Модернизация "Горыныча"

[Admin]

Чаще всего слухи распространяют те, кто Горынычем никогда не работал. У него совершенно иной принцип резки - никакой малой ванный расплавленного металла не образуется. Греть металл не нужно, просто подводите сопло к поверхности металла на расстояние не более 1 мм, пробиваете отверстие и режете. При этом металл не плавится, а выгорает с образованием шлака. Шлак выдувается из зоны резки. Низовой неокисленный металл может образовывать в нижней части реза на одной из сторон небольшие наплывы - грат. Для управления стороной шва, на которой возможно образование грата изменяют наклон горелки. Для предотвращения образования грата и повышения качества поверхности среза дополнительно подают воздух от компрессора. Это позволяет оторвать мелкие капли металла от кромки и избежать образование грата. Так что Вас ввели в заблуждение.

[Andrey_TRK]

Чтобы железу сгореть нужно много кислорода - при дутье кислородом или хотя бы воздухом примерно понятно в чем горит железо. А при дутье горячим водяным паром - железо отнимает кислород у воды ? У сопла допустим в плазме еще просто набор атомов водорода и кислорода - но на холодном железе они скорее объединятся в воду, но часть кислорода конечно окислит и железо. Только часть небольшая - по слухам вообще в плазме диссоциирует несколько процентов от расходной через сопло воды - и еще небольшая часть от этих процентов окисляет железо. Остальное это просто горячий водяной пар сдувающий и шлак (оксиды железа) и просто расплав железа. Было бы там много кислорода - было бы в разы производительнее.

Вот если через плазмотрон горыныча дуть кислородом вместо воздуха - получится просто кислородный резак стали с плазменной поджигалкой края (вместо типовой пропановой или ацетиленовой). Можно будет резать минимум десятки милиметров горючей стали с высокой скоростью.

[Admin]

Отнимает не только кислород у воды, но и за счет инжекции из атмосферы. Теплоемкость водяной плазмы существенно выше, чем у газовой. За счет этого у Горыныча получается более высокая производительность и КПД резки при сопоставимой мощности. Более толстые металлы Горынычем резать пока проблематично из-за распыления плазмы. Над этой проблемой мы сейчас ломаем голову. Если решить проблему сжатия плазмы за пределами сопла, то при токах в 10-12 Ампер можно будет резать металлы толщиной 20-25 мм с одной стороны.

[Andrey_TRK]

"Отнимает не только кислород у воды, но и за счет инжекции из атмосферы."

Этим он похоже сколько-то и сжигает, остальное греет и выплавляет. На видеозаписях процесса реза тоже видно много подплавленых кромок и торцов реза. Хотя сжигающий кислородный резак только сжигает и уже потоком газа выносится только расплав шлака.

"Теплоемкость водяной плазмы существенно выше, чем у газовой. За счет этого у Горыныча получается более высокая производительность и КПД резки при сопоставимой мощности."

Значит таки не окисляет, а горячий набор достаточно инертных газов переносит тепло для расплавления.

"Более толстые металлы Горынычем резать пока проблематично из-за распыления плазмы. Над этой проблемой мы сейчас ломаем голову. Если решить проблему сжатия плазмы за пределами сопла, то при токах в 10-12 Ампер можно будет резать металлы толщиной 20-25 мм с одной стороны."

Расплав стечет и застынет - будет плазменная переплавка вместо реза - на это же жалобы пользователей на форумах. Мощности механического выдува расплава при текущем давлении и расходе газа на выходе сопла не хватает, а теплоотвод от ванны при увеличении толщины листа быстро растет. Даже если теоретически засунуть столб плазмы толщиной 0.1 мм мощностью 2.5 кВт на 10 мм в расплав - ну просто будет сколько-то испаряться в пределах столба (и выкипать в стороны торцов), а со стенок канала все тепло быстро разогреет окружающий металл (и все засунутые джоули нагрева разойдутся на нагрев стенок на большую глубину).

Имхо такую мыслю можно тестить еще проще без идей про сжатие плазмы - просверлить дыру 0.1..0.2 мм в плите желаемой под рез стали, сунуть туда в водородной или вакумной или инертной атмосфере вольфрамовый электрод и пустить по нему электроток для выделения в нем всех имеющихся на выходе текущего БПУ горыныча 2500 джоулей в секунду. Ну или запустить электродугу через испаряющуюся проволочную перемычку между двумя электродами. Стенки дырки нагреются до расплавления и зальют дыру.

Чтобы сделать тонкий разрез малой мощностью нельзя допускать нагрева стенок канала реза до расплавления. При кислородной резке тонким каналом - струя кислорода химически сжигает железо на торце (дне) канала и шлак с температурой плавления _ниже_ температуры плавления стенок канала выдувается или вытекает наружу. Собственно "нережущиеся" кислородом стали и дают температуру плавления шлака выше температуры плавления стенок и сделать тонкий рез невозможно из-за заплавления канала растекшимися стенками.

Плазмошнур может только греть и максимальное отношение глубины канала реза к ширине определяется скоростью удаления расплава, а она определяется давлением наддува на горелку и скоростью вылета газов из горелки. Если стенки канала расплавлены - они могут (и будут) слипаться из-за сил поверхностного натяжения расплава - приходится делать вмеру широкий канал чтобы развести стенки на достаточное расстояние пока не остынут - а на это у БПУ горыныча пока не хватает мощности.

[Admin]

"Слипание" краев происходит при отсутствии навыков. Место реза не стоит предварительно прогревать и "затягивать" процесс на одним месте. Мне приходилось резать металл толщиной более 2 метров кислородным копьем, там аналогичные проблемы были весьма актуальны. Если Вы бываете в Москве, заезжайте к нам в гости. Думаю нам есть что обсудить.

