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Hausgemachter Plasmatron - eine Variante des Gasschweißens

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Hausgemachter Plasmatron - eine Variante des Gasschweißens

Selbstgemachtes Plasmatron

Das Funktionsprinzip der meisten Plasmatrone mit einer Leistung von mehreren kW bis zu mehreren Megawatt ist praktisch gleich.
Zwischen der Kathode aus feuerfestem Material und einer intensiv gekühlten Anode brennt ein Lichtbogen. Durch diesen Bogen wird der Arbeitskörper (PT) geblasen - ein plasmabildendes Gas, das Luft, Wasserdampf oder was auch immer sein kann. Die Ionisation von PT findet statt, und als Ergebnis ist die Ausgabe der vierte Aggregatzustand der Materie, genannt Plasma.
In kraftvollen Apparaten entlang der Düse wird eine Spule von Elektromagneten gesetzt, sie dient dazu, den Plasmafluss entlang der Achse zu stabilisieren und den Verschleiß der Anode zu verringern.


In diesem Artikel wird die zweite Konstruktion beschrieben; Der erste Versuch, ein stabiles Plasma zu erhalten, war nicht besonders erfolgreich. Nachdem wir das Gerät "Alplaz" studiert hatten, kamen wir zu dem Schluss, dass es wohl nicht wert ist, es einzeln zu wiederholen. Wenn jemand interessiert ist - alles ist sehr gut beschrieben in den Anleitungen, die dazu beigefügt sind.
Unser erstes Modell hatte keine aktive Anodenkühlung. Als Arbeitsflüssigkeit wurde Dampf aus einem speziell konstruierten elektrischen Dampferzeuger verwendet - ein abgedichteter Kessel mit zwei Titanplatten, die in Wasser getaucht und mit einem 220V-Netz verbunden sind. Die Kathode des Plasmatrons war eine Wolfram-Elektrode mit 2 mm Durchmesser, die schnell abbrannte. Der Durchmesser der Apertur der Anodendüse betrug 1,2 mm und wurde ständig verstopft. Es war nicht möglich, ein stabiles Plasma zu erhalten, aber es gab noch Einblicke, und dies stimulierte die Fortsetzung der Experimente.

In diesem Plasmagenerator wurden die Dampf-Wasser-Mischung und Luft als Arbeitsflüssigkeit getestet. Der Ausgang des Plasmas wurde mit Wasserdampf verstärkt, aber für einen stabilen Betrieb muß er auf eine Temperatur von nicht hundert Grad erhitzt werden, um nicht auf den gekühlten Knoten des Plasmatrons zu kondensieren. Eine solche Heizung ist noch nicht gemacht worden, so dass die Experimente immer noch mit der Luft fortfahren.

Fotos der Innenräume des Plasmatrons:

Die Anode besteht aus Kupfer, der Durchmesser der Düsenöffnung beträgt 1,8 bis 2 mm. Der anodische Block besteht aus Bronze und besteht aus zwei hermetisch geschweißten Teilen, zwischen denen ein Hohlraum zum Pumpen einer Kühlflüssigkeit - Wasser oder Frostschutzmittel vorhanden ist.
Die Kathode ist eine leicht spitze Wolframstange mit einem Durchmesser von 4 mm, erhalten aus einer Schweißelektrode. Es wird zusätzlich durch die Strömung eines Arbeitsfluids gekühlt, das bei einem Druck von 0,5 bis 1,5 atm zugeführt wird.

Hier ist das komplett zerlegte Plasmatron:

Die Stromversorgung wird der Anode durch die Rohre des Kühlsystems und der Kathode durch den Draht zugeführt, der an seinem Halter befestigt ist.
Laufen, d.h. Die Zündung des Lichtbogens erfolgt durch Verdrehen des Kathodenzuführungsgriffes bis zum Ansprechverhalten mit der Anode. Dann sollte die Kathode sofort in einer Entfernung von 2,4 mm von der Anode (ein Paar von Drehknöpfen) entfernt werden, und ein Bogen fährt fort, zwischen ihnen zu verbrennen.

Stromversorgung, Anschluss der Schläuche der Luftzufuhr aus dem Kompressor und dem Kühlsystem - im folgenden Schema:

Als Ballastwiderstand kann jede geeignete elektrische Heizeinrichtung mit einer Leistung von 3 bis 5 kW verwendet werden, um beispielsweise mehrere parallel geschaltete Kessel auszuwählen.
Der Gleichrichter sollte für Strom bis 20 A bewertet werden, unser Exemplar enthält etwa hundert Windungen dicken Kupferdraht.
Dioden passen zu jedem, konzipiert für einen Strom von 50 A und höher und eine Spannung von 500 V.


ACHTUNG! DIESES GERÄT BENUTZT
FREIER TRANSFORMATORVERSORGUNG VOM NETZWERK!


Der Luftkompressor zum Zuführen des Arbeitsfluids wird vom Fahrzeug genommen und zum Pumpen der Kühlflüssigkeit in einer geschlossenen Schleife wird eine Automobilglasscheibe verwendet. Die Stromversorgung erfolgt über einen separaten 12-Volt-Transformator mit Gleichrichter.


Ein bisschen über die Pläne für die Zukunft:
Wie die Praxis gezeigt hat, erwies sich diese Gestaltung auch als experimentell. Schließlich wurde eine stabile Arbeit innerhalb von 5 bis 10 Minuten erhalten. Aber es ist noch weit von voller Perfektion.
Auswechselbare Anoden werden allmählich ausgebrannt und machen sie aus Kupfer, und auch beim Schnitzen ist es schwierig, es wäre besser, ohne Faden zu sein. Das Kühlsystem hat keinen direkten Fluidkontakt mit der Austauschanode, und deshalb verliert der Wärmeaustausch viel zu wünschen übrig. Erfolgreicher wäre eine Direktkühlung.
Details werden aus den fertigen Halbfabrikaten bearbeitet, das Design als Ganzes ist zu kompliziert für die Wiederholung.
Es ist auch notwendig, einen starken Unbeschichtungstransformator zu finden, ohne dass es gefährlich ist, ein Plasmatron zu benutzen.


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