06.05.2020

Высокотемпературный утеплитель для печей – негорючий утеплитель для дымохода и печных труб, жаростойкий вариант для конструкций из «нержавейки» и стальных

Высокотемпературная теплоизоляция до 1000-1260°С (плиты): сравнение по теплопроводности

Представлена сравнительная таблица теплопроводности высокотемпературной теплоизоляции (теплоизоляционные плиты) различных производителей с максимальной температурой применения 1000…1260°С.

Высокотемпературную теплоизоляцию производят из алюмосиликатного сырья на основе Al2O3 и SiO2 (такое же сырье используется при производстве керамики). Для порообразования могут применяться разнообразные методы, например процессы, основанные на выгорающем наполнителе, пене, вспучивании или выделении газа. Кроме того, могут применяться испаряющиеся жидкости или твердые вещества, использоваться волокнистые структуры и естественные или искусственные заполнители.

Теплоизоляционные плиты в основном отличаются малыми плотностью и теплопроводностью. Их теплопроводность зависит не только от плотности и общей пористости материала, но и от размера и формы пор, типа структуры и минералогического состава теплоизоляции.

Теплопроводность теплоизоляционных плит прямолинейно убывает с уменьшением размера пор. Микропористые высокотемпературные теплоизоляционные плиты (например Promalight-1200 и Promalight-1000X) с порами менее 0,1 мкм имеют самую низкую теплопроводность.

С укрупнением пор теплопроводность плит повышается: при температуре 540°С приблизительно на 10%, а при 1100°С — уже на 14%. Крупнопористая структура снижает теплоизоляционные свойства высокотемпературной теплоизоляции, особенно при температурах выше 900°С за счет увеличения теплопередачи излучением внутри материала. Для получения высоких теплоизоляционных характеристик максимальный диаметр пор в материале должен быть не более 1 мм.

По данным таблицы видно, что наименьшей теплопроводность при высоких температурах обладают микропористые плиты Promat (Promalight-1200 и Promalight-1000X), Alison Aerogel Panel GY10, а также плиты на основе керамических волокон Avantex Board-1260. Традиционная муллитокремнеземистая плита МКРП-340 отличается сравнительно низкими теплоизоляционными характеристиками.

Сравнение теплопроводности высокотемпературных теплоизоляционных плит
Марка теплоизоляции Внешний вид tmax, °С t, °С λ, Вт/(м·град)
Avantex Board-1260 1260 400
600
1000
0,06
0,15
0,19
Zircar ceramics MAG-30 1260 400
800
1100
0,11
0,17
0,26
Promalight-1200 1200 200
400
600
800
0,029
0,033
0,039
0,044
Плита МКРП-340 1150 600 0,23
Promasil-1100 Super 1050 200
400
600
800
0,075
0,084
0,101
0,125
Promalight-1000X 1000 200
400
600
800
0,023
0,026
0,030
0,036
Alison Aerogel Panel GY10 1000 200
500
800
1000
0,023
0,033
0,065
0,12

Примечание: теплоизоляционные плиты расположены в таблице в порядке уменьшения их максимальной температуры применения. Предлагайте в комментариях другие марки высокотемпературной теплоизоляции к добавлению в таблицу.

Источники:

  1. Сайт компании Avantex (Россия).
  2. Чиркин В. С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. 1967 — 474 с.
  3. Сайт компании Zircar ceramics (США).
  4. ГОСТ 23619-79. Материалы и изделия огнеупорные теплоизоляционные муллитокремнеземистые стекловолокнистые.
  5. Сайт компании Promat.
  6. Сайт фирмы Alison Aerogel (Китай).

thermalinfo.ru

Муфель высокотемпературной печи (до 600°C), из распространенных и недорогих материалов

Муфель высокотемпературной печи (до 600°C), из распространенных и недорогих материалов

Очень часто, в описаниях различных печек, процессом изготовления самой важной и ответственной части – муфеля, либо пренебрегают, либо касаются этой темы вскользь, либо сведения откровенно непроверенные. А между тем, это и есть сердце муфельной печи, от которого, во многом зависят многие ее параметры. Материалы для муфеля не часто можно найти в продаже, они часто дороги.

Ниже описывается эксперимент по изготовлению муфеля для печи отжига стекла (максимум 600°C). Печь с такого рода муфелем, может применяться в стеклодувном деле, lampwork. Объем муфеля – около 4л. Нагреватель из нихромовой проволоки «внутреннего» типа – спираль замурована в толщу стенок муфеля. Задача была сделать максимально недорогую работоспособную конструкцию пригодную для практического применения.

