Список форумов ЭНКОР
 FAQFAQ   ПоискПоиск   ПользователиПользователи   ГруппыГруппы   РегистрацияРегистрация 
 ПрофильПрофиль   Войти и проверить личные сообщенияВойти и проверить личные сообщения   ВходВход 

Самодельный стружкоотсос "Циклон"

 
Начать новую тему   Ответить на тему    Список форумов ЭНКОР -> Конкурс «СВОИМИ РУКАМИ»
Предыдущая тема :: Следующая тема  
Автор Сообщение
GSA
Профи


Зарегистрирован: 04.08.2013
Сообщения: 155
Откуда (страна, город): Новочеркасск

СообщениеДобавлено: 29 Май 2019 21:56:06    Заголовок сообщения: Самодельный стружкоотсос "Циклон" Ответить с цитатой

Самодельный стружкоотсос "Циклон"



Здравствуйте.

Этот стружкоотсос я собрал год назад. За это время полностью его обкатал и могу сказать, что конструкция вполне рабочая.
До нее я использовал самодельный «циклон» из пластиковых канализационных труб в паре с пылесосом и несколько лет был доволен такой конструкцией, но в ней были недостатки – пылесос очень шумный, диаметр шлангов небольшой и часто забивается крупной стружкой, циклон из канализационных труб плохо фильтровал очень мелкую пыль и она забивала фильтр пылесоса. Кроме этого у меня увеличилась площадь мастерской и я смог разместить в ней много нового инструмента, в том числе и рейсмус. Пылесоса стало явно мало. Я долго присматривался к заводским стружкоотсосам (особенно к Корвет 64), но в результате решил делать свой самодельный на базе циклона. Причин было несколько. Наблюдая работу заводских стружкоотсосов я заметил некоторые недостатки:
- они также не всегда хорошо удерживают мелкую пыль от шлифовки и больше рассчитаны на опилки и стружку, поэтому мелкая пыль либо вылетает, либо забивает поры фильтра и затрудняется движение воздуха;
- весь мусор с патрубка сначала проходит через вентилятор и крупные щепки могут его заклинить, поломать (пластиковые) или погнуть (металлические), поэтому часто ставят впереди решетку, но она забивается и ее приходится чистить.
- весь воздух, который гоняет стружкоотсос остается в мастерской и со временем нагревается, а для небольших объемов помещения летом это важно.

В моей конструкции мусор, сначала попадая в «циклон» отделяется от воздуха и только потом контактирует с крыльчаткой. Соответственно на крыльчатку может иногда попасть только мелкая пыль. «Выхлопную трубу» я вывел прямо на улицу. Это убирает даже плохо отфильтрованную пыль и при этом создает дополнительное движение воздуха в мастерской. Так как мастерская у меня в полуподвале, то выход получился на уровне земли в глухом тупике, где кроме меня и кошек никого не бывает и за прошедший год там пыль видна только на паутине и то совсем на небольшом участке. Если такого варианта отвода воздуха нет, то ставят HEPA-фильтры внутри мастерской, но их тогда надо периодически чистить, стоят они недешево, да и движение воздуха будет замкнутым.

При всех плюсах моя конструкция тоже имеет недостатки. Главный, что она довольно громоздкая и требует стационарного использования, но я так давно и хотел сделать. Достаточно собрать разводку по мастерской и проблема решается. Кроме этого, циклонные фильтры требуют немного более мощный двигатель, так как мощность всасывания падает на самом «циклоне» приходится ставить более производительную крыльчатку, а это сказывается на двигателе. Еще пылесборник должен быть жестким.
Если поставить мягкий, то при малейшем перекрывании входного отверстия пылесборник сожмет, причем очень быстро и громким хлопком. Мешки не пойдут, поэтому приходится потом пересыпать мусор, а это не приятная процедура.

Создать такое устройство полностью «с нуля», достаточно сложно и поэтому я многое почерпнул из других самоделок в интернете. За основу взята конструкция Билла Пентза (Bill Pentz). На его сайте можно найти бесплатные расчеты и чертежи, а также много теории о строительстве циклонных фильтров. Поэтому размеры деталей взяты с его таблиц и формул. Также некоторые решения были получены экспериментально и я об этом скажу отдельно.

Сборка крыльчатки
Работу начал с крыльчатки, как это мне кажется самый сложный элемент. Существует несколько видов вентиляторов, но для стружкоотсосов подойдет только радиального типа. Если поставить обычный осевой, то при резком перекрытии воздушного канала есть шанс, что крыльчатка развалится.
Безусловно, можно купить готовый радиальный вентилятор в корпусе, что упростит сборку, но усложнит ремонт, поиск запчастей, стыковку с остальными деталями, да и стоимость будет значительно выше. Кроме этого я люблю делать деревянные механизмы и могу сказать, что для бытового использования они мало чем уступают металлическим.

