben hasznosítható ez a vízbontási módszer.

Mint feljebb már említettük, a találmánynak nagy gyakorlati jelentősége is van a víz vagy más víztartalmú oldatok lebontásában, melynek eredményeként hidrogént és oxigént kapunk, ezért ezt a vízbontó módszert részletesen és ábrákkal is illusztrálva ismertetjük a következőkben.

A találmány leírása

A készüléket az 1.-7. ábrákon mutatjuk be. A készülék az anódot (12) és a katódot (13) tartalmazó elektrolizáló cellából (11) áll. Ezen kívül tartalmaz egy nagyfeszültségű impulzusokat generáló elektromos áramkört, mely impulzusokat az anód (12) és a katód (13) közé vezetjük. Az áramkör a szükséges nagyfeszültséget egyenáramú áramforrásból, pl. egy 12 V-os akkumulátorból állítja elő. Ezt az áramforrást a (14) és (15) pontokra csatlakoztatjuk. A (16)-os ág a (14) csatlakozón keresztül kapja meg a pozitív tápfeszültséget, a (17)-es ág pedig a (15) csatlakozón keresztül a testre csatlakozik. A (16)-os ág tartalmaz egy egyszerű KI/BE kapcsolót (18).

Horv_1 2.4.1.5.8. Horváth elektrolizáló készüléke - 1978

1. ábra. Az egyik készülék számára kifejlesztett kapcsolási rajz

Mint az 1. ábrán láthatjuk, az elektromos áramkör tartalmaz egy órajel generátort, mely a Q1 tranzisztorból és a hozzá kapcsolódó R1, R2, R3 ellenállásokból és a C2 és C3 kondenzátorokból áll. Az így előállított impulzusok egy npn-típusú szilícium teljesítmény tranzisztort (Q2) vezérelnek, mely a C4 csatoló kondenzátoron keresztül juttatja a felerősített impulzusokat a T1 tirisztorra.

Az R1 ellenállás és a C1 kondenzátor sorba vannak kötve a (21)-es ágban, mely az RL1 relé egyik lábára csatlakozik. Az RL1 relé tekercse (26) a (16)-os és (27)-es ágak közé van kapcsolva. A (27)-es ág a relé kapcsolójának egyik lábával össze van kötve, valamint egy alapállapotban bekapcsolt nyomásvezérelt kapcsolón (19) keresztül a testre csatlakozik. A nyomásvezérelt kapcsoló (19) nyomásvezérlő ága (20) a gáztartályhoz kapcsolódik a későbbiekben ismertetendő módon. Alapállapotban, mikor a nyomásvezérelt kapcsoló (19) be van kapcsolva, az RL1 relé a (18) kapcsoló bekapcsolásakor a (27) és (21) ágakon keresztül a C2 kondenzátort a testre (17) kapcsolja. Az RL1 relé fő célja az, hogy a C2 kondenzátort az áramkör bekapcsolásakor egy kis késleltetéssel kapcsolja a testre. Ez késleltetni fogja a T1 tirisztor megnyitását addig, amíg a később ismertetendő transzformátorok áramkörében a megfelelő elektromos feltételek létre nem jönnek. Kívánatos, hogy az RL1 relé hermetikusan le legyen zárva és strapabíró dobozban legyen elhelyezve, ezáltal extrém körülmények között is üzembiztosan működhet.

Mikor az RL1 relén keresztül megvalósul a C2 kondenzátor és a (17)-es ág összekapcsolása, akkor a Q1 tranzisztor, mint oszcillátor pozitív impulzusokat fog generálni a (24)-es ágon. Az impulzusok frekvenciáját az R1:C1 elemek, míg a jel erősségét az R2:R3 elemek határozzák meg. Ezek az impulzusok feltöltik a C3 kondenzátort. A C1 elektrolit kondenzátor közvetlenül a (16)-os pozitív és a (17)-es negatív ágra kapcsolódik, ezáltal szűrve a zajokat.

Az R1 ellenállás és a C2 kondenzátor úgy lettek megadva, hogy fűrészfog alakú impulzusokat formáljanak, amit aztán a Q1 tranzisztor bemenetére vezetünk. Az impulzus alakja azért fűrészfog, mert az a tapasztalat, hogy ez biztosítja a legjobb hatást az áramkörben. Azonban azt is ki kell hangsúlyoznunk, hogy más impulzusformák, mint pl. négyszögjel is használhatók. A C3 kondenzátor az R4 ellenálláson keresztül sül ki, miközben a Q2 tranzisztort vezérli. A testre kötött R4 ellenállás lekorlátozza a Q2 tranzisztor bázisáramát.

A Q2 tranzisztor, a C3 kondenzátor és az R4 ellenállás alkotta áramkör egy éles csúcsban végződő pozitív impulzussá alakítja a bemenő jelet. A Q2 tranzisztor kollektora az R6 ellenálláson keresztül kapcsolódik a pozitív tápfeszültségre, míg az emitter az R5 ellenálláson keresztül a testre. Az R5 és R6 ellenállások határozzák meg a C4 kondenzátorra vezetett áram erősségét. A C4 kondenzátor a testre kötött R7 ellenálláson keresztül sül ki, ez a kisülés biztosítja a T1 tirisztor vezérlő jelét. Az R7 ellenállás további szerepe az, hogy védje a T1 tirisztort a túl nagy áramlökések ellen.

A T1 tirisztor Gate-jére vezetett jel nagyon éles csúcsokban végződő impulzus, melynek frekvenciája megegyezik a Q1 tranzisztor által formált fűrészfog alakú vezérlőjelek frekvenciájával. Kívánatos, hogy ez a frekvencia 10 000 impulzus/perc legyen (10 000/perc = 166,6/sec = 166,6 Hz).

A Q2 tranzisztor az illesztő szerepét tölti be a Q1 tranzisztor és a T1 tirisztor között, megakadályozva azt, hogy a tirisztor Gate-jéről a Q1 tranzisztor működését gátló áramok szivárogjanak vissza. A T1 tirisztornál alkalmazott magas feszültségek és a Q2 tranzisztornál alkalmazott nagy áramok miatt ezeket hűtőbordára kell szerelni.

A T1 tirisztor katódja a (29)-es ágon keresztül kapcsolódik a testhez (17), míg az anód a (31)-es ágon keresztül a TR1 transzformátor szekunder tekercsének (32) a középleágazásához. A (32)-es szekunder tekercs két vége a D1 és D2 diódákon keresztül a testre csatlakozik. Ez biztosítja a TR1 transzformátor kimenetén megjelenő jel teljes hullámú egyenirányítását.

A TR1 transzformátornak három primer tekercse (34), (35) és (36) és a szekunder tekercs (32) egyaránt a vasmag (37) köré vannak tekercselve. Ez a transzformátor közönséges EI ferrit vasmagból készülhet. A szekunder tekercset közvetlenül a vasmagra húzott szigetelő gyűrűre, míg a (34) és (36) primer tekercseket bifilárisan a szekunder tekercsre tekerhetjük. A (35) primer tekercset ezután tekercselhetjük a (34) és (36) tekercsek fölé. A (34) és (36) primer tekercsek egyik vége a (38)-as ágon keresztül kapcsolódik a pozitív tápfeszültséghez, míg a másik végük a (39)-es és (40)-es ágakon a Q3 és Q4 tranzisztorok kollektoraira kapcsolódik. A Q3 és Q4 tranzisztorok emitterei állandóan a testre vannak kapcsolva a (41)-es ágon keresztül. A (39)-es és (40)-es ágak között elhelyezett C6 kondenzátor olyan szűrőként működik, amely megakadályozza a kollektorok közötti potenciálkülönbséget.

A (35)-es primer tekercs két vége a (42)-es és (43)-as ágakon a Q3 és Q4 tranzisztorok bázisára csatlakozik. Ennek a tekercsnek a (44)-es középleágazása az R9 ellenálláson keresztül a pozitív tápfeszültségre, míg az R10 ellenálláson keresztül a testre kapcsolódik.

