Lo scopo di questo articolo è dirti come realizzare un bruciatore a gas con le tue mani. I bruciatori a gas nelle piccole imprese, nella creatività tecnica individuale e nella vita di tutti i giorni sono ampiamente utilizzati per la saldatura, la lavorazione dei metalli, la forgiatura, le coperture, i lavori di gioielleria, per avviare dispositivi di riscaldamento a gas e produrre fiamme con temperature superiori a 1500 gradi per varie esigenze.

Sotto l'aspetto tecnologico, una fiamma a gas è buona perché ha un'elevata capacità riducente (pulisce la superficie metallica dai contaminanti e ripristina il suo ossido in metallo puro), senza mostrare alcuna attività chimica notevolmente diversa.

Nell’ingegneria termica – il gas è un combustibile ad alta intensità energetica, relativamente economico e pulito; 1 GJ di calore a gas è, di norma, più economico rispetto a qualsiasi altro vettore energetico e la coking dei dispositivi di riscaldamento a gas e la deposizione di fuliggine in essi sono minimi o assenti.

Ma allo stesso tempo ripetiamo la verità comune: con il gas non si scherza. Un bruciatore a gas non è così complicato, ma come ottenerne l'efficienza e la sicurezza verrà discusso ulteriormente. Con esempi di corretta esecuzione tecnica e consigli per realizzarla da soli.

La scelta del gas

Produciamo esclusivamente un bruciatore a gas utilizzando propano, butano o una miscela di propano-butano con le nostre mani, quelli. su idrocarburi gassosi saturi e aria atmosferica. Quando si utilizza isobutano al 100% (vedi sotto), è possibile raggiungere temperature della fiamma fino a 2000 gradi.

Acetilene consente di ottenere una temperatura della fiamma fino a 3000 gradi, ma a causa della sua pericolosità, dell'alto costo del carburo di calcio e della necessità di ossigeno puro come agente ossidante, è praticamente caduto in disuso nei lavori di saldatura. È possibile procurarsi l'idrogeno puro in casa; una fiamma di idrogeno proveniente da un bruciatore sovralimentato (vedi sotto) fornisce temperature fino a 2500 gradi. Ma le materie prime per la produzione di idrogeno sono costose e pericolose (uno dei componenti è un acido forte), ma la cosa principale è che l'idrogeno non può essere annusato o gustato, non ha senso aggiungervi una fragranza di mercaptano, perché L'idrogeno si diffonde molto più velocemente e la sua miscela con l'aria di solo il 4% produce già un gas esplosivo e la sua accensione può avvenire semplicemente alla luce.

Metano non utilizzato nei bruciatori a gas domestici per ragioni simili; inoltre, è altamente velenoso. Per quanto riguarda i vapori liquidi infiammabili, i gas di pirolisi e il biogas, quando bruciati in bruciatori a gas producono una fiamma poco pulita con una temperatura inferiore a 1100 gradi. I liquidi infiammabili di volatilità media e inferiore alla media (dalla benzina all'olio combustibile) vengono bruciati in speciali bruciatori liquidi, ad esempio nei bruciatori per gasolio; gli alcoli sono utilizzati nei dispositivi a fiamma a bassa potenza e gli eteri non bruciano affatto: hanno una bassa energia, ma sono molto pericolosi.

Come raggiungere la sicurezza

Per rendere un bruciatore a gas sicuro da utilizzare e non sprecare carburante, la regola d'oro dovrebbe essere: nessun ridimensionamento o alcuna modifica ai disegni del prototipo!

Qui la questione è nel cosiddetto. Numero di Reynolds Re, che mostra, ad esempio, la relazione tra velocità del flusso, densità, viscosità del mezzo che scorre e dimensione caratteristica della regione in cui si muove. diametro sezione trasversale tubi. Da Re si può giudicare la presenza di turbolenze nel flusso e la sua natura. Se, ad esempio, il tubo non è rotondo ed entrambe le sue dimensioni caratteristiche sono maggiori di un certo valore critico, appariranno vortici del 2° ordine e superiori. Potrebbero non esserci pareti "tubo" fisicamente distinte, ad esempio, nelle correnti marine, ma molti dei loro "trucchi" sono spiegati proprio dalla transizione di Re attraverso valori critici.

Nota: per ogni evenienza, per riferimento, per i gas il valore del numero di Reynolds al quale il flusso laminare diventa turbolento è Re>2000 (nel sistema SI).

Non tutti i bruciatori a gas fatti in casa sono calcolati accuratamente secondo le leggi della dinamica del gas. Ma, se modifichi arbitrariamente le dimensioni delle parti di un progetto di successo, allora il Re del carburante o dell'aria aspirata potrebbe saltare oltre i limiti a cui ha aderito nel prodotto dell'autore, e il bruciatore diventerà, nella migliore delle ipotesi, fumoso e vorace e, molto probabilmente, pericoloso.

Diametro dell'iniettore

Il parametro determinante per la qualità di un bruciatore a gas è il diametro della sezione trasversale del suo iniettore di carburante (ugello del gas, ugello, ugello - sinonimi). Per i bruciatori a propano-butano a temperature normali (1000-1300 gradi), può essere approssimativamente preso come segue:

• SU Energia termica fino a 100 W – 0,15-0,2 mm.
• Per una potenza di 100-300 W - 0,25-0,35 mm.
• Per una potenza di 300-500 W - 0,35-0,45 mm.
• Per una potenza di 500-1000 W - 0,45-0,6 mm.
• Per una potenza di 1-3 kW - 0,6-0,7 mm.
• Per una potenza di 3-7 kW - 0,7-0,9 mm.
• Per potenza 7-10 kW – 0,9-1,1 mm.

Nei bruciatori ad alta temperatura, gli iniettori sono più stretti, 0,06-0,15 mm. Materiale eccellente per l'iniettore servirà un pezzo di ago per siringa medica o contagocce; da essi è possibile selezionare un ugello per uno qualsiasi dei diametri indicati. Gli aghi per gonfiare i palloni sono peggiori; non sono resistenti al calore. Sono usati più come condotti dell'aria nei microbruciatori sovralimentati, vedi sotto. È sigillato nella gabbia dell'iniettore (capsula) con saldatura dura o incollato con colla resistente al calore (saldatura a freddo).

Energia

In nessun caso si deve realizzare un bruciatore a gas con potenza superiore a 10 kW. Perché? Diciamo che l'efficienza del bruciatore è del 95%; per un progetto amatoriale questo è un ottimo indicatore. Se la potenza del bruciatore è 1 kW, saranno necessari 50 W per riscaldare autonomamente il bruciatore. Un saldatore da 50 W può bruciarsi, ma non rappresenta un pericolo di incidente. Ma se realizzi un bruciatore da 20 kW, 1 kW sarà superfluo: si tratta di un ferro da stiro o di una stufa elettrica lasciata incustodita; Il pericolo è aggravato dal fatto che la sua manifestazione, come i numeri di Reynolds, è soglia: semplicemente calda, oppure divampa, si scioglie, esplode. Pertanto, è meglio non cercare disegni di un bruciatore fatto in casa con una potenza superiore a 7-8 kW.

Nota: i bruciatori a gas industriali vengono prodotti con una potenza fino a molti MW, ma ciò si ottiene mediante una profilatura precisa della canna del gas, cosa impossibile in casa; vedere un esempio qui sotto.

Armatura

Il terzo fattore che determina la sicurezza del bruciatore è la composizione dei suoi raccordi e la procedura per il suo utilizzo. IN schema generaleè questo:

1. In nessun caso si deve spegnere il bruciatore agendo sulla valvola di regolazione; interrompere l'alimentazione del combustibile agendo sulla valvola posta sulla bombola;
2. Per bruciatori con potenza fino a 500-700 W e ad alta temperatura (con iniettore stretto, che elimina la transizione del flusso di gas Re oltre il valore critico), alimentati a propano o isobutano da una bombola fino a 5 l a temperatura esterna fino a 30 gradi è consentito combinare le valvole di controllo e di intercettazione in una: quella standard sul cilindro;
3. Nei bruciatori con potenza superiore a 3 kW (con iniettore largo), o alimentati da una bombola superiore a 5 litri, la probabilità di “superamento” Re oltre 2000 è molto alta. Pertanto, in tali bruciatori, tra le valvole di intercettazione e di controllo, è necessario un riduttore per mantenere la pressione nel gasdotto di alimentazione entro certi limiti.

Quale dovrei fare?

I bruciatori a gas a bassa potenza per la vita quotidiana e la piccola produzione privata sono classificati in base agli indicatori di prestazione come segue. modo:

• Alta temperatura – per saldatura e saldatura di precisione, gioielleria e soffiatura del vetro. L'efficienza non è importante, è necessario raggiungere la temperatura massima della fiamma per un dato combustibile.
• Tecnologico – per la lavorazione dei metalli e lavori di forgiatura. La temperatura della fiamma è altamente auspicabile non inferiore a 1200 gradi, ed in questa condizione il bruciatore viene portato alla massima efficienza.
• I sistemi di riscaldamento e di copertura raggiungono la migliore efficienza. La temperatura della fiamma è solitamente fino a 1100 gradi o inferiore.

Per quanto riguarda il metodo di combustione del combustibile, un bruciatore a gas può essere realizzato secondo uno dei seguenti. schemi:

1. Atmosferica libera.
2. Eiezione atmosferica.
3. Sovralimentato.

Atmosferico

Nei bruciatori ad atmosfera libera, il gas brucia nello spazio libero; il flusso d'aria è assicurato dalla libera convezione. Tali bruciatori sono antieconomici; la fiamma è rossa, fumosa, danzante e pulsante. Sono interessanti, in primo luogo, perché con una fornitura eccessiva di gas o aria insufficiente, qualsiasi altro bruciatore può essere commutato in modalità atmosferica libera. È qui che i bruciatori vengono accesi, con una fornitura minima di carburante e un flusso d'aria ancora inferiore. In secondo luogo, il libero flusso dell'aria secondaria può essere molto utile nei cosiddetti. bruciatori a un circuito e mezzo per il riscaldamento, perché semplifica notevolmente la loro progettazione senza sacrificare la sicurezza, vedere di seguito.

Eiezione

Nei bruciatori ad espulsione almeno il 40% dell'aria necessaria per la combustione del combustibile viene aspirata dal flusso di gas proveniente dall'iniettore. I bruciatori ad espulsione sono strutturalmente semplici e permettono di ottenere una fiamma con temperatura fino a 1500 gradi con un rendimento superiore al 95%, quindi sono i più diffusi, ma non possono essere resi modulati, vedi sotto. In base all'utilizzo dell'aria, i bruciatori ad espulsione si dividono in:

• Circuito singolo – tutto l'aria giusta aspira immediatamente. Con un canale del gas adeguatamente profilato con una potenza superiore a 10 kW mostrano un'efficienza superiore al 99%. Non può essere ripetuto con le tue mani.
• Doppio circuito - ca. Il 50% dell'aria viene aspirata dall'iniettore, il resto nella camera di combustione e/o nel postcombustore. Permettono di ottenere sia una fiamma di 1300-1500 gradi, oppure un CPL superiore al 95% e una fiamma fino a 1200 gradi. Utilizzato in uno qualsiasi dei modi sopra elencati. Strutturalmente sono piuttosto complessi, ma ripetibili da soli.
• Un circuito e mezzo, spesso chiamato anche doppio circuito: l'aria primaria viene aspirata dal flusso dell'iniettore e l'aria secondaria entra liberamente in un volume limitato (ad esempio il focolare del forno), in cui il carburante si brucia. Solo monomodale (vedi sotto), ma strutturalmente semplice, quindi molto utilizzato per avviamenti temporanei stufe per riscaldamento e caldaie a gas.

Sovralimentato

Nei bruciatori pressurizzati tutta l'aria, sia primaria che secondaria, viene forzata nella zona di combustione del combustibile. Il microbruciatore sovralimentato più semplice per la saldatura da banco, la gioielleria e la lavorazione del vetro può essere realizzato in modo indipendente (vedi sotto), ma la produzione di un bruciatore riscaldante sovralimentato richiede una solida base di produzione. Ma sono i bruciatori sovralimentati che permettono di realizzare tutte le possibilità di controllo della modalità di combustione; in base alle condizioni di utilizzo si dividono in:

1. Modalità singola;
2. Doppia modalità;
3. Modulato.

Controllo della combustione

Nei bruciatori monomodali, la modalità di combustione del combustibile viene determinata una volta per tutte in fase di progettazione (ad esempio nei bruciatori industriali per forni di ricottura), oppure viene impostata manualmente, per cui è necessario lo spegnimento del bruciatore oppure il ciclo tecnologico con i suoi l'utilizzo deve essere interrotto. I bruciatori a doppia modalità funzionano solitamente a piena o metà potenza. Il passaggio da una modalità all'altra viene effettuato durante il lavoro o l'utilizzo. Il riscaldamento (inverno - primavera/autunno) o con bruciatori a tetto viene realizzato con due modalità.