Итак. В качестве материала для стенок муфеля, была применена масса, состоящая из талька смешанного с жидким стеклом. Нагреватель – нихромовая проволока. В качестве первичной теплоизоляции – толстый асбестовый шнур. Основная теплоизоляция в печи предполагается из пенобетона. Рассмотрим некоторые особенности этих материалов в подобном применении.

Первое на что стоит обратить внимание – жидкое стекло и нихром. Из важного – жидкое стекло слабо электропроводное в расплаве примерно от 650°C, оно активно растворяет огнеупоры печи уже от 700°C; жидкое стекло вызывает катастрофическую коррозию нагревателей. Достаточно одной капле жидкого стекла попасть на нагревательную проволоку, чтобы та перегорела при первом же запуске печи. Конечно, при смешивании жидкого стекла с другими компонентами (корундом, шамотом, песком и т.д.) вред для огнеупоров от него уменьшается, но коррозионное действие на нагреватель остается. Это коррозионное действие объясняется высоким содержанием оксида натрия в жидком стекле (жидкое стекло — это силикат натрия Na2SiO3). Оксид натрия разрушает защитную оксидную пленку на нихроме по реакции:

6Na2SiO3 + 4Cr2O3 + 3O2 = 4Na2CrO4 + 4NaCrO2 + 6SiO2

Эта реакция активно протекает уже от 600°C и приводит к глубокому окислению нихрома.
С фехралью дело обстоит еще хуже, — защитная пленка из оксида алюминия в контакте с силикатом натрия теряет свои защитные свойства и начинает пропускать кислород к металлу, который начинает окисляться почти как простое железо.

Асбест. При 800°C теряет химически связанную воду и превращается в порошок. Поэтому такие изделия из него, как картон или шнур могут работать до этой температуры. Кроме того, фехраль не должен контактировать с асбестом [2]. К слову, о потере воды – при использовании асбестового картона или шнура при высокой температуре, прокаливании, асбестовые изделия становятся хрупкими. Если необходимо разобрать асбестовую теплоизоляцию, следует дать ей полежать день-два. Асбест насыщается водяными парами из воздуха и снова становится мягким.

Вспененный бетон. Является строительным материалом общего применения. При не особенно прочной поверхности, уверенно выдерживает 600°C и до этой температуры, является прекрасным теплоизолятором.

Огнеупорная обмазка тальк-жидкое стекло, сама по себе работоспособна до 1000°C [1].

Итак, при искомых температурах (до 600°C.) перечисленные материалы применять допустимо.

Технология изготовления такого муфеля описана в [1], для миниатюрных высокотемпературных трубчатых печей и подразумевает намотку нагревателя на разборной болванке, обмазку, сушку, снятие с болванки и досушивание, доводку и снабжение готового муфеля теплоизоляцией. Ниже, по предложенной технологии сделана попытка изготовления муфеля изрядного объема – чуть менее 4л.

Что потребовалось для изготовления.

Инструменты.
Для изготовления болванки из дерева понадобился столярный инструмент, шуруповерт. Емкость для смешивания компонентов огнеупорной массы, резиновый шпатель для ее нанесения.

Материалы.
Кроме жидкого стекла и талька (детской присыпки), понадобились – плотная бумага, шпагат, бумажный скотч, упаковочная полиэтиленовая пленка, немного крепежа. Готовая спираль из нихрома.

Первым делом подобрал болванку для намотки подходящего размера. Ей стал ящичек, в котором до этого экспериментировал с изготовлением глиняного муфеля. Для придания ему «легкой разборности», стеночки скручивал саморезами через слой газетной бумаги, это предотвратило слипание лакового слоя. Если болваночка изготавливается именно для намотки описываемым способом, покрывать ее лаком нет нужды. После сборки боковых стенок, привинтил торцы коробки, а саморезы на боковых стенках удалил. В результате, получил коробку, разбирающуюся с торцов.

Муфель высокотемпературной печи (до 600°C), из распространенных и недорогих материалов
Муфель высокотемпературной печи (до 600°C), из распространенных и недорогих материалов

Муфель высокотемпературной печи (до 600°C), из распространенных и недорогих материалов

Следующий этап, намотка веревочки. Плотненько, виток к витку. Был применен самый простой шпагат. Концы его временно закрепил несколькими скобками из строительного степлера. На торцах, так, чтобы можно было потом отковырять. Поверх веревочной намотки, сделал слой «вощенной» бумаги – применил упаковку от пачки принтерной бумаги, скрепив концы бумажным «малярным» скотчем.