Mikor bekapcsoljuk a tápfeszültséget, a Q3 és Q4 tranzisztorok zárva vannak, így nem fog áram folyni a (34) és (36) primer tekercseken. Azonban a pozitív tápfeszültség az R9 ellenálláson keresztül egy indító jelet fog generálni a Q3 és Q4 tranzisztoroknak, aminek hatására gyors impulzusok alakulnak ki a (34) és (36) primer tekercsekben. Az R9 és R10 ellenállásokból álló feszültségosztón keresztül megjelenő impulzus amplitúdója akkora, hogy egyszerre csak az egyik tranzisztort tudja megnyitni. Következésképpen így csak vagy a (34), vagy a (36) primer tekercsben kezd el folyni az áram. A tranzisztor megnyitott állapotban tartásához szükséges jel amplitúdója sokkal kisebb lehet, mint a megnyitáshoz szükséges jel amplitúdója, ezért mikor az egyik tranzisztor vezetővé válik, akkor a középen megcsapolt (33)-as tekercsben megjelenő impulzus elegendő energiával fog rendelkezni ahhoz, hogy megnyissa az eddig zárva lévő másik tranzisztort. Mikor ez a második tranzisztor vezetővé válik, akkor az áram a másik (34) vagy (36) primer tekercsben is el kezd folyni. Mivel mind a két tranzisztor emittere le van földelve, ezért a második tranzisztor pozitív kimeneti impulzusa lezárja az első tranzisztort. Mikor a második tranzisztor kollektor árama leesik, a középen megcsapolt (33)-as tekercsben megjelenő újabb impulzus megnyitja ismét az első tranzisztort. Ez a folyamat ciklikusan ismétlődik mindaddig, míg a tápfeszültséget le nem kapcsoljuk.

A (34) és (36) primer tekercsekben folyó áramimpulzusok frekvenciája magas, ez a frekvencia konstans, nem függ a tápfeszültség értékétől. A (34) és (36) primer tekercsekben folyó áramimpulzusok a TR1 transzformátor (32)-es szekunder tekercsében ugyanilyen frekvenciájú, de jóval nagyobb feszültségű impulzusokat generálnak.

A C5 áteresztő kondenzátor és a vele párhuzamosan kötött R8 áthidaló ellenállás a (46)-os ágon keresztül a TR1 transzformátor szekunder tekercsére csatlakozik, ez biztosítja a TR1 transzformátor kimenetének csatlakoztatását a TR2 transzformátor bemenetére.

Amikor a T1 tirisztor vezetővé válik, akkor a teljesen feltöltött C5 kondenzátor töltése a TR2 transzformátoron keresztül sül ki. Ezzel egy időben a TR1 transzformátor kimenete a rövidzár következtében felfüggeszti a működését mindaddig, míg a T1 tirisztor be nem zár. Ezután a C5 kondenzátor ismét elkezd töltődni, s ez a töltés a T1 tirisztor legközelebbi nyitásakor sül ki ismét. Tehát a T1 tirisztor zárt állapotában a (34) és (36) primer tekercsekben folyó gyors áramimpulzusok – melyeket a Q3 és Q4 tranzisztorok alkotta rezgőkör állít elő – a TR1 transzformátor kimenetén egy viszonylag magas feszültséget hoznak létre, ami feltölti a C5 kondenzátort és ez a töltés hirtelen sül ki a T1 tirisztor bekapcsolásakor. Egy 12 V-os autó akkumulátort használva a (47)-es ágban könnyedén biztosítható 22 A és 300 V.

A korábban említett RL1 relé biztosítja a C2 kondenzátor testre kötésének késleltetését. Ez a késleltetés – még ha nagyon rövid idejű is – elegendő ahhoz, hogy a Q3 és Q4 tranzisztorok alkotta rezgőkör elkezdjen rezegni. Ezáltal a TR1 transzformátoron keresztül a C5 kondenzátor fel tud töltődni még azelőtt, hogy a T1 tirisztor vezetővé válna.

A TR2 egy felfelé léptető transzformátor, mely alacsony amplitúdójú áramimpulzusokat hoz létre magas feszültségen. Ez a transzformátor az elektrolizáló cella anódjával van összeépítve és egy primer (48) valamint egy szekunder (49) tekercsből áll, melyek az (51)-es mag köré vannak tekercselve. A szekunder tekercs (49) végei közvetlenül kapcsolódnak az elektrolizáló cella anódjához (12) és katódjához (13) a fentebb leírt módon.

Ennél a kapcsolásnál a TR1 transzformátor kimenetén 22 A és 300 V amplitúdójú 10 000 / perc (= 166,6 Hz) gyakoriságú impulzusok jelennek meg, melyek kitöltési tényezője valamivel kevesebb 0,1-nél (= 10 %). Ezt könnyen el lehet érni egy 12 V 40 A-es egyenáramú tápegységgel és a 2. ábrán bemutatott áramkörrel, mely a következő alkatrészekből áll:

Jel Érték Teljesítmény Tűrés
R1
2,7 kW
0,5 W
2 %
R2
220 W
0,5 W
2 %
R3
100 W
0,5 W
2 %
R4
22 kW
0,5 W
2 %
R5
100 W
0,5 W
2 %
R6
220 W
0,5 W
2 %
R7
1 kW
0,5 W
2 %
R8
10 MW
1 W
5 %
R9
100 W
5 W
10 %
R10
5,6 W
1 W
5 %

1. táblázat. Az 1.ábrán látható kapcsolás ellenállásai

Jel Érték Feszültség Típus
Tűrés
C1
2200 mF
16 V
elektrolit
C2
0,1 mF
100 V
10 %
C3
2,2 mF
100 V
10 %
C4
1 mF
100 V
10 %
C5
1 mF
1000 V
papír 5S10A
10 %
C6
0,022 mF
160 V

2. táblázat. Az 1.ábrán látható kapcsolás kondenzátorai

Jel Típus Megnevezés
Q1
PN unipoláris tranzisztor
Q2
NPN szilícium teljesítmény tranzisztor
Q3
NPN szilícium teljesítmény tranzisztor
Q4
NPN szilícium teljesítmény tranzisztor
T1
BTW30-800
RM tirisztor
D1
Dióda
D2
Dióda

3. táblázat. Az 1.ábrán látható kapcsolás félvezetői

Jel Típus Megnevezés
RL1
PW5LS
Hermetikusan szigetelt relé
PS1
P658A-10051
Nyomásvezérelt mikrokapcsoló
TR1
36/22-341
EI ferrit vasmagos transzformátor

4. táblázat. Az 1.ábrán látható kapcsolás egyéb elemei

A 4322-021-30390 típusú csévetestre tekert primer és szekunder tekercsek menetszámaránya 18:1, azaz:

Tekercs Menetszám
Primer (34)
9 menet
Primer (36)
9 menet
Primer (35)
4 menet
Szekunder (32)
380 menet

5. táblázat. A TR1 tekercs adatai

A Q2, Q3 és Q4 tranzisztorokat hűtőbordára kell szerelni. A megfelelő hűtőbordák típusa: 35D 3CB. Az elektronika többi alkatrésze egy dobozba rakható.

Az elektrolizáló cella (11) és a TR2 transzformátor fizikai felépítését a 2-7. ábrák mutatják.

Horv_2 2.4.1.5.8. Horváth elektrolizáló készüléke - 1978

2. ábra. Az elektrolizáló cella felülnézete

Horv_3 2.4.1.5.8. Horváth elektrolizáló készüléke - 1978

3. ábra. A 2.ábra metszete a 3-3 vonal mentén

Az elektrolizáló cella (11) egy henger alakú külső házból (72), valamint egy felső (73) és egy alsó (74) zárólapból áll. Az alsó zárólap (74) egy domború fedőből (75) és egy elektromosan szigetelő tárcsából (76) áll, melyeket a házhoz (72) csavarok (77) rögzítenek. A felső zárólap (73) két egymáson lévő lemezből (78, 79) áll, melyeket a házhoz (72) szintén csavarok (81) rögzítenek.

Az anód (12) cső alakú. Ez függőlegesen helyezkedik el a külső házon belül, alul és felül egy-egy szigetelővel (82, 83) rögzítve a házhoz.

Ezek a szigetelők (82, 83) egy zárt teret formálnak, amiben az anódon (12) kívül a TR2 transzformátor is el van helyezve. Az anód a transzformátor tárolója. Ez a "tároló" az imént említett módon alulról és felülről le van zárva a szigetelőkkel és belülről transzformátor olajjal van feltöltve. Az O-gyűrű tömítések (90) feladata ennek a tárolónak a vízhatlan elzárása, így a transzformátor olaj nem tud kiszivárogni az anód belsejéből.

Horv_4 2.4.1.5.8. Horváth elektrolizáló készüléke - 1978

4. ábra. A 3.ábra metszete az 4-4 vonal mentén

A transzformátor vasmagja (51) lemezes lágyvasból készült és négyszög keresztmetszetű rudat formál, melynek a felülete 3/4 inch2 (484 mm2). A vasmag függőlegesen nyúlik el a szigetelők (84, 86) között. A szekunder tekercs (48) közvetlenül a vasmagra húzott henger alakú orsóra (89), míg a primer tekercs (49) a szekunder tekercs fölé húzott második henger alakú orsóra (59) van csévélve. Az anód belsejében maradt köztes részeket a transzformátor olaj tölti ki.

A katód (13) hosszirányban résekkel ellátott cső, mely a periférikusan elhelyezkedő falba (83) van beültetve, ezáltal megoldottá válik a katód körüli rész szigetelése. A katód nyolc darab egymástól egyenlő távolságra elhelyezkedő réssel (91) rendelkezik, úgyhogy tulajdonképpen ez nyolc darab egymással megegyező katód csíkból (92) áll, melyek csak a katód alsó és felső részén vannak összekapcsolva. A rések szigetelőanyaggal (83) vannak kitöltve.