Nei bruciatori modulanti, la fornitura di combustibile e aria viene regolata in modo fluido e continuo dall'automazione, lavorando secondo una serie di parametri iniziali critici. Ad esempio, per un bruciatore di riscaldamento, in base al rapporto tra la temperatura nella stanza, quella esterna e il liquido di raffreddamento nel ritorno. Può esserci un parametro di uscita (flusso minimo di gas, temperatura massima della fiamma) o possono essercene diversi, ad esempio, quando la temperatura della fiamma è al limite superiore, il consumo di carburante è ridotto al minimo e quando scende, la temperatura è ottimizzata per un dato processo tecnico.

Esempi di progettazione

Comprendere i progetti bruciatori a gas, prendiamo la strada dell'aumento della potenza, questo ci permetterà di comprendere meglio la materia. E fin dall'inizio faremo conoscenza con una circostanza così importante come la sovralimentazione.

Mini da una bomboletta spray

È noto come funziona un mini bruciatore a gas monomodale per funzionamento da tavolo, alimentato da una bomboletta di ricarica più leggera: si tratta di 2 aghi inseriti l'uno nell'altro, pos. E nella figura:

Pressurizzazione - da un compressore per acquario. Poiché senza la resistenza dello spruzzatore sott'acqua si ottiene un flusso notevolmente pulsante, è necessario un ricevitore composto da 5 litri di melanzane. In questi non viene prodotta la soda, quindi la spina del ricevitore dovrà essere ulteriormente sigillata con gomma grezza, silicone o semplicemente plastilina. Se prendi un compressore per un acquario con una capacità di 600 litri o più e il carburante è isobutano al 100% (tali lattine sono più costose di quelle normali), puoi ottenere una fiamma di oltre 1500 gradi.

Gli ostacoli quando si ripete questo progetto sono, in primo luogo, la regolazione della fornitura di gas. Non ci sono problemi con l'aria: la sua fornitura è impostata dal regolatore del compressore standard. Ma regolare il gas piegando il tubo è molto difficile e il regolatore del contagocce si rompe rapidamente, poiché è anche usa e getta. In secondo luogo, accoppiando il bruciatore con la lattina: affinché la sua valvola si apra, è necessario premere il raccordo di riempimento

La prima cosa che aiuterà a risolvere il problema è il nodo mostrato in pos. B; lo fanno dalla stessa coppia di aghi. Per prima cosa è necessario selezionare un pezzo di tubo per il manicotto, che con un piccolo sforzo si adatta al raccordo del contenitore, e poi, sempre con un piccolo sforzo, spingerlo nell'ago-cannula; potrebbe essere necessario forarlo un po'. Ma il manicotto non deve essere appeso né al raccordo né alla cannula separatamente.

Quindi realizziamo una clip per la bombola con una vite di regolazione (pos. B), inseriamo la bombola, mettiamo il regolatore sul raccordo secondo pos. B, e serrare la vite fino ad ottenere l'erogazione del gas richiesta. La regolazione è precisissima, letteralmente microscopica.

Torce di saldatura

Il modo più semplice per realizzare una torcia per saldatura è di ca. di 0,5-1 kW, se si dispone di una valvola gas: ossigeno serie VK, di un vecchio autogeno (il barile di acetilene è tappato), ecc. Una delle opzioni di progettazione per una torcia di saldatura basata su una valvola del gas è mostrata in Fig.

La sua particolarità è il numero minimo di parti tornite, e anche quelle possono essere selezionate già pronte, e possibilità piuttosto ampie di regolare la fiamma spostando l'ugello 11. Il materiale delle parti 7-12 è acciaio abbastanza resistente al calore; V in questo caso Il relativamente economico St45 è adatto, perché temperatura della fiamma dovuta a completa assenza la profilatura del canale del gas e delle finestre di espulsione (che non esistono in quanto tali) non supererà gli 800-900 gradi. Inoltre, poiché questo bruciatore è a circuito singolo, è piuttosto vorace.

Doppio circuito

Un bruciatore a gas a doppio circuito per saldatura è molto più economico e consente di ottenere una fiamma fino a 1200-1300 gradi. Esempi di strutture di questo tipo alimentate da una bombola da 5 litri sono mostrati in Fig.

Bruciatore a sinistra – potenza ca. 1 kW, quindi è composto da sole 3 parti, senza contare la canna del gas e la maniglia, quindi non è necessaria una valvola separata per la regolazione della fiamma. Volendo è possibile realizzare capsule iniettori sostituibili per potenze inferiori; Il consumo di carburante a bassa potenza diminuirà notevolmente. La semplicità del design in questo caso è ottenuta attraverso l'utilizzo di uno schema con separazione incompleta dei circuiti dell'aria: tutta l'aria viene aspirata attraverso i fori dell'alloggiamento, ma parte di essa viene portata via dal getto del gas in combustione attraverso un foro del diametro di 12 mm nel postcombustore.

La separazione incompleta dei circuiti dell'aria non consente di raggiungere una potenza superiore a 1,2-1,3 kW: il fuoco in camera di combustione salta “sopra il tetto”, ecco perché la combustione inizia con scoppiettii fino a esplodere, se si prova a regolare la fiamma applicando gas. Pertanto, senza esperienza, è meglio impostare l'iniettore in questo bruciatore su 0,3-0,4 mm.

Un bruciatore con completa separazione dei circuiti dell'aria, i cui disegni sono riportati a destra nella figura, sviluppa potenze fino a diversi kW. Pertanto i suoi raccordi richiedono, oltre alla valvola di intercettazione sulla bombola, una valvola di regolazione. Unitamente ad un eiettore primario scorrevole, consente di regolare la temperatura della fiamma entro un intervallo abbastanza ampio, mantenendone la portata minima ad una determinata potenza. In pratica, regolata con la valvola la fiamma all'intensità desiderata, spostare l'eiettore primario finché non esce un getto stretto di colore blu (molto caldo) oppure largo e giallastro (poco caldo).

Per forgiare e forgiare

Il bruciatore a doppio circuito con completa separazione dei circuiti è adatto anche per lavori di forgiatura. Ad esempio, come costruire una fucina per quella appena descritta in 10-15 minuti da materiali di scarto, guarda il video:

Video: fucina a gas in 10 minuti

Un bruciatore a gas specifico per la fucina può essere costruito anche secondo uno schema completo a doppio circuito, vedere di seguito. video clip.

Video: bruciatore a gas fai-da-te per la fucina

E infine, un mini bruciatore a gas può riscaldare anche una piccola fucina da tavolo; come realizzarli insieme da soli, vedi:

Video: mini-clacson fai da te a casa

Per un buon lavoro

Qui nella Fig. Vengono forniti i disegni di un bruciatore a gas con valvola di controllo incorporata per lavori particolarmente precisi e critici. La sua caratteristica è un'enorme camera di combustione con alette di raffreddamento. Grazie a ciò, in primo luogo, viene ridotta la deformazione termica delle parti del bruciatore. In secondo luogo, i picchi casuali nell'alimentazione di gas e aria non hanno praticamente alcun effetto sulla temperatura nella camera di combustione. Di conseguenza, la fiamma installata rimane molto stabile per lungo tempo.

Alta temperatura

Consideriamo infine un bruciatore progettato per produrre la massima fiamma alta temperatura– utilizzando isobutano al 100% senza pressurizzazione, questo bruciatore produce una fiamma con una temperatura superiore a 1500 gradi – taglia la lamiera d’acciaio, fonde qualsiasi lega di gioielleria in un mini-crogiolo e ammorbidisce qualsiasi vetro silicato, tranne il quarzo. Un buon iniettore per questo bruciatore è costituito da un ago di una siringa da insulina.

Riscaldamento

Se avete intenzione di trasferire una volta per tutte la vostra vecchia stufa o caldaia dal carbone di legna al gas, non avete altra scelta che acquistare un bruciatore a pressione modulata, pos. 1 nella fig. Altrimenti i risparmi sui prodotti fatti in casa verranno presto vanificati dal consumo eccessivo di carburante.

Nel caso in cui il riscaldamento richieda una potenza superiore a 12-15 kW e in più vi sia una persona pronta e in grado di svolgere le funzioni di fuochista, regolando l'erogazione del gas in base alla temperatura esterna, un'opzione più economica sarebbe un bruciatore atmosferico a doppio circuito per la caldaia, il cui schema di progetto è riportato in pos . 2. Il cosiddetto. Bruciatori Saratov, pos. 3; Vengono prodotti in un'ampia gamma di capacità e vengono utilizzati con successo da molto tempo nella tecnica del riscaldamento.

Se hai bisogno di rimanere sul gas per un po', ad esempio fino alla fine stagione di riscaldamento, e quindi iniziare a ricostruire l'impianto di riscaldamento, oppure far funzionare, ad esempio, una stufa da campagna o da sauna a gas, quindi per questo è possibile realizzare con le proprie mani un bruciatore a gas a un circuito e mezzo per la stufa. Uno schema della sua struttura e funzionamento è riportato in pos. 4. Una condizione indispensabile è un focolare dispositivo di riscaldamento deve essere dotato di ventilatore: se si lascia entrare aria secondaria nell'intercapedine tra la bocca del focolare e il corpo del bruciatore, il consumo di combustibile aumenterà notevolmente. Un disegno di un bruciatore a gas a un circuito e mezzo per un forno con una potenza fino a 10-12 kW è riportato in pos. 5; Le aperture oblunghe per l'aspirazione dell'aria primaria devono trovarsi all'esterno!

Copertura

Un bruciatore a gas per lavori di copertura con materiali da costruzione moderni (lampada per tetti) deve essere a doppia modalità: a metà potenza viene riscaldata la superficie sottostante e a piena potenza il rivestimento viene fuso dopo lo srotolamento del rotolo. Il ritardo qui è inaccettabile, quindi non è possibile perdere tempo a regolare nuovamente il bruciatore (cosa possibile solo dopo che si è raffreddato).

Installazione di un bruciatore a gas per coperture produzione industriale mostrato a sinistra nella Fig. È a doppio circuito con separazione incompleta dei circuiti. In questo caso, tale soluzione è accettabile, perché Il bruciatore funziona a piena potenza per ca. Il 20% del tempo di ciclo del processo ed è gestito all'aperto da personale addestrato.

Il componente più complesso di una lampada da tetto, che difficilmente si ripeterà a casa, è la valvola di commutazione della potenza. Tuttavia è possibile farne a meno a costo di un leggero aumento del consumo di carburante. Se sei un generalista e fai occasionalmente lavori di copertura, la diminuzione della redditività dovuta a ciò non sarà evidente.

Tecnicamente questa soluzione può essere implementata in un bruciatore con coppie di circuiti aria collegati, vedere a destra in Fig. Il passaggio da una modalità all'altra si effettua o installando/rimuovendo l'alloggiamento dei circuiti interni, oppure semplicemente spostando la lampada in altezza, perché La modalità operativa di un tale bruciatore dipende fortemente dalla contropressione allo scarico. Per riscaldare la superficie sottostante, si allontana la lampada da essa, quindi dall'ugello uscirà un potente e ampio flusso di gas non eccessivamente caldi. E per affiorare, la lampada viene avvicinata: materiale di copertura si diffonderà un’ampia “pancake” di fiamma.

Finalmente

Questo articolo discute solo alcuni esempi di bruciatori a gas. Il numero totale dei loro progetti solo per la gamma di potenza “domestica” fino a 15-20 kW ammonta a centinaia, se non migliaia. Ma speriamo che alcuni di quelli qui descritti siano utili anche a te.

John C. Whitehead, Lawrence Livermore National Laboratory L-43, casella postale 808 Livermore, CA 94551 925-423-4847 [e-mail protetta]

Riepilogo. Man mano che le dimensioni dei satelliti in fase di sviluppo diminuiscono, diventa sempre più difficile selezionare per essi sistemi di propulsione (PS) che forniscano i necessari parametri di controllabilità e manovrabilità. I satelliti più piccoli ora utilizzano tradizionalmente gas compresso. Per aumentare l'efficienza e allo stesso tempo ridurre i costi rispetto ai motori a combustione con idrazina, si propone di utilizzare il perossido di idrogeno. La tossicità minima e le ridotte dimensioni di installazione richieste consentono test ripetuti in condizioni di laboratorio convenienti. Vengono descritti i progressi nello sviluppo di motori autoaspiranti e serbatoi di carburante a basso costo.

introduzione

La tecnologia classica del telecomando è arrivata alto livello e continua a svilupparsi. È in grado di soddisfare pienamente le esigenze navicella spaziale del peso di centinaia e migliaia di chilogrammi. I sistemi messi in volo a volte non superano nemmeno i test. Si scopre che è abbastanza sufficiente utilizzare soluzioni concettuali note e selezionare componenti testati in volo. Sfortunatamente, tali nodi sono solitamente troppo grandi e pesanti per essere utilizzati in piccoli satelliti che pesano decine di chilogrammi. Di conseguenza, quest'ultimo ha dovuto fare affidamento principalmente su motori funzionanti ad azoto compresso. L'azoto compresso produce una IOP di soli 50-70 s [circa 500-700 m/s], richiede serbatoi pesanti e ha una bassa densità (ad esempio, circa 400 kg/m3 a una pressione di 5000 psi [circa 35 MPa]) . La differenza significativa nel prezzo e nelle proprietà dei motori diesel ad azoto compresso e idrazina ci costringe a cercare soluzioni intermedie.