Подготовка проволоки нагревателя. Нихром – штука очень даже дорогая и приобретать его катушками, чтобы в хозяйстве имелся ряд диаметров, на случай нужды в нагревателе – накладно. Приобрести несколько десятков метров нужного диаметра также не всегда возможно. Как возможный вариант – поискать готовые нагревательные спирали и задействовать их. Ниже на фото местный вариант – суровая челябинская спираль. Отметьте умеренную стоимость и наличие в магазине ряда разных мощностей. Еще ниже – ряд итераций по превращению спирали обратно в провод.

Муфель высокотемпературной печи (до 600°C), из распространенных и недорогих материалов Муфель высокотемпературной печи (до 600°C), из распространенных и недорогих материаловМуфель высокотемпературной печи (до 600°C), из распространенных и недорогих материаловМуфель высокотемпературной печи (до 600°C), из распространенных и недорогих материалов

Конец гнутого провода привязывал, к чему ни будь массивному и протягивал, сжав через комок ветоши. При этом следует обеспечить беспрепятственное вращение свободного конца провода вокруг своей оси. Последние несколько правок – через ряд роликов.

Проволока подготовлена, получилось около 13м. Мощность нагревателя зависит от размера муфеля [2] и в данном случае чуть излишня – темп нагрева будет несколько больше оптимального. Полученные 13м разделил на периметр подготовленной болваночки – получил число витков, которые придется намотать, оно невелико, что очень упрощает задачу. Разделил длину намотки (муфеля) на число витков – получил шаг намотки. В данном случае он вышел равным около 8мм – гуляем, можно с закрытыми глазами мотать.

Муфель высокотемпературной печи (до 600°C), из распространенных и недорогих материалов

Термопару решил воткнуть в бок муфеля – так получается очень лаконичная конструкция, можно использовать относительно короткую, жесткую (в керамическом или стальном кожухе) термопару без компенсационных проводов, прямо на клеммы термоконтроллера. В месте отверстия для термопары, намотку нагревателя «раздвинул», место позволяет. К слову, для равномерного нагрева керамического муфеля, иногда намотку делают с переменным шагом – плотнее у краев, реже в середине. Чтобы не потерять место для термопары после обмазки, забил в центр маленький гвоздик.

После намотки нагревателя, сделал бортики, чтобы края готового муфеля были ровненькими. Для этого использовал реечки, обернутые тонким «колбасным» полиэтиленом. Закрепил их гвоздиками. Реечки опирались на пустое место под бумагой, чтобы их выровнять, подмотал на пустоту немного того же шпагатика.

Муфель высокотемпературной печи (до 600°C), из распространенных и недорогих материаловМуфель высокотемпературной печи (до 600°C), из распространенных и недорогих материаловМуфель высокотемпературной печи (до 600°C), из распространенных и недорогих материаловМуфель высокотемпературной печи (до 600°C), из распространенных и недорогих материалов

Обмазка была в два слоя. Выполнялась резиновым шпателем. Сама масса готовилась из жидкого стекла и аптечной детской присыпки – чистого талька не нашлось. На один слой ушло около ¾ стакана жидкого стекла и 5 флакончиков присыпки по 40гр. Присыпка при перемешивании, постепенно добавлялась в порцию жидкого стекла до консистенции густой сметаны. Полученный состав наносил на все четыре стороны, сушил горизонтально, изредка переворачивая. Обмазка получилась весьма вязкой и практически не стекала.

Муфель высокотемпературной печи (до 600°C), из распространенных и недорогих материаловМуфель высокотемпературной печи (до 600°C), из распространенных и недорогих материаловМуфель высокотемпературной печи (до 600°C), из распространенных и недорогих материалов

После затвердевания обмазки муфеля, приступил к разборке болванки и извлечению муфеля. Аккуратненько отковырял бортики, смотал веревочки под ними. Снял торцевые стенки, и начал сматывать веревочку между муфелем и болваночкой. Вот тут поджидала засада – во первых веревочка была довольно грубой, толщина ее не особенно одинаковой, часто в веревочке оказывались вплетены остатки мелких щепочек. Хуже всего было на углах. В конце концов, чтобы не повредить муфель, веревочку оставил в покое, а деревянное основание просто аккуратно выбил по частям.

Муфель оказался не таким уж и сухим и прочным. При отсутствии дна, лежа, он так и норовил, если не сложиться, то приблизиться к параллелограмму. А вот после ночи проведенной стоя, немного «поплыл».

