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Hausgemachtes Plasmatron - eine Variante des Gasschweißens

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Hausgemachtes Plasmatron - eine Variante des Gasschweißens

Hausgemachtes Plasmatron

Das Funktionsprinzip der meisten Plasmatrons mit einer Leistung von einigen kW bis zu mehreren Megawatt ist nahezu gleich.
Zwischen der aus einem feuerfesten Material bestehenden Kathode und der intensiv gekühlten Anode brennt ein Lichtbogen. Durch diesen Lichtbogen wird das Arbeitsfluid (PT) durchgeblasen - ein plasmabildendes Gas, bei dem es sich um Luft, Wasserdampf oder etwas anderes handeln kann. Die Ionisierung von RT tritt auf, und als Ergebnis erhalten wir am Ausgang den vierten Aggregatzustand einer Substanz, Plasma genannt.
In Hochleistungsgeräten entlang der Düse ist eine Magnetspule angebracht, die dazu dient, den Plasmastrom entlang der Achse zu stabilisieren und den Verschleiß der Anode zu reduzieren.


Dieser Artikel beschreibt die zweite Konstruktion, weil Der erste Versuch, ein stabiles Plasma zu erhalten, wurde nicht mit besonderem Erfolg gekrönt. Nachdem wir das Gerät "Alplaza" studiert hatten, kamen wir zu dem Schluss, dass es sich vielleicht nicht lohnt, es alleine zu wiederholen. Wenn jemand interessiert ist, wird alles sehr gut in den beigefügten Anweisungen beschrieben.
Unser erstes Modell hatte keine aktive Anodenkühlung. Als Arbeitsmedium wurde Wasserdampf aus einem speziell konstruierten elektrischen Dampferzeuger verwendet - ein Druckkessel mit zwei Titanplatten, die in Wasser eingetaucht und an ein 220 V-Netz angeschlossen waren. Die Kathode des Plasmatrons war eine Wolframelektrode mit einem Durchmesser von 2 mm, die schnell brannte. Der Lochdurchmesser der Anodendüse betrug 1,2 mm und war ständig verstopft. Es war nicht möglich, ein stabiles Plasma zu erhalten, aber es gab immer noch Einblicke, und dies regte die Fortsetzung der Experimente an.

In diesem Plasmagenerator wurden als Arbeitsmedium ein Dampf-Wasser-Gemisch und Luft getestet. Die Leistung des Plasmas erwies sich als intensiver mit Wasserdampf, aber für einen stabilen Betrieb ist es notwendig, auf eine Temperatur von mehr als einhundert Grad zu überhitzen, so dass es nicht an den gekühlten Knoten des Plasmatrons kondensiert. Solch eine Heizung ist noch nicht hergestellt worden, so dass die Experimente bisher nur mit Luft fortgesetzt werden.

Fotos von Plasmatron-Eingeweiden:

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 verschweißten 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, erhalten von der Schweißelektrode. Es wird zusätzlich durch die Strömung des unter Druck zugeführten Arbeitsfluids von 0,5 bis 1,5 atm gekühlt.

Hier ist ein komplett zerlegtes Plasmatron:

Strom wird der Anode durch die Rohre des Kühlsystems und der Kathode durch einen Draht zugeführt, der an ihrem Halter befestigt ist.
Laufen, d.h. Die Zündung des Lichtbogens erfolgt durch Drehen des Kathodenversorgungsgriffs, bis er die Anode berührt. Dann muss die Kathode sofort auf einen Abstand von 2..4 mm von der Anode (ein paar Umdrehungen des Knopfes) bewegt werden, und zwischen ihnen brennt der Lichtbogen weiter.

Stromversorgung, Anschluss der Luftzufuhrschläuche vom Kompressor und Kühlsystem - im folgenden Diagramm:

Als Ballastwiderstand können Sie jeden geeigneten Elektroheizer mit einer Leistung von 3 bis 5 kW verwenden, zum Beispiel mehrere parallel geschaltete Kessel aufnehmen.
Die Gleichrichterdrossel sollte für Ströme von bis zu 20 A ausgelegt sein, unsere Probe enthält etwa 100 Windungen dicken Kupferdrahtes.
Dioden passen für alle, ausgelegt für einen Strom von 50 A und höher, und eine Spannung von 500 V.


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Der Luftkompressor zum Zuführen des Arbeitsfluids wird als Kraftfahrzeug verwendet, und zum Pumpen von Kühlmittel durch eine geschlossene Schleife wird eine Autoscheibenwaschanlage verwendet. Die Stromversorgung erfolgt über einen separaten 12-Volt-Transformator mit Gleichrichter.


Ein wenig über Zukunftspläne:
Wie die Praxis gezeigt hat, erwies sich dieses Design auch als experimentell. Endlich ist die stabile Arbeit innerhalb von 5 - 10 Minuten erhalten. Aber um Vollkommenheit zu vollenden, ist noch weit weg.
Auswechselbare Anoden brennen allmählich aus, und es ist schwierig, sie aus Kupfer herzustellen, und selbst mit Gewinde wäre es besser ohne Gewinde. Das Kühlsystem hat keinen direkten Flüssigkeitskontakt mit der ersetzbaren Anode und deshalb lässt die Wärmeübertragung viel zu wünschen übrig. Eine bessere Option wäre direkte Kühlung.
Aus den vorliegenden Halbzeugen werden Details herausgearbeitet, das Design als Ganzes ist zu komplex, um es zu wiederholen.
Es ist auch notwendig, einen leistungsfähigen Trenntransformator zu finden, ohne dass es gefährlich ist, einen Plasmabrenner zu verwenden.


Und unter Vollendung Standbilder des Plasmatron beim Schneiden von Draht und Stahlplatten. Funken fliegen fast einen Meter. :)