Negli ultimi anni c’è stato un rinnovato interesse per l’uso del perossido di idrogeno concentrato come carburante per missili per motori di un’ampia varietà di dimensioni. Il perossido è più attraente se utilizzato in nuovi sviluppi in cui le tecnologie precedenti non possono competere direttamente. Tali sviluppi sono precisamente satelliti che pesano 5-50 kg. Essendo un combustibile monocomponente, il perossido ha un'elevata densità (>1300 kg/m3) e un impulso specifico (SI) nel vuoto di circa 150 s [circa 1500 m/s]. Sebbene questo sia significativamente inferiore all’IR dell’idrazina, circa 230 s [circa 2300 m/s], un alcol o un idrocarburo in combinazione con perossido può aumentare l’SV nell’intervallo di 250-300 s [da circa 2500 a 3000 m/s ].

Il costo è un fattore importante in questo caso, poiché ha senso utilizzare il perossido solo se è più economico rispetto alla costruzione di versioni più piccole della classica tecnologia RC. Una riduzione dei costi è molto probabile, dato che lavorare con componenti tossici aumenta i costi di sviluppo, test e lancio del sistema. Ad esempio, esistono solo pochi stand per testare i motori a razzo utilizzando componenti tossici e il loro numero sta gradualmente diminuendo. Al contrario, gli sviluppatori di microsatelliti possono sviluppare da soli la propria tecnologia del perossido. L’argomento della sicurezza del carburante è particolarmente importante quando si ha a che fare con opzioni di sistema poco conosciute. Realizzare tali sistemi è molto più semplice se si possono eseguire test frequenti e a basso costo. Allo stesso tempo, gli incidenti e le fuoriuscite di componenti del carburante per missili dovrebbero essere dati per scontati, proprio come, ad esempio, un arresto di emergenza programma per computer durante il debug. Pertanto, quando si lavora con combustibili tossici, i metodi di lavoro standard sono quelli che favoriscono cambiamenti evolutivi e graduali. È possibile che l’uso di combustibili meno tossici nei microsatelliti trarrà vantaggio da importanti cambiamenti nella progettazione.

Il lavoro descritto di seguito fa parte di un programma di ricerca più ampio volto ad esplorare nuove tecnologie spaziali per applicazioni su piccola scala. Sono in fase di test i prototipi di microsatelliti completati (1). Argomenti simili di interesse includono piccoli motori a razzo pompati per missioni su Marte, Luna e ritorno a basso costo. Tali capacità possono essere molto utili per inviare piccoli veicoli da ricerca su traiettorie di volo. L'obiettivo di questo articolo è creare una tecnologia di controllo remoto che utilizzi il perossido di idrogeno e non richieda materiali o metodi di sviluppo costosi. Il criterio di efficienza in questo caso è una superiorità significativa rispetto alle capacità fornite dalle centrali elettriche ad azoto compresso. Un'attenta analisi delle esigenze dei microsatelliti aiuta a evitare requisiti non necessari sul sistema che ne aumentano i costi.

Requisiti per la tecnologia di propulsione

In un mondo ideale, il telecomando satellitare dovrebbe essere scelto più o meno allo stesso modo delle periferiche del computer oggi. Tuttavia, il telecomando ha caratteristiche che nessun altro sottosistema satellitare possiede. Ad esempio, il carburante è spesso la parte più massiccia di un satellite e il suo consumo può modificare il centro di massa del veicolo. I vettori di spinta destinati a modificare la velocità del satellite devono, ovviamente, passare attraverso il centro di massa. Sebbene i problemi di trasferimento del calore siano importanti per tutti i componenti satellitari, sono particolarmente impegnativi per i sistemi di propulsione. Il motore crea i punti più caldi del satellite e, allo stesso tempo, il propellente ha spesso una tolleranza alla temperatura più ristretta rispetto ad altri componenti. Tutte queste ragioni portano al fatto che le attività di manovra incidono seriamente sull'intero progetto satellitare.

Se per i sistemi elettronici le caratteristiche sono solitamente considerate date, per il controllo remoto non è affatto così. Ciò include la capacità di essere immagazzinato in orbita, accensione e spegnimento improvvisi e la capacità di resistere a periodi di inattività arbitrariamente lunghi. Dal punto di vista di un ingegnere di propulsione, la definizione dell'attività include un programma che indica quando e per quanto tempo ciascun motore deve funzionare. Queste informazioni possono essere minime, ma in ogni caso riducono la complessità e i costi di progettazione. Ad esempio, un telecomando può essere testato utilizzando un'attrezzatura relativamente economica se il mantenimento del tempo di funzionamento del telecomando con una precisione al millisecondo non è importante per il volo.

Altre condizioni che tipicamente aumentano il costo del sistema possono includere, ad esempio, la necessità di prevedere con precisione la spinta e l'impulso specifico. Tradizionalmente, tali informazioni consentivano di applicare correzioni precise della velocità con tempi di funzionamento del telecomando predeterminati. Considerando l’attuale stato dell’arte dei sensori e delle capacità di calcolo disponibili a bordo del satellite, ha senso integrare l’accelerazione fino al raggiungimento di un determinato cambiamento di velocità. Requisiti semplificati consentono di ridurre i costi dei singoli sviluppi. È possibile evitare la regolazione precisa delle pressioni e dei flussi, nonché costosi test in una camera a vuoto. Bisogna però ancora tenere conto delle condizioni termiche del vuoto.

La manovra di propulsione più semplice consiste nell'accendere il motore una sola volta, nella fase iniziale del funzionamento del satellite. In questo caso le condizioni iniziali e il tempo di riscaldamento del PS hanno la minima influenza. Perdite di carburante rilevabili prima e dopo la manovra non influenzeranno il risultato. Uno scenario così semplice può essere difficile per un altro motivo, come il grande incremento di velocità richiesto. Se l'accelerazione richiesta è elevata, le dimensioni e il peso del motore diventano ancora più importanti.

Maggior parte compiti complessi Il funzionamento di un telecomando è costituito da decine di migliaia o più di brevi impulsi, separati da ore o minuti di inattività, per molti anni. Transitori all'inizio e alla fine dell'impulso, perdite di calore nell'apparato, perdite di carburante: tutto ciò deve essere ridotto al minimo o eliminato. Questo tipo di spinta è tipico per un compito di stabilizzazione a 3 assi.

L'accensione periodica del telecomando può essere considerata un compito di complessità intermedia. Esempi sono i cambiamenti nelle orbite, la compensazione delle perdite atmosferiche o i cambiamenti periodici nell'orientamento di un satellite stabilizzato allo spin. Questa modalità di funzionamento si trova anche nei satelliti dotati di volani inerziali o stabilizzati da un campo gravitazionale. Tali voli comportano tipicamente brevi periodi di elevata attività di propulsione. Questo è importante perché i componenti del combustibile caldo perderanno meno energia durante questi periodi di attività. In questo caso, è possibile utilizzare dispositivi più semplici rispetto al mantenimento dell'orientamento a lungo termine, quindi tali voli lo sono buoni candidati per l'utilizzo di telecomandi liquidi economici.

Requisiti per il motore in fase di sviluppo

Il basso livello di spinta adatto alle manovre di cambiamento orbitale dei piccoli satelliti è approssimativamente uguale a quello utilizzato dai grandi veicoli spaziali per mantenere l'assetto e l'orbita. Tuttavia, i motori a bassa spinta esistenti testati in volo sono, di norma, progettati per risolvere il secondo problema. Componenti aggiuntivi come un riscaldatore elettrico che riscalda il sistema prima dell'uso, nonché l'isolamento termico, consentono di ottenere un impulso specifico medio elevato durante numerosi e brevi avviamenti del motore. Aumentano le dimensioni e il peso delle apparecchiature, il che può essere accettabile per i dispositivi di grandi dimensioni, ma non adatto per quelli piccoli. La massa relativa del sistema di spinta è ancora meno favorevole per i motori a razzo elettrici. I motori ad arco e a ioni hanno una spinta molto ridotta rispetto al peso dei motori.

I requisiti di durata utile limitano anche il peso e le dimensioni consentiti del sistema di propulsione. Ad esempio, nel caso dei carburanti monocomponente, l'aggiunta di un catalizzatore può aumentare la durata. Il motore di controllo dell'assetto può funzionare per diverse ore durante la sua intera vita utile. Tuttavia, i serbatoi di un satellite possono svuotarsi in pochi minuti se è necessario un cambiamento orbita abbastanza grande. Per evitare perdite e garantire una chiusura ermetica della valvola anche dopo molti avviamenti, più valvole sono installate in fila nelle linee. Gates aggiuntivi potrebbero non essere giustificati per i piccoli satelliti.

Riso. 1 mostra che i motori liquidi non possono sempre essere ridimensionati proporzionalmente per l’uso in piccoli sistemi di propulsione. I motori di grandi dimensioni in genere sollevano da 10 a 30 volte il loro peso e questo numero aumenta fino a 100 per i motori a razzo booster con pompa. Tuttavia, i motori a liquido più piccoli non riescono nemmeno a sollevare il loro peso.

I motori satellitari sono difficili da rimpicciolire.

Anche se un piccolo motore esistente fosse abbastanza leggero da fungere da motore di manovra principale per un microsatellite, selezionare un set di 6-12 motori a liquido per un veicolo da 10 kg è quasi impossibile. Pertanto, i microsatelliti utilizzano gas compresso per l'orientamento. Come mostrato nella Fig. 1, esistono motori a gas con un rapporto spinta/peso simile ai grandi motori a razzo. I motori a gas sono semplicemente un'elettrovalvola con un ugello.

Oltre a risolvere il problema del peso del sistema di propulsione, i sistemi a gas compresso consentono impulsi più brevi rispetto ai motori a liquido. Questa proprietà è importante per mantenere continuamente l'orientamento durante i voli lunghi, come mostrato nell'Appendice. Man mano che le dimensioni del veicolo spaziale diminuiscono, impulsi sempre più brevi potrebbero essere sufficienti per mantenere l'orientamento con una determinata precisione per una determinata durata di servizio.

Sebbene i sistemi di gas compresso sembrino generalmente più adatti per l’uso su piccoli veicoli spaziali, i serbatoi di stoccaggio del gas occupano un volume piuttosto grande e pesano parecchio. I moderni serbatoi compositi di stoccaggio dell'azoto progettati per piccoli satelliti pesano all'incirca quanto l'azoto che contengono. In confronto, i serbatoi di propellente liquido sui veicoli spaziali possono immagazzinare fino a 30 masse di carburante. Considerato il peso sia dei serbatoi che dei motori, sarebbe molto utile immagazzinare il carburante in forma liquida e convertirlo in gas per la distribuzione tra i vari motori di controllo d'assetto. Tali sistemi sono stati sviluppati per l'utilizzo dell'idrazina su brevi voli sperimentali suborbitali.

Perossido di idrogeno come carburante per missili

Essendo un combustibile monocomponente, l'H2O2 puro si decompone in ossigeno e vapore surriscaldato, con una temperatura leggermente superiore a 1800 F [circa 980 C - ca. corsia] in assenza di dispersioni di calore. Tipicamente, il perossido viene utilizzato sotto forma di soluzione acquosa, ma a una concentrazione inferiore al 67%, l'energia di decomposizione non è sufficiente per far evaporare tutta l'acqua. Veicoli di prova con equipaggio statunitensi negli anni '60. ha utilizzato perossido al 90% per mantenere l'orientamento dell'apparato, che ha dato una temperatura di decomposizione adiabatica di circa 1400 F e un impulso specifico allo stato stazionario di 160 s. Ad una concentrazione dell'82%, il perossido produce un gas con una temperatura di 1030F, che aziona le pompe principali dei motori del veicolo di lancio Soyuz. Vengono utilizzate concentrazioni diverse perché il prezzo del carburante aumenta con l'aumentare della concentrazione e la temperatura influisce sulle proprietà dei materiali. Ad esempio, le leghe di alluminio vengono utilizzate a temperature fino a circa 500F. Quando si utilizza il processo adiabatico, questo limita la concentrazione di perossido al 70%.

Concentrazione e purificazione

Il perossido di idrogeno è disponibile in commercio in un'ampia gamma di concentrazioni, purezze e quantità. Sfortunatamente, piccoli contenitori di perossido puro che possono essere utilizzati direttamente come combustibile sono praticamente introvabili in commercio. Il perossido di razzo è disponibile anche in botti di grandi dimensioni, ma potrebbe non essere facilmente reperibile (ad esempio negli Stati Uniti). Inoltre, quando si lavora con grandi quantità di perossido, sono necessarie attrezzature speciali e misure di sicurezza aggiuntive, il che non è del tutto giustificato quando sono necessarie solo piccole quantità di perossido.

