Тут я опишу конструкцію бюджетної електричної муфельній печі невеликого розміру. Потужність печі 500 Вт, теоретична температура до 800 градусів, але я не грів до туди, оскільки для цього у мене є серйозніше піч. Особливістю даної конструкції є гранична простота і гранично низька вартість комплектуючих. Таку конструкцію можна виготовити з підручних матеріалів за все за кілька днів, з яких основний час піде на сушку муфеля печі.
Верхній корпус печі з відкритими дверцятами. У центрі корпусу розміщується сам муфель. Теплоізоляція дверцята, як видно на фото, за допомогою азбестового картону на шпильках. Вікно закрите двома шарами слюди з деяким зазором між шарами.
Муфельна піч в зборі. Вона складається з двох скріплених між собою корпусів. У верхньому корпусі розміщений сам муфель, а в нижньому блок управління.
Я відразу раджу вам робити піч як у мене в різних корпусах. Це дозволить вам не паритися з охолодженням блоку управління різними вентиляторами. Верхній корпус буде нагріватися і створювати тягу, що в поєднанні з перфорацією в нижньому корпусі, буде досить для охолодження регулятора температури.
Виготовлення муфеля.
Муфель можна виготовити безліччю різних способів. Можна взяти готову керамічну трубу. Найкраще муллітокремнезёмістую МКР, можна трубу від старого реостата, від плавкого великого запобіжника. Якщо віддаєте перевагу прямокутну камеру, то краще ліпити самому. Оскільки мій сайт заточений на ті практичні конструкції, які мені вдалося зробити самому, то ось рецепт мого муфеля.
Каолін (каолінова глина) - 1 частина. Можна знайти біля фарфорового заводу. Привозять вагонами для виробництва порцеляни, фаянсу, електротехнічної кераміки. Якщо немає, піде будь-яка глина масніший.
Пісок-3 частини. Краще кар'єрний пісок, ніж річковий.
Все це ретельно перемішуємо, зачиняють водою до стану, коли грудка ще не розтікається, а тримає форму і залишаємо в поліетиленовому мішку на пару днів. Потім дістаємо і знову перемішуємо до однорідного стану. Потім вже ліпимо муфель.
Відступ.
Зараз у продажу є багато того, чого ще недавно не було. Зараз я для подібних робіт користуюся ось таким сполучною. Мертель єкатеринбурзького ооо Пічник і його характеристики. Варто мати на увазі, що це готовий мертель, т. Е. В ньому вже є присутнім наповнювач щоб при сушінні не втрачав обсяг. Тому додавати до нього велику фракцію, таку як пісок вже в меншому обсязі.
Отже, ліплення муфеля. Прямокутний муфель ліпиться в прямокутному фанерному або з крагеса ящику. Муфель з рівним подом і арочним склепінням ліпиться в такому ж ящику. Розмір ящика дорівнює зовнішньому розміру муфеля плюс 3-6% усадки. Ліпиться завжди зсередини ящика, оскільки муфель при сушінні стискається і при ліпленні зовні тріщини неминучі. Щоб суміш не прилипала до стінок ящика, стінки зсередини прокладаються поліетиленом. Якщо суміш напівсуха, то можна покласти папір. Так можна заощадити час сушіння.
Після того, як муфель виліплений, залишають сохнути на кілька днів. Коли стінки муфеля наберуть необхідну міцність, перевертають і знімають коробку з муфеля. Далі, якщо муфель недостатньо міцний для обмотки спіраллю, його кілька днів сушать на батареї або в печі. Потім повільно обпалюють до 900 градусів. Якщо у вас сутужно з випалюванням, в крайньому випадку можна залишити сухий необпаленої муфель. Але міцність буде вже не та.
Якщо муфель досить міцний, то обмотують спіраллю, наносять глину і в зборі сушать і обпалюють. У зборі це робити краще, оскільки обмазка краще буде триматися на напівсирому муфелі. Уважно стежте, щоб усередині спіралі не було пустот, все було заповнене обмазкой. Інакше буде локальний перегрів нихрома.
Розрахунок нагрівача.
