к.б. Плуг

Піч електрична.

Не проста штука термічна обробка. Але виявляється цю процедуру можна упростить, якщо у вас є спеціальна піч з контролем температури. Далі по тексту буде показано як, не володіючи секретними, таємними знаннями, будучи простим смертним, можна зліпить таку піч.

Матеріал печі: ШПГТ-450 490х490х100 ( 2 шт.) замовлений у місті Слов'янськ. Цей матеріал відносно легкий, м'який, легко ріжеться ножовкою по дереву, правда можуть в середині попадатись камінчики.

Рис.1 Плита ШПГТ-450.

Розміри нагрівної камери 100Х100Х300 під ці розміри я прикинув найоптимальнішу схему розпилювання плит і вийшов на ту, що показана на рис 1.1

Рис.1.1 схема розпилювання плитШПГТ-450.

Піч я вирішив збирати "швастікой" це пов'язано з розмірами плит, така розпиловка на мою думку сама оптимальна, адже потрібна велика задня стінка, а також дверці, а при іншій схемі розпиловки на повноцінну задню стінку матеріала не вистачало.

Рис.2 Розпилювання плити.

Поверхня плити м'яко кажучи не зовсім гладенька, а якщо буть точнішим, то зовсім не гладенька. Площину поверхні я придавав виводячи її на точильному абразивному кругові. Круг положив на табуретку, а кусок ШПГТшки тер об нього, оскільки матеріал плити м'який то плоска поверхня формується дуже швидко. Також сформував одну грань перпендикулярну плоскій поверхні плити.

Рис.3,Рис.6 Формування плоскої поверхні відрізаної частини плити.

Основною проблемою для мене була проблема закріплення спіралі в пазах, хотілося, щоб спіраль була трохи схована, щоб зменшити імовірність короткого замикання деталлю. Я вирішив просвердлить отвори вздовж всієї плити, а для передачі тепла пропилять пази до отворів. І розпочав це все іменно з пазів. Розмітив місця під пази і їх глибину і запиляв запили ножовкою, потім ножовкою розширив дно паза.

Рис.7,Рис.10 Розмітка і запилювання пазів.

Потім я взяв довге свердло по дереву і тримаючи його в руках просвердлив отвори, свердло йшло легко по пазові і нікуди не звертало, тому отвори получилися достатньо точно просвердлині. Пази розширив натфелем, матеріал м'який тому зробити це було дуже легко.

Рис.11,Рис.14 Формування пазів.

Так я підготовив 4 стінки печі.

Рис.15 Стінки підготовлені до зборки.

Ні термостійкого цементу, ні вогнетривкого клею, ні навіть шамотної глини знайти я незміг, тому збирать піч вирішив на власній спецзамазці. Я знайшов якусь синю глину і розмочив її водою, в неї добавив просіяної пилі, що утворилася при притирці плити ШПГТ-450, суміш гарно перемішав. Місця зборки гарно промочив водою, промазав тонким слоєм рідкої замазки і стіг плити довгими (15 см) шурупами по дереву.

Рис.16 Підготовлена спецзамазка.

Трохи підсушив і вивів плоскость передньої стінки, після чого донедавна хаотичні куски ШПГТ почали набувати схожості з піччю.

Рис.17 Зібрана піч.

Дана піч відноситься до печей нагріву опором з відкритою спіраллю. Піч повинна розігріваться до температури не менше 1100°C тому матеріалом для спіралі служитиме суперфехраль , що була куплена спеціально підготовленими людьми в місті Києві.

Розрахунок нагрівача.

Формула електричної потужності:

де: P - потужність (Вт), U - напруга (В), I - струм (А);

Закон Ома для ділянки кола:

де: R - опір (Ом);

підставивши формулу (2) в формулу (1) маємо:

Виражаємо опір з формули (3), маємо:

Опір провідника:

де ρ - питомий опір матеріалу з якого зроблено провідник (Ом×мм²/м), l - довжина (м), S - площа поперечного перерізу провідника(мм²)

Виразивши довжину з формули (5) маємо:

Провідник круглий в перерізі, а площа круга знаходиться за формулою:

де π =3,14, D - діаметр провідника (мм);

Підставивши в формулу (6) формули (4),(7) і (5) маємо остаточну формулу для визначення потрібної довжини провода для намотки спіралі:

Розрахувать спіраль для печі можна нижче, підставляємо потрібні нам значення, натискаємо кнопку "розрахувать" і отримуємо результат. Питомий опір суперфехралі (Х23Ю5Т-Н-ВИ) 1,39 Ом×мм²/м, для єврофехралі (Х27Ю5Т-Н-ВИ) 1,44 Ом×мм²/м. Для введення нецілого числа використовуємо крапку, а не кому. Значення поверхневого навантаження не повинно перевищувати 1,4-1,6 Вт/см² .

Також можна скачать екселівський файл з розрахунком нагрівача :(розрахунок нагрівача), в зелені комірки підставляємо вихідні дані, в червоній отримуємо результат.

Піч я вирішив робить потужністю в 2 кВт, діаметр провода 1 мм, питомий опір суперфехралі 1,39 Ом×мм²/м, напруга живлення 220 В. Підставивши всі ці значення в формулу (8) я отримав довжину 13,67 м.

Для намотки спіралі я швиденько состряпав примітивну приспособу і намотав дві спіралі, що вміщують по 7 з гаком метрів провода кожна. Отой гак я накинув для того, щоб скрутить в двоє виводи спіралі, для меншого їх нагрівання. Одна спіраль буде розміщуватись в двох пазах, тому кожну спіраль розділив по середині, витки розтіг на довжину паза.

Рис.18,Рис.21 Намотка спіралі.