Per l'utilizzo in questo progetto, il 35% di perossido viene acquistato in contenitori di plastica da 1 gallone. Innanzitutto viene concentrato all'85%, quindi purificato nell'impianto mostrato in Fig. 2. Questa variante del metodo precedentemente utilizzato semplifica il layout di installazione e riduce la necessità di pulire le parti in vetro. Il processo è automatizzato, in modo che sia necessario solo il riempimento e lo svuotamento giornaliero dei contenitori per produrre 2 litri di perossido a settimana. Naturalmente il prezzo al litro è elevato, ma per piccoli progetti è comunque giustificato l’intero importo.

Innanzitutto, la maggior parte dell'acqua viene evaporata in bicchieri da due litri su piastre riscaldanti sotto una cappa aspirante per un periodo controllato da un timer di 18 ore. Il volume del liquido in ciascun bicchiere si riduce di quattro, fino a 250 ml, ovvero circa il 30% della massa iniziale. Durante l'evaporazione, un quarto delle molecole di perossido originali vengono perse. Il tasso di perdita aumenta con la concentrazione, quindi il limite pratico per questo metodo è dell'85%.

L'unità a sinistra è un evaporatore rotante sotto vuoto disponibile in commercio. La soluzione all'85%, contenente circa 80 ppm di impurezze, viene riscaldata in quantità di 750 ml a bagnomaria a 50°C. L'installazione mantiene un vuoto non superiore a 10 mmHg. Art., che garantisce una distillazione rapida entro 3-4 ore. La condensa defluisce nel contenitore in basso a sinistra con perdite inferiori al 5%.

Dietro l'evaporatore è visibile la vasca con pompa a getto d'acqua. È dotato di due pompe elettriche, una delle quali fornisce acqua alla pompa a getto d'acqua, mentre la seconda fa circolare l'acqua attraverso il congelatore, il refrigeratore d'acqua con evaporatore rotante e il bagno stesso, mantenendo la temperatura dell'acqua appena sopra lo zero, migliorando sia la condensazione di vapori nel frigorifero e il sistema di vuoto. I vapori di perossido che non si condensano sul frigorifero entrano nel bagno e vengono diluiti a una concentrazione sicura.

Il perossido di idrogeno puro (100%) è significativamente più denso dell'acqua (1,45 volte a 20°C), quindi un idrometro galleggiante in vetro (intervallo 1,2-1,4) determinerà solitamente la concentrazione entro l'1%. Sia il perossido originariamente acquistato che la soluzione distillata sono stati analizzati per le impurità, come mostrato nella Tabella. 1. L'analisi comprendeva la spettroscopia di emissione del plasma, la cromatografia ionica e le misurazioni del carbonio organico totale (TOC). Si noti che il fosfato e lo stagno sono stabilizzanti e vengono aggiunti sotto forma di sali di potassio e sodio;

Tabella 1. Analisi della soluzione di perossido di idrogeno

Precauzioni di sicurezza quando si maneggia il perossido di idrogeno

L'H2O2 si decompone in ossigeno e acqua, quindi non presenta tossicità a lungo termine e non rappresenta un pericolo per ambiente. I problemi più comuni con il perossido si verificano quando goccioline troppo piccole per essere rilevate entrano in contatto con la pelle. Ciò provoca macchie scolorite temporanee, innocue ma dolorose che devono essere risciacquate con acqua fredda.

L'effetto sugli occhi e sui polmoni è più pericoloso. Fortunatamente, la pressione del vapore del perossido è piuttosto bassa (2 mmHg a 20°C). Ventilazione di scarico Mantiene facilmente le concentrazioni al di sotto del limite respirabile di 1 ppm dell'OSHA. Il perossido può essere versato tra contenitori aperti sopra i vassoi in caso di fuoriuscita. In confronto, N2O4 e N2H4 devono essere sempre conservati in contenitori sigillati e durante la loro manipolazione vengono spesso utilizzati apparecchi respiratori speciali. Ciò è dovuto alla pressione di vapore significativamente più elevata e al limite di concentrazione nell'aria di 0,1 ppm per N2H4.

Lavare via il perossido versato con acqua lo rende non pericoloso. In termini di requisiti relativi agli indumenti protettivi, le tute inadeguate possono aumentare la probabilità di fuoriuscite. Quando si lavora con piccole quantità, potrebbe essere più importante seguire le preoccupazioni di convenienza. Ad esempio, lavorare con le mani bagnate si rivela un'alternativa intelligente al lavoro con i guanti, che potrebbero addirittura lasciare entrare schizzi in caso di perdite.

Sebbene il perossido liquido non si decompone in massa se esposto a una fonte di fuoco, il vapore di perossido concentrato può esplodere con un'esposizione minore. Questo potenziale pericolo limita la capacità produttiva dell'impianto sopra descritto. Calcoli e misurazioni mostrano un livello di sicurezza molto elevato solo per questi piccoli volumi di produzione. Nella fig. 2, l'aria viene aspirata nelle fessure di ventilazione orizzontali dietro l'apparecchio a 100 cfm (piedi cubi al minuto, circa 0,3 metri cubi al minuto) lungo una panca di 180 cm (6 piedi). Le concentrazioni di vapore inferiori a 10 ppm sono state misurate direttamente sopra i bicchieri di concentrazione.

Lo smaltimento di piccole quantità di perossido dopo la diluizione con acqua non comporta conseguenze ambientali, sebbene ciò sia contrario all'interpretazione più rigorosa delle norme sullo smaltimento dei rifiuti pericolosi. Il perossido è un agente ossidante e quindi potenzialmente infiammabile. Tuttavia, sono necessari materiali combustibili e non è giustificata preoccupazione quando si maneggiano piccole quantità di materiali a causa della dissipazione del calore. Ad esempio, le macchie umide su tessuti o carta sciolta spegneranno una piccola fiamma, poiché il perossido ha un'elevata capacità termica specifica. I contenitori di stoccaggio del perossido dovrebbero avere sfiati o valvole di sicurezza perché la graduale decomposizione del perossido in ossigeno e acqua aumenta la pressione.

Compatibilità dei materiali e autodecomposizione durante lo stoccaggio

La compatibilità tra perossido concentrato e materiali da costruzione comporta due diverse classi di problemi che devono essere evitati. Il contatto con il perossido può portare al deterioramento dei materiali, come accade con molti polimeri. Inoltre, la velocità di decomposizione del perossido varia notevolmente a seconda dei materiali a contatto. In entrambi i casi esiste un effetto cumulativo dell'esposizione nel tempo. Pertanto, la compatibilità dovrebbe essere espressa in termini numerici e considerata nel contesto dell’applicazione, anziché essere vista come una semplice proprietà che esiste o meno. Ad esempio, la camera del motore può essere costruita con un materiale che non è adatto per l'uso nei serbatoi del carburante.

Il lavoro storico include esperimenti di compatibilità con campioni di materiale condotti in recipienti di vetro contenenti perossido concentrato. Come da tradizione, con i campioni di prova sono stati realizzati piccoli recipienti sigillati. Le osservazioni delle variazioni di pressione e della massa del recipiente indicano la velocità di decomposizione e perdita del perossido. Inoltre, quando le pareti del recipiente sono sottoposte a pressione, diventa evidente un possibile aumento di volume o un indebolimento del materiale.

I fluoropolimeri come il politetrafluoroetilene (PTFE), il policlorotrifluoroetilene (PCTFE) e il polivinilidene fluoruro (PVDF) non si degradano se esposti al perossido. Inoltre rallentano la decomposizione del perossido, quindi questi materiali possono essere utilizzati per rivestire serbatoi o serbatoi intermedi, se devono immagazzinare carburante per diversi mesi o anni. Allo stesso modo, le guarnizioni in fluoroelastomero (dal Viton standard) e i lubrificanti contenenti fluoro sono abbastanza adatti per il contatto prolungato con il perossido. La plastica in policarbonato è sorprendentemente resistente al perossido concentrato. Questo materiale antischeggia viene utilizzato ovunque sia richiesta trasparenza. Questi casi includono prototipi con strutture interne complesse e serbatoi in cui il livello del fluido deve essere visibile (vedere Figura 4).

L'Al-6061-T6 si degrada al contatto solo poche volte più velocemente della maggior parte delle leghe di alluminio compatibili. Questa lega è resistente e facilmente disponibile, mentre la maggior parte delle leghe compatibili mancano di resistenza. Apri pulito superfici in alluminio(cioè Al-6061-T6) durerà per molti mesi a contatto con il perossido. Questo nonostante il fatto che l'acqua, ad esempio, ossida l'alluminio.

Contrariamente alle raccomandazioni storiche, per la maggior parte delle applicazioni non sono necessarie complesse operazioni di pulizia con detergenti pericolosi. La maggior parte delle parti dell'apparato utilizzato in questo lavoro con perossido concentrato sono state semplicemente lavate con acqua e detergente a 110F. I risultati preliminari mostrano che questo approccio produce quasi lo stesso risultato buoni risultati, nonché le procedure di pulizia consigliate. Nello specifico, il risciacquo di un recipiente in PVDF durante la notte con acido nitrico al 35% ha ridotto il tasso di degradazione solo del 20% in un periodo di 6 mesi.

È facile calcolare che la decomposizione dell'1% di perossido contenuto in un recipiente chiuso con il 10% di volume libero aumenta la pressione fino a quasi 600 psi (libbre per pollice quadrato, ovvero circa 40 atmosfere). Questo numero mostra che la diminuzione dell'efficacia del perossido al diminuire della sua concentrazione è molto meno importante delle considerazioni sulla sicurezza dello stoccaggio.

La pianificazione delle missioni spaziali che utilizzano perossido concentrato richiede un'attenta considerazione della possibile necessità di alleviare la pressione ventilando i serbatoi. Se il sistema di propulsione inizia a funzionare entro pochi giorni o settimane dal lancio, il volume vuoto richiesto dei serbatoi può aumentare immediatamente più volte. Per tali satelliti ha senso realizzare serbatoi interamente in metallo. Nel periodo di conservazione è compreso ovviamente il tempo dedicato alle operazioni pre-volo.

Sfortunatamente, le normative formali sul carburante, sviluppate per tenere conto dell’uso di componenti altamente tossici, generalmente vietano i sistemi di ventilazione automatica sulle apparecchiature di volo. Di solito vengono utilizzati costosi sistemi di monitoraggio della pressione. L'idea di aumentare la sicurezza vietando le valvole di sfiato è contraria alla normale pratica "a terra" quando si lavora con sistemi di fluidi pressurizzati. Potrebbe essere necessario riconsiderare questo problema a seconda del veicolo di lancio utilizzato al momento del lancio.

Se necessario, la decomposizione del perossido può essere mantenuta all'1% annuo o inferiore. Oltre alla compatibilità con i materiali del serbatoio, il tasso di decomposizione dipende fortemente dalla temperatura. Potrebbe essere possibile conservare il perossido a tempo indeterminato durante il volo spaziale se può essere congelato. Il perossido non si espande quando congela e non rappresenta un pericolo per valvole e tubi come fa l'acqua.

Poiché il perossido si degrada sulle superfici, l'aumento del rapporto volume/superficie può migliorare la durata di conservazione. Analisi comparativa con campioni di 5 cu. cm e 300 cc. cm conferma questa conclusione. Un esperimento con perossido all'85% in un contenitore da 300 cc. see, realizzato in PVDF, ha mostrato un tasso di degradazione a 70F (21C) dello 0,05% a settimana o del 2,5% all'anno. L'estrapolazione a serbatoi da 10 litri dà un risultato di circa l'1% annuo a 20°C.

In altri esperimenti comparativi utilizzando PVDF o un rivestimento PVDF su alluminio, il perossido contenente 80 ppm di additivi stabilizzanti si è degradato solo il 30% più lentamente rispetto al perossido purificato. In realtà è positivo che gli stabilizzanti non aumentino di molto la durata di conservazione del perossido nei serbatoi durante i voli lunghi. Come mostrato nella sezione successiva, questi additivi interferiscono in modo significativo con l'uso del perossido nei motori.

Sviluppo del motore

Il microsatellite progettato richiede inizialmente un'accelerazione di 0,1 g per controllare una massa di 20 kg, o circa 4,4 lbf [circa 20 N] di spinta nel vuoto. Poiché molte delle caratteristiche dei convenzionali 5 libbre non erano necessarie, è stata sviluppata una versione specializzata. Numerose pubblicazioni hanno trattato gruppi di catalizzatori da utilizzare con perossido. Flusso di massa per tali catalizzatori si stima siano circa 250 kg per metro quadrato di catalizzatore al secondo. Gli schizzi dei motori a campana utilizzati sui blocchi Mercury e Centaur indicano che solo circa un quarto di essi venne effettivamente utilizzato, con forze di governo di circa 1 libbra [circa 4,5 N]. Per questa applicazione è stato selezionato un blocco catalizzatore del diametro di 9/16 di pollice [approssimativamente 14 mm]. Portata di massa di circa 100 kg per metro quadrato. m al secondo darà quasi 5 libbre di spinta con un impulso specifico di 140 s [circa 1370 m/s].

