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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 praktisch gleich.
Zwischen der Kathode aus einem feuerfesten Material und einer intensiv gekühlten Anode brennt ein elektrischer Lichtbogen. Durch diesen Lichtbogen wird der Arbeitskörper (PT) geblasen - ein plasmabildendes Gas, bei dem es sich um Luft, Wasserdampf oder dergleichen handeln kann. Die Ionisierung von PT tritt auf, und als Ergebnis ist die Ausgabe der vierte Aggregatzustand der Materie, Plasma genannt.
In leistungsstarken Vorrichtungen entlang der Düse ist eine Spule aus Elektromagneten angeordnet, die dazu dient, den Plasmastrom entlang der Achse zu stabilisieren und den Verschleiß der Anode zu verringern.


In diesem Artikel wird das zweite Design beschrieben; Der erste Versuch, stabiles Plasma zu erhalten, war nicht besonders erfolgreich. Nachdem wir das Gerät "Alplaza" studiert haben, sind wir zu dem Schluss gekommen, dass es sich wahrscheinlich nicht lohnt, es eins nach dem anderen zu wiederholen. Wenn irgendjemand interessiert ist - alles ist sehr gut in den Anweisungen beschrieben, die damit verbunden sind.
Unser erstes Modell hatte keine aktive Anodenkühlung. Als Arbeitsmedium wurde Dampf aus einem speziell konstruierten elektrischen Dampferzeuger verwendet - einem versiegelten Kessel mit zwei Titanplatten, die in Wasser eingetaucht und an ein 220V-Netz angeschlossen waren. Die Kathode des Plasmatrons war eine Wolframelektrode mit 2 mm Durchmesser, die schnell abbrannte. Der Durchmesser der Öffnung 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 das Dampf-Wasser-Gemisch und Luft als Arbeitsfluid getestet. Der Ausstoß des Plasmas wurde mit Wasserdampf intensiviert, aber für einen stabilen Betrieb muss er auf eine Temperatur von nicht einhundert Grad erhitzt werden, um nicht an den gekühlten Knoten des Plasmatrons zu kondensieren. Solch ein Heizgerät wurde noch nicht hergestellt, so dass Experimente nur mit Luft fortfahren.

Fotos von den Innenräumen des Plasmatron:

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 für das Pumpen einer Kühlflüssigkeit - Wasser oder Frostschutzmittel - befindet.
Die Kathode ist ein leicht spitzer Wolframstab mit einem Durchmesser von 4 mm, erhalten von einer Schweißelektrode. Es wird zusätzlich durch die Strömung eines Arbeitsfluids gekühlt, das mit einem Druck von 0,5 bis 1,5 atm gespeist wird.

Hier ist das komplett demontierte Plasmatron:

Strom wird der Anode durch die Rohre des Kühlsystems und der Kathode durch den Draht, der an ihrem Halter befestigt ist, zugeführt.
Start, d.h. Zündung des Lichtbogens, erfolgt durch Verdrehen des Kathodenzuführungsgriffs, bis er die Anode berührt. Dann sollte die Kathode sofort in einem Abstand von 2,4 mm von der Anode zurückgezogen werden (ein Paar Umdrehungen des Griffs), und zwischen ihnen brennt der Lichtbogen weiter.

Stromversorgung, Anschluss der Luftversorgungsschläuche vom Kompressor und Kühlsystem - im folgenden Schema:

Als Ballastwiderstand können Sie beispielsweise ein beliebiges geeignetes elektrisches Heizgerät mit einer Leistung von 3 bis 5 kW verwenden, um mehrere parallel geschaltete Kessel auszuwählen.
Der Gleichrichter sollte für Ströme von bis zu 20 A ausgelegt sein, unsere Probe enthält etwa 100 Windungen dicken Kupferdrahts.
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 für die Zufuhr des Arbeitsfluids wird von dem Kraftfahrzeug genommen, und für das Pumpen der Kühlflüssigkeit durch den geschlossenen Kreislauf wird eine Automobilscheibe der Brille verwendet. Die Stromversorgung zu ihnen erfolgt von einem separaten 12-Volt-Transformator mit einem Gleichrichter.


Ein bisschen über die Pläne für die Zukunft:
Wie die Praxis gezeigt hat, erwies sich dieses Design auch als experimentell. Schließlich wurde innerhalb von 5 bis 10 Minuten ein stabiler Betrieb erreicht. Aber zur vollen Perfektion ist es noch weit weg.
Auswechselbare Anoden werden allmählich ausgebrannt, und sie aus Kupfer zu machen, und selbst mit Gewinde, ist schwierig, es wäre besser, nicht zu schnitzen. Das Kühlsystem hat keinen direkten Fluidkontakt mit der Austauschanode, weshalb der Wärmeaustausch zu wünschen übrig lässt. Erfolgreicher wäre eine Direktkühlung.
Aus den verfügbaren Halbzeugen werden Details herausgearbeitet, das Design als Ganzes ist zu kompliziert, um es zu wiederholen.
Es ist auch notwendig, einen leistungsfähigen Entschichtungstransformator zu finden, ohne dass es gefährlich ist, ein Plasmatron zu verwenden.


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