Про розрахунок нагрівача в мережі багато матеріалів. Всі вони мають різний ступінь науковості цього питання. Наприклад, тут можна не тільки почитати різні міркування, але і розрахувати нагрівач на вбудованому калькуляторі. Вхідними даними є потужність печі, матеріал нагрівача, температури нагрівача і нагрівається вироби, конструкція і розміщення нагрівачів. На виході отримуємо діаметр і довжину дроту нагрівача. Але при найближчому розгляді з'ясовується, що діаметр обраний з міркувань економії матеріалу дроту і умови експлуатації близькі до ідеальних. У житті зазвичай буває все навпаки. Зазвичай в засіках лежить моток старого нихрома і його власника мучить питання, чи можна його використовувати на благо людини. І з потужністю печі теж суцільні питання.
Тому наведу свою методику розрахунку, нехай і не таку наукову, але засновану на своєму досвіді виготовлення подібних пристроїв.
Отже, перше з чим треба визначитися, це потужність печі. Потужність безпосередньо залежить від величини муфеля і застосовуваної футерування. Величину (обсяг) муфеля визначаєте самі, в залежності від величини нагріваються виробів.
Для сучасних печей із застосуванням волокнистих утеплювачів (МКРВ, ШПВ-350 і т. П.) Приблизна потужність на літр об'єму буде:
Обсяг камери печі (літрів) Питома потужність (Вт / літр)
1-5 500-300
5-10 300-120
10-50 120-80
50-100 80-60
100-500 60-50
Припустимо, наприклад, у вас обсяг камери 3 літри, тому потужність печі буде 1 200 Вт. У мене обсяг муфеля трохи більше літра, тому потужність нагрівача візьмемо 500 Вт.
Далі, обчислюємо струм через нагрівач:
I = P / U = 500/220 = 2,27 A
І величину опору нагрівача
R = U / I = 220 / 2,27 = 97 Ом
Далі ліземо в засіки і дивимося діаметр наявного нихрома. У мене виявився ніхром діаметром 0,65 мм. Далі по таблиці прикидаємо, чи витримає наш ніхром такий струм.
Діаметр (мм) 0,17 0,3 0,45 0,55 0,65 0,75 0,85
Допустимий струм (А) 1 2 3 4 5 6 7
Як бачимо, при діаметрі 0,65 допустимий струм 5 А, так що наші 2,27 А він витримає з великим запасом. Взагалі, при виготовленні нагрівача, потрібно брати дріт товстіший, тому що чим товще дріт, тим більше що витримується їй температура і термін служби.
Максимальні робочі температури нагрівальних елементів. тут:
GS 40 Нихром
GS 23-5 Еврофехраль
GS SY Суперфехраль
GS T Еврофехраль
АЛЕ! Це палиця з двома кінцями. Сильно потовщувати діаметр дроту ми не можемо, тому що щоб отримати розрахунковий опір 97 Ом, доведеться дуже сильно збільшувати довжину дроту, що може бути не прийнятно з конструктивних міркувань.
По таблиці визначаємо номінальний опір 1 погонного метра дроту. тут:
GS 40 Нихром
GS 23-5 Еврофехраль
GS SY Суперфехраль
GS T Еврофехраль
Отже, з таблиці для діаметра 0,65 мм беремо (і наступним виміром приладом підтверджуємо), номінальний опір 3,2 ОМ / метр. Отже, довжина дроту буде:
L = R / 3,2 = 97 / 3,2 = 30 Метрів
Ось і розплата за зайвий діаметр проводу зайвим метражём. Але це не біда, тому що мотати як є цей провід не буду, та й є небезпека не встежити і допустити межвитковое замикання на нашому муфелі. Цей провід потрібно навити на стрижень. Кінчик дроту разом зі стрижнем затискається в патрон дриля, на худий кінець, патрон ручного дриля. Дріт подається під невеликим натягом.
При навивці необхідно дотримати наступні рекомендації. Діаметр стрижня для навивки дроту діаметром до 4,5 мм повинен бути не менше:
- для ніхромов чотириразового діаметру дроту;
- для Фехраль п'ятикратному діаметру дроту.
