Horváth István magyar származású feltaláló is kidolgo-zott egy vízbontási elvet, mely olyan jó hatásfokú volt, hogy a 4000 cm³-es autóját könnyűszerrel, kis energia-befektetéssel tudta vele üzemeltetni.
Ezen az oldalon a 3,980,053 számú Horváth féle szabada-lommal ismerkedhetsz meg. A szabadalomban akadtak kisebb-nagyobb elírások, pl. az egyik részen az anód helyett dióda volt írva, de ezeket a fordítás során értelemszerűen javítottam. A szándékos elírásokról a szabadalom végén, a "Megjegyzések" rész alatt találsz utalásokat.

Üzemanyag ellátó rendszer belsőégésű motorokhoz

 

A találmány háttere

Ez a találmány a belsőégésű motorokhoz, pontosabban azok üzemanyag-ellátó rendszeréhez kapcsolódik oly módon, hogy a belsőégésű motorokat hidrogén és oxigén gáz keverékkel látja el, mely gázokat a mindenkori szükségletnek megfelelő mennyiségben a víz elektrolízisével állítja elő.

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 Törvénye kimondja, hogy minden elektrolízis során bizonyos mennyiségű anyag szabadul fel az anód és a katód mentén. Ezt írja le a következő egyenlet:

m = z * q

ahol:

• m - a felszabadult anyag tömege (g)
• z - az anyag elektrokémiai ekvivalense
• q - az elektrolit oldaton átáramló töltés (C)

Faraday törvényének fontos következménye, hogy az elektrolit lebomlása csak az áram függvénye, a feszültségtől viszont független. A hagyományos elektrolízis során, mikor I amper áramerősségű töltés t másodpercig folyik az elektrolit oldatban, akkor q = I * t és a lebontott anyag mennyisége csak az I áramerősségtől függ, a feszültségtől viszont nem, ha az a feszültség meghaladta az elektrolízis beindításához szükséges minimális értéket. Az elektrolízisek többségénél ez a minimális feszültség nagyon alacsony érték.

Jelen találmány lehetővé teszi, hogy a hidrogénből és oxigénből álló üzemanyagot olyan mennyiségben állítsuk elő a víz elektrolízise során, hogy az közbülső tárolók nélkül közvetlenül betáplálható legyen a belsőégésű motorba. Ezt egy feljavított elektrolízis segítségével érjük el.

 

A találmány összegzése

A találmányban leírt készülék pulzáló áramot használ az elektrolízis során, melyet az elektrolit oldatba vezetünk. Az áramimpulzusok amplitúdója igen nagy, míg a feszültségimpulzusok amplitúdója viszonylag alacsony. Ez olyan nagy mennyiségű anyagot választ ki az elektrolit oldatból, hogy azt közvetlenül a belsőégésű motorba vezethetjük. A jelen találmányban használt pulzáló áramot előállító készülék nem váltakozó áramot (AC) állít elő, hanem olyan pulzáló áramot, melynek kitöltési tényezője kisebb 50 %-nál.

Jelen találmány az elektrolízis során előállított hidrogén és oxigén keverését és a belsőégésű motorba juttatását is tárgyalja.

Az üzemanyag ellátó készülék a következő részekből áll:

• egy edényből, mely az elektrolit oldatot tartalmazza
• egy anódból és egy katódból, melyek az elektrolit oldattal érintkeznek
• egy elektromos ellátó rendszerből, mely előállítja és a fentebb említett anódra és katódra vezeti a pulzáló áramot, ezáltal állítva elő a hidrogéngázt a katódon és oxigéngázt az anódon
• egy gázgyűjtő és továbbító rendszerből, mely fogadja a keletkezett hidrogént és oxigént, majd továbbítja azt a motor szívócsonkjához
• egy víztartályból, mely az elektrolízis során lebontott vizet pótolja az elektrolizálóba

 

A készülék felépítésének és működésének ismertetése

Az 1. ábrán egy olyan együttes látható (31), mely áll a motorházból (32), melyben a belsőégésű motor (33) a radiátor (34) mögé van felerősítve.

1. ábra. A motorház

 

A motor (33) teljesen hétköznapi, ez lehet akár egy V8-as motor is! Az 1. ábrán fel van tüntetve a hagyományos radiátor (34), hűtőventillátor (35), annak szíjhajtása (36) és a generátor (37).

A találmánynak megfelelően a motor nem a szokásos kőolajszármazékokkal üzemel, hanem egy külön beszerelt hidrogén és oxigéngáz keveréket előállító elektrolizáló készülékből táplálkozik. Az üzemanyag-ellátó rendszer főbb egységei az elektrolizáló cella (41) és a gázkeverő és továbbító egység (38). A víz a vízellátó rendszeren (39) keresztül jut be az elektrolizáló cellába (41), mely tartalmaz egy - az elektrolit oldat által összekötött - anódot és katódot. Az elektronika által előállított nagyáramú impulzusok az anódon és a katódon keresztül jutnak be az elektrolit oldatba. Az elektronika (40) külön házba van szerelve, mely a motorház (42) egyik oldalára van erősítve. Az autó akkumulátora (30) a motorház másik oldalához van erősítve.

Mielőtt az üzemanyag-ellátó rendszert leírnánk, ismerkedjünk meg az elektronikával! A kapcsolási rajz a 2. ábrán látható.

2. ábra. Az impulzus-előállító elektronika kapcsolási rajza

 

A rajzon a (44), (45) és (46) jelű csatlakozók az autó akkumulátorának (30) a pozitív sarkához, míg a (47) jelű az akkumulátor negatív sarkához kapcsolódik. A kapcsoló (48) az autó beépített, saját gyújtáskapcsolója, melynek bekapcsolásával a relé (51) tekercse (49) áram alá kerül. A relé (51) érintkezője (52) a (45) jelű csatlakozón keresztül 12 V-ot juttat az áramkörre (53). Az (53) jelű ág az áramkör pozitív kapcsára, míg az (54) jelű ág a testre csatlakozik. A gyújtáskapcsoló (48) bekapcsolásával a másik relé (56) behúzó tekercsére (55) is áramot vezetünk, a tekercs (55) másik fele az autó testéhez csatlakozik. Majd később fogjuk tárgyalni, hogy a relé (56) egy olyan szelepet nyit meg, mely a hidrogén és oxigén gázokat vezeti a motorba.

Az (51) relé szerepe az, hogy a kapcsolás (53) jelű ágát közvetlenül az autó akkumulátor pozitív kapcsához csatlakoztassa, kihagyva a gyújtáskapcsolót és a többi vezetéket.

Az áramkör impulzus-előállító része a Q1 tranzisztorból és az R1, R2, R3 ellenállásokból, valamint a C2 és C3 kondenzátorokból áll. Ez az áramköri blokk állítja elő az impulzusokat, melyek a Q2 jelű NPN típusú szilícium teljesítmény tranzisztorra jutnak, ahonnét a C4 csatoló kondenzátoron keresztül a felerősített impulzusok a T1 tirisztorra kerülnek.

Az R1 ellenállás és a C2 kondenzátor az (57) ágon sorba vannak kötve egy relével (58). A relé (58) behúzó tekercse (59) az (53) és a (61) ágakat kapcsolja az (54) testre egy alapállapotban bekapcsolt nyomásvezérelt kapcsolón keresztül. A nyomásvezérlő ágban (63) elhelyezkedő nyomáskapcsoló (62) az elektrolizáló cella (41) feletti gáztérben van elhelyezve. Ennek a kapcsolónak (62) az a feladata, hogy ha a gáztérben a nyomás elér egy bizonyos értéket, akkor az leállítja az impulzusokat. A relé (58) azt biztosítja, hogy mikor a gyújtáskapcsoló (48) le van kapcsolva, akkor a C2 kondenzátor ne kapcsolódjon a testre (54), még akkor se, ha a nyomáskapcsoló (62) be is van kapcsolva.

Azonban az (58)-as relé fő feladata az, hogy egy nagyon rövid idejű késleltetéssel csatlakoztassa a C2 kondenzátort a testre (54) az áramkör bekapcsolásakor. Ez késleltetni fogja a T1-es tirisztorra jutó impulzusok kialakulását addig, amíg a később ismertetendő transzformátor-áramkörökben nem alakulnak ki a szükséges elektromos feltételek. Az (58)-as relé hermetikusan szigetelt és megfelelő dobozban helyezkedik el, így el tudja viselni a változó környezeti feltételeket és a rázkódást is.