Муфель высокотемпературной печи (до 600°C), из распространенных и недорогих материаловМуфель высокотемпературной печи (до 600°C), из распространенных и недорогих материалов

После нескольких дней досушивания, приступил к включению. Муфель поставил торчком на кусок асбестового картона, все это, на газобетонный кирпич, сверху обмотал «первичной» теплоизоляцией – толстым асбестовым шнуром. Накрыл еще несколькими кусками асбестового картона.

Первые подключения, делал через последовательно включенный утюг 1.4кВт. Утюг снижал ток, терморегулятор его после прогрева включался на 5…10 сек. Раз примерно в минуту. Получился очень нежный разогрев – за 3…4 часа муфель нагрелся до 300°C. После нескольких дней щадящей сушки, последовательно был включен нагреватель 4 кВт. Дело пошло повеселее. Выше 400°C начал выгорать крахмал из детской присыпки, и процесс пришлось перенести на открытый воздух.

Муфель высокотемпературной печи (до 600°C), из распространенных и недорогих материалов

В результате получился муфель с очень легкими жесткими стенками, похожими на керамику. При легком постукивании слышен звон.

В целом, эксперимент был признан удачным – удалось сделать муфель для печи отжига стекла, с рабочей температурой до 600°C. Затраты минимальные. Материалы подножные. Для более безопасного использования, после полной просушки следует нанести еще один слой обмазки изнутри. Сушить аналогично. При необходимости, аналогично можно сделать и муфель с дном.

Работа над ошибками.
Прежде всего, следует отыскать чистый тальк – выжигать его очень уж долго и неприятно. Форму следует делать более округлую, со сглаженными углами, тогда не будет трудностей с разматыванием веревки. С размерами муфеля несколько увлекся, впрочем, меня оправдывает стремление использовать готовую форму. Для формы и подкладок лучше использовать сухую деревяшку лиственных пород и натуральные остальные материалы – тогда можно первоначальную сушку включением, проводить прямо на форме, это избавит от деформации. Более того, форму можно попробовать выжигать – температура воспламенения, например березы, 330…350°C. При этом отпадает необходимость в подкладках и веревочке. Поскольку муфель при освобождении не будет испытывать механических нагрузок, такой способ хорошо подойдет для варианта с дном.

Литература.

1. Брауэр Г. (1985) Руководство по неорганическому синтезу. Т.1. Глава 9 Высокие температуры.
2. Самодельная электрическая муфельная печь.

Муфель высокотемпературной печи (до 600°C), из распространенных и недорогих материалов Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

usamodelkina.ru

Высокотемпературная теплоизоляция для печей и каминов

В РФ рынок каминов и печей продолжает развиваться и из года в год поступают в продажу новые изделия и материалы. Любой производитель тянет одеяло на себя, говоря, что конкретно его товар самый хороший, оригинальный и эффектный. Продавцы, не имея практики, на подробные вопросы дают зазубренные ответы из тренингов по продажам. Потребителю, если он всё таки решил не обращаться к профессионалам, нужно будет истратить немало времени и сил на изучение всех тонкостей.

Содержание

  • 1 Основная задача тепловой изоляции каминов и печей
  • 2 Требования к материалам для теплоизоляции
  • 3 Классификация по составу
  • 4 Обзор рынка материалов для теплоизоляции
  • 4.1 Rockwool Firebatts
  • 4.2 Вермикулит
  • 4.3 На основе силиката кальция
  • 4.4 Минерит ЛВ

Основная задача тепловой изоляции каминов и печей

Важнейшим нюансом в работе каминов и печей считается пожарная безопасность. Тут именно тот вариант, когда желание сэкономить или обычная невнимание вместе с неосведомлённостью приводят к большой беде. Ключевым конструкционным элементом, он отвечает за безопасность, считается высокотемпературная тепловая изоляция.

В теории, можно сделать монтаж и собственными руками, но так как речь может идти о жизнях человека, лучше поручить данную работу профессионалам. На строительном рынке существует очень много компаний, способных качественно сделать подобную услугу, однако к подбору подрядчика так же необходимо подходить со всей строгостью — фирма обязана быть на рынке давно и иметь отменную репутацию. Не стоит привлечь гастарбайтеров и шабашников, спросить будет не с кого.

Требования к материалам для теплоизоляции

По собственной сущности камин считается той же печью с открытой камерой сгорания и дымоотводом, снабжённой украшениями. Других особенностей конструкции данные изделия не имеют, благодаря этому и подход к их монтажу и оснащению один и тот же. Тепловая изоляция, естественно, исполняется отдельно для камеры сгорания и для дымоотвода и должна подходить таким требованиям:

  • Малая теплопроводимость
  • Экологическая безопасность
  • Большая устойчивость к огню
  • Долговечность
  • Максимально возможная температура нагрева

Указанные свойства материалы должны хранить в полном объёме на протяжении всего эксплуатационного периода.