Mind az anód, mind pedig a katód tömör nikkelből készült. Az anód külső felébe nyolc darab sugárirányú horony (93) van esztergálva, melyek alul szélesek, kifelé haladva pedig egy élben (94) csúcsosodnak. A nyolc anód él (94) sugárirányba van rendezve a katód csíkokkal (92) és az anód külső felületének a kerülete megegyezik a katód csíkok belső felületén mért össz. szélességgel. Ez azt jelenti, hogy a különböző kialakítások ellenére az anód és a katód egyenlő hasznos felülettel rendelkezik. Ez az egyenlő felület nem elérhető az általánosan használt henger alakú anód/katód kialakításnál.

Az anód és a katód közötti gyűrű alakú tér (95) szolgál az elektrolit oldat tartályaként. Az elektrolit tartály (95) fel van osztva egy henger alakú, nikkel filmből szőtt hálós membránnal (96), melynek vastagsága nem több 0,015 inchnél (0,03 mm) és amelyen 1 négyzetinchen (645 mm2) 5000 db 0,004 inch (0,0085 mm) átmérőjű lyuk van. Ez a háló megakadályozza a katód és anód mentén fejlődő hidrogén és oxigén gázok egymással történő elkeveredését, ugyanakkor lehetővé teszi az elektronok áramlását. A membrán kerete alsó és felső gyűrűkből áll, melyeket kis acél csíkok kötnek össze. A hálót egyszerűen csak ráhajthatjuk az alsó és felső szigetelőkre (82, 83), ezáltal a membrán elektromosan szigetelve lesz a cella összes többi alkatrészétől. Ez a háló készülhet nejlonból is.

Horv_5 2.4.1.5.8. Horváth elektrolizáló készüléke - 1978

5. ábra. Az elektrolizáló cella felülnézete néhány felső alkatrész nélkül

Az első alkalommal a tartály elektródái közötti teret (95) 75 %-ig kell feltölteni 25 %-os töménységű – desztillált vízből és KOH-ból álló – elektrolit oldattal. Az elektrolízis folyamata közben az oxigén és hidrogén gázok a tér felső részén gyűlnek össze. Az elektrolit oldat szintjének állandó értéken tartásához időközönként vizet kell adni hozzá. A tartály felső részénél, ahol a hidrogén és oxigén gázok gyülemlenek össze, a membrán már lehet tömör anyagból is.

Horv_6 2.4.1.5.8. Horváth elektrolizáló készüléke - 1978

6. ábra. A 2.ábra metszete a 6-6 vonal mentén

A fúvóka (97) bemeneti része (98) az elektrolit beömlő szelepéhez (99) csatlakozik, melyet a folyadékszint érzékelő vezérel. Mikor az elektrolit oldat szintje lesüllyed, akkor a szeleptű mellett beáramolhat annyi víz, ami a folyadékszintet ismét a kívánt értékre emeli.

A vízszint úgy van beállítva, hogy az elektrolit oldat tartálya (95) csak kb. 75 %-ig teljen meg folyadékkal, ezáltal a megmaradt 25 %-nyi térben helyet biztosítunk a fejlődő gázoknak is.

Horv_7 2.4.1.5.8. Horváth elektrolizáló készüléke - 1978

7. ábra. A 2.ábra metszete a 7-7 vonal mentén

Amint az elektrolízis folyamata beindul, a katódon hidrogéngáz, az anódon pedig oxigéngáz keletkezik. Ezek a gázok buborék formájában felfelé áramolnak a tartály (95) felső, szabadon hagyott részébe, ahol a membrán segítségével egymástól elválasztva maradnak. Itt meg kell jegyeznünk, hogy az elektrolizáló tartályba a víz a tartály külső feléről jut be, onnét, ahol az oxigén gázok találhatóak, így nincs esélye a hidrogéngázoknak arra, hogy elillanjanak.

A felső zárólapok (78, 79) egymással érintkező felületeinél gyűrű alakú hornyok (108, 109) vannak kiképezve. A külső járat (108) a tartály hidrogénes részével nyolc helyen csatlakozik (111) az alsó zárólapon keresztül. A hidrogén a csatlakozókon (111) keresztül felfelé áramlik a külső járatba, majd innét még feljebb egy egyutas szelepen (121) keresztül a gázgyűjtőbe.

A nyomásérzékelő kapcsoló (19) bevezető csöve (20) a felső zárólaphoz (79) a hidrogén kivezetésnél (138) csatlakozik. Amikor a nyomás a megengedett érték fölé emelkedik, akkor a kapcsoló (19) lekapcsolja a C2 kondenzátort a testről (17). Ez megszűnteti a jelgenerátor impulzusait, így a T1 tirisztor nem süti ki a C5 kondenzátort. A TR1 transzformátor ennek ellenére továbbra is működik és tölti a C5 kondenzátort, de mivel a T1 tirisztor azt nem süti ki, így C5 egy idő után csak feltöltve várakozik, míg a nyomás a járatban nem csökken le egy adott szint alá. A nyomásvezérelt kapcsoló (19) ily módon szabályozza a gáztermelést.

A gáztartályoknál biztonsági óvintézkedést kell tenni. Ha hirtelen egy ellentétes irányú nyomás alakulna ki a csövekben, akkor ez csak a tartályok műanyag házait roppantaná szét, de ez a nyomás nem jutna el az elektrolizáló celláig. A nyomáskapcsoló (19) ezt követően leállítaná a további gáztermelést.

A TR2 transzformátor tekercseinek a csatlakozói a 3. ábrán kerültek bemutatásra. A vezeték egyik vége az anód belső felén lévő vak lyukban végződik, ahol egy fej nélküli csavarral van rögzítve. Ezt a csavart az anód gallárja alatt speciálisan kiképzett lyukba csavarjuk be. Az elkeskenyedő nejlon csatlakozó a csavar felett helyezkedik el, mely meggátolja az anód belsejében lévő transzformátorolaj kifolyását. A tekercs másik vége lefelé egy bronz bélésen keresztül csatlakozik az alsó szigetelőhöz, ahonnét vízszintesen lép ki az alsó szigetelő tárcsa és a szigetelő között.

A TR2 egy feszültségnövelő transzformátor, így 22 A-es és 300 V-os bemeneti impulzusokat és 100:1 menetszám arányt feltételezve a kimeneten – melyet az anódra és a katódra kötünk – az impulzusok árama 220 mA, a feszültsége pedig 30 000 V lesz 10 000 / perc (= 166,6 Hz) frekvencián.

Ez az áram az anód és a katód között lévő elektrolitba jut, ahol rövidhullámú elektromágneses sugárzást, valamint pulzáló elektron-áramot eredményez. Az anód és a katód közötti térben a szekunder tekercs hatására egy pulzáló mágneses tér jön létre, mely elősegíti a rövidhullámú sugárzást. A leggyakoribb hullámhosszak a 10-10 és 10-13 m-es tartományba esnek és ezek a sugarak hozzák létre az elektrolit radiolízisét, miközben az elektronok árama biztosítja a lebomlott elemek távozását az elektrolitból.

Az anód és a katód kialakítása, valamint a TR2 transzformátor elhelyezése az anód belsejében nagy jelentőséggel bír. A második transzformátor elhelyezkedése, valamint a központi anód és a körülötte elhelyezkedő katód kialakítása szintén nagyon fontos. Az anód és a katód, melyek mágneses anyagból vannak kialakítva, a TR2 transzformátor mágneses terének a vezetőjeként is funkcionálnak. Ez egy erős mágneses teret hoz létre az anód és a katód között is. Azt tapasztaltuk, hogy ez a mágneses mező szintén növeli az oldat ionjainak a mozgékonyságát, mely így növeli az elektrolízis hatékonyságát. Ezen kívül, az anód kifelé csúcsosodó külső felülete úgy formálja a mágneses mezőt, hogy az anód mágneses erővonalai metszik a katód mágneses erővonalait. Ezt mutatják a 4. ábrán az A és B pontok között lévő szaggatott vonalak. A rövidhullámú elektromágneses sugarak nagysebességű fotonjai ezeket az erővonalakat követik, akárcsak az elektrolitban lévő hidrogén és oxigén ionok, melyek szintén ezek mentén az erővonalak mentén koncentrálódnak. Ezekből az következik, hogy a rövidhullámú elektromágneses sugarak nagysebességű fotonjai és az elektrolit ionjai közötti összeűtközések statisztikai valószínűsége jelentős mértékben megnövekszik a feljebb említett mágneses mező hatására, de ez nagyon megnöveli maguk az ionok közötti összeütközések valószínűségét is, ami megint csak növeli a hidrogén és oxigén gázok felszabadulását. Mindezekből az következik, hogy az anód és a katód kialakítása, mely egymást metsző mágneses erővonalakat eredményez, rendkívül fontos a radiolízis hatásfokának a megnövelésénél és a keletkező hidrogén és oxigén gázok felszabadításánál.