Mikor a C2 kondenzátor a testre (54) kapcsolódik, a Q1 tranzisztor, mint oszcillátor a (64)-es ágra pozitív impulzusokat fog adni. Az impulzusok frekvenciáját az R1:C1 értékei, míg az impulzusok amplitúdóját az R2:R3 ellenállások aránya határozza meg. Ezek az impulzusok feltöltik a C3 kondenzátort. A C1-es elektrolit kondenzátor közvetlenül a tápfeszültség pozitív pólusa és a test közé van helyezve, hogy kiszűrje 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 (65)-ös ágon keresztül kapcsolódik a testhez (54), míg az anód a (66)-os ágon keresztül a TR1 transzformátor szekunder tekercsének (67) a középleágazásához. A (67)-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 (71), (72) és (73) és a szekunder tekercs (67) egyaránt a vasmag (74) köré vannak tekercselve. Ez a transzformátor közönséges EI ferrit vasmagból készülhet. A szekunder tekercset közvetlenül a vasmagra húzott szigetelő gyűrűre, míg a (71) és (73) primer tekercseket bifilárisan a szekunder tekercsre tekerhetjük. A (72) primer tekercset ezután tekercselhetjük a (71) és (73) tekercsek fölé. A (71) és (73) primer tekercsek egyik vége a (75)-ös ágon keresztül kapcsolódik a pozitív tápfeszültséghez, míg a másik végük a (79)-es és (81)-es ágakon a Q3 és Q4 tranzisztorok kollektoraira kapcsolódik. A Q3 és Q4 tranzisztorok emitterei állandóan a testre vannak kapcsolva a (82)-es ágon keresztül. A (79)-es és (81)-es ágak között elhelyezett C6 kondenzátor olyan szűrőként működik, amely megakadályozza a kollektorok közötti potenciálkülönbséget.

A (72)-es primer tekercs két vége a (83)-as és (84)-es ágakon a Q3 és Q4 tranzisztorok bázisára csatlakozik. Ennek a tekercsnek a (85)-ös 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 (71) és (73) 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 (71) és (73) 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 (71), vagy a (73) 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 (72)-es 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 (71) vagy (73) 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 (72)-es tekercsben megjelenő újabb impulzus megnyitja ismét az első tranzisztort. Ez a folyamat ciklikusan ismétlődik mindaddig, míg a tápfeszültséget le nem kapcsoljuk.

A (71) és (73) primer tekercsekben folyó áramimpulzusok frekvenciája magas, ez a frekvencia konstans, nem függ a tápfeszültség értékétől. A (71) és (73) primer tekercsekben folyó áramimpulzusok a TR1 transzformátor (67)-es szekunder tekercsében ugyanilyen frekvenciájú, de jóval nagyobb feszültségű impulzusokat generálnak.

A C5 áteresztő kondenzátor és a vele párhuzamosan kötött R8 áthidaló ellenállás a (86)-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 egyidőben 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 (71) és (73) 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 (87)-es ágban könnyedén biztosítható 22 A és 300 V.

A korábban említett (58)-as 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 lefelé léptető transzformátor, mely nagyon magas amplitúdójú áramimpulzusokat hoz létre alacsony feszültségen. Ez a transzformátor az elektrolizáló cella (41) anódjával van összeépítve és egy primer (88) valamint egy szekunder (89) tekercsből áll, melyek a (91)-es mag köré vannak tekercselve. A (89)-es szekunder tekercs vastag vezetékből van tekercselve, hogy veszteségek és melegedés nélkül át tudja engedni az indukált nagyon magas áramot. A szekunder tekercs (89) végei közvetlenül kapcsolódnak az elektrolizáló cella (41) anódjához (42) és katódjához (43) 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 0,006 (= 0,6 %). 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. A 2.ábrán látható kapcsolás ellenállásai

 

Jel	Érték	Feszültség	Típus	Tűrés
C1	2200 mF	16 V	elektrolit	-
C2	2,2 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	0,002 mF	160 V	-	-

2. táblázat. A 2.ábrán látható kapcsolás kondenzátorai

 

Jel	Típus	Megnevezés
Q1	2N2647	PN unipoláris tranzisztor
Q2	2N3055	NPN szilícium teljesítmény tranzisztor
Q3	2N3055	NPN szilícium teljesítmény tranzisztor
Q4	2N3055	NPN szilícium teljesítmény tranzisztor
T1	BTW30-800	RM tirisztor
D1	A14P	Dióda
D2	A14P	Dióda

3. táblázat. A 2.ábrán látható kapcsolás félvezetői

 

Jel	Típus	Megnevezés
L1	Indikátor	Indikátor lámpa
SV1	Elektromágnes	Elektromágnes
RL1	PW5LS	Hermetikusan szigetelt relé
PS1	P658A-10051	Nyomásvezérelt mikrokapcsoló
TR1	36/22-341	EI ferrit vasmagos transzformátor

4. táblázat. A 2.ábrán látható kapcsolás egyéb elemei

 

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

Tekercs	Menetszám
Primer (71)	9 menet
Primer (73)	9 menet
Primer (72)	4 menet
Szekunder (69)	380 menet

5. táblázat. A TR1 tekercs adatai

 

Az áramkör bekötését a 3-13. ábrák mutatják.

3. ábra. Az elektronika "dobozolása" - oldalnézet

 

4. ábra. Az elektronika "dobozolása" - felülnézet

 

5. ábra. A 3.ábra metszete az 5-5 vonal mentén

 

Az elektronika alkatrészei a dobozon belülre és a dobozra vannak szerelve, kivéve a C5 kondenzátort és a Q3 és Q4 tranzisztorokat. Az 5. ábrán látható, milyen a Q2 tranzisztor és a TR1 transzformátor tekercseinek (112) az elhelyezkedése. A Q2 tranzisztorról jelentős mennyiségű hőt kell elvezetni, ezért ezt egy direkt erre a célra tervezett hűtőbordán (113) kell elhelyezni, melyet az áramköri lapot (108) is rögzítő csavarral (114) és anyával (115) rögzítünk.

6. ábra. Az 5.ábra metszete a 6-6 vonal mentén

 

7. ábra. Az 5.ábra metszete a 7-7 vonal mentén

 

8. ábra. A tranzisztorok hűtőbordájának térbeli nézete. Ez az 5. és a 7. ábrán már fel volt tűntetve

 

Egyértelműen látható a 7. és a 8. ábrán, hogy a hűtőborda (113) áll egy gyémánt alakú sima lapból (116) és belőle egyirányba kiálló rudacskákból (117). A lapon van egy pár mélyített furat (118) a rögzítő csavaroknak és egy másik pár a Q2 tranzisztor lábainak (119). Elektromos szigetelésként a (118) és (119) lyukak műanyag szigetelő csövecskékkel (122) vannak ellátva, a tranzisztor és a hűtőborda között pedig rétegelt hőálló műanyag lapocska (123) található.

 

9. ábra. A transzformátor tekercsei. Ez szintén a házon belül van felerősítve

 

A TR1 transzformátor (112) (lásd a 9. ábrát) tekercsei és a vasmag egy műanyag védőburokban (124) helyezkednek el, a burok alján pedig egy műanyag lemez (125) található. A lemezt (125) egy szorító csavar (126) erősíti a házhoz. A lemezen lyukak vannak, amin keresztül a tekercsek vezetékeit (127) tudjuk kivezetni és egyszerűen hozzáforrasztani a másik oldalon található áramköri laphoz (108). A jobb érthetőség kedvéért az áramköri lapra (108) forrasztott alkatrészeket nem tűntettük fel a 9. ábrán. Ezek szabványos, kisméretű alkatrészek és tetszés szerint lehet elhelyezni őket az áramköri lapra.

A C5 kondenzátor a dobozon (101) belülre van felerősítve, mint ahogy ez az 5. ábrán látható.

10. ábra. A 4.ábra metszete a 10-10 vonal mentén

 

A Q3 és a Q4 tranzisztorok a doboz (101) előlapjára vannak erősítve a 10. ábra alapján úgy, hogy a fémdoboz szolgál hűtőbordaként.

 

11. ábra. Az 5.ábra metszete a 11-11 vonal mentén

 

A nyomásvezérelt kapcsoló (52) a doboz (101) egyik sarkához belülről van rögzítve úgy, hogy a nyomásérzékelő részéhez a doboz tetején csatlakozik a gázcső (63). (lásd a 11. ábrát)

 

12. ábra. A ház aljára erősített csatlakozó blokk keresztmetszete

 

A nyomtatott áramköri lapot (108) és rajta kívül elhelyezkedő alkatrészeket összekötő vezetékeket egy csatlakozó blokk (150) segítségével kötjük össze. (12. ábra)

Az elektrolizáló cella (41) és a TR2 transzformátor fizikai felépítését a 13-29. ábrák mutatják.