Catalizzatore a base argento

La rete metallica d'argento e le piastre di nichel rivestite d'argento sono state ampiamente utilizzate in passato per la catalisi. Il filo di nichel come base aumenta la resistenza al calore (per concentrazioni superiori al 90%) ed è più economico per l'uso di massa. Per questi studi è stato scelto l'argento puro per evitare il processo di nichelatura e perché il metallo tenero può essere facilmente tagliato in strisce che vengono poi arrotolate in anelli. Inoltre è possibile evitare il problema dell'usura superficiale. Sono state utilizzate maglie prontamente disponibili di 26 e 40 fili per pollice (rispettivamente diametri di filo di 0,012 e 0,009 pollici).

La composizione superficiale e il meccanismo del catalizzatore non sono del tutto chiari, come evidenziato da molte affermazioni inspiegabili e contraddittorie presenti in letteratura. L'attività catalitica della superficie dell'argento puro può essere potenziata applicando nitrato di samario seguito da calcinazione. Questa sostanza si decompone in ossido di samario, ma può anche ossidare l'argento. Altre fonti si riferiscono inoltre al trattamento dell'argento puro con acido nitrico, che dissolve l'argento ma è anche un agente ossidante. Un metodo ancora più semplice si basa sul fatto che un catalizzatore di argento puro può aumentare la sua attività quando utilizzato. Questa osservazione è stata testata e confermata, portando all'uso di un catalizzatore senza nitrato di samario.

L'ossido d'argento (Ag2O) è di colore bruno-nero e il perossido d'argento (Ag2O2) è di colore grigio-nero. Questi colori apparivano uno dopo l'altro, dimostrando che l'argento si stava gradualmente ossidando sempre di più. Il colore più scuro corrispondeva alla migliore azione catalizzatrice. Inoltre, analizzando al microscopio, la superficie risultava sempre più irregolare rispetto all’argento “fresco”.

È stato trovato un metodo semplice per testare l'attività del catalizzatore. Singoli cerchi di rete d'argento (9/16 di pollice [circa 14 mm] di diametro) furono posti sopra gocce di perossido su una superficie di acciaio. La rete d'argento appena acquistata provocò un lento "sibilo". scorrere ripetutamente (10 volte) per 1 secondo.

Questo studio non dimostra che l'argento ossidato sia il catalizzatore o che l'oscuramento osservato sia causato principalmente dall'ossidazione. Vale anche la pena ricordare che è noto che entrambi gli ossidi d'argento si decompongono a temperature relativamente basse. L'eccesso di ossigeno durante il funzionamento del motore, tuttavia, può spostare l'equilibrio della reazione. I tentativi di determinare sperimentalmente l'importanza dell'ossidazione e della rugosità superficiale non hanno dato risultati inequivocabili. I tentativi includevano l'analisi della superficie utilizzando la spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XPS), nota anche come analisi chimica della spettroscopia elettronica (ESCA). Sono stati inoltre fatti tentativi per eliminare la possibilità di contaminazione superficiale delle reti d'argento appena acquistate, che comprometterebbe l'attività catalitica.

Test indipendenti hanno dimostrato che né il nitrato di samario né il suo prodotto solido di decomposizione (che è probabilmente un ossido) catalizzano la decomposizione del perossido. Ciò potrebbe significare che il trattamento con nitrato di samario può funzionare ossidando l'argento. Tuttavia, esiste anche una versione (senza giustificazione scientifica) secondo cui il trattamento con nitrato di samario impedisce alle bolle dei prodotti gassosi della decomposizione di aderire alla superficie del catalizzatore. Nel presente lavoro, lo sviluppo di motori leggeri è stato in definitiva considerato più importante della risoluzione degli enigmi della catalisi.

Schema del motore

Tradizionalmente, i motori al perossido utilizzano una struttura in acciaio saldato. Coefficiente più alto dell'acciaio dilatazione termica l'argento porta alla compressione del pacchetto del catalizzatore d'argento quando riscaldato, seguita dalla comparsa di crepe tra il pacchetto e le pareti della camera dopo il raffreddamento. Per evitare che il perossido liquido bypassi le griglie del catalizzatore attraverso questi spazi, tra le griglie vengono solitamente utilizzate guarnizioni ad anello.

Invece, questo lavoro ha ottenuto buoni risultati utilizzando camere motore in bronzo (lega di rame C36000) su un tornio. Il bronzo è facile da lavorare e inoltre il suo coefficiente di dilatazione termica è vicino a quello dell'argento. Alla temperatura di decomposizione del perossido all'85%, circa 1200 F [circa 650 C], il bronzo ha un'eccellente resistenza. Questa temperatura relativamente bassa consente anche l'uso di un iniettore in alluminio.

Questa scelta di materiali facilmente lavorabili e concentrazioni di perossido facilmente ottenibili in condizioni di laboratorio sembra essere una combinazione piuttosto riuscita per condurre esperimenti. Si noti che l'utilizzo di perossido al 100% comporterebbe la fusione sia del catalizzatore che delle pareti della camera. La scelta data rappresenta un compromesso tra prezzo ed efficienza. Vale la pena notare che le camere di bronzo sono utilizzate sui motori RD-107 e RD-108, utilizzati su una portaerei di successo come la Soyuz.

Nella fig. La Figura 3 mostra una versione leggera del motore avvitato direttamente alla base della valvola del liquido di un piccolo apparato di manovra. A sinistra c'è un iniettore in alluminio da 4 grammi con guarnizione in fluoroelastomero. Il catalizzatore d'argento da 25 grammi è diviso per consentirne la visualizzazione da diverse angolazioni. Sulla destra c'è una piastra da 2 grammi che supporta la griglia del catalizzatore. Il peso totale delle parti indicate in figura è di circa 80 grammi. Uno di questi motori è stato utilizzato per le prove a terra di controllo di un veicolo da ricerca da 25 chilogrammi. Il sistema ha funzionato come previsto, compreso l'uso di 3,5 chilogrammi di perossido, senza alcuna perdita apparente di qualità.

Un'elettrovalvola ad azione diretta da 150 grammi disponibile in commercio avente un orifizio da 1,2 mm e una bobina da 25 ohm azionata da una sorgente da 12 volt ha mostrato risultati soddisfacenti. Le superfici della valvola che entrano in contatto con il liquido sono realizzate in acciaio inossidabile, alluminio e Viton. La massa lorda regge favorevolmente il confronto con la massa di oltre 600 grammi del propulsore da 3 libbre [circa 13N] utilizzato per mantenere il controllo dell'assetto dello stadio Centaurus fino al 1984.

Prova del motore

Il motore progettato per gli esperimenti era leggermente più pesante di quello finale, in modo da poter testare, ad esempio, l'effetto di una maggiore quantità di catalizzatore. L'ugello è stato avvitato separatamente al motore, il che ha permesso di adattare il catalizzatore alle dimensioni regolando la forza di serraggio dei bulloni. Appena a monte dell'ugello c'erano i connettori per i sensori di pressione e temperatura del gas.

Riso. 4 mostra la configurazione pronta per l'esperimento. Esperimenti diretti in condizioni di laboratorio sono possibili grazie all'uso di carburante abbastanza innocuo, bassi valori di spinta, funzionamento in condizioni ambientali normali e pressione atmosferica e l'uso di strumenti semplici. Le pareti protettive dell'unità sono costituite da lastre di policarbonato spesse mezzo pollice [circa 12 mm], montate su un telaio in alluminio, in condizioni di buona ventilazione. I pannelli sono stati testati per una forza di rottura di 365.000 N*s/m^2. Ad esempio, un frammento di 100 grammi, che si muove ad una velocità supersonica di 365 m/s, si fermerà se l'area di impatto è di 1 quadrato. cm.

Nella foto, la camera del motore è orientata verticalmente, appena sotto il tubo di scarico. I sensori di pressione all'ingresso dell'iniettore e la pressione all'interno della camera si trovano sulla piattaforma della bilancia e misurano il tiraggio. Gli indicatori digitali del tempo di funzionamento e della temperatura si trovano all'esterno delle pareti dell'unità. L'apertura della valvola principale include una piccola serie di indicatori. La registrazione dei dati viene effettuata installando tutti gli indicatori nel campo visivo della videocamera. Le misurazioni finali sono state effettuate utilizzando un gesso termosensibile, utilizzato per tracciare una linea lungo la lunghezza della camera di catalisi. Il cambiamento di colore corrispondeva a temperature superiori a 800 F [circa 430 C].

Il contenitore con il perossido concentrato è posizionato a sinistra della bilancia su un supporto separato, in modo che le variazioni della massa del carburante non influenzino la misurazione della spinta. Utilizzando pesi standard, è stato verificato che il tubo che fornisce il perossido alla camera fosse sufficientemente flessibile da raggiungere una precisione di misurazione entro 0,01 lbf [circa 0,04 N]. Il contenitore del perossido era costituito da un grande tubo in policarbonato e calibrato in modo che le variazioni del livello del liquido potessero essere utilizzate per calcolare l'IC.

Parametri del motore

Il motore sperimentale è stato testato più volte nel corso del 1997. Le prime corse utilizzavano un iniettore restrittivo e una dimensione della gola piccola, con molto basse pressioni. L'efficienza del motore sembrava essere altamente correlata all'attività del catalizzatore a strato singolo utilizzato. Una volta ottenuta una decomposizione affidabile, la pressione nel serbatoio è stata registrata a 300 psig [circa 2,1 MPa]. Tutti gli esperimenti sono stati condotti con una temperatura iniziale dell'attrezzatura e del carburante di 70°F [circa 21°C].

L'avviamento breve iniziale è stato effettuato per evitare una partenza "bagnata", che avrebbe causato uno scarico visibile. Tipicamente, l'avvio iniziale veniva effettuato per 5 s ad una portata<50%, но вполне хватало бы и 2 с. Затем шёл основной прогон в течение 5-10 с, достаточных для полного прогрева двигателя. Результаты показывали температуру газа в 1150F , что находится в пределах 50F от теоретического значения. 10-секундные прогоны при постоянных условиях использовались для вычисления УИ. Удельный импульс оказывался равным 100 с , что, вероятно, может быть улучшено при использовании более оптимальной формы сопла, и, особенно, при работе в вакууме.

La lunghezza del catalizzatore d'argento è stata ridotta con successo da un valore conservativo di 2,5 pollici [circa 64 mm] a 1,7 pollici [circa 43 mm]. Il progetto finale del motore prevedeva fori del diametro di 9 1/64 pollici [circa 0,4 mm] sulla faccia piatta dell'iniettore. La sezione critica da 1/8 di pollice ha prodotto 3,3 lbf di spinta con una pressione della camera di 220 psig e una differenza di pressione di 255 psig tra la valvola e la sezione critica.

Il carburante distillato (Tabella 1) ha fornito risultati coerenti e misurazioni della pressione coerenti. Dopo aver utilizzato 3 kg di carburante e 10 avviamenti, il punto di temperatura di 800°F sulla camera era a 1/4 di pollice dalla superficie dell'iniettore. Allo stesso tempo, per confronto, il tempo di funzionamento del motore con 80 ppm di impurità era inaccettabile. Le fluttuazioni di pressione nella camera ad una frequenza di 2 Hz hanno raggiunto un valore del 10% dopo aver consumato solo 0,5 kg di carburante. Il punto di temperatura di 800F è a oltre 1 pollice di distanza dall'iniettore.

Alcuni minuti in acido nitrico al 10% hanno ripristinato il catalizzatore in buone condizioni. Nonostante il fatto che una certa quantità di argento fosse disciolta insieme ai contaminanti, l'attività del catalizzatore era migliore rispetto a quella ottenuta dopo aver trattato un catalizzatore nuovo e non utilizzato con acido nitrico.

Va notato che sebbene il tempo di riscaldamento del motore venga misurato in secondi, se il motore è già caldo sono possibili impulsi notevolmente più brevi. La risposta dinamica di un sottosistema di propulsione liquida da 5 kg in una sezione lineare ha mostrato un tempo di impulso inferiore a 100 ms, con un impulso trasmesso di circa 1 N*s. Nello specifico, lo spostamento è stato di circa +/- 6 mm alla frequenza di 3 Hz, limitato dalla velocità di controllo del sistema.