Классификация по составу

Высокотемпературные материалы для изоляции делят на такие варианты:

  1. Набивные и засыпные: окись циркония, кварц, разные мертели, каолин. Применяются, по большей части, в промышленности, трудоёмки в изготовлении
  2. Волокнистые изоляторы: жаростойкая вата, войлок, фетр, по своей сути являются мин. ватой и её производнымы. Владеют самым небольшим коэффициентом теплопроводимости, стойки к термоударам, однако могут быть предрасположены повреждениям от механических факторов
  3. Твёрдые материалы: жаропрочный картон, огнеупорный кирпич, жаропрочные керамические плиты. Хранят начальную форму и способны приносить мех. нагрузку

В бытовых условиях камеры сгорания каминов и печей, а еще железные и асбоцементные дымоотводы утепляются в основном мин. ватой. Дымоотводы из кирпича утепляют твёрдыми материалами с отделкой, или же просто исполняют штукатурку в 3 слоя.

Обзор рынка материалов для теплоизоляции

Дальше будут показаны сравнительные характеристики представленных в свободной продаже материалов.

Rockwool Firebatts

Благодаря симпатичной стоимости и высокой общедоступности считается самым распространенным продуктом в рассматриваемой области использования. Состав — 100% каменная (габбро-базальтовая) вата. Выпускается двух вариантов: без покрытия и с алюминиевой фольгой с одной стороны. Максимально возможная температура со стороны фольги +500°С, со стороны ваты +750°С. Размер плиты 1000*600*30 мм, плотность 100 кг/м куб.

Показатель теплопроводимости при +300°С составляет 0.088 Вт/м*К. Вариант без фольги не возгораем, с фольгой класс горючести Г1. Во время выбора данного материала принципиально важно высчитать пиковую температуру камеры сгорания, так как во время перегрева может отстать фольга и по помещению распространяется плохой запах вместе с микрочастицами волокон ваты. Плиты изолятора владеют большей гибкостью, благодаря этому устанавливаются в жёстком каркасе из металла.

Вермикулит

Настоящий минерал из группы гидрослюд, слоистая структура которого при нагреве образовывает многоцветные нити. Огнестойкие материалы делают из него благодаря прессованию. Не считая камер сгорания используется в авиационной и автопроме, а еще в атомной энергетике как отражатель и поглотитель гамма-излучения. На рынке материал предоставлен 2-мя изделиями:

  • VermixОгнеупор. Страна-изготовитель — Российская Федерация, показатель теплопроводимости при +300°С — 0.18 Вт/м*К, размер плиты 600*600*30 мм, плотность 300 кг/м куб, возможная температура +800°С. Среди плюсов — удобство обработки и монтажа, не потребуется жёсткий каркас. Минусы также присутствуют — материал не влагоустойчив.
  • Skamolex — вермикулитовый утеплитель импортируемый из Дании. Из себя представляет объединение огнеупора и панели с элементами декора с разными решениями дизайнера. Проводимость тепла при +200°С составляет 0.16 Вт/м*К, размер плиты 1000*610*25 мм, плотность 600 кг/м куб, пиковая температура +1100°С. Плюсы: не просит следующей завершальной обработки — по принципу «поставил и забыл», применяется для футеровки камер сгорания. Из недостатков — большая цена, в зависимости от региона РФ цена плиты может быть выше в 5 раз плиты той же площади VermixОгнеупор.

На основе силиката кальция

Другой ряд термоизоляторов представляет силикат кальция — неорганическое вещество в виде соли кальция и метакремниевой кислоты. На рынке минерал представлен в следующем выполнении:

  1. Silca 250km. Импортируется из Германии. Плиты размером 1000*625*40 разработаны для использования в печах, каминах и кирпичных дымоходах. Плотность 250 кг/м куб, показатель теплопроводимости 0.09 Вт/м*К при +200°С, температура использования +1100°С. Структура плиты не волокнистая, как правило выступает как изолятором так и материалом для отделки, для человеческого здоровья совершенно не вреден. В монтажных спецификах каркас из металла не исполняется. Подойдет для термические изоляции стен из дерева в местах устройства камеры сгорания.
  2. Promasil 950 ks — следующий товар из Германии размером 1000*500*30 мм и плотностью 245 кг/м куб. Пиковая нагрузка 900°С, проводимость тепла при +200°С составляет 0.10 Вт/м*К, чем несущественно уступает предыдущему изолятору на фоне в два раза меньшей цены. Устанавливается легко без каркаса, изготовитель гарантирует эко безопасность. Материал относительно новый, практичных отзывов о его применении очень мало и строителей профессионалов тревожит небольшая стоимость в сравнении с аналогами.
  3. Scamotec 225 — образец из Дании. Плита размером 1000*610*30 мм, показатель теплопроводимости 0.08 при +200°С, самая большая температура использования +1000°С, легко устанавливается без каркаса, не вреден для здоровья, в себе совмещает утеплительные и качества декоративного характера, его можно покрывать любой огнезащитной краской. По цене находится в среднем сегменте цен.
  4. Isolrath 1000. Страна происхождения — Австрия. Размер 1000*610*30 мм, плотность 240 кг/м куб, проводимость тепла 0.06 Вт/м*К при +200°С. Температура работы до +900°С, установочный каркас для также не требуется. Изготовитель гарантирует экологическую и пожарную безопасность на фоне высокой конструкционной прочности. Принадлежит также к среднему сегменту цен.

Минерит ЛВ

Ещё одна группа термоизоляторов представлена одним материалом на цементной основе. Минерит ЛВ импортируется из Дании. Размер изделия 1200*630*9 мм, плотность 1150 кг/м куб, другими словами материал очень тяжёлый, зато тонкий — экономит полезную жилую площадь. Показатель теплопроводимости составляет 0.25 Вт/м*К, чем значительно уступает рассмотренным прежде образцам.

Температура использования Минерита ЛВ до +150°С. считается легкодоступным материалом за счёт сниженной цене. Исходя из показателей, может использоваться как добавочный компонент в уже термоизолированной камере сгорания камина или печи, либо в узкоспециализированных изделиях.

Важнейшим аргументом, определяющим подбор тепловой изоляции для камер сгорания, считается хороший расчёт высокой температуры. Температура зависит от варианта топлива, объёма камеры сгорания и прочих показателей, так что обозначение этого основного параметра лучше поручить профессионалу.

craftingbeer.ru

Прототип муфельной печи из доступных и недорогих материалов, для отжига стекла

Прототип муфельной печи из доступных и недорогих материалов, для отжига стекла

Проблема нагрева до высоких температур часто встает перед мастером – это может быть термообработка металлов в слесарном деле, плавка цветных металлов для утилизации обрезков или художественного литья, прокаливание материалов, проведение реакций при высокой температуре. В стеклодувном деле, высокотемпературная печь также является непременным атрибутом – после обработки стекла, обязателен отжиг для снятия внутренних напряжений, иначе, изделие с высокой вероятностью разрушается.

Отжиг стекла, происходит как правило, при температурах не превышающих 600°С, это позволяет применять в том числе и распространенные, не специализированные материалы, что очень снижает стоимость конструкции. Ниже, описано изготовление прототипа такой печи. Муфель ее выполнен (выпилен) из двух огнеупорных шамотных кирпичей, нагреватель – нихромовая проволока (выровненные спирали – запасные части для электрических плиток), основная теплоизоляция – вспененный бетон в виде готовых блоков. В конструкции применены также материалы – немного асбестового картона (промежуточная изоляция компенсирующая расширение муфеля), жаростойкая кладочная смесь для печей (для обмазки проволочного нагревателя).

Самой дорогостоящей частью печи был температурный ПИД контроллер с АлиЭкспресс – на его основе был собран блок управления.

Что было использовано при работе.

Инструменты.
Для распиливания пенобетонных кирпичей, применялась ручная ножовка. Сверление отверстия в пенобетоне (выводы нагревателя) – сверло по металлу. Для сварки выводов нагревателя, использовался небольшой сварочный инвертор с графитовым электродом, но можно и обойтись.

Материалы
Кроме готового муфеля, были использованы четыре блока из пенобетона. Немного асбестового картона, нихромовая проволока, смесь огнеупорная кладочная, сопутствующие мелочи.

Нагреватель

Выполнен из нихромовой проволоки. Мощность рассчитывается по методике. Проще всего взять готовый нагреватель – новую (старые хрупки) спираль от электроплитки на подходящую мощность. Спираль выравнивается, измеряется ее длина и по геометрическим размерам муфеля, рассчитывается число витков и шаг намотки. Грани муфеля размечаются (шаг) карандашиком и наматывается нагреватель. Для фиксации шага намотки и вообще расползающихся витков, нагреватель обмазывается огнеупорным составом. Здесь был применен состав для кладки огнеупорных кирпичей «Терракот», обратите внимание на характеристики.