13. ábra. Az üzemanyag-ellátó készülék részét képező elektrolizáló cella oldalnézetből

 

14. ábra. A 13.ábra metszete a 14-14 vonal mentén

 

Az elektrolizáló cella (41) egy henger alakú külső házból (171), valamint egy felső (173) és egy alsó (174) zárólapból áll. Az alsó zárólap (174) egy domború fedőből (175) és egy elektromosan szigetelő tárcsából (176) áll, melyeket a házhoz (171) csavarok (177) rögzítenek. A felső zárólap (173) két egymáson lévő lemezből (178, 179) áll, melyeket a házhoz (172) szintén csavarok (181) rögzítenek.

 

15. ábra. A 14.ábra metszete a 15-15 vonal mentén

 

Az anód (42) cső alakú. Ez függőlegesen helyezkedik el a külső házon belül, alul és felül egy-egy szigetelővel (182, 183) rögzítve a házhoz. Ezek a szigetelők (182, 183) egy zárt teret formálnak, amiben az anódon (42) 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 (190) feladata ennek a tárolónak a vízhatlan elzárása, így a transzformátor olaj nem tud kiszivárogni az anód belsejéből.

A transzformátor vasmagja (91) lemezes lágyvasból készült és négyszög keresztmetszetű rudat formál. A vasmag függőlegesen nyúlik el a szigetelők (184, 186) között. A primer tekercs (88) közvetlenül a vasmagra húzott henger alakú orsóra (401), míg a szekunder tekercs (89) a primer tekercs fölé húzott második henger alakú orsóra (402) van csévélve. Az anód belsejében maradt köztes részeket a transzformátor olaj tölti ki.

A katód (43) hosszirányban résekkel ellátott cső, mely a periférikusan elhelyezkedő falba (183) van beültetve, ezáltal megoldottá válik a katód körüli rész szigetelése. A katód nyolc darab egymástól egyenlő távolságra elhelyezkedő réssel (191) rendelkezik, úgyhogy tulajdonképpen ez nyolc darab egymással megegyező katód csíkból (192) áll, melyek csak a katód alsó és felső részén vannak összekapcsolva. A rések szigetelőanyaggal (183) vannak kitöltve.

Mind az anód, mind pedig a katód nikkel lappal ellátott lágyvasból készült. Az anód külső felébe nyolc darab sugárirányú horony (193) van esztergálva, melyek alul szélesek, kifelé haladva pedig egy élben (194) csúcsosodnak. A nyolc anód él (194) sugárirányba van rendezve a katód csíkokkal (192) 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.

Jól látható a 27.ábrán, hogy az anód (42) felső végére egy gyűrűs gallér (200) van helyezve, melynek külső felülete az anód hornyolt külső felületével egyező módon van kialakítva. Ez a gallér elektromosan szigetelő anyagból pl. teflonból készülhet. Az alsó felén egy csapocska (205) található, mely az anódnál kialakított furatba (210) illeszkedik. Ez biztosítja azt, hogy az anód és a gallér hornyai egy vonalban lesznek.

Az anód és a katód közötti gyűrű alakú tér (195) szolgál az elektrolit oldat tartályaként. Az első alkalommal ezt a teret 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 szigetelő gallér (200) a tartály felső részénél, ahol a hidrogén és oxigén gázok gyülemlenek össze, pajzsként védi a katódot az anód és a katód között kialakuló esetleges elektromos ívektől.

 

16. ábra. A 14.ábra metszete a 16-16 vonal mentén

 

17. ábra. A 13.ábra metszete a 17-17 vonal mentén

 

18. ábra. A 13.ábra metszete a 18-18 vonal mentén

 

19. ábra. A gázszelep metszete a 13.ábrán látható a 19-19 vonal mentén

 

20. ábra. Az elektrolizáló cella membránjának perspektivikus nézete

 

21. ábra. A membrán keresztmetszete

 

Az elektrolit tartály (195) fel van osztva egy henger alakú, nejlonból szőtt hálós membránnal (196). Mint a 20. és 21. ábrán látható, a membrán kerete (197) alsó és felső gyűrűkből (198, 199) áll, melyeket kis acél csíkok (201) kötnek össze. A nejlon hálót (408) egyszerűen csak ráhajthatjuk az alsó és felső szigetelőkre (182, 183), ezáltal a membrán elektromosan szigetelve lesz a cella összes többi alkatrészétől.

A háló (408) olyan kis méretű lyukakat tartalmaz, hogy azok nem engednek át 0,004 inch-nél (0,1 mm-nél) nagyobb átmérőjű buborékokat, így ez a membrán megakadályozza a hidrogén és oxigén gázok keveredését, de közben átengedi az elektromos áramot az elektródák között.

 

22. ábra. Az elektrolizáló cellában lévő gázok áramlásának perspektivikus nézete

 

23. ábra. A 14.ábra egy részének kinagyított metszete

 

24. ábra. A 16.ábra metszete a 24-24 vonal mentén

 

25. ábra. A 24. ábrán látható vízbemeneti szelep perspektivikus nézete

 

A friss vizet a tartály (195) külső részén, a felső zárólemezbe (178) szerelt fúvókán (211) adagoljuk. Az elektrolit oldat a tartály (195) külső feléből a hálós membránon (408) keresztül jut a belső részbe. (lásd a 24. és 25. ábrákat)

A fúvóka (211) bemeneti része (212) az elektrolit beömlő szelepéhez (213) csatlakozik, melyet a folyadékszint érzékelő (214) vezérel. A szelep (213) a felső zárólapba (179) szerelt perselyben (215) helyezkedik el. A szeleptű (216) a folyadékszint érzékelő (214) felső tányérján (217) nyugszik, így 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 (195) csak kb. 75 %-ig teljen meg folyadékkal, ezáltal a megmaradt 25 %-nyi térben helyet biztosítunk a fejlődő gázoknak is.

Amint az elektrolízis folyamata beindul, a katódon hidrogéngáz, az anódon pedig oxigéngáz keletkezik. Ezek a gázok buborék formájában felfelé áramolnak a tartály (195) 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.

 

26. ábra. A 16.ábra metszete a 26-26 vonal mentén

 

A felső zárólapok (178, 179) egymással érintkező felületeinél gyűrű alakú hornyok (221, 222) vannak kiképezve. (lásd a 26. ábrát) A külső járat (222) a tartály hidrogénes részével nyolc helyen csatlakozik (223) az alsó zárólapon (179) keresztül. A hidrogén a csatlakozókon (223) keresztül felfelé áramlik a külső járatba (222), majd innét még feljebb egy egyutas szelepen (224) keresztül a gázgyűjtőbe (225). (lásd a 19. ábrát) A műanyag házas gázgyűjtő (226) a felső zárólaphoz (178) van csavarozva és gondosan tömítve van (227). A ház alsó része (114) vízzel van feltöltve. A csap (229) üreges (lásd a 18. ábrát) és az alsó vége egy kapuval (228) rendelkezik, mely a beömlő víz szűrését végzi.

 

27. ábra. A katód és a katód felső részén található gallér "robbantott" és részlegesen törött nézete

 

 

28. ábra. A 15. ábrán látható alkatrészek egy részének kinagyított keresztmetszete

 

 

29. ábra. A szelepfedél perspektivikus nézete

 

A hidrogént a tartályból (225) rozsdamentes acélból készült kampós csövön (241) vezetjük el (lásd a 17. ábrát). A cső (241) egy járathoz (409) csatlakozik, mely egy átmeneten (250) keresztül a hidrogént bejuttatja egy függőleges csőbe (244). Ez a függőleges cső (244) háromszög keresztmetszetű, melyen keresztül a hidrogén bejut a keverő tartályba (38).

Az oxigén az elektrolizáló tartályból (195) a belső gyűrűs vájaton (221) keresztül távozik. A vájatba (221) az oxigén nyolc nyíláson (245) keresztül jut be. A járatból (221) az oxigén egy egyutas szelepen (246) keresztül kerül a műanyag házas gyűjtőbe (260). Az elrendezése a hidrogénnél ismertetettekhez hasonló, ezért ezt itt nem részletezzük még egyszer. Az oxigént szintén a gázkeverő tartályba (38) vezetjük.

A nyomásérzékelő kapcsoló (62) bevezető csöve (63) a felső zárólaphoz (178) a hidrogén kivezetésnél (222) csatlakozik. Amikor a nyomás a megengedett érték fölé emelkedik, akkor a kapcsoló (62) lekapcsolja a C2 kondenzátort a testről (54). 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 (222) nem csökken le egy adott szint alá. A nyomásvezérelt kapcsoló (62) ily módon szabályozza a gáztermelést.

