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Hausgemachter Plasmatron - eine Variante des Gasschweißens

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Hausgemachter Plasmatron - eine Variante des Gasschweißens

Selbst gemachtes Plasmatron

Das Funktionsprinzip der meisten Plasmatrone mit einer Leistung von einigen Kilowatt 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 Plasma bildendes Gas, das Luft, Wasserdampf oder was auch immer sein kann. Die Ionisation von PT tritt auf, und als Ergebnis ist der Ausgang der vierte Aggregatzustand der Materie, Plasma genannt.
In leistungsstarken Apparaturen entlang der Düse ist eine Spule eines Elektromagneten angeordnet, die dazu dient, den Plasmastrom entlang der Achse zu stabilisieren und den Verschleiß der Anode zu reduzieren.


In diesem Artikel wird das zweite Design beschrieben; Der erste Versuch, stabiles Plasma zu erhalten, war nicht besonders erfolgreich. Nachdem wir das Gerät "Alplaza" untersucht haben, kamen wir zu dem Schluss, dass es sich wahrscheinlich nicht lohnt, es nacheinander zu wiederholen. Wenn jemand interessiert ist - alles ist in den beiliegenden Anweisungen sehr gut beschrieben.
Unser erstes Modell hatte keine aktive Anodenkühlung. Als Arbeitsfluid wurde Dampf aus einem eigens dafür konstruierten elektrischen Dampferzeuger verwendet - ein abgedichteter Kessel mit zwei Titanplatten, die in Wasser getaucht und an ein 220-V-Netz angeschlossen waren. Die Kathode des Plasmatrons war eine Wolframelektrode mit einem Durchmesser von 2 mm, die schnell abgebrannt war. Der Durchmesser der Öffnung der Anodendüse betrug 1,2 mm und wurde ständig verstopft. Es war nicht möglich, ein stabiles Plasma zu erhalten, aber es gab immer noch Einblicke, und dies stimulierte die Fortsetzung der Experimente.

In diesem Plasmagenerator wurden das Dampf-Wasser-Gemisch und Luft als Arbeitsfluid getestet. Der Plasma-Output 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. Eine solche Heizung ist noch nicht gemacht worden, so dass die Experimente nur noch mit Luft fortgesetzt werden.

Fotos der Innenräume 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 zum Pumpen einer Kühlflüssigkeit befindet - Wasser oder Frostschutzmittel.
Die Kathode ist ein leicht zugespitzter Wolframstab mit einem Durchmesser von 4 mm, der aus einer Schweißelektrode gewonnen wird. Es wird zusätzlich durch die Strömung eines Arbeitsfluids gekühlt, das mit einem Druck von 0,5 bis 1,5 atm zugeführt wird.

Hier ist das vollständig demontierte Plasmatron:

Die Anode wird durch die Röhren des Kühlsystems und durch den Draht an die Kathode geliefert, die an ihrem Halter befestigt ist.
Start, d. H. Zündung des Lichtbogens wird durch Verdrehen des Kathodenzuführgriffs durchgeführt, bis er die Anode berührt. Dann sollte die Kathode sofort in einer Entfernung von 2,4 mm von der Anode entfernt werden (ein Paar Umdrehungen des Griffes), und zwischen ihnen bricht der Lichtbogen weiter.

Stromversorgung, Anschluss der Luftschlauchleitungen vom Kompressor und Kühlsystem - nach folgendem Schema:

Als Ballastwiderstand können Sie beispielsweise jedes geeignete elektrische Heizgerät mit einer Leistung von 3 bis 5 kW verwenden, um mehrere parallel geschaltete Heizkessel auszuwählen.
Der Gleichrichter sollte für einen Strom von bis zu 20 A ausgelegt sein, unser Exemplar enthält etwa 100 Windungen aus dickem Kupferdraht.
Dioden passen für alle, ausgelegt für einen Strom von 50 A und darüber und eine Spannung von 500 V.


VORSICHT! DIESES GERÄT VERWENDET
FREIE TRANSFORMATOR-VERSORGUNG AUS DEM NETZ!


Der Luftkompressor für die Zufuhr des Arbeitsfluids wird von der Automobilindustrie genommen und für das Pumpen der Kühlflüssigkeit durch den geschlossenen Kreislauf wird eine Autowäscher der Brille 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 dieses Design auch als experimentell. Schließlich wurde eine stabile Operation innerhalb von 5 bis 10 Minuten erhalten. Aber zur vollen Vollkommenheit ist noch weit weg.
Austauschbare Anoden werden allmählich ausgebrannt, und aus Kupfer, und selbst mit Gewinde, ist es schwierig, keinen Faden zu haben. Das Kühlsystem hat keinen direkten Fluidkontakt mit der Austauschanode, und deshalb kann der Wärmeaustausch zu wünschen übrig lassen. Erfolgreicher wäre eine Direktkühlungsoption.
Details werden aus den verfügbaren Halbzeugen hergestellt, das Design als Ganzes ist zu kompliziert, um es zu wiederholen.
Es ist auch notwendig, einen leistungsfähigen unbeschichteten Transformator zu finden, ohne dass es gefährlich ist, ein Plasmatron zu verwenden.


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