Ez a kialakítás, melyben az anód külső felülete és a katódcsíkok belső felülete közel egyezik, nagyon kívánatos az elektromos veszteségek minimalizálása érdekében is. Az is kívánatos, hogy az anód és a katód gázzal érintkező felülete egyenetlen legyen. Ezt pl. homokkal történő csiszolással érhetjük el. Az egyenetlen felület elősegíti a gázbuborékok elszakadását az elektródák felületéről és megakadályozza a feszültségvesztés kialakulását. Mind az anód, mind pedig a katód nikkelből készülhet, de ez nem létfontosságú, lehetnek nikkellel bevont acélból is vagy akár platinából, esetleg platinabevonattal rendelkező acélból.

A TR2 transzformátor által generált hőt az anód átvezeti az elektrolit oldathoz, mely a fentebb már ismertetett módon növeli az ionok mozgékonyságát és ezáltal az elektrolízis és radiolízis hatékonyságát. Az elektrolizáló készülék falára szerelt hűtőventillátor (150) a felesleges hő elvezetését segíti elő. A transzformátor anódban történő elhelyezése azért is előnyös, mert így a szekunder tekercsek (49) kivezetéseit a lehető legrövidebb és nagyon jól szigetelt vezetékkel köthetjük össze az anóddal és a katóddal.

A C5 kondenzátor értéke határozza meg a töltési és kisütési idők arányát. A Q1 tranzisztor frekvenciáját úgy kell megválasztani, hogy a kisütési idő ne legyen túl hosszú, ezáltal védve a transzformátor tekercseket, különösen a TR2 transzformátor szekunder tekercsét, a túlmelegedéstől. A fűrészfog alakú bemenő jeleknél és az élesen felfutó kimenő jeleknél 10 000 impulzus / perc (= 166,6 Hz) frekvencián 0,006 (= 0,6 %)-os kitöltési tényezőt kaptunk. Ez az impulzusforma megakadályozza a túlmelegedést. A 0,1-es (= 10 %)-os kitöltési tényező négyszöghullámot eredményez, mely szintén megfelelő lenne, de az órajel generátornak feleslegesen nagy hőterhelést kellene elviselnie. A bemutatott kapcsolással elérhető legkisebb kitöltési tényező 0,005 (= 0,5 %).

Az itt bemutatott elektrolizáló cella (11) annyi hidrogént és oxigént termel, mely elegendő a belsőégésű motorok meghajtásához. A cella átmérője 8 inch (203 mm) lehet, akárcsak a a magassága, így az nagyon kis helyet foglal el.

Egy módosított készüléket is megépítettünk, melyet a 8.-10. ábrákon mutatunk be. Ennek a készüléknek az alkatrészei nagyjából megegyeznek az 1.-7. ábrákon ismertetettekkel, ezért az azonos részeket azonos számmal is jelöltük.

Horv_8 2.4.1.5.8. Horváth elektrolizáló készüléke - 1978

8. ábra. A módosított készülék metszete

Horv_9 2.4.1.5.8. Horváth elektrolizáló készüléke - 1978

9. ábra. A 8.ábra metszete a 9-9 vonal mentén

Ebben az esetben azonban a TR2 transzformátor szekunder tekercsét nem közvetlenül az anódra (12) és a katódra (13) kapcsoljuk, hanem létrehoztunk egy sugárzás generátort (201), mely az elektrolizáló cella alsó részén található. Ezen kívül 12 V-os egyenfeszültséget kapcsoltunk az anód és a katód közé, mint azt a 10. ábrán láthatjuk.

Az elektrolizáló cella alsó részén az alsó szigetelő (83) központi részét le kell vékonyítani. A levékonyított részt (86A)-val jelöltük. Az előző készülék szigetelő korongját (76) kivettük, az alsó kúpus fedőlemezen végzett módosításokat pedig a 8. és 9. ábrákon (75A)-val jelöltük. A (75A) fedő módosításaként egy periférikus kiálló küszöböt (202) hoztunk létre és a fedőt a külső tartályhoz (71) egy hosszú, a periférikus küszöbön (202) áthaladó csavarral (77A) rögzítettük.

A sugárzás generátorok (201) közvetlenül a gyűrű alakú elektrolizáló tartály alatt helyezkednek el. Egyforma a kialakításuk, mindegyik tartalmaz egy hengeres kerámia tartót (203), melynek van egy központi furata, ahol a wolframból készült elektróda rudak (204, 205) foglalnak helyet. Az elektródák között van egy kis rés és a tartóban van egy felfelé néző horony (210), mely láthatóvá teszi az elektróda rését. A külső vége domború (206), amit egy rugó (207) tol előre. A külső elektróda (205) belső vége ki van hegyezve és a szomszédos elektróda (204) végétől egy legalább 0,006 inch (0,15 mm), de inkább 0,016 inch (0,4 mm) nagyságú rés választja el. A belső elektróda (204) egy egyszerű, hengeres kialakítású wolfram rúd, melynek belső vége (209) a bronz rúdba (213) fúrt nyílásban (212) helyezkedik el. A bronz rúd (213) a levékonyított szigetelőbe (83) diametrikusan kialakítorr furatban található.

A transzformátor szekunder tekercsének (49) kimenete a transzformátor vasmagján (51), a rugón (214) és a csavaron (215) keresztül csatlakozik a bronz rúdhoz (213). Mint a 8. ábrán látható, a vezeték (141) ebben az esetben be van vezetve a vasmagba (51), nem úgy, mint az előző megoldásnál, ahol azt az anódhoz csatlakoztattuk. Az előző készüléknél használt másik vezeték (142) itt szükségtelenné válik, tehát itt nincs kapcsolat a szekunder tekercs és a katód között. Ehelyett állandó 12 V-os egyenfeszültséget kapcsolunk az anódra és a katódra szigetelt vezetékeken (216, 217) keresztül. A (216)-os vezetéket egy csavar (143) segítségével csatlakoztatjuk a (142)-es vezeték helyére, a (217)-es vezetéket pedig egy nejlon burokba (218) csomagolt küszöbön (202) keresztül vezetjük be és csatlakoztatjuk a katód alsó végéhez.

Horv_10 2.4.1.5.8. Horváth elektrolizáló készüléke - 1978

10. ábra. A 8. és 9.ábrákon bemutatott módosított készülékhez tartozó kapcsolási rajz

A bronz rúdra (213) kapcsolt 30 000 V-os impulzusok az egyik sugárzás generátorban (201) nagy intenzitású g-sugarakat eredményeznak, melyek besugározzák az anód és a katód közötti elektrolitot. A nagyfeszültségű energia azon a sugárzás generátoron keresztül sül ki, amelyiknek kisebb az elektromos ellenállása, tehát egyidejűleg csak az egyik generátor fog működni. Ha azonban ez a generátor elromlik, akkor a másik kezd el üzemelni. Az elektródák (204, 205) közé vezetett nagyfeszültségű gyors impulzusok g-sugarakat eredményeznek, mivel az elektródák között nem tud kialakulni a nagysebességű elektronok áramlása. A külső elektróda (205) belső, csúcsosra kialakított vége növeli az elektronokkal szembeni ellenállást, ezáltal javítva a 10-10 m-es hullámhosszú g-sugarak kialakulását.

A TR2 transzformátor szekunder tekercse által indukált erős mágneses mező is segíti a g-sugarak generálását és gyakorlatilag lehetővé teszi, hogy viszonylag nagy intenzitású sugárzás alakuljon ki a nyílt levegőjű szikrakisüléskor. Még tovább javítható a hatásfok, ha az elektródákat (204, 205) vákuum csőbe tesszük.

Akárcsak az előző kialakításnál, itt is az anód és a katód között kialakult mágneses erővonalak biztosítják a g-sugarak nagysebességű fotonjainak a terjedési útvonalat és az elektrolit ionjai is ezen erővonalak mentén összpontosulnak, ezáltal növelve a rövidhullámú elektromágneses sugarak nagysebességű fotonjai és az elektrolit ionjai közötti összeűtközések statisztikai valószínűségét, akárcsak maguk az ionok közötti összeütközések valószínűségét is, ami megint csak növeli a hidrogén és oxigén gázok felszabadulását.

A 11. ábrán a 8.-10. ábrákon megadott készülék újabb módosításának kapcsolási rajza látható.