A gázelvezető szelepek rugóinak (224, 226) olyan erőseknek kell lenniük, hogy a hidrogén és oxigén gázokat az elektrolízis során fejlődő 2:1 arányban engedjék át.

A gáztartályoknál (225, 260) biztonsági óvintézkedést kell tenni. Ha hirtelen egy ellentétes irányú nyomás alakulna ki a csövekben, akkor ez csak a tartályok műanyag házait (226, 247) roppantaná szét, de ez a nyomás nem jutna el az elektrolizáló celláig. A nyomáskapcsoló (62) ezt követően leállítaná a további gáztermelést.

A transzformátor anódhoz és katódhoz kapcsolódó szekunder tekercsének (89) a csatlakozói a 14. ábrán kerültek bemutatásra. A vezeték (89) egyik vége (252) az anód belső felén lévő vak lyukban végződik, ahol egy fej nélküli csavarral (253) van rögzítve. Ezt a csavart (253) az anód gallárja alatt speciálisan kiképzett lyukba csavarjuk be. Az elkeskenyedő nejlon csatlakozó (254) a csavar (253) felett helyezkedik el, mely meggátolja az anód belsejében lévő transzformátorolaj kifolyását. A tekercs (89) másik vége (255) lefelé egy bronz bélésen (256) keresztül csatlakozik az alsó szigetelőhöz (183), ahonnét vízszintesen lép ki az alsó szigetelő tárcsa (176) és a szigetelő (183) között.

Jól látható a 23. ábrán, hogy a bronz bélés (256) egy karimával (257) rendelkezik, az alsó felén pedig egy anyával van rögzítve, így stabilan rögzíti a vezetéket. A tömítések (259, 261) a felső karima (257) felett és az anya (258) alatt találhatóak. A vezeték (255) vízszintes irányban történő kilépésénél a vezetéket biztonságosan el kell szigetelni az anódtól.

A dobozon kívül a vezeték (255) a katód csatlakozó csavarjához (262) csatlakozik. Ez a csatlakozó csavar (262) fejjel van ellátva, mely úgy van kialakítva, hogy illeszkedjen a katód hengeres ívű falához és nikkellel van bevonva, hogy ellenálljon az elektrolit oldat kémiai reakcióinak. A csavar szára a katódon és a szigetelő (183) külső falán keresztül húzódik és egy légszigetelt béléssel van ellátva, ezen kívül egy O-gyűrű tömítés (269) akadályozza meg az elektrolit oldat szivárgását.

A transzformátor primer tekercsének (88) két vége szalagos vezetőkhöz (273, 274) kapcsolódik, melyek a felső szigetelő (183) közepe felé hajlanak. A vezetők (273, 274) felső végei csatlakozó tüskéket formálva a felső szigetelőben (183) elhelyezett csatlakozó aljzatokhoz (275) kapcsolódnak. A csatlakozó aljzat (275) felső vége le van takarva egy fedővel (276), melyen keresztül az áramkörből jövő vezetékek (278, 279) csatlakoznak a primer tekercs két végéhez.

A 14. ábrán bemutatott transzformátor csatlakozások megfelelnek a 2. ábrán ismertetett áramkör csatlakozásaival, azaz a szekunder tekercs (89) kivezetései közvetlenül az anódra és a katódra kapcsolódnak. A TR2 egy feszültségcsökkentő transzformátor, így 22 A-es és 300 V-os bemeneti impulzusokat és 10:1 menetszám arányt feltételezve a kimeneten - melyet az anódra és a katódra kötünk - az impulzusok árama 200 A, a feszültsége pedig 3 V lesz. Ez a 3 V-os feszültség jóval az elektrolízis beindulásához szükséges érték felett van, a nagyon magas áramérték pedig rengeteg gáz termelését eredményezi.

A hatalmas áramok okozta gyors energia-kisülés hőkibocsájtással jár együtt. Ez az energia azonban nem veszik el véglegesen, mivel az elektrolit oldat melegítése növeli az ionok mozgékonyságát, mely végső soron az elektrolízis folyamatát segíti.

Az elektrolizáló cella (41) anódjának és katódjának a kialakítása nagyon fontos szerepet játszik az elektrolízisnél. Az anód kifelé csúcsosodó külső felülete az áram koncentrációját idézi elő, ami több gáz termeléséhez vezet. Az itt ismertetett kialakításnál az anód felszíne megnyúlt, így az anód és katód egyenlő felülettel rendelkeznek, mely végső soron minimalizálja az elektromos veszteségeket. 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.

A második transzformátor elhelyezkedése, valamint a központi anód és a körülötte elhelyezkedő katód kialakítása szintén nagyon fontos. Az anód, mely mágneses anyagból van kialakítva, a TR2 transzformátor mágneses terének a vezetőjeként is funkcionál. 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.

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 hatékonyságát. Az elektrolizáló készülék falára (171) szerelt hűtőventillátor (180) a felesleges hő elvezetését segíti elő. A transzformátor anódban történő elhelyezése azért is előnyös, mert így a szekunder tekercsek (89) kivezetéseit a lehető legrövidebb és nagyon jól szigetelt vezetékkel köthetjük össze az anóddal és a katóddal.

Mint feljebb említettük, az elektrolizáló cella (41) által generált hidrogén és oxigén gázok a gázkeverő tartályba (38) jutnak. A 28. és 29. ábrákon részletesen bemutatott szelepek (283, 284) egy belső szeleptestet (291) tartalmaznak, melynek van egy fedő része (292) és egy gyűrű alakú záró része (293). Ez utóbbi tartja a gyűrűs szelepülést (294).

A szelepek (283, 284) normál üzemben egyszerű egyutas szelepekként funkcionálnak. Azonban mikor igen nagy gáznyomás alakul ki az elektrolizáló cellában, akkor ezek a szelepek a gázfelesleget a keverő és szállító egységen (38) keresztül a környező levegőbe engedik. Azt a nyomásértéket, ami felett a szelepek (283, 284) a gázfelesleget a szabadba engedik, egy pecekkel (288) lehet beállítani.

A gázkeverő és továbbító egység (38) felépítését a 30. - 41. ábrák szemléltetik.

30. ábra. A gázkeverő és továbbító egység a légszűrővel együtt

 

A gázkeverő és továbbító egység (38) áll egy felső részből (301), mely a légszűrőt (302) fogatja fel, egy középső részből (303), mely az elektrolizáló cellához (41) hat db. csavarral (304) van odaerősítve, és az ezt követő alsó részekből (305, 300), melyek a motor szívócsonkjához vannak rögzítve 4 db. csavarral (306).

 

31. ábra. A gázkeverő és továbbító egység függőleges keresztmetszete a légszűrő nélkül

 

32. ábra. A 31.ábra metszete a 32-32 vonal mentén

 

33. ábra. A gázkeverő és továbbító egység szelepének és fúvókájának perspektivikus nézete

 

34. ábra. A 31.ábra metszete a 34-34 vonal mentén

 

A középső rész (303) és az elektrolizáló cella edénye közötti felfogatás tömítéssel (307) van ellátva. Ez a felfogatás veszi közre a keverőtartályba (308) vezető hidrogén és oxigén szállító szelepeket (283, 284). (lásd a 34. ábrát). A gázok ebben a tartályban már elkeveredhetnek, majd az eredményül kapott hidrogén és oxigéngáz keverék a középső részen (303) belül egy kis átmérőjű vízszintes járaton (309) át egy körszelephez (311) jutnak. A körszelep (311) kúposan elkeskenyedő alakú és a hasonlóan elkeskenyedő szelepházban egy rúgóval (312) van kitámasztva. (lásd a 38. ábrát). A körszelep (311) az átmérője mentén rendelkezik egy furattal (315) és forgatható, ezáltal szabályozható a következő járatba (309) jutó gáz mennyisége. Majd később kiderül, hogy a körszelep furatának a járathoz (309) képesti helyzete a motor sebességét határozza meg.