Opzioni per costruire un telecomando

Nella fig. La Figura 5 mostra alcuni dei possibili schemi motori, anche se, ovviamente, non tutti. Tutti i circuiti dei fluidi sono adatti all'utilizzo del perossido e ciascuno può essere utilizzato anche per un motore a due componenti. La riga superiore elenca i circuiti comunemente utilizzati sui satelliti con componenti propellenti tradizionali. La riga centrale mostra come i sistemi di gas compresso possono essere utilizzati per compiti di controllo dell'assetto. I progetti più complessi che possono potenzialmente ottenere un peso dell'attrezzatura inferiore sono mostrati nella riga inferiore. Le pareti dei serbatoi mostrano schematicamente i diversi livelli di pressione tipici di ciascun impianto. Notiamo anche la differenza nelle designazioni dei motori a razzo a propellente liquido e dei sistemi di propulsione funzionanti a gas compresso.

Schemi tradizionali

L'opzione A è stata utilizzata su alcuni dei satelliti più piccoli per la sua semplicità e perché i sistemi di gas compresso (valvole con ugelli) possono essere molto leggeri e piccoli. Questa opzione è stata utilizzata anche su grandi veicoli spaziali, come il sistema di controllo dell'assetto dell'azoto di Skylab negli anni '70.

L'opzione B è la soluzione più semplice per il carburante liquido ed è stata testata molte volte in volo con l'idrazina come carburante. Il gas che mantiene la pressione nel serbatoio solitamente occupa un quarto del serbatoio durante il lancio. Il gas si espande gradualmente durante il volo, quindi si dice che la pressione venga "espulsa". Tuttavia, un calo di pressione riduce sia la spinta che l’IU. La pressione massima del fluido nel serbatoio si verifica durante l'avvio, il che aumenta il peso dei serbatoi per motivi di sicurezza. Un esempio recente è il Lunar Prospector, che aveva circa 130 kg di idrazina e 25 kg di massa di propulsione.

L'opzione C è ampiamente utilizzata con i tradizionali carburanti tossici singoli e doppi. Per i satelliti più piccoli è necessario aggiungere un sistema di propulsione a gas compresso per mantenere l'orientamento, come descritto sopra. Ad esempio, aggiungendo un sistema di propulsione a gas compresso all'Opzione C si ottiene l'Opzione D. Sistemi di propulsione di questo tipo, alimentati da azoto e perossido concentrato, sono stati costruiti presso il Lawrence Laboratory (LLNL) per consentire il test in sicurezza di prototipi di sistemi di controllo dell'assetto microsatellitari alimentati da propellenti non tossici.

Mantenimento dell'orientamento utilizzando gas caldi

Per i satelliti più piccoli, al fine di ridurre la fornitura di gas compresso e la massa dei serbatoi, ha senso realizzare un sistema di controllo dell'assetto che funzioni con gas caldi. A livelli di spinta inferiori a 1 lbf [circa 4,5 N], i sistemi a gas compresso esistenti sono un ordine di grandezza più leggeri dei motori a propellente liquido monopropellente (Figura 1). Controllando il flusso del gas, è possibile ottenere impulsi più piccoli rispetto al controllo del liquido. Tuttavia, avere a bordo gas inerte compresso è inefficace a causa del grande volume e peso dei serbatoi a pressione. Per questi motivi, sarebbe auspicabile generare gas per mantenere l’orientamento dal liquido man mano che le dimensioni dei satelliti diminuiscono. Questa opzione non è stata ancora utilizzata nello spazio, ma l'opzione E è stata testata in laboratorio utilizzando idrazina, come notato sopra (3). Il livello di miniaturizzazione dei componenti era piuttosto impressionante.

Per ridurre ulteriormente il peso delle apparecchiature e semplificare il sistema di stoccaggio, è auspicabile evitare del tutto i serbatoi di stoccaggio del gas. L'opzione F è potenzialmente interessante per i sistemi a perossido in miniatura. Se è necessario lo stoccaggio del carburante a lungo termine in orbita prima del funzionamento, il sistema può essere lanciato senza pressione iniziale. A seconda dello spazio disponibile nei serbatoi, delle dimensioni dei serbatoi e del loro materiale, il sistema può essere progettato per essere pressurizzato in un momento predeterminato del volo.

L'opzione D prevede due fonti di carburante indipendenti per la manovra e il controllo dell'assetto, il che obbliga a tenere conto in anticipo del consumo di ciascuna di queste funzioni. I sistemi E ed F, che producono gas caldo per mantenere l'assetto dal propellente utilizzato per le manovre, hanno una maggiore flessibilità. Ad esempio, il carburante non utilizzato durante le manovre può essere utilizzato per prolungare la vita di un satellite che deve mantenere il suo orientamento.

Idee che si ricaricano da sole

Solo le opzioni più complesse nell'ultima riga di Fig. 5 può fare a meno di un serbatoio di stoccaggio del gas e fornire comunque una pressione costante man mano che il carburante viene consumato. Possono essere lanciati senza pompaggio iniziale o con bassa pressione, il che riduce il peso dei serbatoi. L'assenza di gas compressi e liquidi sotto pressione riduce i pericoli durante l'avviamento. Ciò può portare a riduzioni significative dei costi nella misura in cui l'attrezzatura standard acquistata è considerata sicura per gestire basse pressioni e componenti non eccessivamente tossici. Tutti i motori di questi sistemi utilizzano un unico serbatoio del carburante, garantendo la massima flessibilità.

Le opzioni G e H possono essere chiamate sistemi liquidi "gas caldo sotto pressione" o "soffio-pressurizzazione", nonché "gas da liquido" o "autopressurizzazione". La pressurizzazione controllata del serbatoio del combustibile esaurito richiede la capacità di aumentare la pressione.

L'opzione G utilizza un serbatoio con una membrana deviata dalla pressione in modo che inizialmente la pressione del liquido sia superiore alla pressione del gas. Ciò può essere ottenuto utilizzando una valvola differenziale o un diaframma elastico che separa il gas e il liquido. È possibile utilizzare anche l'accelerazione, ad es. gravità nelle applicazioni terrestri o forza centrifuga in un veicolo spaziale rotante. L'opzione H funziona con qualsiasi serbatoio. Una speciale pompa di mantenimento della pressione circola attraverso il generatore di gas e ritorna al volume libero nel serbatoio.

In entrambi i casi, il regolatore del fluido impedisce feedback e pressioni arbitrariamente elevate. Per il normale funzionamento del sistema è necessaria una valvola aggiuntiva, collegata in serie al regolatore. In futuro potrà essere utilizzato per controllare la pressione nel sistema fino alla pressione impostata dal regolatore. Ad esempio, le manovre di cambio orbitale verranno eseguite a piena pressione. La pressione ridotta consentirà un allineamento più accurato dei 3 assi risparmiando carburante per prolungare la vita del veicolo (vedere Appendice).

Nel corso degli anni sono stati condotti esperimenti con pompe ad area diversa sia nella progettazione delle pompe che in quella dei serbatoi, e ci sono molti documenti che descrivono tali progetti. Nel 1932, Robert H. Goddard et al. costruirono una pompa azionata da una macchina per controllare l'azoto liquido e gassoso. Tra il 1950 e il 1970 furono fatti diversi tentativi che prevedevano le varianti G e H per il volo atmosferico. Questi tentativi di riduzione del volume sono stati effettuati per ridurre la resistenza. Questo lavoro fu successivamente interrotto con lo sviluppo diffuso di razzi a combustibile solido. Più recentemente, si è lavorato su sistemi di autopressurizzazione che utilizzano idrazina e valvole differenziali, con alcune innovazioni per applicazioni specifiche.

I sistemi di stoccaggio di carburante liquido autopressurizzati non sono stati presi seriamente in considerazione per i voli di lunga durata. Esistono diversi motivi tecnici per cui, al fine di progettare un sistema di successo, è necessario garantire proprietà di spinta altamente prevedibili per tutta la vita utile del sistema di propulsione. Ad esempio, un catalizzatore sospeso nel gas di sovralimentazione può decomporre il carburante all'interno del serbatoio. La separazione dei serbatoi, come nell'opzione G, sarà necessaria per garantire l'operatività nei voli che richiedono un lungo periodo di riposo dopo la manovra iniziale.

Il ciclo di lavoro della spinta è importante anche per ragioni termiche. Nella fig. 5G e 5H, il calore rilasciato durante la reazione nel generatore di gas viene disperso nelle parti circostanti durante un lungo volo con rare accensioni del telecomando. Ciò corrisponde all'utilizzo di guarnizioni morbide per impianti a gas caldo. Le guarnizioni metalliche per alte temperature hanno un tasso di perdita più elevato, ma saranno necessarie solo se il ciclo operativo del telecomando è intenso. Le domande sullo spessore dell'isolamento termico e sulla capacità termica dei componenti devono essere considerate con una buona comprensione della natura prevista del funzionamento del telecomando durante il volo.

Motori alimentati da pompe

Nella fig. La pompa 5J fornisce carburante dal serbatoio a bassa pressione alla camera del motore ad alta pressione. Questo approccio fornisce la massima manovrabilità ed è standard per le fasi dei veicoli di lancio. Sia la velocità che l'accelerazione del veicolo possono essere elevate, poiché né il motore né il serbatoio del carburante sono particolarmente pesanti. La pompa deve essere progettata per un rapporto energia/massa molto elevato per giustificare la sua applicazione.

Sebbene la fig. 5J è alquanto semplificato ed è incluso qui per dimostrare che si tratta di un'opzione molto diversa dall'opzione H. In quest'ultimo caso, la pompa viene utilizzata come meccanismo ausiliario e i requisiti per la pompa sono diversi da quelli della pompa del motore.

Il lavoro continua, compresi i test sui motori a razzo funzionanti con perossido concentrato e l'utilizzo di unità di pompaggio. È possibile che test sui motori facilmente ripetibili e a basso costo utilizzando carburanti non tossici portino a progetti ancora più semplici e affidabili rispetto a quelli precedentemente ottenuti utilizzando progetti con idrazina pompata.

Prototipo di sistema di autopressurizzazione del serbatoio

Sebbene il lavoro continui sull'implementazione dei circuiti H e J in Fig. 5, l'opzione più semplice è G ed è stata testata per prima. L'attrezzatura richiesta è leggermente diversa, ma lo sviluppo di tecnologie simili rafforza reciprocamente l'effetto dello sviluppo. Ad esempio, la temperatura e la durata delle guarnizioni in fluoroelastomero, dei lubrificanti contenenti fluoro e delle leghe di alluminio sono direttamente correlate a tutti e tre i concetti del sistema.

Riso. 6 illustra un'apparecchiatura di prova a basso costo che utilizza una pompa con valvola differenziale costituita da un pezzo di tubo di alluminio da 3 pollici [circa 75 mm] di diametro con uno spessore di parete di 0,065 pollici [circa 1,7 mm] fissato alle estremità tra O- anelli. Non sono necessarie saldature, il che semplifica il controllo del sistema dopo il test, la modifica della configurazione del sistema e riduce anche i costi.

Questo sistema di perossido concentrato autopressurizzato è stato testato utilizzando elettrovalvole disponibili in commercio e strumenti poco costosi, come durante lo sviluppo del motore. Uno schema approssimativo del sistema è mostrato in Fig. 7. Oltre alla termocoppia immersa nel gas, la temperatura è stata misurata anche sul serbatoio e sul generatore di gas.

Il serbatoio è progettato in modo tale che la pressione del liquido al suo interno sia leggermente superiore alla pressione del gas (???). Numerosi lanci sono stati condotti utilizzando una pressione atmosferica iniziale di 30 psig [circa 200 kPa]. Quando la valvola di controllo si apre, il flusso attraverso il generatore di gas fornisce vapore e ossigeno nel canale di mantenimento della pressione nel serbatoio. Il feedback positivo del primo ordine del sistema fa sì che la pressione aumenti esponenzialmente finché il regolatore del fluido non chiude a 300 psi [circa 2 MPa].

La sensibilità alla pressione in ingresso è inaccettabile per i regolatori di pressione del gas attualmente utilizzati sui satelliti (Figura 5A e C). In un sistema a fluido autopressurizzante, la pressione di ingresso del regolatore rimane entro un intervallo ristretto. In questo modo si evitano molte delle complessità inerenti ai circuiti regolatori convenzionali utilizzati nell'industria aerospaziale. Il regolatore da 60 grammi ha solo 4 parti mobili, senza contare molle, guarnizioni e viti. Il regolatore ha una guarnizione flessibile per chiudersi quando viene superata la pressione. Questo semplice schema assialsimmetrico è sufficiente in quanto non è necessario mantenere la pressione entro certi limiti all'ingresso del regolatore.

Anche il generatore di gas è semplificato a causa dei bassi requisiti per l'intero sistema. Con una differenza di pressione di 10 psi, il flusso di carburante è sufficientemente basso da poter utilizzare i modelli di iniettori più semplici. Inoltre, l'assenza di una valvola di sicurezza all'ingresso del generatore di gas provoca solo piccole vibrazioni dell'ordine di 1 Hz nella reazione di decomposizione. Di conseguenza, il riflusso relativamente piccolo durante l'avvio del sistema riscalda il regolatore non più di 100°F.

