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Selbstgemachtes Plasmatron - Gasschweißoption

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Selbstgemachtes Plasmatron - Gasschweißoption

Hausgemachtes Plasmatron

Das Funktionsprinzip der meisten Plasmatrons mit einer Leistung von mehreren kW bis zu mehreren Megawatt ist nahezu dasselbe.
Ein Lichtbogen brennt zwischen einer Kathode aus feuerfestem Material und einer intensiv gekühlten Anode. Durch diesen Lichtbogen wird ein Arbeitsfluid (RT) geblasen - ein plasmabildendes Gas, das Luft, Wasserdampf oder etwas anderes sein kann. Die Ionisierung der RT tritt auf, und als Ergebnis erhalten wir am Ausgang den vierten Aggregatzustand der Substanz, Plasma genannt.
Bei leistungsstarken Geräten ist eine E-Magnetspule entlang der Düse angeordnet, die dazu dient, den Plasmastrom entlang der Achse zu stabilisieren und den Verschleiß der Anode zu verringern.


Dieser Artikel beschreibt die zweite Konstruktion in Folge, weil Der erste Versuch, ein stabiles Plasma zu erhalten, war nicht besonders erfolgreich. Nachdem wir das Gerät "Alplaza" studiert hatten, kamen wir zu dem Schluss, dass es sich wahrscheinlich nicht lohnt, es eins zu eins zu wiederholen. Wenn jemand interessiert ist, ist alles in den beigefügten Anweisungen sehr gut beschrieben.
Unser erstes Modell hatte keine aktive Kühlung der Anode. Wasser wurde als Arbeitsmedium aus einem speziell konstruierten elektrischen Dampferzeuger verwendet - einem versiegelten Kessel mit zwei in Wasser getauchten Titanplatten, die an ein 220-V-Netz angeschlossen waren. Die Kathode des Plasmatrons war eine Wolframelektrode mit einem Durchmesser von 2 mm, die schnell verblasste. Der Durchmesser der Anodendüsenbohrung betrug 1,2 mm und war ständig verstopft. Es war nicht möglich, ein stabiles Plasma zu erhalten, aber es gab immer noch Schimmer, und dies stimulierte die Fortsetzung der Experimente.

In diesem Plasmagenerator wurden ein Dampf-Wasser-Gemisch und Luft als Arbeitsmedium getestet. Der Plasmaausstoß war mit Wasserdampf intensiver, aber für einen stabilen Betrieb muss er auf eine Temperatur von mehreren hundert Grad überhitzt werden, damit er nicht an den gekühlten Knoten des Plasmatrons kondensiert. Eine solche Heizung wurde noch nicht hergestellt, daher werden die Experimente bisher nur mit Luft fortgesetzt.

Fotos der Innenseiten des Plasmatrons:

Die Anode besteht aus Kupfer, der Durchmesser der Düsenöffnung beträgt 1,8 bis 2 mm. Der Anodenblock besteht aus Bronze und besteht aus zwei hermetisch abgedichteten Teilen, zwischen denen sich ein Hohlraum zum Pumpen von Kühlmittel befindet - Wasser oder Frostschutzmittel.
Die Kathode ist ein leicht spitzer Wolframstab mit einem Durchmesser von 4 mm, der von einer Schweißelektrode erhalten wird. Es wird zusätzlich durch den Fluss eines Arbeitsfluids gekühlt, das unter einem Druck von 0,5 bis 1,5 atm zugeführt wird.

Hier ist das vollständig zerlegte Plasmatron:

Die Anode wird über die Rohre des Kühlsystems und die Kathode über einen an ihrem Halter befestigten Draht mit Strom versorgt.
Starten, d.h. Die Lichtbogenzündung erfolgt durch Drehen des Kathodenzufuhrknopfs, bis er die Anode berührt. Dann muss die Kathode sofort auf einen Abstand von 2,4 mm von der Anode umgeleitet werden (einige Umdrehungen des Griffs), und zwischen ihnen brennt der Lichtbogen weiter.

Stromversorgung, Anschluss der Luftzufuhrschläuche vom Kompressor und Kühlsystem - in der folgenden Abbildung:

Als Ballastwiderstand können Sie jede geeignete elektrische Heizung mit einer Leistung von 3 bis 5 kW verwenden, z. B. mehrere parallel geschaltete Kessel aufnehmen.
Die Gleichrichterdrossel sollte für Ströme bis zu 20 A ausgelegt sein. Unsere Kopie enthält etwa hundert Windungen dicken Kupferdrahtes.
Alle Dioden sind für einen Strom von 50 A und mehr und eine Spannung von 500 V geeignet.


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Ein Luftkompressor wurde verwendet, um einem Automobil ein Arbeitsfluid zuzuführen, und eine Autowindschutzscheibe wurde verwendet, um Kühlmittel in einem geschlossenen Kreislauf zu pumpen. Die Stromversorgung erfolgt über einen separaten 12-Volt-Transformator mit Gleichrichter.


Ein wenig über Pläne für die Zukunft:
Wie die Praxis gezeigt hat, erwies sich dieses Design auch als experimentell. Schließlich wird ein stabiler Betrieb für 5 bis 10 Minuten erhalten. Aber zur Vollkommenheit ist es noch weit.
Austauschbare Anoden verblassen allmählich, und es ist schwierig, sie aus Kupfer herzustellen, und selbst mit Faden wäre es ohne Faden besser. Das Kühlsystem hat keinen direkten Flüssigkeitskontakt mit der entfernbaren Anode, und aus diesem Grund ist die Wärmeübertragung schlecht. Eine erfolgreichere Option wäre die direkte Kühlung.
Die Teile werden aus Halbzeugen hergestellt. Das gesamte Design ist zu kompliziert, um es zu wiederholen.
Es ist auch notwendig, einen leistungsstarken Entkopplungstransformator zu finden, ohne den es gefährlich ist, ein Plasmatron zu verwenden.


Und am Ende gibt es noch Bilder des Plasmatrons beim Schneiden von Draht- und Stahlplatten. Funken fliegen fast einen Meter :) :)