Ez a járat (309) egy nagyobb átmérőjű függőleges járatba (316) torkollik, ahonnét a keverék egy mágnes szelepből (310) és befecskendezőből álló együttesbe (317) jut. (lásd a 32. ábrát)

Ez az együttes (317) egy fő testből (321) áll, mely fedővel (322) van betakarva, ezáltal egy gáztartályt (324) képez, ahonnét a gáz a befecskendező fúvókákon (318) keresztül két függőleges torokba (319) jut. (lásd a 31. ábrát)

 

35. ábra. Az elektromágnes keresztmetszeti képe

 

Az elektromágnesnek (56) van egy külső szigetelő háza (366), melyhez két karima (367) van erősítve. A házban található a rézvezetőből álló tekercs (55), mely a központi lágyvasból készült testre (371) húzott műanyag csévetestre (369) van feltekercselve. (lásd a 35. ábrát)

 

36. ábra. A 32.ábra metszete a 36-36 vonal mentén

 

A gázkeverő és továbbító egység (38) felső része (301) cső alakú, bár az egyik oldala úgy van kialakítva, hogy jól illeszkedhessen az elektromágnes házának (366) külső alakjához. (lásd a 36. ábrát) Az elektromágnes két kivezetése (377) az elektronikához szigetelt vezetékek segítségével csatlakozik (nincs feltűntetve), melyet a gázkeverő és továbbító egység (38) légszűrőjén keresztül vezethetünk el.

Mikor az elektromágnesbe (56) áramot vezetünk, akkor a szelep (326) kinyílik. Az elektromágnes függőleges elhelyezésével tudjuk szabályozni a gázkeverő és továbbító egységen (38) keresztüláramló keverék maximális mennyiségét.

Az elektrolizáló cella (41) 2:1 arányú hidrogén-oxigén keveréket állít elő, ami önmagában is biztosítja a tökéletes égést. Ezt a keveréket azonban a hagyományos belsőégésű motorokhoz adagoljuk, ahol a normál működéshez szükséges hidrogén és oxigén mennyisége kevesebb, mint a hagyományos benzin-levegő arány. Ez azt jelenti, hogy ha csak az ezeknél a motoroknál megszokott teljesítmény eléréséhez szükséges hidrogén-oxigén gáz keveréket adagolnánk az égéstérbe, akkor ott vákuum keletkezne. Ennek a vákuumnak az elkerülése érdekében a keveréket levegővel hígítjuk. Ezt a levegőt a gázkeverő és továbbító egység (38) felső részére (301) szerelt légszűrőn (302) keresztül juttatjuk a szívó torokba (319).

 

37. ábra. A gázkeverő és továbbító egység hátsó felső része

 

38. ábra. A 34.ábra metszete a 38-38 vonal mentén

 

39. ábra. A gázkeverő és továbbító egység alsó részének oldalnézete a 30.ábra 39-39 vonala mentén

 

40. ábra. A 32.ábra metszete a 40-40 vonal mentén

 

A felső rész (301) egy középső járattal (328) is rendelkezik, ezen keresztül áramlik be a levegő a kettős torokba (319). A levegő mennyiségét a járat (328) közé, egy forgatható tengelyre (333) szerelt csapószeleppel (332) szabályozzuk. A csapószelep úgy van kialakítva, hogy az elektromágnes háza (366) köré illeszkedjen. A tengely (333) végig nyúlik a (301)-es részen és annak a külső felén egy szabályozó csavar (336) és rézsútosan egy rugó (337) van hozzáerősítve. A rugó (337) a csappantyút (332) a csavar (336) által beállított pozícióban tartja. Ebben a pozícióban a csappantyú szinte teljesen elzárja a járatot (328), így csak kis mennyiségű levegőt enged a keverékbe.

Bár a csappantyú (332) normális körülmények között csak a (38)-as egységbe beáramló levegő mennyiségét szabályozza, emellett azonban túlnyomást kiengedő szelepként is funkcionál, legyen ez a túlnyomás akár az elektrolizáló készülék által generált túlzott mennyiségű gáz, akár a szívócsonknál a visszaégés miatt megjelenő nyomás miatti. Mind a két esetben a csappantyúra (332) kifejtett gáznyomás a csappantyút elfordítja, ezáltal megnyitja a járatot (328) és lehetővé teszi, hogy a felesleges gáz a légszűrőn keresztül távozzon. A 32. ábrán látható, hogy a csappantyú tengelye (333) el van tolva a járat (328) tengelyéhez képest úgy, hogy a belső nyomás elfordíthassa a csappantyút az egyik irányba. Ez pontosan az ellentéte a hagyományos benzines porlasztók levegő szelepének.

A légszűrő egység (302) egy, a felső részhez (301) illeszkedő gyűrű alakú alsó lapból (341) és egy boltozatos szűrő elemből (342) áll. Ezt az egységet egy drótból, csapszegből (345) és rögzítő anyából álló együttes tartja az adott helyzetben.

 

41. ábra. A gázkeverő és továbbító egység alsó része

 

A gázkeverő és továbbító egységhez (38) csavarokkal (347) felerősített (305)-ös rész (lásd a 31. ábrát) tartalmazza a motor sebességét szabályozó torokszelepet. Ez - a kettős torok folytatását képező - két függőleges furattal (348, 349) rendelkezik, melyek a (303)-as résznél kezdődnek és a közös tengelyre (353) szerelt csappantyúkkal (351, 352) folytatódnak. A tengely (353) mindkét vége kinyúlik a házból (305). A tengely egyik vége egy tartórész által (355) van rögzítve, amelyen keresztül - a hagyományos porlasztókhoz hasonlóan - a gázkarhoz (356) és egy nyomaték csökkentő egységhez (357) csatlakozik. A rugó (358) tengelyre (353) gyakorolt hatása tartja zárva a csappantyúkat a beállító csavar (359) által meghatározott erővel.

A tengely (353) másik végére egy kar (362) van erősítve, melynek külső széle egy rúddal (407) csatlakozik a (311)-es szelephez. Ez a rúd csatlakozás úgy van kialakítva, hogy a (311)-es szelep állandóan egy adott mennyiségű gázkeveréket enged a motorba, ezáltal szabályozva annak sebességét. A (311)-es szelep kezdő pozícióját a karon (406) lévő két csatlakozó furat (405) közötti választással és a rúd (407) meghajlításával állíthatjuk be.

A gázkeverő és továbbító egység (38) alsó részén (300) két furat (364, 365) van, melyek a kettős torok meghosszabbításai. Ezeken keresztül jut el a hidrogén, oxigén és levegő keveréke a hengerek szívócsonkjához. Mivel ez száraz üzemanyag, egy kis mennyiségű porlasztott olajat is adunk hozzá a (403)-as nyíláson keresztül, ezáltal valósítva meg a hengerek felülről történő kenését. A (403)-as nyílás a porlasztott olajat a (404)-es csövön keresztül kapja, mely a motor felső feléhez van rögzítve. Ez lefelé üríti a porlasztott olajat a két furat (364, 365) között. A porlasztott olajcseppek kicsapódnak a felső részen, majd a két furatban jelentkező szívóhatás következtében a gázokkal együtt a motorba kerülnek.

Az itt bemutatott gázkeverő és továbbító egységben (38) az elektromágneses szelep kétállású "ki/be" szelepként működik, így mikor a gyújtáskapcsoló ki van kapcsolva, akkor a motorba nem jut gáz. Ez megelőzi a hengerekben a gázok véletlenszerű begyulladását. Ez a szelep arra is szolgál, hogy megőrizze az elektrolizáló cellában maradt gázokat, így a motor legközelebbi indításakor azonnal rendelkezésre áll a szükséges gázmennyiség.

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 kísérleteink azt mutatták, hogy a túlmelegedés problémája kb. 5 000 impulzus / perc (= 83,3 Hz) alatti frekvenciákon kezd jelentkezni, mivel ekkor a rendszer már egyenáramú rendszerként viselkedik. A 40 000 impulzus / perc (= 666,6 Hz) frekvencia felett viszont csökkenni kezd a hatásfok. A közel optimális frekvencia 10 000 impulzus / perc (= 166,6 Hz). A fűrészfog alakú bemenő jeleknél és az élesen felfutó kimenő jeleknél 10 000 impulzus / perc 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 %).

 

A szabadalmat angol nyelven itt találod.