Для стружкоотсоса использовался асинхронный двигатель на 1.5кВт/3000 об/мин. Это опять же рекомендация Пентза и это минимум. Дело в том, что не создавая сильный воздушный поток, не получится качественная фильтрация, а часть опилок может оседать в трубах разводки. Я использовал старый трехфазный мотор, переделав его на 1 фазу 220вольт и заменив подшипники.
Если у Вас нет под рукой старого мотора, то советую покупать сразу однофазный/конденсаторный. Он стоит дороже, но подключать и использовать его будет проще, и я еще к этому вернусь.
Вентилятор собран из фанеры. Размер крыльчатки был подобран из расчета, чтобы двигатель не перегружался. Здесь я использовал опыт Миттиаса Вандела (Matthias Wandel). Он экспериментальным путем проверил, что если закрепить на валу двигателя планку в виде пропеллера (с отверстием в центре под вал), то наблюдая по ваттметру можно определить максимальную длину лопастей, когда двигатель не перегружается. При этом разницы нагрузки планкой или готовой крыльчаткой практически нет и этот размер можно взять за основу. (Эксперимент опасный, проводите, если уверены в надежности крепления, с большой осторожностью и не стойте в плоскости вращения лопастей). Диаметр вентилятора у меня 350мм. Высота - 100мм внутренняя и 120мм внешняя. Форму лопастей, их количество я также позаимствовал у Маттиаса. Он сделал несколько вариантов и экспериментов и пришел к этому как самому оптимальному по производительности и шуму.
Лопасти имеют выгнутую форму и крыльчатка вращается выгнутой стороной вперед. Такой вариант более сложный в изготовлении, чем прямые лопасти и имеет на первый взгляд меньший КПД, но снижается нагрузка на двигатель, который не перегружается даже при полностью закрытом входном отверстии, а объем прокачиваемого воздуха можно менять высотой крыльчатки. При выборе размеров вентилятора нужно стараться минимизировать высоту, так как чем она меньше, тем проще бороться с биениями и снижается нагрузка на крепление к двигателю.
Забегая вперед скажу, что мои расчеты оказались правильными – при подключении инструментов даже с очень маленьким диаметром шланга (20мм) двигатель не идет «вразнос» как на пылесосе, а наоборот даже снижается потребление электроэнергии. Однако малое сечение ослабляет поток воздуха в трубах разводки и пыль может начать скапливаться «по дороге», но она легко удаляется кратковременным открытием заслонки на полную мощность (у меня вход диаметром 100мм).



Чтобы согнуть лопасти использовал две пластины по 3мм и склеивал их. Форму задают специально вырезанные шаблоны. Гнул в тисках без распаривания, но учитывал направление волокон внешних листов фанеры при нарезке заготовок. Пластины были вырезаны с запасом, чтобы потом подогнать лопасти точно под размер и удалить перекосы при склейке. По длине лопасти обрезал уже после сборки вентилятора. Крыльчатка крепится к двигателю через фанерный шкив. Чтобы убрать любое биение шкива, его выточил прямо на родном двигателе.



Шкив имеет опорную пластину, чтобы на нее крепить заднюю плоскость вентилятора. Лопасти крыльчатки клеятся к боковинам с помощью пазов. Вручную рассчитать радиусы было достаточно сложно, но у меня есть самодельный фрезерный станок с ЧПУ (на базе фрезера Энкор ФМЭ-850).



С помощью него все детали вышли как надо, хоть и пришлось немного подгонять каждую лопасть индивидуально на свое место.





Однако после склейки и установки на вал двигателя было небольшое биение в обоих осях. Вся прелесть деревянной крыльчатки в том, что ее можно легко обточить, но запускать ее с биениями на 3000 оборотов (а ее диаметр 350мм и толщина 120мм) было опасно. Поэтому я пристроил ленточную шлифовальную машину Энкор ЛМЭ-900 (у нее удобные пазы для крепления струбцинами) и убрал биения вращая крыльчатку вручную.




Далее было проведено балансирование путем высверливания фанеры с задней стороны крыльчатки. Для этого на входное отверстие крыльчатки вырезал вставку и вывесил вентилятор на двух маленьких подшипниках вертикально. Та часть, где тяжелее будет опускаться вниз. Высверливая отверстия убирается лишний вес. Нужно добиться, чтобы крыльчатка не вращалась в любом положении.



После этого я уже рискнул запустить двигатель и убедился, что все работает хорошо.




Сборка корпуса вентилятора
Спиральная часть корпуса вентилятора собирался также из гнутой фанеры в виде «бутерброда» из 2 фанерных полос толщиной 3мм. Для этого пришлось изготовить специальную форму.




Склеилось не очень качественно – сказался недостаток количества струбцин, так как сжимать нужно было сразу с двух сторон, но «улитка» будет жестко зафиксирована боковинами и здесь качество склейки не важна, главное форма. При установки крыльчатки, зазор от корпуса должен постепенно расширяться, чтобы воздух беспрепятственно продвигался. Максимальный зазор должен быть на выходе. Кроме этого нежелательны любые выступы и неровности, так как это может быть источником постороннего шума. Боковины резал также на станке с ЧПУ сразу со всеми крепежными отверстиями.