В передній частині печі процарапав пази що з'єднують два спіральні пази, в задній стінці зробив 4 отвори для виведенния кінців спіралей. Вставив спіралі. Конструкція дозволяє відносно швидко замінити пошкоджені спіралі на нові.

Рис.22 Вставляння спіралей.

Каркас для корпуса зварив з тоненьких кутиків з упаковки китайського мопеда.

Рис.23,Рис.24 Каркас корпуса.

Стінки вирізав з міліметрової жесті, вставив в каркас і поприварював зсередини.

Рис.25,Рис.26 Корпус.

Зовнішні сторони стінок підчухав рашпелем, піч вставив в корпус і гепаючи всією конструкцією об землю силами інерції загнав піч в корпус.

Рис.27,Рис.30 Поміщання печі в корпус.

На верхній частині печі розмістив панель під блок керування.(див Рис. 31)

Рис.31 Впанель блоку керування.

Печі не вистачало дверцят, я зварив корпус і вставив в нього притертий кусок ШПГТ-450, класична схема дверцят на завісах мені не дуже подобалась з певних причин і я вирішив робить завіси паралелограмного типу з відкриванням дверцят вгору. В такій конструкції площина дверцят завжди розміщується паралельно площині передньої частини печі. На (див Рис. 32, 33) показано варіант конструкції №2, перша була основана на ланках великого ланцюга від с.г. техніки, але сильно люфтила і була замінена іншою конструкцією на рамках з валів від прінтерів.

Рис.32,Рис.33 Дверцята.

Дверцята получилися достатньо масивні. Первоначально в конструкції задумувалася така хитра пружина, яка б працювала в двох напрямках: вгорі притримувала дверці, а в низу піджимала їх до печі. Але як показала практика розмістить таку пружину виявилося не просто, основна проблема це убрать удар цверцят об піч, тобто в нижній частині пружина повинна ледь-ледь піджимать дверці, в середній частині тягнуть сильно, а у верхній сила повинна зменшуватись, щоб не було ніяких різких ударів, все повинно ходить плавно. Я спробував на папері визначить точку і напрямок прикладання сил, але в мене нічого толкового не получилося, і тоді я експериментально тягнув пружини і пробував відкривать і закривать дверці. Я знайшов потрібну точку вона була на висоті приблизно 60 см над піччю трохи зміщена в сторону задньої частини печі. І я зразу подумав приварить в гору арматуру для натяжки, але швидко одумався, уявивши цей жах, здоровий глузд переміг. Переламать цю пряму силову лінію були покликані роліки.

Рис.34 Роліки.

Можливо роліки можна було б вистругать і із дерева і нічого б страшного не сталося, але це в NASA так можуть робить, а у нас же все серйозно, тому в виточені роліки я вставив японські підшипники. Пружини закріпив на нижній задній частині печі, до них прикріпив проволку, яка пізніше буде замінена тросіком.

Рис.35,Рис.36 Механізм відкривання дверей взборі.

Автоматизація

Автоматизація діло не просте, тут головне не переборщить, щоб потім машини бува не повстали проти людства. В якості терморегулятора я вибрав терморегулятор МикРА 600, що може забезпечити управління по ПІД закону регулювання. Він був куплений все тими ж спеціально підготовленими людьми в місті Києві. Терморегулятор в якості чутливого елемента підтримує основні типи термопар та термометри опору. В нашому випадку потрібна термопара з алюмель-хромелі ТХА (тип К). Роль силового ключа виконує сімістор.

Рис.37,Рис.38 Терморегулятор МикРА 600.

До схеми взятої з технічної документації на регулятор домалював вимикач з лампочкою. Вимикач двохполюсний, один полюс влючено в коло керування симістором, а інший в коло сигнальної лампочки. В результаті отримав схему показану на (див Рис. 38.1)

Рис.38.1 Схема принципова.

Сімістор ТС 122-25 розмістив на радіаторі в задній частині печі. Під термопару ТХА (тип К) зробив отвір в задній стінці.

Рис.39 Сімістор на радіаторі.

Корпус пофарбував, Розключив електричні з'єднання.

Рис.40,Рис.41 Задня частина печі.

Закрив всі кришки, зібрав все в кучу і получив піч.

Рис.42 Піч в збрі.

Випробування печі пройшли успішно, вона розганяється до 1000 °C приблизно за 25 хвилин, при цьому в розігрітому стані споживає приблизно 7,8 А.

Рис.43,Рис.44 Розігрів печі.

Але автоматизація тут не закінчується, а лише розпочинається, адже щоб регулятор нормально регулював його потрібно настроїть, а щоб його настроїть потрібно визначить закон регулювання і розрахувать коефіцієнти, і все це завжди розпочинається з розгінної характеристики об'єкта.

Рис.34 Розгінна характеристика печі .

В даному регуляторі є режим самонастройки тому розінна характеристика тут подана для краси, на випадок якщо комусь буде сучно і він не знатиме що порахувать, а тут бац ціла розгінна характеристика.

Плюси і мінуси.

До плюсів слід віднести відносно швидкий розігрів, дуже гарну теплоїзоляцію, автомаичне регулювання температури, відносно невелику споживану потужність, зручні дверцята, можливість швидко замінити спіралі.
Мінуси: після декількох прогрівів до температури більше 1000 °C внутрішня частина нагрівної камери вкрилася мікротріщинами, низька стійкість до механічних пошкоджень ШПГТ-450.

к.б. Плуг. Тоха. Лохвиця. 7373@mail.ru

потужність		Вт
діаметр провода		мм
напруга		В
питомий опір		Ом×мм²/м
діаметр намотки		мм

довжина провода		м
струм		А
опір		Ом
поверхневе навантаження		Вт/см²
довжина намотаної спіралі		см