Horv_11 2.4.1.5.8. Horváth elektrolizáló készüléke - 1978

11. ábra. A tovább módosított készülék kapcsolási rajza

Ebben az esetben az elektrolizáló cella olyan marad, mint ahogy azt a 8.-9. ábrákon bemutattuk, de az anód és katód közé kapcsolt 12 V-os egyenfeszültség helyett az anód és az RL1 relé közé egy vezérlő eszközt (300) telepítünk. Az RL1 relé külső fele adja a 12 V egyenfeszültséget, amit a vezérlő eszköz (300) megfelelő módon átalakít az anód számára. A víz bontásához szükséges minimális feszültség 1,8 V és elméletileg ennél alacsonyabb feszültségen nem indul be a vízben az elektrolízis folyamata. A gyakorlatban azonban ennél valamivel több feszültség szükséges az elektrolizáló cella fizikai kialakításától és az elektrolit mennyiségétől függően. Ha azonban túl sok ez a feszültség, akkor a felesleg hővé alakul. A vezérlő eszköz (300) célja a szükséges feszültség értékének beállítása, valamint az elektrolitból visszafolyó elektromágneses energia elektronikára jutásának a megakadályozása. Ez állhat pl. egy diódából vagy több sorba kapcsolt diódából, melyeken a feszültség leesik a szükséges értékre, miközben az áramerősség megnövekszik. Tartalmazhat ezen kívül olyan áramkört, ami az egyenfeszültséget pulzáló feszültséggé alakítja. Különböző szabványos kapcsoló áramkörök is alkalmazhatók vagy egy közönséges multivibrátor, viszont arra oda kell figyelni, hogy a pulzálás frekvenciája 10 000 impulzus / perc (= 166,6 Hz) alatt maradjon. Ellenkező esetben a pulzáló áram helyett váltakozó áramot kapnánk.

A fentebb ismertetetthez hasonló kisebb készüléken elvégzett kísérletek azt mutatták, hogy a szükséges rövidhullámú elektromágneses sugárzások előállításhoz a TR2 transzformátor kimenetén megjelenő feszültségnek legalább 10 000 V-nak kell lennie, ellenkező esetben nem jön létre elfogadható mennyiségű g-sugárzás. Bár a feszültség növelése növeli a sugárzás mértékét is, a feszültség és a sugárzás meg kell egyezzen az elektrolizáló cella és a benne lévő elektrolit fizikai paramétereivel. A fentebb már ismertetett elektronika kb. 30 000 V-ot állít elő és úgy találtuk, hogy ez az ismertetett készülékhez szükséges optimális feszültség. A kapcsolás elemeinek a túlmelegedése érdekében az impulzusok száma meg kell haladja az 5 000 impulzus/percet (83,3 Hz), viszont a legelőnyösebb frekvencia a 10 000 impulzus/perc (166,6 Hz).

Úgy találtuk, hogy a rövidhullámú sugárzás intenzitása legalább 6 milliröntgen/óra kell legyen a víz megfelelő erősségű radiolíziséhez. A szükséges sugárzási intenzitás természetesen függ a készülék méreteitől és a besugárzandó elektrolit mennyiségétől, de úgy hisszük, hogy 6 milliröntgen/óra az abszolút minimum a kívánt eredmény elérése érdekében, még ha egy kis méretű készülékről is van szó. A 8.-10. ábrákon ismertetett készülék 26-28 milliröntgen/óra g-sugárzást biztosít, mely érték nagyon megfelel az elektrolit gyors radiolíziséhez.

A 12.-26. ábrákon egy módosított és feljavított készülék látható, melyben az elektrolitot egy – az elektrolizáló cella közepén elhelyezett – sugárzó cső által generált rövidhullámú elektromos sugárzásnak tesszük ki. A sugárzó cső 360°-os szögben szórja szét a sugarakat, melyek az anódban lévő lyukakon vagy ablakokon keresztül jutnak el az elektrolithoz. Az anód és a katód között lévő állandó mágnesek egy gondosan formált mágneses mezőt hoznak létre a cellában. Az anódon keresztül és a sugárzó csövet körülölelve olaj cirkulál, ezáltal vonjuk el a hőt és akadályozzuk meg a szikrákat a sugárzó cső és a cella többi alkatrésze között.

Horv_12 2.4.1.5.8. Horváth elektrolizáló készüléke - 1978

12. ábra. A tovább módosított készülék elölnézeti rajza

A 12.-26. ábrákon bemutatott készüléknél az elektrolizáló cellát (301)-es számmal jelöltük. Ez egy külső házból (302) áll, melynek fala (303) alumíniumból készült, ezen kívül tartalmaz egy alsó és egy felső fedelet (304, 305) is. A külső falra (303) hűtőbordák (310) vannak szerelve. Az alsó fedél (305) egy nem mágneses rozsdamentes acélból készült lemezből (306) áll, melyet a külső falhoz (303) csavarok (307) rögzítenek. Az alsó lemez (306) és a külső fal (303) között gyűrű alakú tömítés (308) található.

Horv_13 2.4.1.5.8. Horváth elektrolizáló készüléke - 1978

13. ábra. A 12. ábra hátsó nézetből

Horv_14 2.4.1.5.8. Horváth elektrolizáló készüléke - 1978

14. ábra. A 12. ábra alulnézetből

A felső fedél (304) egy nem mágneses rozsdamentes acélból készült lemezből (309) és egy műanyag borításból (311) áll. A felső lemezt (309) a külső falhoz (303) a falban kialakított csapokba (314) csavart csavarok (313) rögzítik, a műanyag borítást (311) pedig a felső lemezhez (309) erősítjük csavarokkal (315) úgy, hogy az eltakarja a felső lemez központi nyílását. A felső lemez (309) és a külső fal (303) között gyűrű alakú tömítés (316) található.

Horv_15 2.4.1.5.8. Horváth elektrolizáló készüléke - 1978

15. ábra. A 12.ábra metszete a 15-15 vonal mentén

Horv_16 2.4.1.5.8. Horváth elektrolizáló készüléke - 1978

16. ábra. A 12.ábra horizontális metszete

A cső alakú katód (317) szorosan a külső falhoz (303) simul. A katód felső vége magába foglalja a tömítést (316), az alsó vége pedig alátámasztást nyújt az alsó lemezhez (306) erősített műanyag lemez (318) külső karimájának. A tömítés (319) a katód alsó fele és az alsó műanyag lemez (318) között helyezkedik el.

Az alsó műanyag lemez (318) központi része (321) tartalmazza a rövidhullámú elektromágneses sugárzó cső (326) csatlakozóinak (324, 325) fenntartott nyílásokat (322, 323). A sugárzó cső (326) egy részlegesen kiürített vákuum üveg csőből áll, mely tartalmaz egy leárnyékolt fűtőszálat (327) és egy wolframbetéttel (330) ellátott sima felületű anódot (328). A leárnyékolt fűtőszál (327) végei elektromosan kapcsolódnak a csatlakozó tüskékhez (324, 325), az anód (328) pedig egy csavaron (329) keresztül csatlakozik a fém alkatrészhez (331), mely áll egy sima testből és egy – a műanyag fedélbe (311) illeszkedő – felső szárból (332). Mint később majd részletesen ismertetjük, a fém alkatrész (331) vezeti a nagyfeszültséget a sugárzó cső anódjára és ez biztosítja a sugárzó cső hűtését is.

A sugárzó csövet (326) az anód (333) veszi körül, mely az alsó műanyag lemez (318) és a felső műanyag lemez (334) közé van erősítve a csavarokkal (335, 336). Az anód egy nem mágneses cső alakú fém részből (337) áll, mely közé egy vastag műanyag gyűrű (338) van erősítve.

Az egyik tömítés (344) a felső műanyag lemez (334) és az anód felső része (337) közé van szorítva, a másik, kisebb tömítés (345) pedig az alsó műanyag lemez (318) és az anód alsó vége közé. Egy pár O-gyűrű tömítés van (346) a köpeny (338) külső kerületén annak érdekében, hogy az anódot körülvevő elektrolit és az anód belső felületén folyó olaj ne keveredjen.

Horv_17 2.4.1.5.8. Horváth elektrolizáló készüléke - 1978

17. ábra. A 12.ábra metszete a 17-17 vonal mentén

Horv_18 2.4.1.5.8. Horváth elektrolizáló készüléke - 1978

18. ábra. A 12.ábra metszete a 18-18 vonal mentén

Horv_19 2.4.1.5.8. Horváth elektrolizáló készüléke - 1978

19. ábra. A 12.ábra metszete a 19-19 vonal mentén

Horv_20 2.4.1.5.8. Horváth elektrolizáló készüléke - 1978

20. ábra. A 12.ábrán látható anód perspektivikus nézete

A 20. ábrán látszik a legjobban, hogy az anód (337) külső fele úgy lett kialakítva, hogy nyolc hengeres felületű (347) élt (348) kapjunk. Az anód külső felülete érdesre lett kireszelve, ezáltal megnöveljük az anód effektív felületét és segítjük a gázok leválását. Az anód ne mágneses anyagból készüljön, hanem pl. nikkellel bevont bronzból.