 

Megjegyzések:

1. A szabadalomból kitűnik, hogy a TR1 transzformátor kimenetén 300 V-os pulzáló feszültség jelenik meg, ezzel töltjük a C5 kondenzátort, amit aztán nagyon rövid idő alatt kisütünk. A kisütési áram amplitúdója 22 A. Azt is tudjuk, hogy a kitöltési tényező 0,6 % 166,6 Hz-es kisütési gyakoriság esetén. A 166,6 Hz-es jel periódusideje:
   
   T = 1 / f = 1 / 166,6 Hz = 0,006 s = 6 ms
   
   Az impulzus ideje a 6 ms-nak a 0,6 %-a:
   
   t_imp = 0,6 * 6 / 100 = 0,036 ms
   
   Ebből kiszámolhatjuk a C5 kondenzátor töltésére fordított időt is:
   
   t_tölt = T - t_imp = 6 - 0,036 = 5,964 ms
   
   Ezekből az adatokból már meghatározhatjuk, hogy a TR1 transzformátor által biztosított töltőáram, mely egyben az impulzus áramának effektív értéke is, a következő:
   
   I_töltő = I_imp*t_imp/T = 22 A * 0,036 ms/6 ms = 0,132 A
   
   Ha megnézzük a TR1 transzformátor szekunder tekercsére kapcsolt A14P diódák adatlapját, azt láthatjuk, hogy a nyitóirányú áramuk nem haladhatja meg a 2,5 A-t, a rövid idejű tűimpulzusok értéke pedig az 50 A-t. Ezen adatok szerint az általunk kiszámolt 0,132 A-es töltőáram és a 22 A-es tűimpulzusok értéke helyes, nem tesznek kárt a diódában.

 

2. A másik kérdés a TR1 transzformátor kimeneti feszültsége. A szabadalom 300 V-ot ír. Ez természetesen effektív feszültségértéket jelent, aminek a csúcsértéke:
   
   U_sc = 300 * 2 = 424,3 V
   
   A TR1 transzformátor két primer tekercsére (71 és 73) jutó jel (lásd a 2. ábrát) a következőképpen néz ki:
   
   

   
   
   42. ábra. A TR1 transzformátor két primer tekercsére (71 és 73) jutó jel alakja

   
   
   Mind az U_p1c, mind pedig az U_p2c értéke 12 V. Mivel azonban a tekercsek bifilárisan vannak tekercselve, ezért a szekunder tekercsen azok ellenkező polaritású feszültségeket generálnak. Ezt mutatja a következő ábra:
   
   

   
   
   43. ábra. A TR1 transzformátor szekunder tekercsének (67) két szélső pontja között megjelenő feszültség alakja

   
   
   A primer oldalon betáplált négyszögjelek a transzformátor induktivitása miatt válnak közel szinusz alakúvá a szekunder oldalon. Az U_sc értéke a szabadalomban megadott 18:1 menetszám arányok szerint:
   
   U_sc = 18 * U_p1c = 18 * 12 V = 216 V
   
   A -U_sc értéke ezzel megegyező, de ellenkező polaritású, azaz -216 V.
   
   Mikor ezeket a feszültségeket egyenirányítjuk, akkor a következő jelalakot kapjuk a TR1 transzformátor középleágazásánál (66):
   
   

   

   44. ábra. A TR1 transzformátor középleágazásánál (66) mérhető feszültség alakja

    

   Itt U_sc értéke a feljebb kiszámolt 216 V, az effektív feszültség pedig:

   U_eff = 216 V / 2 = 152,7 V

   Ez az a feszültség, melyet kék vonallal jelöltünk a 44. ábrán. Viszont ez pontosan a fele a szabadalomban megadott 300 V-os effektív feszültségnek. Ezek szerint a helyes menetszám arány 2*18:1 = 36:1.

   Ha megnézzük az 5. táblázatban megadott menetszámokat, akkor azt láthatjuk, hogy a primer tekercsek 9-9 menetből, míg a szekunder tekercs 380 menetből áll. Ezek szerint a tényleges menetszám arány:

   N_TR1 = N_s:N_p = 380:9 = 42:1

   Ez már közelebb van az általunk kiszámolt 36:1 menetszám arányhoz. Valószínűleg az esetleges 12 V-nál kisebb bemeneti feszültségek kompenzálása végett nagyobb a tényleges menetszám arány, hiszen ekkor még 10 V-os U_pc feszültségnél is megkapjuk a 300 V-os átlagfeszültséget. Viszont azt is észre kell vennünk, hogy a szabadalomban említett 380 menet csak a szekunder tekercs középleágazásáig érvényes, tehát valójában a szekunder tekercs 2 * 380 menetet tartalmaz! Erről nincs szó a szabadalomban.

 

3. A harmadik kérdés az elektrolizáló berendezés tényleges teljesítmény felvétele. A primer oldalon a szükséges áram a tényleges menetszám arányok (42:1) szerint:
   
   I_p1 = (I_töltő/2)*42 = (0,132 A / 2) * 42 = 2,772 A
   
   A töltőáramot azért kell elosztani kettővel, mert azt a két primer tekercs fele-fele arányban biztosítja. Az I_p2 áram megegyezik I_p1-gyel, szintén 2,772 A.
   
   A két primer tekercsen átfolyó együttes áramerősség tehát:
   
   I_p = I_p1 + I_p2 = 2,772 A + 2,772 A = 5,544 A
   
   Vegyük azonban figyelembe a transzformátoron és a két tranzisztoron (Q3 és Q4) fellépő veszteségeket (kb. 25 %), így az autó akkumulátorából ténylegesen felvett áram:
   
   I_fogyasztás = I_p / 0,75 = 5,544 A / 0,75 = 7,4 A
   
   A bemeneti feszültség 12 V, így könnyen kiszámolhatjuk az akkumulátorból felvett teljesítményt:
   
   P_fogyasztás = I_fogyasztás * U_be = 7,4 A * 12 V = 88,8 W
   
   Ezt kerekítsük 90 W-ra. Bámulatosan kevés!
   
   A szabadalomban azt írja Horváth István, hogy a rendszer táplálásához elegendő egy 40 A-t és 12 V-ot leadni képes tápegység. Ez kicsit félreérthető, mert úgy tűnik, hogy ennyi a rendszer teljesítményfelvétele. Ha azonban megnézzük az 1. ábrát, ott csak egyetlen generátor (37) és egyetlen akkumulátor (30) van feltűntetve! Nincs szó arról, hogy külön generátort kell beépíteni az elektrolizáló tápellátására! Magyarán a már meglévő generátorra és akkumulátorra támaszkodhatunk, amit a pár sorral feljebb kiszámolt 90 W-os teljesítményfelvétel is igazol. Ezen kívül, ha megnézzük a Q3 és Q4 tranzisztorok adatlapját (lásd itt: 2N3055), akkor ott is egyértelműen látjuk, hogy a maximálisan megengedett folyamatos kollektor áram nem haladhatja meg a 15 A-t. 40 A-es fogyasztásnál az egy tranzisztorra jutó áram már 20 A lenne, amitől egy idő után az tönkremenne.
   
   Van azonban egy másik érdekes momentuma is ennek az elektrolizáló rendszernek, nevezetesen az, hogy a fejlődő gáz mennyiségét az órajel ki-be kapcsolgatásával szabályozza egy nyomásvezérelt kapcsolón keresztül. Az itt bemutatott készülékkel meg lehet hajtani akár egy 4000 cm³-es motort is, de még ott is időnként ki kell kapcsolni az elektrolizálót, nehogy túlnyomás keletkezzen a tartályban. Ha mi ugyanezzel a berendezéssel csak mondjuk egy 1300 cm³-es motort szeretnénk táplálni, akkor a feljebb említett 90 W-nak csak a harmadát fogyasztjuk el átlagosan, azaz kb. 30 W-ot!

 

4. A TR1 transzformátor vezetékeinek átmérője nincs megadva, bár ezt mi is könnyen ki tudjuk számolni.

   Korábban már meghatároztuk, hogy a primer tekercsekben (71, 73) 2,775 A folyik, a veszteségek miatt azonban számoljunk 3,2 A-rel, így a primer tekercsek (71, 72, 73) vezetékeinek minimális átmérője:

   D_p = 1,13* (I_p/2,5) = 1,13 * (3,2/2,5) = 1,28 mm

   Ezt kerekítsük 1,3 mm-re.

   A szekunder tekercs vezetékének minimális átmérője pedig:

   D_s = 1,13* (I_s/2,5) = 1,13 * (0,132/2,5) = 0,26 mm

   Ezt kerekítsük 0,3 mm-re.

 

5. Az ötödik kérdés az, hogy mi a szerepe annak, hogy először feltranszformáljuk a feszültséget 12 V-ról 300 V-ra, majd az ezzel a feszültséggel feltöltött C5 kondenzátor kisütési feszültségét letranszformáljuk 3 V-ra. Két lehetséges válasz is van. Az elsőt az egyik Olvasó, Robi adta, mikor erről beszélgettünk. "A kondenzátorban tárolt energia a töltőfeszültség négyzetével arányos, míg a kapacitással csak egyenes arányban áll":
   
   W_c = 0,5 * U² * C
   
   Nézzük meg, hogy elegendő energiát tudunk-e tárolni a kondenzátor lemezein!
   