Прототип муфельной печи из доступных и недорогих материалов, для отжига стеклаПрототип муфельной печи из доступных и недорогих материалов, для отжига стекла

Толщина слоя обмазки получилась около 5мм, дополнительный вывод посредине муфеля – средний. Было намотано две обмотки от электроплитки, шаг намотки получился около 4мм. Намотки соединены последовательно. Получилось меньшее значение мощности из рекомендуемого диапазона для этого объема камеры – что-то около 300 Вт/л.

Выводы нагревателя

Прототип муфельной печи из доступных и недорогих материалов, для отжига стекла

Короткие выводы нагревателя (нихром) были приварены к медным проволочкам сварочным инвертором отрегулированным на самый маленький ток – около 10А. Электрод графитовый, от вышедшего из строя гальванического элемента. Флюс – сухая бура или раствор буры в воде (вариант – в борной кислоте).

Прототип муфельной печи из доступных и недорогих материалов, для отжига стекла

Дополнительно, скрученная часть проволочек была изогнута петелькой и зажата в части винтовой клеммы.

Испытание, прототип печи

Бьётся в тесной печурке огонь,
На поленьях смола, как слеза.

Мне в холодной землянке тепло… Дмитрий Хворостовский.

Для испытаний, муфель должен быть оснащен теплоизоляцией. Первый вариант теплоизоляции, был на скорую руку – из толстого асбестового шнура. Им в несколько слоев был обмотан муфель. Температура контролировалась термопарой (тип К или хромель-алюмель) – в начале, штатной, входящей в состав мультиметра, затем, подключенной к самодельному блоку управления на основе температурного ПИД-контроллера.

Прототип муфельной печи из доступных и недорогих материалов, для отжига стекла

Термопара мне досталась довольно короткая – около 300мм. На фото – ее концы пропущены сквозь стенку блока управления и подключены непосредственно к винтовым клеммам термоконтроллера. Муфель и блок управления, пришлось расположить Т-образно.

Первое включение лучше проводить очень постепенно, чтобы плавненько испарить всю оставшуюся в материалах влагу – действовал так — нагрев до 100°С, выдержка 3…4часа, 200°С, еще 2 часа, 300°С – 2 часа, и так далее.

При испытаниях выяснился пренеприятный момент – асбестовый шнур, является «асбестовым» лишь условно – снаружи у него действительно были асбестовые пряди, внутри же, нечто вроде ваты. Все это начинает сильно дымить и разрушаться при температуре выше 400°С, в то время, как «правильный» асбест работает до 800°С. Именно этот шнур и подвел меня при испытаниях предыдущего муфеля – из талька с жидким стеклом.

Прототип муфельной печи из доступных и недорогих материалов, для отжига стекла

Начавший разрушаться шнур удалил, заодно, можно было оценить повреждения глиняной обмазки нагревателя. Она оказалась в очень хорошем состоянии, нашлась одна несчастная трещина. В качестве испытательной теплоизоляции, решено было применить вспененный бетон – Юрий Николаевич Бондаренко – ученый, стеклодув, астроном в переписке, советовал применять теплоизоляцию из крошки пенобетона – дешево и уверенно работает до 600°С. Он применяет такую теплоизоляционную засыпку для цилиндрических керамических (керамическая труба от реостата) и металлических муфелей.

Поскольку мой муфель с прямыми стенками и углами, решено было применить целые блоки из пенобетона. Кроме прочего, это позволило сложить без склеивания, из подогнанных блоков, некий прототип муфельной печи. Это дает возможность некоторое время, смиряясь с неудобством при эксплуатации, пользоваться печью, с тем, чтобы оценить темп разрушений не предназначенного для таких температур материала. По окончании испытательного срока, сделать вывод – стоит ли делать металлический каркас с дверцей и механизмом открывания.

Прототип муфельной печи из доступных и недорогих материалов, для отжига стеклаПрототип муфельной печи из доступных и недорогих материалов, для отжига стекла

Поверх огнеупорной обмазки, обмотал муфель несколькими слоями асбестового картона. Это очень хороший, недорогой материал, вокруг которого несправедливо раздута совершеннейшая истерика. Бояться его не нужно, нужно с уважением относиться к некоторым особенностям работы с потенциально опасными веществами и материалами. В данном случае – не следует регулярно дышать асбестовой пылью. Любые операции по формовке асбестового картона, лучше проводить, предварительно намочив материал. Размочив его хорошенько, можно практически вылепливать из асбеста нужные детали. Здесь, был применен старый, бывший в употреблении асбест, двух сортов. До полного высыхания, изоляция скреплена бандажом из медной проволоки.