Az anód cső alakú fala nyolc lyukat vagy ablakot (349) tartalmaz, melyek a hengeres külső falak közepén és az anód alsó és felső szélétől egyenlő távolságra helyezkednek el.

Horv_21 2.4.1.5.8. Horváth elektrolizáló készüléke - 1978

21. ábra. A 12.ábrán látható anód köpenyének perspektivikus nézete

A 21. ábrán látszik, hogy az anód külső felületén lévő köpenyben (338) nyolc vakfurat (351) van, melyek helyileg megegyeznek az anódba fúrt ablakokkal (349). A köpeny így elválasztja az elektrolitot az anódban lévő olajtól, viszont a vastag köpeny el van vékonyítva az anód ablakainál, ezáltal minimalizáljuk a sugárzó csőben (326) gerjesztett rövidhullámú elektromágneses sugarakkal szembeni ellenállást.

Az anód köpenyén (338), az anód ablakainak tetején található egy külső karima (352), mely a három gyűrű alakú állandó mágnes (354) műanyag házát rögzíti (353). A mágneseket fixen rögzítjük hat gumipárnával (355), melyek a legfelső mágnes és a felső műanyag lemez (334) között helyezkednek el. Mint lejjebb majd ismertetjük, a mágnesek (354) egy erős mágneses mezőt hoznak létre a cellán belül. A maximálisan elérhető erővonal sűrűség érdekében kívánatos, hogy azok szamárium-kobalt típusúak legyenek.

Horv_22 2.4.1.5.8. Horváth elektrolizáló készüléke - 1978

22. ábra. A 12.ábrán látható katód perspektivikus nézete

A katód (317) egy katód csőből (356) áll, melynek külső felületén egy ólomból készült védőburok (357) található, mely a sugárzás leárnyékolására szolgál. Az anóddal ellentétben a katód mágneses anyagból készült. A legjobb anyag erre a nikkellel bevont lágyvas. A katód belső felületén nyolc függőleges, egymástól egyenlő távolságra lévő marás van (358), melyek közül hétben egy-egy kisméretű mágnest (361) rögzítő műanyag csík (359) található. A hét darab állandó mágnes (360) az erre kiképzett házban (361) helyezkedik el, melyeket epoxi ragasztóval tömítünk a csíkok (359) katód csőbe helyezése előtt. A nyolcadik marásba egy sima, mágnes nélküli műanyag csíkot helyezünk.

A katód pontosan illeszkedik az elektrolizáló cella (302) külső falába (303) és úgy kell beszerelni, hogy a katód hét mágnese (360) sugárirányba legyen rendezve az anód hornyaival (347). Akárcsak az előző kialakításnál, itt is egyenlő a katód csíkjainak a felülete az anód külső felületével.

Az anód és katód közötti elektrolizáló tartályt (361) a legelső alkalommal a felső lemez (309) töltőnyílásán keresztül töltjük fel elektrolittal, mely nyílást csavaros kupakkal (370) fedjük be. Ebbe a tartályba a vízpótlást egy csövön (362) és egy tűszelepen (364) keresztül oldjuk meg.

Horv_23 2.4.1.5.8. Horváth elektrolizáló készüléke - 1978

23. ábra. A 22.ábrán látható katód egy részének perspektivikus nézete

Horv_24 2.4.1.5.8. Horváth elektrolizáló készüléke - 1978

24. ábra. A cellába szerelt elektromos csatlakozó egy részének a keresztmetszete

Megjegyzés: Itt a szabadalomban a hidrogén és oxigén gázok keverésének, tárolásának és adagolásának részletes leírása következik. Mivel azonban ez megegyezik az előző oldalon található szabadalmában leírtakkal, ezért ezt nem fordítottam le még egyszer.

Horv_5F25 2.4.1.5.8. Horváth elektrolizáló készüléke - 1978

25. ábra. A cella függőleges metszete, melyen az elektromágneses sugarak és a mágneses mező erővonalai is fel vannak tűntetve

Mielőtt ismertetnénk a 12.-25. ábrákon bemutatott készülék elektronikáját, ismerkedjünk meg a készülék működési elvével. Az elektrolizáló tartályt (361) az üzembe helyezés előtt 25 %-os KOH oldattal töltjük fel.

Az anód (337) és a katód (356) közé 4,2 V-os egyenfeszültséget vezetünk. A fűtőszálra (327) 2,65 V-os pozitív feszültséget, a sugárzó cső fűtőszála és katódja közé pedig egy nagyon gyors impulzusokból álló pulzáló feszültséget kapcsolunk. A feszültség a fűtőszál és az anód között kb. 40 kV, melyet 2-4 kV-os lüktető feszültséggel modulálunk. Az anód elektronokkal történő bombázásának hatására az 360°-os szögben szórja szét a sugarakat a szaggatott vonalakkal (421) jelölt módon (lásd a 25. ábrát). Mint ezek a szaggatott vonalak is mutatják, a sugárzás lefelé mutató legyező formájú, melynek szöge kb. 15°. A nagyenergiájú foton sugárzás hullámhossza 10-10 m-nél rövidebb. Kísérletekkel kimutattuk, hogy a cső sugárzásának intenzitása kb. 30 000 Röntgen/óra volt. A sugárzó cső wolframos felületéről nagy mennyiségű neutront szabadít fel ez az erős foton sugárzás, ezért a cső a pulzáló neutronok forrása is, nem csak a nagy energiájú fotonoké. A sugárnyaláb az anód (337) nyílásain (349) keresztül kifelé halad az elektrolizáló tartály irányába, így a katódon visszaverődve az elektrolit sugárnyalábba eső része intenzív sugárzásnak van kitéve.

Az anód mágnesei (354) és a katód mágnesei (360) intenzív mágneses mezőt hoznak létre, melynek formáját a (422)-es és (423)-as szaggatott vonalakkal jelöltünk. A (422)-es vonal egy zárt hurkú mágneses mező erővonalait jelöli, melyek az anód mágnesei (354) felé, lefelé mutatnak és a sugárnyalábot kb. 90°-ban keresztezik, majd az ív felfelé hajlik és a sugárzó cső (326) katódján és a fém alkatrészen (331) keresztül lefelé haladva ismét az anód mágneseibe jut. A sugárzó cső fűtőszála és az anódja között a mágneses mező gyorsítja fel az elektronokat, melyek a sugárzó cső anódját bombázzák, ezáltal segítve elő a sugárzó energia előállítását a sugárzó csőben.

A (423)-as erővonalak a külső mező zárt hurkát mutatják, melyek az anód mágneseinek (354) alsó felétől indulnak ki és a katód mágnesein (360) és a katódon keresztül haladva az anód mágneseibe jutnak vissza. A katód mágnesei (360) arra szolgálnak, hogy ezek a mágneses erővonalak az elektrolizáló tartályon keresztül áramoljanak abba a régióba, ahol az elektrolit intenzív sugárzásnak van kitéve. Ebben a régióban a mágneses mező meghatározza a fotonok útvonalát. A fotonokat tartalmazó mágneses mező és az elektrolit metszése egy "pályamódosító" hatást eredményez az elektrolit protonjainál, mely növeli az elektrolit energia szintjét.

Az elektrolizáló tartályon belüli mágneses erővonalak megfelelő útvonalat biztosítanak az elektromágneses sugárzás fotonjainak és az elektrolitban lévő ionoknak, így az ionok és a fotonok összeütközésének valószínűsége jelentősen megnő. A radiolízis nagy mennyiségű bomlást hoz létre, az összetevők felszabadítását pedig az elektrolízis biztosítja. A bomlástermék magasan ionizált hidrogén és oxigén gáz. Ezen kívül, a sugárnyalábban található neutronok hatására az ionizált hidrogén gáz jóval több deuteront tartalmaz, mint a természetben előforduló hidrogén. A magasan ionizált oxigén és hidrogén gázok a nagy mennyiségű deuteronnal együtt az elektrolizáló tartály felső részében gyűlnek össze, ahonnét egy gyűjtő tartályon (371) és a kampós csöveken (389) keresztül a (391)-es járatokba, majd pedig a (392)-es csatornákon keresztül egy külső csőbe (394) jutnak.

A fentebb ismertetett eredmények elérése érdekében a mágneses mező fluxusa meg kell hogy haladja az 500 Gausst az elektroliton belül, de inkább az 1800 Gauss a javasolt.

A 12.-25. ábrákon bemutatott készülék elektronikáját a 26. ábrán láthatjuk.