   P_c = U * I = U * Q / t = U² * C / t

   A kondenzátor kapacitása C5 = 1 mF = 10^-6 F (lásd a 2. táblázatot), a feszültség U = 300 V, a kisütési idő pedig t = 0,036 ms = 3,6 * 10^-5 s. Ezeket az értékeket behelyettesítve azt kapjuk, hogy a kondenzátorban tárolt villamos energia kisütésekor kapott teljesítmény:

   P_c = (300² * 10^-6) / (3,6 * 10^-5) = 2500 W

   Ha a 300 V helyett csak 12 V-ra töltenénk fel a kondenzátort, akkor a leadható teljesítmény mindössze 4 W lenne. Hatalmas a különbség! Az alacsonyabb feszültségeken tehát nagyobb kapacitású kondenzátorok kellenek.

   Csak érdekességképpen számoljuk ki, mekkora kapacitásra lenne szükségünk 12 V-os feszültség mellett, ha ugyanezt a 2500 W-os teljesítményt szeretnénk elérni:

   C = P_c * t / U² = 2500 * 3,6 * 10^-5 / 12²

   C = 0,000625 F = 625 mF

   Ez a 625 mF-os kapacitás még nem olyan nagy érték, bár lehet, hogy a 70-es évek vége felé, mikor Horváth István a vízbontóval kísérletezett, ez még igencsak nagy kapacitásnak számított és csak nagy méretekben volt kapható. Természetesen ma ez már nem jelent gondot.

   A másik lehetséges választ a feszültség fel- illetve letranszformálására egy másik Olvasó, Attila adta meg, aki elmondta, hogy: "Abban az időben még nem voltak olyan nagyteljesítményű FET tranzisztorok, amik használhatóak lettek volna. A kapcsolásban bemutatott T1 tirisztor veszteségei viszont a feszültség növekedésével csökkennek".

   Ehhez fűzött hozzá még egy gondolatot Otakó: "Szerintem van még egy rendkívül fontos oka a tirisztor használatának. A tirisztor az egyetlen olyan eszköz, ami önmagát lezárja, ha a katód árama egy bizonyos szint alá esik és nincs vezérlő jele. Ez ebben az esetben azért jó, mert ha kisült a C5 kondenzátorunk, akkor már nincs szükség arra, hogy a TR2 primerére kapcsolódjon, mert akkor egy rezgőkört képez és a TR2 vasmagjában leépülő mágneses tér által a primerben feszültséget indukál, ami lecsengő rezgést hoz létre. Emiatt az elektrolizáló cellában megfordul az áram irány és a cella polaritást vált. Ezért is kell minél kisebb ellenállású elektrolit a cellába, mert ez a polaritás váltás mindenképpen egy fél periódusra be is következik, csak az nem mindegy, hogy ez a félhullám aránytalanul kicsi lesz-e a valódi "munka ütemhez" képest vagy sem."

   Igen, mind a két elképzelésnek van alapja, persze az sincs kizárva, hogy esetleg valami más oka is van ennek a látszólag körülményes fel-le transzformálgatásnak. Ezt csak kísérletekkel lehet pontosan eldönteni!

 

6. A következő kérdés a TR2 transzformátor paraméterei. A szabadalomból hiányoznak a TR2 transzformátor adatai, de ez nyilván nem véletlen, mivel ez összefügg egy másik szándékos hibával is. A szabadalom vége felé azt olvashatjuk, hogy a TR2 transzformátor menetszám aránya 10:1-hez, így a bemeneten jelentkező 22 A-ből a kimeneten 200 A-t kapunk. (A veszteségek miatt nem 220 A-t.) Ez még nem is lenne gond, de azt is írja, hogy a bemeneti 300 V-ból 3 V lesz. Ez viszont már 100:1 menetszám arányt tételez fel.
   Tudjuk azt, hogy az elektrolízis folyamatának beindításához 25 °C-on 1,47 V feszültség elegendő és hogy az efeletti feszültségek már nem játszanak szerepet a termelődő gázok mennyiségében, mivel ez a plusz energia hővé alakul. Ezért nagyon valószínű, hogy a 100:1 menetszám arány a helyes és akkor a TR2 szekunder tekercsén már nem 200 A, hanem 2000 A jelenik meg. Hatalmas a különbség, igaz? Ez volt a legnagyobb rejtett hiba a szabadalomban.

   Határozzuk meg a TR2 transzformátor tekercseinek adatait.

   A primer tekercs vezetékének minimális átmérője:

   D_p = 1,13* (I_p/2,5) = 1,13* (22/2,5) = 3,35 mm

   Ezt kerekítsük 3,5 mm-re.

   A szekunder tekercs vezetékének minimális átmérője pedig:

   D_s = 1,13*(I_s/2,5) = 1,13*(2000/2,5) = 31,96 mm

   Ezt kerekítsük 32 mm-re. Mivel ez nagyon vastag vezeték, ezért használhatunk több kisebb átmérőjű vezetéket is, melyeket egymás mellett tekercselünk fel, majd a vezetékköteg két végét összeforrasztjuk, ill. együttesen erősítjük a katódhoz és az anódhoz.

   Következő lépésként határozzuk meg a vasmag méretét. Mint a szabadalomból tudjuk, a vasmag egy négyzet keresztmetszetű, lágyvas lemezekből összerakott rúd (lásd a 15 .ábrát). Egyenlő oldalakat (l) feltételezve a keresztmetszet :

   A = l² = 10 * (P/f)

   A TR2 transzformátoron átvezetett csúcsteljesítmény ugyan nagyon magas (Pc = 22 A * 300 V = 6600 W), de a vasmag méretezésénél az effektív teljesítményt kell figyelembe vennünk, amit ráhagyással vehetünk a feljebb már meghatározott 90 W-nak.

   Ezek szerint a vasmag keresztmetszete:

   A = 10 * (90/166,6)= 7,35 cm²

   Ebből a vasmag oldalainak hossza:

   l = A = 7,35 = 2,7 @ 3 cm

   A szekunder tekercs menetszámát a következő képlettel számolhatjuk ki:

   N_s = (U_s * 10000)/(4,44 * B * A * f)

   N_s = (3 * 10000)/(4,44 * 1,2 * 7,35 * 166,6)

   N_s = 4,59

   Ezt kerekítsük 5-re. Mivel azt is tudjuk, hogy a menetszám arány 100:1, így könnyen meghatározhatjuk a primer tekercs menetszámát is:

   N_p = N_s * 100 = 5 * 100 = 500

   Határozzuk meg, hogy mekkora lesz a TR2 transzformátor külső átmérője, miután felcsévéltük a tekercseket és leszigeteltük. A szabadalomban a négyzet keresztmetszetű vasmagra egy henger alakú szigetelő cső van húzva. A 3 cm oldalhosszúság mellet a vasmag diagonális hossza, mely egyben a szigetelő cső belső átmérője is:

   D_szb = 3 * 2 = 4,25 cm

   A feljebb már kiszámolt 3,5 mm-es primer tekercs vezetékátmérőt és 200 mm vasmag magasságot véve alapul egy sorban elfér:

   n_p1 = 200 / 3,5 = 57 menet

   Összesen tehát 500 menet / 57 menet = 8,8 @ 9 sorban fér el a primer tekercs. Erre húzunk ismét egy szigetelő csövet, amire a szekunder tekercset csévéljük. Az 5 menet egy sorban elfér. A szekunder tekercset ismét egy szigetelő csővel zárjuk.

   A szigetelő csövek falvastagságának 1 mm-t véve a transzformátor legkülső átmérője a következő lesz:

   D_TR2 = D_szb + 2*(1 + (S_s * D_s) + 1 + (Sp * D_p) + 1)

   D_TR2 = 4,25 + 2 * (1 + (9 * 3,5) + 1 + (1 * 32) + 1)

   D_TR2 = 137,25 mm

 

7. Az egyik Olvasó, Vferi hívta fel a figyelmet a TR2 transzformátor nyílt vasmagja és az autók gyújtó trafójának nyílt vasmagos kialakítása közötti párhuzamra. A gyújtó trafó vasmagja azért nem zárt, hogy a kialakuló impulzusok meredek felfutásúak legyenek. A mi esetünkben ez szintén cél, hiszen az áramimpulzusnak nagyon meredek felfutásúnak kell lennie, hogy a rövid impulzusidő alatt még elérhesse a maximális értékét.