Для всіх сплавів при діаметрі більше 4,5 мм, не менше шестикратному діаметру дроту.
Є ще одна засада при роботі з фехралю. Фехраль, на відміну від нихрома, після розжарювання стає крихким, тому його вже кантовать не варто.
Готову спіраль рівномірно розтягуємо до довжини, комфортною для обмотки муфеля. Але не більше, тому що стиснути рівномірно буде вже значно важче. Обмотуємо муфель по канавках і наносимо глину, як на рис.4.
Далі наш муфель розміщуємо в металевому корпусі.
Основна футерування виконана блоками з цегли шамотного легковеса ШЛ-0,4. Цегла легко обробляється інструментом, раніше описаним тут. Зверніть увагу на отвір в задньому блоці легковеса для термопари і два отвори для висновків нихрома.
При установці ушкодилася бокова стінка муфеля, але це не страшно, вона буде відновлена цим же складом після установки.
Хочеться застерегти вас від деяких засідок, які можуть підстерігати вас при виготовленні футерування.
Перш за все хочу попередити при спокусі застосувати азбест. Так, плавиться він при 1500 градусів, але при 800 градусах він втрачає хімічно зв'язану воду перетворюється в порошок. Тому такі вироби з нього, як картон або шнур можуть працювати до цієї температури. Крім того, фехраль не повинен контактувати з азбестом. Я його застосував, так як ця піч заточена до цієї температури і у мене ніхром.
Далі, з приводу застосування в якості сполучного рідкого скла. Його можна застосовувати для ліплення муфелей, що працюють до 1088 градусів, при перевищенні цієї температури муфель попливёт.Кроме того, фехраль теж не любить контакту з рідким склом.
З приводу застосування волокнистих матеріалів на мінеральної (базальтової) основі, повторю що писав на одному з форумів. Це майже одне і те ж. Проводять видуванням з розплаву. Добре тримають температуру. Але вони мають сполучна, яке не витримає і 250 градусів. Але в інеті хитрі продавці призводять вогнетривкість самого волокна. Формально вони мають рацію. Але те, що після першої прокалкі сполучна вигорить і вони обсипаючи купкою, це не пишуть. Є сорти і з вогнетривким сполучною, але інформації дуже мало. Тільки непрямі ознаки-припустимо, призначені для бань і камінів. І знову проводять вогнетривкість самого волокна. І чи варто повторювати, що фехраль їх теж не любить. Так що якщо є можливість пролетіти, краще використовувати вже перевірені. А з перевірених мною підійдуть найбільше муллітокремнезёмние повсть, наприклад, МКРВХ-250 (1300 гр).
До речі, в Сухому Логе налагодили виробництво керамічних ковдр Cerablanket, Cerachem Blanket, Cerachrom Blanket. Я з першим з них мав справу, витримує пряме полум'я. Два останніх ще більш вогнетривкі. Але сам їх не пробував.
За мережі гуляють опису печей, які все передирають один у одного, в яких фігурує в якості матеріалу муфеля шамотна глина. Звичайна глина володіє великою усадкою і використовується як сполучна. Шамот ж не що інше, як обпалена глина. Шамот НЕ ліпиться, використовується як наповнювач і вимагає сполучного, наприклад, звичайну необпаленої глину. Тому що мають на увазі під виразом шамотна глина, абсолютно не зрозуміло.
Блок керування.
Оскільки я обіцяв опис наібюджетнейшей, найпростіших печі, то і регулятор температури буде відповідний. Хороший недорогий регулятор Ш-4501, який можна купити за ціною від 1 до 2 тисяч рублів. Найдешевший і сердитий регулятор. Випускається з діапазонами вимірювання і регулювання температур від 0- 200 до 0-1600 градусів. В якості вимірювального елемента термопари ХК, ХА і ПП.
Технічний опис та інструкція з експлуатації мілівольтметра регулює типу Ш4501. Почитаєте на дозвіллі.
Передня панель блоку управління. Дане виконання регулятора на діапазон від0 до 800 градусів, термопара ХА.