Horv_26 2.4.1.5.8. Horváth elektrolizáló készüléke - 1978

26. ábra. A 12.-25. ábrákon bemutatott készülékhez tartozó kapcsolási rajz

Mint látjuk, az áramkört egy 12 V-os akkumulátor (501) táplálja. Egy egyszerű KI/BE kapcsolón (502) keresztül jut a pozitív tápfesz a sugárzó cső fűtőszálának feszültség szabályozójára (503) és az időzítő áramkörre (504). A fűtőszál feszültség szabályozója állítható pozitív feszültséget juttat a sugárzó cső (326) fűtőszálára (327). Az időzítő (504) egy vezérlő relé (505) számára biztosítja a táplálást, mely a nyomásvezérelt kapcsolón (506) keresztül csatlakozik a testre. A nyomásvezérelt kapcsoló (506) biztosítja a negatív tápfeszültséget a visszajelző lámpának (507), mely közvetlenül kapcsolódik az akkumulátor (501) pozitív sarkára. Az (508)-as ág szabályozott pozitív feszültséget juttat az inverterre (511), mely négyszög alakú váltakozó feszültséggel látja el a feszültség sokszorozót (512). A feszültség sokszorozó (512) kimenetén megjelenő nagy értékű egyenfeszültséget a sugárzó csőre vezetjük. Ez a feszültség kb. 40 kV DC, melyet éles csúcsú, 2-4 kV-os feszültségű jelalakkal modulálunk.

A cella (301) anódjára (337) vezetett feszültséget egy kapcsolóüzemű tápegységből (513) vesszük, mely a tápot az (509)-es teljesítmény relén keresztül kapja.

Az elektrolizáló cella (301) tartályához csatlakozó nyomásérzékelő csövet (400) a rajzon szaggatott vonallal jelöltük.

Most pedig a kapcsolás főbb elemeit ismertetjük részletesen.

A fűtőszál feszültség szabályozója (503)

A főkapcsolón (502) keresztül a pozitív tápfesz az RL1 relére, onnét pedig a feszültség szabályozó IC1-re jut, de ugyanonnét kapja az időzítő (504) is az alaphelyzetben zárt RL2 relén keresztül a tápfeszültséget. A tápfeszültség negatív és pozitív sarka közé kapcsolt C1 kondenzátor egy kb. 1,5 másodperces késleltetést biztosít, mikor az RL1 relét kikapcsoljuk. Ezzel azt biztosítjuk, hogy a sugárzó csőre (326) jutó magas feszültség korábban szűnik meg, mint a fűtőszálra jutó szabályozott fűtő feszültség. A feszültség szabályozó IC1 kimeneti feszültségét az R1, R2 és RV1 (potméter) ellenállásokból álló ellenállás-sor eredő ellenállása határozza meg. A C2 kondenzátor az áramkört a tranziens áramok ellen védi. Az R3 ellenállás elválasztja a – hibajel erősítő táplálását valamint a frekvencia kompenzációját biztosító – C3 kondenzátort az IC1 kimeneti feszültségétől. Ha a fűtőszál kiég, a Q1 tranzisztor bekapcsol az R4, R5 ellenállásokon és az RL2 relén átfolyó áramok hatására, ami viszont lekapcsolja az időzítő (504) tápfeszültségét. Az R4 és R5 ellenállások értékei úgy lettek meghatározva, hogy ne folyjon elegendő áram az RL2 relén keresztül, mikor a sugárzó cső normálisan működik. A Q1 tranzisztor aktivizálódásakor a 12 V-os tápfeszültségből az R6 ellenálláson keresztül az RL2 relére 6 V kerül.

Az időzítő (504)

Az időzítő áramkör (504) a fő vezérlő relé (505) számára biztosítja az áramot. Mikor az alapállapotban zárt RL2 relé érintkezőin keresztül a tápfeszültség be van kapcsolva, a C4 kondenzátor az R7 ellenálláson keresztül addig töltődik, míg a feszültség a C4 kondenzátorban el nem éri a Q2 unipoláris tranzisztor kapcsoló feszültségének értékét. A késleltetési időt a C4 kondenzátor és az R7 ellenállás határozza meg, mely jelen kapcsolásnál 2-3 másodperc. Mikor a Q2 tranzisztor bekapcsolódik és az R8 ellenálláson keresztül kisüti a C4 kondenzátort, akkor ez egy feszültség impulzust ad az SCR1 tirisztornak, ami ennek hatására bekapcsolódik. Az R9 ellenállás határozza meg az SCR1 tirisztor gate-jére jutó áramimpulzus nagyságát. Az RL4 relé az időzítő terheléseként működik, így mikor az SRC1 bekapcsolódik, akkor az RL3 relé bezár és az érintkezőin keresztül pozitív feszültséget juttat az inverter feszültség szabályozójára és az RL4 teljesítmény relére. A fő vezérlő relé (505) másik csatlakozója az alaphelyzetben zárt nyomásvezérelt kapcsolón (506) keresztül csatlakozik a negatív tápfeszültségre. Mikor a cellában (301) a gáznyomás elér egy küszöbértéket, a nyomásvezérelt kapcsoló (506) a negatív tápfeszültséget a visszajelző lámpára (507) vezeti és egyúttal kikapcsolja az (509)-es relét mindaddig, amíg a gáznyomás nem csökken le a normális értékre. A nyomásvezérelt kapcsoló kikapcsolt állapotában az áramkör – a fűtőszál tápellátást kivéve – ki van kapcsolva.

Az Inverter Feszültségszabályozója (508)

A soros feszültség szabályozó (508) a Q3 és Q4 tranzisztorokból, az R10, R11, R12 és R13 ellenállásokból és a ZD1 zener diódából álló differenciál erősítő révén érzékeli a kimeneti feszültségek ingadozását. Az R13 ellenállás teszi lehetővé, hogy nagy áramok folyhassanak a ZD1-en keresztül, és mivel ez az áram jóval meghaladja az R10 és R11 ellenállásokon átfolyó áramot, így az a ZD1 zener dióda segítségével egy látszólag állandó referencia feszültséget generál az "A" pontban.

A feszültség megváltozása komplemens változást idéz elő a Q5 tranzisztor bázisáramában. Ezt úgy érjük el, hogy a Q4 tranzisztor áramát a Q5 tranzisztoron vezetjük keresztül. A Q5 tranzisztor közös emitteres kapcsolású és a vele sorba kapcsolt Q6 tranzisztor áramát vezérli. A ZD2 zener dióda biztosítja a Q5 és Q6 tranzisztorok számára a referencia feszültséget, így a Q6 bázisfeszültségét állandó értéken tartja. Az R14 és R15 ellenállások vezetik el a nagy áramokat.

A C5 kondenzátor rövidre zárja a nagyfrekvenciás jeleket. Az R12 ellenállás értéke úgy lett meghatározva, hogy elegendő áramot biztosítson a Q3 és Q4 tranzisztorok számára, így a Q4 tranzisztor lehetőség szerint széles feszültségtartományban üzemelhet. Az Inverter Feszültségszabályozója (508) a 12 V-ot a fő relén (505) keresztül fogadja, a kimenetén pedig egy szabályozott, kb. 8 V-os feszültséget biztosít az Inverter (511) számára.

Az Inverter (511)

Az inverter egy DC/AC átalakító, mely egy tranzisztoros oszcillátort tartalmaz. A Q7 és Q8 tranzisztorok nagysebeséggű kapcsoló eszközök, melyek váltakozó nagyfrekvenciás áramot állítanak elő. A T1 és T2 primer tekercsekben a frekvencia 3 kHz és 25 kHz közötti értékeket vehet fel. A T3 primer tekercs középleágazásánál az indító impulzust az R5 és R16 ellenállások biztosítják oly módon, hogy ez az impulzus megfelelő amplitúdójú lesz a Q7 és Q8 tranzisztorok váltakozó vezérléséhez. A Q7 és Q8 tranzisztorok ellentétes irányú áramokat vezetnek a T1 és T2 tekercsekbe, mely váltogatni fogja az FC1 vasmagban a fluxus irányát. A T4 szekunder tekercs a primer és szekunder tekercsek menetszáma közötti nagy különbség miatt nagyfeszültséget generál. A C6 kondenzátor szűrőként funkcionál.

Feszültség Sokszorozó (512)

A feszültség sokszorozó bemeneti feszültségeként az inverter T4 szekunder tekercsének nagyfeszültségű AC kimenete szolgál. Ez olyan 18 kV körüli érték. A sokszorozó működésének megértéséhez vegyük figyelembe, hogy egymást váltogató pozitív és negatív félhullámokból tevődik össze a bemeneti AC feszültség. Az első pozitív félhullámnál a D1 és D2 diódák kinyitnak és elkezdik tölteni a C7 kondenzátort a csúcsértékre. Az ezt követő negatív félhullámnál a D1 és D2 diódák bezárnak és a D3 és D4 diódák nyitnak ki. A C7 kondenzátor a D3 és D4 diódákon keresztül kisül és a C8 kondenzátor kezd el töltődni. A következő pozitív félhullámnál ismét feltöltődik a C7 kondenzátor a D1 és D2 diódákon keresztül, miközben a C8 kondenzátor feszültsége a D5 és D6 kondenzátorokon keresztül elkezdi tölteni a C9 kondenzátort.