I test iniziali non hanno utilizzato un regolatore; allo stesso tempo, è stato dimostrato che la pressione nel sistema può essere mantenuta a qualsiasi livello, da quello consentito dall'attrito della guarnizione al limitatore di pressione di sicurezza nel sistema. Questa flessibilità del sistema può essere utilizzata per ridurre i requisiti di spinta del controllo d'assetto durante la maggior parte della vita del satellite, per le ragioni sopra indicate.

Un'osservazione che in seguito sembrò ovvia fu che il serbatoio sarebbe diventato più caldo se il sistema avesse subito fluttuazioni di pressione a bassa frequenza se utilizzato senza l'uso di un regolatore. Una valvola di sicurezza all'ingresso del serbatoio in cui viene fornito il gas compresso potrebbe eliminare il flusso di calore aggiuntivo derivante dalle fluttuazioni di pressione. Questa valvola impedirebbe anche l'accumulo di pressione nel serbatoio, ma questo non è necessariamente importante.

Anche se le parti in alluminio fondono alla temperatura di decomposizione del perossido all'85%, la temperatura scende leggermente a causa della perdita di calore e del flusso di gas intermittente. Il serbatoio mostrato nella foto aveva temperature ben inferiori a 200F durante i test di mantenimento della pressione. Allo stesso tempo, la temperatura di uscita del gas ha superato i 400°F durante una commutazione abbastanza vigorosa della valvola del gas caldo.

La temperatura del gas in uscita è importante perché indica che l'acqua rimane in uno stato di vapore surriscaldato all'interno del sistema. La gamma da 400F a 600F sembra ideale, poiché è abbastanza fredda per apparecchiature economiche e leggere (alluminio e guarnizioni morbide) e abbastanza calda da catturare gran parte dell'energia dal propellente utilizzato per mantenere l'imbarcazione orientata dai getti di gas. Durante i periodi di funzionamento a pressione ridotta, un ulteriore vantaggio è che la temperatura viene mantenuta al minimo. necessario per evitare la formazione di condensa.

Per operare il più a lungo possibile entro limiti di temperatura accettabili, parametri come lo spessore dell'isolamento termico e la capacità termica complessiva della struttura devono essere adattati a un profilo di tiraggio specifico. Come previsto, dopo il test è stata trovata acqua di condensa nel serbatoio, ma questa massa inutilizzata rappresenta una piccola parte della massa totale del carburante. Anche se tutta l'acqua del flusso di gas utilizzato per orientare l'apparecchio si condensa, il 40% della massa di combustibile sarà comunque gassosa (per l'85% perossido). Anche questa opzione risulta essere migliore rispetto all’utilizzo dell’azoto compresso, poiché l’acqua è più leggera di un costoso e moderno serbatoio di azoto.

L'apparecchiatura di prova mostrata in Fig. 6 è ovviamente lungi dall'essere un sistema di trazione completo. Motori a liquido approssimativamente dello stesso tipo descritto in questo articolo possono, ad esempio, essere collegati al connettore di uscita del serbatoio, come mostrato in Fig. 5G.

Piani per la sovralimentazione con una pompa

Per testare il concetto mostrato in Fig. 5H, è in corso lo sviluppo di una pompa affidabile alimentata a gas. A differenza di un serbatoio con regolazione della pressione differenziale, la pompa deve essere riempita più volte durante il funzionamento. Ciò significa che saranno necessarie valvole di scarico del liquido e valvole automatiche del gas per rilasciare il gas a fine corsa e aumentare nuovamente la pressione.

Si prevede di utilizzare una coppia di camere di pompaggio che funzionano alternativamente, invece della camera minima richiesta. Ciò garantirà il funzionamento costante del sottosistema di orientamento sul gas caldo a pressione costante. L'obiettivo è poter selezionare un serbatoio per ridurre il peso del sistema. La pompa funzionerà con parte del gas proveniente dal generatore di gas.

Discussione

La mancanza di opzioni di propulsione adeguate per i piccoli satelliti non è una novità e si stanno prendendo in considerazione diverse opzioni per affrontare questo problema (20). Una migliore comprensione delle sfide associate alla progettazione della propulsione tra i clienti del sistema aiuterà ad affrontare meglio questo problema, mentre una migliore comprensione delle sfide della propulsione satellitare è ormai attesa da parte dei progettisti di propulsione.

Questo articolo ha esaminato le possibilità di utilizzo del perossido di idrogeno utilizzando materiali e tecniche poco costosi applicabili su piccola scala. I risultati ottenuti possono essere applicati anche ai motori a combustione a base di idrazina monocomponente, nonché nei casi in cui il perossido può fungere da agente ossidante in combinazioni bicomponenti non tossiche. Quest'ultima opzione include i combustibili alcolici autoinfiammabili, descritti in (6), nonché gli idrocarburi liquidi e solidi, che si accendono al contatto con l'ossigeno caldo risultante dalla decomposizione del perossido concentrato.

La tecnologia relativamente semplice del perossido descritta in questo documento può essere utilizzata direttamente nei veicoli spaziali sperimentali e in altri piccoli satelliti. Solo una generazione fa, le orbite terrestri basse e persino lo spazio profondo venivano esplorate utilizzando tecnologie praticamente nuove e sperimentali. Ad esempio, il sistema di atterraggio del Lunar Surveyor comprendeva numerosi sigilli morbidi che oggi potrebbero essere considerati inaccettabili, ma erano abbastanza adeguati per i compiti assegnati. Al giorno d’oggi, molti strumenti scientifici ed elettronici sono altamente miniaturizzati, ma la tecnologia di controllo remoto non soddisfa le esigenze dei piccoli satelliti o delle piccole sonde lunari.

L'idea è che l'attrezzatura personalizzata possa essere progettata per applicazioni specifiche. Ciò, ovviamente, contraddice l'idea di "ereditarietà" tecnologica che di solito prevale nella scelta dei sottosistemi satellitari. Alla base di questa opinione c’è il presupposto che i dettagli dei processi non siano sufficientemente compresi per sviluppare e lanciare sistemi completamente nuovi. Questo articolo è stato motivato dalla convinzione che la possibilità di esperimenti frequenti e a basso costo avrebbe fornito le conoscenze necessarie ai progettisti di piccoli satelliti. Comprendendo sia le esigenze dei satelliti che le capacità tecnologiche si ha la possibilità di ridurre i requisiti di sistema non necessari.

Ringraziamenti

Molte persone hanno contribuito a far conoscere all'autore la tecnologia missilistica al perossido di idrogeno. Tra loro ci sono Fred Aldridge, Kevin Bolinger, Mitchell Clapp, Tony Friona, George Garboden, Ron Humble, Jordyn Kare, Andrew Kubica, Tim Lawrence, Martin Minthorn, Malcolm Paul, Jeff Robinson, John Ruzek, Jerry Sanders, Jerry Sellers e Mark Ventura. .

La ricerca faceva parte del programma Clementine 2 e del Microsatellite Technologies Program presso il Lawrence Laboratory, supportato dall'US Air Force Research Laboratory. Questo lavoro ha utilizzato fondi del governo degli Stati Uniti ed è stato condotto presso il Lawrence Livermore National Laboratory, Università della California, sotto contratto W-7405-Eng-48 con il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti.

In un'officina domestica o in un garage, spesso è necessario utilizzare un bruciatore a gas. Ha la più ampia gamma di applicazioni, dalla saldatura alla riparazione del tetto. Per non parlare della necessità di riscaldare la parte metallica per la lavorazione.

Quando si eseguono lavori di lavorazione dei metalli su metallo, è possibile utilizzare un cannello a gas per riscaldare il pezzo ai fini del successivo indurimento. Se sei impegnato nella saldatura elettrica, quando lavori con alcuni metalli è necessario riscaldare l'area della futura saldatura.

I negozi di utensili vendono una varietà di strumenti per lavorare in sicurezza con il fuoco. Un bruciatore a propano può essere di qualsiasi dimensione e configurazione. La dimensione di una penna a sfera per la saldatura di gioielli.

Oppure m nuova rampa ugelli per il riscaldamento del bitume sul tetto:

Il vantaggio delle opzioni industriali è il certificato di sicurezza. Tuttavia, non c’è nulla nel design che non possa essere replicato a casa. Poiché qualsiasi prodotto nel negozio costa un sacco di soldi, ti diremo come realizzare un bruciatore a gas con le tue mani.

Importante! I dispositivi fatti in casa per lavorare con il fuoco comportano potenziali pericoli. Pertanto, una torcia a propano prodotta senza competenze tecniche viene utilizzata a proprio rischio e pericolo.

Disegni e istruzioni passo passo per realizzare un bruciatore

Diamo uno sguardo più da vicino alle sfumature a cui dovresti prestare attenzione quando crei un bruciatore.

• Innanzitutto è necessario utilizzare metalli refrattari. Un bruciatore opportunamente configurato può produrre fino a 1000°C, quindi l'ugello deve corrispondere alla temperatura della fiamma;
• È importante scegliere una gru funzionante affidabile. Se qualcosa va storto, prima viene interrotta l’erogazione del gas ed il pericolo viene eliminato. Se il rubinetto perde non potrete spegnere velocemente la fiamma;
• Il collegamento alla fonte di gas (una bombola con valvola o una bombola di propano da 5 litri con riduttore) deve essere affidabile. È proprio quando si utilizzano valvole di intercettazione di bassa qualità che si verificano la maggior parte degli incidenti.

Un bruciatore a gas è un dispositivo speciale che garantisce una combustione uniforme del gas e consente di regolare l'alimentazione del carburante. Spesso non tutti possono permettersi un dispositivo del genere, ma un bruciatore a gas fai-da-te realizzato con materiali di scarto sarà un'alternativa economica e pratica agli analoghi prodotti in fabbrica.

I componenti principali nella produzione di potenti bruciatori a gas sono le valvole industriali. Potrebbero essere nuovi, ma per un dispositivo fatto in casa è sufficiente utilizzare quelli usati se non vi sono perdite di gas. Sono progettati per funzionare in tandem con una bombola di gas propano da 50 litri, dotata di valvola ad angolo e riduttore.

Bruciatore con valvola VK-74

La struttura di questo bruciatore è mostrata in Fig. 1. Come base viene utilizzata la valvola della bombola di ossigeno VK-74. All'estremità di uscita è installata una maniglia di raccordo lavorata su un tornio, alla parte corrugata della quale è collegato il tubo dalla bombola. Sulla parte della valvola con filettatura conica K3/4˝ con la quale era collegata alla bombola del gas viene avvitato un tappo con foro predisposto con filettatura per l'ugello. È possibile utilizzare una fiamma ossidrica già pronta o un fornello a gas.

L'ugello è costituito da un pezzo di tubo d'acciaio da 1/4˝ lungo 100 mm e saldato al cappuccio su due pezzi di filo da ∅5 mm. Tra il tappo e l'ugello è necessario lasciare una distanza di 15 mm per consentire l'ingresso dell'aria nella zona di combustione. La posizione dell'ugello viene regolata piegando i fermafili per ottenere una posizione centrale della fiamma.

Sequenza di azioni per accendere il bruciatore:

1. Aprire la valvola della bombola;
2. Avvicinare un fiammifero acceso all'ugello ed aprire lentamente la valvola del bruciatore;
3. Controllare l'accensione del gas;
4. Regolare la fiamma utilizzando la valvola del bruciatore

A proposito! La temperatura della fiamma più alta si trova all'estremità della parte verde-blu della torcia.

Un bruciatore a gas fatto in casa di questo design presenta uno svantaggio associato alla posizione della valvola. Il flusso di gas è diretto nella direzione opposta alla posizione normale. Le guarnizioni del premistoppa subiscono una pressione del gas costante (anche quando la valvola è chiusa), quindi è necessario monitorare costantemente la tenuta delle guarnizioni.

Attenzione! La valvola VK-74 deve essere utilizzata solo durante la regolazione della fiamma. Interrompere l'erogazione del gas solo alla bombola

Bruciatore convertito da taglierina per gas acetilene

Se hai una torcia ad acetilene con una valvola di alimentazione dell'ossigeno difettosa, non affrettarti a buttarla via. È adatto anche per realizzare un bruciatore (Fig. 2). La camera di miscelazione richiede modifiche, il cui contenuto deve essere rimosso per ridurre il peso. La canna dell'ossigeno e la valvola dovranno essere rimosse. Saldare il foro risultante con lega per saldatura dura. Collegare il tubo proveniente dal riduttore della bombola del gas ad un raccordo con filettatura sinistra M16×1,5.

Utilizzando un dado per raccordi, fissare una punta fatta in casa piegata a 45° alla camera di miscelazione per facilitare il lavoro con il bruciatore. Avvitare una flangia con un ugello saldato sulla filettatura della punta.

Una delle opzioni per un bruciatore di questo tipo è utilizzare un cappuccio con filettatura M22 × 1,5. Il design dell'ugello qui è simile all'ugello del bruciatore descritto sopra. Il bruciatore a gas fatto in casa è pronto per l'uso.