Внизу справа наліво вмикач блоку управління, неонова лампа ТЛО (помаранчева) індикації подачі напруги на навантаження, лампа ТЛЗ (зелена) індикації відключення навантаження і червона лампа індикації обриву термопари.
Расключеніе на задній стороні Ш4501. Для нетямущих на пластмасовій кришечці ще раз приведена схема расключеніе. Прошу звернути увагу-компенсаційний провід повинен йти до самого клемника з компенсаційною котушкою.
Така арматура для індикаторних ламп уже не випускається, тому рекомендую застосувати сучасні типу XB2-EV161. Вони бувають червоного, жовтого, зеленого, білого і синього кольорів. Схема електрична блоку управління. Якщо не знайдете досить потужний тумблер включення блоку управління, то помістіть його після контактів реле ПЕ23. Реле йде в комплекті з приладом Ш4501. Потужність контактів реле 500 ВА в колі змінного струму. На схемі не показано- 3 групи контактів у мене в паралель, тому потужність комутації до 1500 ВА. На схемі ісправлено- лампа ТЛЗ підходить до нормальнозамкнутим контактам, ТЛО до нормальноразомкнутим.
Реалізація монтажу блоку управління в цій коробці. Регулятор засовується спереду по лижам. Під'єднується роз'єм (праворуч). Реле кріпиться на задній кришці зсередини.
Піч в зборі. Вид ззаду. Як бачите, дроти термопари і висновки нагрівача охолоджуються просто на повітрі, без надмірностей. Провід нагрівача підключаються через клемник, бажано з керамічним підставою. Рекомендую використовувати керамічне нутро від розетки або керамічного патрона лампи.
Висновки термопари теж через клемник. До цих же контактам клемника підключається відрізок відповідного градуировке компенсаційного дроти. Якщо це буде звичайний провід, то прилад буде брехати на величину різниці температур між цим клемником і задньою панеллю Ш4501 з вимірювальної котушкою. Зовні на задній кришці змонтована накладна розетка для підключення навантаження, а на задній кришці коробки муфеля клеммник для підключення термопари. Це дозволяє використовувати цей блок управління не тільки з цим муфелем, але і для регулювання температури в інших ваших пристроях. Досить прикрутити термопару такої градуювання до клемника і всунути вилку в розетку.
Трохи про саморобної термопарі. Для остаточної бюджетности нашої печі я застосував саморобну термопару градуювання ХА. Я вважаю за краще саморобні термопари не через жадібність, а просто тому, що вони володіють меншою інерційністю в порівнянні із заводськими. Хоча є ризик спалити вхідні кола регулятора. Детально на виготовленні такої термопари я зупинятися не буду, тому що цей процес добре освітлений в літературі (Бастанов. 300 практичних порад) і в інтернеті.
Матеріалом послужили жили з компенсаційного дроти градуювання ХА. Кінці зварені вольфрамовим електродом в атмосфері аргону. Якщо так зварити вам слабо, тоді як це описано в книгах в графіті з бурою за допомогою потужного трансформатора. Потім термопара засовується в керамічну двухканальную МКР трубку. Тут вже вам, пардон, доведеться розщедритися.
Нагрівальна камера в зборі. Стінка долеплена, замазані щілини. Потім навколо гирла муфеля наноситься замазка з деяким надлишком. Потім накривається поліетиленом і кришка закривається. На замазки друкується рельєф кришки. Поліетилен знімається і все це господарство сушиться. Зазори між кришкою і камерою мінімальні.
Муфель в зборі. Після укладання спіралі, вона обмазується тим же складом, з чого складається муфель. Кінці спіралі кріпити петлею з стеклоленти зі слюдою. Не забудьте під спіраль покласти заставної стрижень. Коли муфель висохне, стрижень виймається і залишається отвір під термопару.
Муфель без обв'язки. Зверніть увагу на пази на кутах муфеля. Вони для того, щоб спіраль при обмазці не зміщувати. Внизу канавка для термопари. Термопара повинна знаходитися в безпосередній близькості від спіралі.