[Andrey_TRK]

Про энергоперенос идеи - у углерода очень высокая теплоемкость испарения - почти 50 МДж/кг. И хорошая температура испарения и конденсации - около 4400 градусов цельсивых. Получается для переноса 2 кВт достаточно потока примерно 40 мг пара углерода в секунду. И при конденсации он отдаст эти киловаты с тепературой порядка 4400 градусов цельсиевых. В дуге как раз температура немного повыше и можно испарять углерод - и если он долетит без окисления кислородом - то должен отдать энергию при конденсации. Варианты напыления алмаза подтверждают возможность переноса углерода в виде пара. Для подачи углерода в дугу как и обычно удобно использовать разложение углеродсодержащего пара - в некоторых плазмосистемах используется смесь бензина с водой - но она неудобна и неравномерно испаряется. Есть высокоуглеводородные спирты - но еще терпимо смешивающиеся с водой - типа пентанола или октанола. Октанол используется как пищевая ароматическая добавка с запахом цитрусовых - должна быть неочень дорогая и неочень ядовитая.

Самый крутой источник углерода в виде газа - ацетилендинитрил (в принципе должны быть хороши все нитрилы, но многие из них или вообще все достаточно ядовиты). Для заправки в испаритель можно растворять в углеводородах типа бензина (возможно также растворится и в тяжелом спирте) или просто греть выше 22..25 градусов - должен расплавиться уже. Но по слухам это достаточно дорогое соединение. Еще можно пробовать задувать простым ацетиленом - но это в принципе взрывоопасный газ и нужна техника для гашения взрывов - неудобно (тяжело).

[Admin]

Мысли интересные и вполне заслуживают внимания. Нужно экспериментировать. Мы взяли этиловый спирт для высаждения углерода в виде алмазной структуры, так как он широко распространен, не ядовит, доступен каждому и с ним легко работать. Полученые результаты открывают широкий простор для творчества и целый ряд практических направлений. Необходимо отрабатывать технологии и под них создавать оборудование. Думаю, для промышленного применения нужно создавать плазмотроны различных мощностей. А почему бы Вам не заняться этим?

[Andrey_TRK]

"Греть металл не нужно, просто подводите сопло к поверхности металла на расстояние не более 1 мм, пробиваете отверстие и режете."

У меня пока при попытке подвода сопла к поверхности на около 1 мм похоже резко падает скорость потока в сопле и горелка быстро перегревается. Один раз даже полностью заплавилась дырка в сопле медью (где-то через 1 мин после начала попыток прорезать примерно 5 мм сталь3 ). Нигде утечек пара не видно - почему так все нестабильно пока не понятно. Буду пробовать таки подключать внешний паропитатель - может будет постабильнее.

[Admin]

Потренируйтесь резать металл от края. Вначале подрезаете нижнююю поверхность и далее режете. Сопло держите ориентировочно на расстоянии около 1 мм от поверхности металла. Думаю, после небольших тренировок все получиться отлично. Интересны будут и результаты с паропитателем. Как только попробуете - отпишитесь, буду ждать с нетерпением.

[Andrey_TRK]

Получил парогенератор - Ariete 4105 за около 1150 руб. Электромощность 900 Вт.

Внутрях бак на около 0.25 л номинальной заливки, внизу электрогрелка последовательно соединеная с двумя типа датчиками температуры. Датчика давления нет. В крышке предохранительный клапан, но он при прогреве не открывается. По температуре бака после прогрева без пуска пара получается 130 градусов, что около 2.6 атм.

Сверху пусковой клапан - его выход через тонкостенную пластиковую трубку уходит на пластиковое сопло с метал вставкой - на выходе диаметр дырки примерно 1.5 мм.

Пока нету толкового стыка с горелкой - но оказалось хватает для тестов просто прижатия сопла кипятильника к заправочной горловине горелки - утечки пара нет.

Быстро выяснилось - смысла смотреть давление в кипятильнике нету - при пуске пара оно быстро падает до имхо сущственно меньше 1 атм. Мощности грелки не хватает для поддержания давления при выпуске пара.

При подаче пара в холодную горелку она греется где-то 10..20 секунд и дальше уже из сопла идет пар. По времени выкипания бака получается очень негусто - при постоянных 900 Вт 0.25л выкипит через 10 минут. Возможно при горении дуги в сопле таки расход пара будет меньше и давление больше и бак будет выкипать помедленее. Но для больших давлений в горелке и/или для большего времени функционирования на одной заправке надо и бак больше и мощность кипятильника раза в 2+ больше.

По паропроводу смотрел разные рукава - на давление порядка 2..3 бар и больше при 150..170 градусов цельсиевых есть пластиковые рукава усиленые - но минимальный диаметр порядка 13 мм внутрений и цена примерно 250 руб/м. Толстый и плохо гнется.

В комплекте к кипятильнику удлинительный рукав сделан проще - там внутрях похоже простая резинопластиковая трубка диаемтром около 10 мм и она запущена в пластиковом рукаве с пружиной диаемтром примерно 20 мм - похоже и для теплоизоляции и чтобы юзер не обжигался. С учетом сильного падения давления (и температуры порядка 110 градусов или ниже) при средних эксплуатационных расходах пара имхо можно использовать практически любые трубки. Теплоизоляция поверх паропровода полезна для уменьшения теплопотерь.

Завтра поеду на авторынок - искать штуцер или готовый рукав - оказывается резьба М14х1.5 используется для соединений трубок где-то внутрях автомобилей.