Прототип муфельной печи из доступных и недорогих материалов, для отжига стеклаПрототип муфельной печи из доступных и недорогих материалов, для отжига стеклаПрототип муфельной печи из доступных и недорогих материалов, для отжига стекла

На торцевом кирпиче, сзади, сделаны два пропила для медных выводов нагревателя и просверлено отверстие для термопары.

Термопара

На Али Экспрессе был приобретен комплект из трех термопар К-типа. Безкорпусные, из толстых проволок, в специальных керамических «бусах» с двумя каналами в каждой. Длина каждой термопары – около 300мм. Применять их без специальных «компенсационных» проводов довольно неудобно. Чтобы не ждать долгой доставки, сделал их, провода, из лишней родственной (также К-типа) безкорпусной термопары от мультиметра. Она недорогая и сделана из весьма тонких гибких проволочек. «Тестерная» термопара уже неоднократно применялась в разных местах, в результате всех ее эволюций, существенно укоротилась, пришлось, скрепя сердце задействовать еще одну жесткую, освободив ее от керамики.

Прототип муфельной печи из доступных и недорогих материалов, для отжига стекла

Получилось чудо как хорошо – жесткий конец удобно и надежно зажимается в клеммах контроллера, мягкая серединка позволяет расположить блок управления в нужном положении. Тонкие проволочки заделаны в термотрубки, все соединения выполнены сваркой – по Бастанову («300 практических советов»), так же как и выводы нагревателя – 10А, графитовый электрод, бура. Не забываем соединять проволочки «по одинаковости» — хромель к хромелю, копель к копелю. Проще всего это сделать, сварив из каждой пары термопару (заодно и потренироваться) и подключив ее к контроллеру, пометить «+» и «-».

Прототип муфельной печи из доступных и недорогих материалов, для отжига стекла

Заключение, выводы, ошибки

Печь в таком виде использовалась чуть больше месяца, практически каждый день. По сравнению с фото, между низом печи и столом организован зазор в 40…50мм, для вентиляции – при первых включениях испарялась влага из пористых пенобетонных блоков. Печь просто поставлена на два деревянных бруска – при рабочей температуре 550°С, внешние стенки нагревались весьма умеренно – не выше 40°С при многочасовой работе. Разрушения теплоизоляции также незначительны – на внутренней поверхности, блоков неглубокие трещины. В целом, состояние хорошее, можно делать металлический каркас.

Прототип муфельной печи из доступных и недорогих материалов, для отжига стекла

На фото самая «разрушенная» плита – верхняя, на ней единственной, глубокая трещина, остальные части выглядят существенно лучше. Теплоизоляция исследовалась периодически и можно сказать, что основные ее разрушения появились в первое время эксплуатации, в соответствии с теорией надежности.

Существенных ошибок, как будто бы, допущено не было, тем не менее, кое-что можно улучшить. Во первых низковат «темп нагрева» – чуть маловата мощность нагревателя. Печь набирает рабочую температуру, но за два с хвостиком часа. Это явилось следствием применения готовых спиралей от электроплиток. Их две, соединены последовательно. Можно соединить параллельно, но особенной нужды нет. Низкий темп нагрева позволит удобнее работать со стеклом, снижает термоудар, что в нашем случае (применение дешевых материалов общего назначения) весьма полезно. При штатной работе в мастерской никаких неудобств не испытывается.

Выводы нагревателя. Надо сказать, что красивое соединение медь-нихром сделать так и не удалось – удовлетворительное, но и только. Вероятно, дело в сильно разных материалах. Медь-медь или нихром-нихром сваривается значительно лучше, и здесь есть интересная возможность – сделать не греющийся вывод от греющегося нагревателя. Вывод следует сделать также нихромовой проволокой, но значительно большего сечения (двумя-тремя сложенными такими же). Сопротивление вывода будет намного ниже, греться он не будет, а сваривать придется однородные материалы. Ну, или вовсе не возиться со сваркой и сделать выводы той же проволокой, что и мотали нагреватель – оставить длинные концы, потом заделать их в керамические или глиняные «бусы».

Прототип муфельной печи из доступных и недорогих материалов, для отжига стекла Прототип муфельной печи из доступных и недорогих материалов, для отжига стекла Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

usamodelkina.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о