Ez a folyamat megismétlődik a következő negatív féhullámnál, ahol már a C10 kondenzátor tölti a C11 kondenzátort. Ekkor (22/3 teljes ciklus után) a C7, C9 és C11 kondenzátorok teljesen fel vannak töltve a T4 kondenzátor pozitív csúcsfeszültségére és mivel ezek a kondenzátorok sorba vannak kötve, ezért a testhez képest a feszültség megháromszorozódik.

Ez a folyamat a D1-D6 egyenirányító diódák hatására addig tart, amíg a bemeneti feszültség jelen van.

A kimeneti feszültség a bementi érték háromszorosa és már nem AC, hanem DC feszültségként jelentkezik. Ennek az áramkörnek a kialakítása olyan, hogy a kimeneti DC feszültség egy igen jelentős AC feszültséggel van modulálva. Ez általában 2-4 kV körüli érték a teljes 46 kV-os kimeneti feszültség mellett.

Kapcsoló üzemű tápegység (513)

A kapcsoló üzemű tápegység a Q9 áteresztő tranzisztorból és a Q10 meghajtó tranzisztorból áll, melyet az IC2 feszültség szabályozó kapcsolgat ki/be nagy sebességgel. Az 5 V-os kimeneti feszültséget úgy érjük el, hogy mikor a feszültség meghaladja az 5 V-ot, akkor a tranzisztorok kikapcsolnak, mikor pedig 5 V alá esik a feszültség, akkor visszakapcsolnak. Ennek a folyamatnak a hatására egy nagyon kis amplitúdójú hullámossággal rendelkező 5 V egyenfeszültséget kapunk a kimeneten.

Az R17 és R18 ellenállások a kimeneti feszültség egy kis részét visszavezetik az IC2-re, amit egy belső referencia feszültséggel hasonlítunk össze. Ennek az összehasonlításnak az eredménye vezérli a Q9 és Q10 tranzisztorokat.

A Q11 tranzisztor áramkorlátozóként működik, mely az R24 ellenálláson keresztül érzékeli a feszültséget. Mikor a kimeneti áram meghalad egy előre meghatározott értéket, a Q11 tranzisztor bekapcsol, ezáltal biztosítva a meghajtó áramot az IC2 számára. Az R19 ellenállás biztosítja a szükséges impulzust a Q11 tranzisztor számára, ugyanúgy, ahogy az R22 és R23 a Q9 és Q10 tranzisztorok számára.

Mikor a Q9 és Q10 tranzisztorok bekapcsolnak, az L1 tekercsen átfolyó áram exponenciálisan növekszik. Ez növeli az R17 és R18 ellenállásokon eső feszültséget is. Mikor ezeken az ellenállásokon a feszültség eléri a legfelső értékét, a Q9 és Q10 tranzisztorok kikapcsolnak.

A Q9 és Q10 tranzisztorok és a D11 dióda nagyfrekvenciás kell legyen a hatékony működés érdekében. Az L1 tekercs és a C15 kondenzátor kombinációja egy szűrőt alkot, mely minimalizálja a kimeneti feszültség hullámosságát.

A 26. ábrán bemutatott áramkör alkatrészeinek jegyzéke a következő táblázatokban található.

Jel Érték Teljesítmény
R1
10 kW
0,25 W
R2
3 kW
0,25 W
R3
5,6 kW
0,5 W
R4
0,68 W
5 W
R5
12 kW
0,5 W
R6
68 W
0,5 W
R7
1 MW
0,5 W
R8
220 W
0,5 W
R9
470 W
0,5 W
R10
2,2 kW
0,5 W
R11
2,7 kW
0,5 W
R12
680 W
0,5 W
R13
2 kW
0,5 W
R14
33 W
5 W
R15
100 W
0,5 W
R15A
18 W
5 W
R16
1,5 W
5 W
R17
5,5 kW
0,5 W
R18
3,1 kW
0,5 W
R19
8 W
2 W
R20
1,2 MW
0,25 W
R21
5 W
2 W
R22
40 W
2 W
R23
12 W
5 W
R24
0,006 W
0,25 W
RV1
10 kW

6. táblázat. A 26. ábrán látható kapcsolás ellenállásai

Jel Érték Típus
C1
1000 mF
Elektrolit
C2
1mF
Tantál
C3
2000 nF
Polyester
C4
10 mF
Tantál
C5
2500 mF
Elektrolit
C5
2500 mF
Elektrolit
C7
1800 nF
30KVWDC
C8
1800 nF
30KVWDC
C9
1800 nF
30KVWDC
C10
1800 nF
30KVWDC
C11
1800 nF
30KVWDC
C12
0,01 mF
Polyester
C13
220 nF
Kerámia
C14
0,02 mF
Polyester
C15
2500 mF
Elektrolit
C16
420 mF
Elektrolit

7. táblázat. A 26. ábrán látható kapcsolás kondenzátorai

Jel Típus
Q1
Q2
2N2647
Q3
2N1304
Q4
2N1304
Q5
Q6
2N6274
Q7
2N3773
Q8
2N3773
Q9
2N6274
Q10
2N6191
IC1
MPC 1000
IC2
LM 305
SCR1
G.E. C106D
D1
ED1 7639 35KV
D2
ED1 7639 35KV
D3
ED1 7639 35KV
D4
ED1 7639 35KV
D5
ED1 7639 35KV
D6
ED1 7639 35KV
D7
ED1 7639 35KV
D8
ED1 7639 35KV
D9
ED1 7639 35KV
D10
ED1 7639 35KV
D11
75 AMP IAV
ZD1
B27 96 C6V2 105W
ZD2
6.2V 10 WATT

8. táblázat. A 26. ábrán látható kapcsolás aktív alkatrészei

Jel Típus
RL1
12V DC RELAY
RL2
6V DC RELAY
FC1
FERRIT "EI" VASMAG
L1
5 mH
PS1
5A DC AT 28 VOLT

9. táblázat. A 26. ábrán látható kapcsolás egyéb alkatrészei

Az eredeti angol nyelvű szabadalmat itt nézheted meg, de mivel ott a 20. oldal hiányzik, ezért azt itt olvashatod el. (Bár ezen utóbbi forrásnál meg az ábrák hiányoznak.)

Megjegyzések:

  1. Ebben a szabadalomban az első kapcsolási rajz (lásd 1. ábra) egy kis mértékben eltér Horváth korábbi szabadalmától. A kitöltési tényező itt nem 0,6 %, hanem 1 %, ennek megfelelően a C2 (és a C6) kondenzátor értéke egy kicsit módosult (lásd a 2. táblázatot itt és itt), valamint a TR2 transzformátor nem lefelé, hanem felfelé transzformálja a 300 V-os feszültséget.

  2. Az előző szabadalomban nem voltak megadva a TR2 transzformátor vasmagjának az adatai, itt viszont már rendelkezünk egy adattal: a négyzet keresztmetszetű vasmag felülete 484 mm2, ebből következően az oldalak hossza 22 mm. Az előző oldalon az áramokból azt számoltuk ki, hogy az oldalak hossza kb. 30 mm, ami közeli értéknek bizonyult, ezzel is megerősítve a számításaink helyességét. A becsült 200 mm-es vasmag magasság is közeli értéknek bizonyult, hiszen ebben a szabadalomban már megadja Horváth az elektrolizáló cella magasságát is (203 mm) és az átmérőjét is (szintén 203 mm).

  3. Horváth hozzánk hasonlóan (lásd itt) szintén találkozott azokkal a bizonyos negatív irányú tűimpulzusokkal, ezért alkalmazta a vezérlő eszközt (300) (lásd a 11. ábrát), bár Horváth ezt az elektrolizáló visszaható elektromágneses energiájának nevezte. Ezért volt fontos, hogy a frekvencia 166 Hz alatt maradjon, hiszen a magasabb frekvenciákon a pulzáló impulzus hossza és a negatív irányú tűimpulzus hossza elkezdene egymáshoz közeledni, ez pedig azt eredményezné, hogy a pulzáló áram helyett váltakozó áramot kapnánk.

Amennyiben kedvet kaptál a Horváth féle vízbontó megépítéséhez, arra szeretnélek kérni, hogy az eredményeidet oszd meg velünk is.

Hozzászólok!

A weblap további használatával Ön beleegyezik a sütik használatába. További információ

A süti beállítások ennél a honlapnál engedélyezett a legjobb felhasználói élmény érdekében. Amennyiben a beállítás változtatása nélkül kerül sor a honlap használatára, vagy az "Elfogadás" gombra történik kattintás, azzal a felhasználó elfogadja a sütik használatát.

Bezárás