    

8. A TR2 transzformátor kimenetén megjelenő 2000 A-es áramimpulzusok elérésére látszólag nagyon sok KOH-t kellene a vízbe önteni. De! Ha megnézed a kísérleteinket, pl. a 8. és a 13. ábrákat, akkor ott jól látszik, hogy mekkora áramok folytak az elektrolizálóban. Ez olyan töménység mellett volt tapasztalható, amikor egyenáramból csak kb. 5 A tudott átfolyni az elektroliton. Pár adat összehasonlításként:
   
   Egyenáram: 5 A
   Az impulzus hatására: 12 A
   A negatív tűimpulzusnál: 120 A

   Az elektrolizáló cella rossz hatásfokú kondenzátorként viselkedik. A kondenzátor ellenállása az impulzus megjelenésének pillanatában elméletileg 0 W. A gyakorlatban viszont az áramkörben lévő egyéb ellenállások miatt ez nem nulla, hanem valamilyen nagyon kis értéket vesz fel. A kísérleteinkben az a 0,4 ms ideig tartó 120 A-es tűimpulzus azért jöhetett létre, mert az elektrolizálónak (ami ebben az esetben az áramforrás szerepét töltötte be), nagyon kicsi volt a belső ellenállása.

   Tehát egy dolog az egyenáram értéke, és megint más a rövid idejű tűimpulzusok áramának az értéke.
   

 

9. Pár szó az anód kialakításáról. Az anód külső felülete nyolc élt tartalmaz az áramsűrűség megnövelésére (lásd a 15. ábrát). A szabadalomban bemutatott kialakítás első ránézésre nehezen legyártható, ezért talán egyszerűbb volna, ha ehelyett az anód külső felületét nyolcszögletűre munkálnánk, mint azt a következő ábrán láthatjuk:

   

   45. ábra. Az anód külső felületének javasolt egyszerűbb kialakítása

    

   Valójában azonban ha valamit maratni kell, akkor már olyan mindegy, hogy az sima nyolcszög vagy valamilyen más felület. Erről Tibi a következőket írta: "A nyolcszögű hasáb oldalait (hacsak nem a sufniban egy kézi vasfűrésszel akarjuk megcsinálni) legcélszerűbb marással elkészíteni. Akkor meg már teljesen mindegy, hogy egy sík felületet eredményező hengermaróval dolgozunk, vagy egy R sugarú profilmaróval. Tekintettel arra, hogy magam is gépész vagyok - elég sok tapasztalattal - meg kell mondjam, hogy Horváth megoldása az, amit sokkal könnyebb megcsinálni. "

   Azt is észre kell vennünk, hogy az anód jobboldali része nem zárt, a folytonossága megszakad. Csak egy kis falvastagságú csődarab köti össze a megszakadt folytonosságot. Efelett két darab olyan anyag van (218), aminek a kialakítása látszólag folytonossá teszi az anód külső felületét. Erről a kialakításról azonban nincs szó a szabadalomban, de biztos, hogy fontos szerepe van. Esetleg ez összefüggésben állhat az alkalmazott frekvenciával, valamint az elektródák alkotta kondenzátor és a TR2 szekundere alkotta soros rezgőkör kialakításával?

 

10. Az anód külső felületének és a katód belső felületének a mérete a szabadalom szerint meg kell hogy egyezzen.

    A nyolcszög alakú anód belső felének sugarát és a cső magasságát ismerve meghatározhatjuk annak külső felületét a következő képlettel (a levezetéstől most megkíméllek):

    A_a = 16 * h * (r_ab + fv_min) * sin(22,5°)/sin(67,5°)

    ahol:

    • A_a - az anód külső felülete (mm²)
    • h - az anód cső magassága (mm)
    • r_ab - az anód belső sugara (mm)
    • fv_min - az anód legkeskenyebb részén mérhető falvastagság

    Már kiszámoltuk a 6. pontnál, hogy a TR2 transzformátor tekercseinek legkülső átmérője 137,25 mm. Ezt kerekítsük 140 mm-re, amiből megkapjuk, hogy az anód belső sugara r_ab = 70 mm. Az anód legkeskenyebb részén mérhető falvastagság legyen fv_min = 1 mm. Azt is meghatároztuk, hogy a TR2 transzformátor vasmagjának a hossza 200 mm. Ugyanennyinek vehetjük az anód magasságát is: h = 200 mm. Ezen adatok alapján az anód külső felülete:

    A_a = 16 * 200 * (70 + 1) * sin(22,5°) / sin(67,5°)

    A_a = 94109,32 mm² = 941,09 cm²

    Az anód élénél mért sugár a következő képlettel számolható:

    r_aé = (r_ab + fv_min) / sin(67,5°)

    r_aé = (70 + 1) / sin(67,5°) = 76,85 mm

    Ezt kerekítsük 77 mm-re.

    A katód belső felületének meg kell egyeznie az anód külső felületével. Vegyük az elektródák közötti távolságot 2 mm-nek. Ekkor a katód felülete, ha folyamatos csőből lenne:

    A_k1 = 2 * P * r_aé * h = 2 * P * (r_aé + e_t) * h

    A_k1 = 2 * 3,14 * (77 + 2) * 200 = 99224 mm²

    Az így kapott felület természetesen nagyobb, mint az anód külső felülete. Ezért kell csíkokra vágnunk a katódot, a csíkok közötti részt pedig szigetelőanyaggal kitölteni.

    A két elektróda felülete közötti különbség:

    K_e = A_k1 - A_a = 99224 mm² - 94109 mm² = 5115 mm²

    Ezt nyolc részre osztva megkapjuk, hogy egy szigetelő csíknak mekkora a felülete:

    A_szig = K_e / 8 = 5115 / 8 = 639,375 mm²

    Ha ezt még elosztjuk a magassággal, akkor megkapjuk egy szigetelő rész ívhosszát:

    i_szig = A_szig / h = 639,375 mm² / 200 mm = 3,2 mm

    A katód egy csíkjának az ívhossza ezek szerint:

    i_k = A_a / (8 * h) = 94109 mm² / (8 *200 mm) = 58,8 mm

    Mivel ez már elég nagy ívet jelent, ezért ezt célszerű úgy kialakítani, hogy veszünk egy 79 mm belső sugarú rozsdamentes acél csövet és azt feldaraboljuk 9 db-ra úgy, hogy 8 db-nak az ívhossza egyenként 59 mm lesz, a 9. darab pedig a maradék, azt el is dobhatjuk. A következő ábrán a feljebb kiszámolt adatok vannak feltűntetve:

    

    46 . ábra. A fentebb kiszámolt paraméterek

     

 

11. Amennyiben az anód ugyanolyan csillagalakú kialakítását választod, mint ahogy az a szabadalomban van, akkor segítségképpen a következő képletekkel számolhatsz (a levezetéstől most is megkíméllek):

    i = (p / 90) * R_i * arctan(a / (R_i - m))

    A fenti képletben szereplő jeleket a következő ábra mutatja.

    

    47. ábra. Az anód egy ívének kiszámításához felhasznált adatok magyarázata

     

    Az "a" értékét a következő formula segítségével határozhatjuk meg:

    a = 2 * R_aé * sin(22,5°)

    Behelyettesítve tehát a következő egyenletet kapjuk:

    i = (p/90)*R_i*arctan((2*R_aé*sin(22,5°))/(R_i-m))

    A jobb érthetőség kedvéért vegyünk egy példát, melyben a már kiszámolt TR2 transzformátor méreteiből indulunk ki. Tudjuk azt, hogy a TR2 transzformátor külső sugara 70 mm, az anód legkeskenyebb részén mért falvastagság legyen 2 mm, az ív magassága 3 mm, így:

    R_aé = R_tr2 + fv_min + m = 70 + 2 + 3 = 75 mm

    Az R_i ív sugarát elsősorban a profilmaratáshoz használt kés sugara határozza meg. Vegyünk a profilkés sugarának 20 mm-t.

    Ekkor az ív hossza:

    i = (3,14/90)*20*arctan((2*75*sin(22,5°))/(20-3))

    i = 51,29 mm

    Az anód magassága megegyezik a TR2 vasmagjának a magasságával, azaz 200 mm, így az anód teljes felülete:

    A_a = 8 * i * h = 8 * 51,29 * 200 = 82064 mm²

    A katód belső felülete ezzel megegyezik, tehát egy csík ívhossza szintén 51,29 mm, a magassága is 200 mm, viszont a sugara eltér valamelyest. Ha az anód éle és a katódcsík belső felülete között a távolságot 5 mm-nek vesszük, akkor a katódcsík sugara:

    R_k = R_aé + 5 = 75 + 5 = 80 mm

 

 

Az itt ismertetett elektrolizálóval kapcsolatos kísérletek:

• Horváth féle elektrolizáló 1
• Horváth féle elektrolizáló 2
• Horváth féle elektrolizáló 3

 

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

 

 

Utolsó frissítés dátuma: 2005 augusztus 25.