Mini bruciatore a gas

I mini bruciatori a gas sono più adatti per lavorare con piccole parti. Il mini bruciatore si basa su un ago per gonfiare i palloni. È necessario fare un taglio leggermente più in là della metà dell'ago. Alcuni aghi hanno già un foro simile, che accelera notevolmente il processo di lavoro. Successivamente, devi prendere l'ago della siringa e piegarlo di circa 45 gradi al centro.

Design mini bruciatore a gas

È meglio affilare l'estremità appuntita dell'ago di una siringa in modo che sia diritta. Successivamente, è necessario inserirlo nell'ago a sfera in modo che un'estremità fuoriesca dal foro e l'altra sporga di diversi mm dall'ago grande. La mini struttura risultante dovrebbe essere fissata mediante saldatura. Successivamente, i contagocce devono essere attaccati alle basi dei due aghi. Morsetti: i regolatori contagocce devono essere spostati il ​​più vicino possibile agli aghi. Nel bruciatore risultante fungeranno da regolatori dell'alimentazione di gas e aria. Devono anche essere fissati insieme, ed è meglio farlo usando una pistola termica. Non resta che collegare una fonte di gas compresso al dispositivo finito, il bruciatore è pronto per l'uso. Questo bruciatore a gas fatto in casa può riscaldare oggetti fino a 1000 gradi. Dovresti lavorarci attentamente, osservando le precauzioni di sicurezza.

Riscaldatore a infrarossi

L'utilizzo di bruciatori a gas fatti in casa può darti l'idea di creare il tuo riscaldatore a infrarossi. Tali riscaldatori sono progettati per riscaldare case o garage a fronte dei prezzi del gas in costante aumento. Il modo più semplice per trattenere il calore è utilizzare la normale pellicola alimentare. Deve essere montato sulla parete dietro la batteria. I flussi di calore verranno riflessi dalla superficie di alluminio nella stanza, impedendo al calore di fuoriuscire attraverso le pareti.

In una versione più complessa, puoi utilizzare una spirale. Per fare ciò, è necessario acquistare una bobina a incandescenza e una porta a infrarossi nel negozio. Realizzare un dispositivo del genere è abbastanza semplice: la spirale deve essere posizionata in un blocco metallico collegato alla rete elettrica. Una porta a infrarossi è collegata alla struttura risultante. Questo dispositivo funziona in base alla capacità della porta di distribuire nella stanza le informazioni termiche ricevute dalla batteria calda.

Per garage o altri piccoli locali non residenziali, è più adatto un riscaldatore costituito da una piccola scatola di latta e sabbia di grafite. Un dispositivo del genere è abbastanza compatto, non richiede molto spazio e allo stesso tempo affronta bene i compiti ad esso assegnati. Prima di iniziare il lavoro, il contenitore deve essere accuratamente risciacquato e asciugato. Può avere qualsiasi diametro e dimensione; è importante che corrisponda pienamente alle tue idee su come dovrebbe essere il futuro riscaldatore.

La grafite deve essere miscelata con sabbia fine in rapporto uno a uno e riempire la scatola a metà. Da un foglio di lamiera bisogna ritagliare un cerchio del diametro adatto al contenitore di ferro, e ai suoi bordi attaccare il filo di piombo. Questa struttura dovrà essere posata su un impasto di sabbia e granito, e poi ricoperta con il restante impasto. Successivamente, il contenitore deve essere chiuso ermeticamente con un coperchio per creare artificialmente una pressione al suo interno. Il secondo filo del corpo contenitore è collegato alla batteria dell'auto.

È possibile regolare la temperatura di riscaldamento di tale dispositivo utilizzando il coperchio. Se avvitato più stretto, la temperatura della scatola di latta sarà più alta. Se è inferiore, perderà calore. È importante non lasciare che un tale riscaldatore si surriscaldi. In questi casi, la casella inizierà a brillare di rosso o arancione. In caso di surriscaldamento, avviene il processo di sinterizzazione della sabbia, che porta alla perdita di efficienza del bruciatore a gas fatto in casa. Per ripristinarlo, scuotere l'interno del dispositivo.

Un riscaldatore a infrarossi a gas è più costoso in termini di materiali, poiché richiede l'acquisto di un piccolo cuscino riscaldante in ceramica a infrarossi. È meglio non acquistare un dispositivo di grandi dimensioni, poiché sarà “alimentato” da una piccola bombola di propano con un volume di 1 litro. Inoltre, avrai bisogno di un bruciatore: un ugello con un rubinetto speciale. Innanzitutto bisogna eliminare tutti gli ugelli del bruciatore, lasciando solo il tubo e il rubinetto. Sul tubo viene inserito un tubo, che dovrebbe essere lungo poco più di mezzo metro. La bombola del gas è collegata a questo dispositivo. È molto importante che sia in posizione verticale, poiché il gas si muove verso l'alto e non in orizzontale. Questo riscaldatore funziona per due ore con una normale bombola da 200 grammi.

I pescatori usano spesso un dispositivo simile durante la pesca invernale in tenda. Una fornitura di bombole di gas consente di trascorrere comodamente la notte sul ghiaccio. Inoltre, questo design è sicuro, non ci sono fiamme libere che possono causare danni. Le piastrelle di ceramica necessitano solo di 10 minuti per riscaldarsi completamente, dopodiché iniziano a irradiare attivamente calore, riscaldando l'aria circostante.

Come realizzare un bruciatore a gas con le tue mani? O un riscaldatore? Molto semplice! L'importante è conoscere la struttura interna di questi dispositivi per avere un'idea del suo funzionamento. Dopodiché, realizzare una struttura fatta in casa non sarà difficile. La cosa principale è non dimenticare di osservare le precauzioni di sicurezza quando si lavora con il fuoco aperto o le sue fonti.

E saldatura di pezzi di piccole dimensioni. È necessario capire innanzitutto perché le persone hanno inventato la saldatura a gas e dove è consigliabile utilizzarla. Lasciatemi fare un semplice esempio: un elettricista sta installando i cavi in ​​una nuova casa e vuole saldare i fili di rame nella scatola di giunzione per una connessione affidabile. È chiaro che non c'è ancora alcun cablaggio e non c'è nessun posto dove attaccare il saldatore. È qui che viene in soccorso un bruciatore a gas o un saldatore a gas.

Spesso la saldatura e la saldatura a gas vengono utilizzate in gioielleria, quando sono necessarie un'elevata temperatura di fusione e una cucitura uniforme delle parti del prodotto.

Nella pratica radioamatoriale, i bruciatori a gas non sono molto comuni, ma non c'è niente di meglio di un bruciatore del genere quando si saldano radiatori, alloggiamenti e altre parti che richiedono un riscaldamento intenso. E quanto è bello termoretrarre con un bruciatore del genere: è semplicemente geniale. Bene, basta con i testi: procediamo con la recensione.

1° posto – mini bruciatore a gas con attacco per saldatura

Progettato sia per il riscaldamento di particolari di medie dimensioni che per la saldatura a contatto grazie al riscaldamento della punta dalla fiamma. Una specie di saldatore senza fili. La capacità del serbatoio del gas è di 8 ml. La temperatura della fiamma durante il riempimento con butano raggiunge i 1300 gradi Celsius e la temperatura della punta - 450 gradi. La lunghezza della fiamma è regolabile da 4 a 6 cm. La lunghezza del bruciatore è di 13 cm e il diametro è di 1,5 cm.

Vantaggi: piccolo ed economico, la ricarica è sufficiente per saldare diverse parti di medie dimensioni, c'è un ugello per la saldatura, è facile da ricaricare.

Screpolatura: nessuna accensione piezoelettrica.

2° classificato – microbruciatore a gas

Non c'è altro che un serbatoio con una valvola di riempimento e un ugello con un regolatore di alimentazione del gas. Lo ZC57100 non ha l'accensione piezoelettrica e viene fornito vuoto, quindi dovrai acquistare anche una cartuccia di gas: sarà adatta per gli accendini. In generale, per saldare due fili o termorestringere senza saldatore, è sufficiente una torcia del genere. Anche il bruciatore è lungo circa 20 cm e pesa 43 g.

Questo è il bruciatore più economico che si possa trovare e il prezzo di un microbruciatore di questo tipo è di 200 rubli.

Vantaggi: Il più economico, facile da ricaricare.

Screpolatura: fiamma piccola, il riempimento si esaurisce velocemente, non c'è accensione piezoelettrica.

3° posto – mini saldatore a gas KVT XZ-1

Questa torcia non è progettata solo per saldare, saldare, riparare dispositivi elettronici e gioielli. La fiamma di questo bruciatore è ovviamente regolabile. Può essere caricato con una bombola di gas più leggera standard. La lunghezza della fiamma raggiunge i 3 cm. Il tempo di funzionamento è di circa 20 minuti. La temperatura della fiamma raggiunge i 1300 gradi Celsius. La lunghezza del bruciatore stesso è esattamente di 20 cm.

Vantaggi: dimensioni ridotte, accensione piezoelettrica, marca.

Screpolatura: La lunghezza della fiamma non consente il riscaldamento di pezzi di medie e grandi dimensioni.

5° posto – bruciatore a butano KVT X-220

È posizionato come bruciatore per lavori di costruzione e riparazione. Sembra molto elegante. Il manico zigrinato si adatta bene alla mano. Dispone di un sistema di accensione della fiamma piezoelettrica. La capacità della bombola per butano altamente purificato è di 22 ml. Questa quantità di gas è sufficiente per 110 minuti di funzionamento continuo. La lunghezza della fiamma è regolabile da 30 a 80 mm da una fiamma acuta a forma di cuneo a una fiamma morbida con lingue gialle. Il peso era di soli 226 grammi con una lunghezza di 14 cm.

Vantaggi: una buona opzione per il lavoro desktop, c'è un supporto, accensione piezoelettrica e una comoda maniglia.

Screpolatura:È ingombrante, non puoi metterlo in tasca, non puoi inserirlo in uno spazio angusto.

Torce per saldare con gas da bomboletta

6° posto – bruciatore in metallo per bomboletta spray

Un bruciatore molto semplice e stretto che si inserisce su una bombola di gas. Il regolatore e l'ugello stretto consentono di raggiungere le parti giuste in spazi ristretti. Non c'è accensione piezoelettrica, ma tutto sembra di alta qualità: c'è metallo tutt'intorno e un grande regolatore di alimentazione del gas. Una bombola di butano consente di ottenere da questo bruciatore una temperatura di circa 1300 gradi Celsius.

Vantaggi: molto metallo, ugello stretto.

Screpolatura: nessuna accensione piezoelettrica.

7° posto: un bruciatore standard che si adatta a una lattina

Posizionato come fornello per turisti e per cucinare: barbecue, torte, sushi, ecc. Naturalmente può essere utilizzato per saldare, tagliare e saldare i metalli. Sono presenti l'accensione piezoelettrica e il regolatore di fiamma. Il bruciatore funziona classicamente con butano. Il corpo è in plastica, l'involucro dell'ugello è in acciaio inossidabile.

Vantaggi: adatto per cucinare, ha l'accensione piezoelettrica.

Screpolatura: Il corpo è in plastica, quindi bisogna fare attenzione a non romperlo.

8° posto – bruciatore a bombola con ugello largo

Il bruciatore in ottone non ha l'accensione piezoelettrica, ma può friggere bene barbecue e parti metalliche massicce. Il regolatore arancione consente di modificare facilmente la lunghezza della fiamma. Il butano proveniente da una bombola riscalda la fiamma a 1300 gradi.

Vantaggi: Adatto per cucinare e parti massicce.

Screpolatura: nessuna accensione piezoelettrica.

Torce di grandi dimensioni per brasatura e saldatura dual gas

9° posto – popolare mini bruciatore per lavori di gioielleria

Può essere utilizzato con due gas: acetilene + ossigeno o idrogeno + ossigeno. Dispone di comodi tubi flessibili e regolatori di alimentazione del gas direttamente sul bruciatore. Sono disponibili ugelli sostituibili per diverse intensità di fiamma. Potrebbe essere necessario acquistare adattatori aggiuntivi per bombole o regolatori di pressione.

Vantaggi: Comodo da tenere in mano, comode rotazioni, disponibilità di accessori sostituibili.

Screpolatura: Devi prenderti cura dei tubi sottili in modo che non avvelenino il gas.

10° posto - bruciatore ad ossigeno-acetilene con due manopole per l'erogazione della miscela di gas

Ha un lungo tubo ricurvo con un ugello all'estremità. Queste torce sono progettate per il taglio e la saldatura dei metalli. L'aumento della temperatura di combustione consente di saldare metalli ferrosi con uno spessore di saldatura da 0,5 a 0,2 mm. I bruciatori sono disponibili da 30 cm a 45 cm di lunghezza.

Vantaggi: permette di tagliare e saldare il metallo.

Screpolatura: nessuna accensione piezoelettrica.

Master Soldering è con te.