Крышка кожуха жестко крепится к двигателю, а корпус к ней с помощью задвижек для быстрой разборки.




Все соединения на конечном этапе проклеиваются оконным резиновым уплотнителем для герметичности. Его толщину пришлось учитывать при фрезеровании пазов. Выходное отверстие имеет прямоугольную форму и я подогнал ее под стандартный переходник для вентиляционных каналов.





Сборка циклона
Следующим этапом была сборка самого циклона. Он состоит из двух частей и изготовлен из фанеры и листа оцинковки. Как уже говорил, чертежи были получены на сайте Билла Пентза, а способ сборки отдельных деталей мне очень понравился у Рихарда Гернда (Ryszard Grend). Верхняя часть создает завихрение воздуха, а конус непосредственно отделяет мусор.




Швы соединял клепками, направление нахлеста листов надо согласовывать с направлением вращения воздуха. Торцы цилиндра прорезаются и приклеиваются на жидкие гвозди. Порезал болгаркой Энкор УШМ-900/125М.




Жесткость конструкции задается фанерной задней стенкой (она же и крепежная) и шпильками спереди. Вход также подогнан под стандартный вентиляционный переходник и направлен к цилиндру под углом, чтобы повторить внутреннюю спираль. Для этого сначала сделал деревянный "адаптер" между пластиковым переходником и металлическим цилиндром циклона. Затем разрезал его ленточной пилой по радиусу цилиндра с учетом угла наклона. Использоваться будут обе части, одна снаружи, а другая внутри цилиндра. В цилиндре прорезал отверстие и закрепил внешнюю часть на саморезы, а внутреннюю, используя шканты.





Далее установил крышку с вертикальной трубой диаметром 100мм (под гофрошланг) и подогнал, чтобы внутренняя часть "адаптера"плотно прилегала к трубе. Вокруг трубы внутри цилиндра нужно сделать спираль (один виток) для направления воздушного потока.




Достаточно сложным оказалось вырезать сам виток спирали (рампу), чтобы он точно подошел к внутренней трубе и стенкам корпуса, но в интернете есть формулы расчета винта шнеков – это очень помогло. Сначала тренировался на куске картона, а затем вырезал из оцинковки с помощью шуруповерта от Энкор ACCUMaster AKM1802 и приспособления «Сверчок». Рампу внутри закрепил паяльником и саморезами к деревянной части входа. Все соединения проклеены герметиком с нерабочей стороны.




В интернете также нашел расчеты развертки конуса и собрал нижнюю часть циклона.





Сборка стружкоотсоса
Пришло время окончательной сборки. Перед ней я обработал пропиткой все части вентилятора. Так как сборка циклона шла параллельно с ремонтом в мастерской, то удалось спрятать все провода внутри стены. Двигатель вешается на двух простых кронштейнах.






Так как стена из OSB, то под них заложил несущий брус, а кронштейны крепятся не касаясь плиты, что бы вибрация на нее не передавалась. У двигателя нет фланца, пришлось придумать свой крепеж. Сам двигатель вместе с верхней крышкой улитки подвешивается к кронштейнам на резиновых амортизаторах, которые также гасят биения при старте и остановке.




Крыльчатка с циклоном не имеет жесткой связи и соединяется через шланг диаметром 100мм. Это позволяет легко снять корпус для обслуживания.
Так как «выхлоп» у меня планировался на улицу, я разметил и просверлил в стене отверстие под трубу и на нее поставил обратный клапан, чтобы зимой холодный воздух не заходил внутрь.




У циклона верхняя фанерная часть корпуса является несущей и жестко крепится к стене.



Собрав основную конструкцию, я узнал какой высоты можно сделать емкость для мусора. Она должна быть жесткой, так как при блокировании входного отверстия циклон начнет сжимать корпус емкости. Поэтому я решил сделать «ведро» в одном стиле с циклоном из фанеры и оцинковки. Получился объем в 80 литров.




Ведро на колесиках, что удобно. Крышка ведра имеет уплотнитель и круговой выступ для быстрого позиционирования на ведре, а зажимы обеспечивают плотный прижим.
На этом стружкоотсос был готов к испытаниям и я для проверки подключил длинный шланг на 100мм к входному отверстию. Уровнем шума и производительностью я был очень доволен. Испытания проводил на крупных и мелких опилках, а также при шлифовании бетонного пола. На улицу вылетала только бетонная пыль и не очень много, но после покраски полов я этот вид работ в мастерской больше не планирую.
Постепенно была собрана разводка.




Я использовал обычную канализационную трубу на 110 и 50мм. В двух самых разветвленных местах установил ревизии. Использование канализационной трубы удобно большим количеством фурнитуры и переходников, но она плохо стыкуется с гофрошлангом на 100мм и я использовал в этих местах круглую вентиляционную трубу на 100мм. Выходы разводки перекрываются самодельными задвижками или пробками. Стыки труб с фанерными задвижками и переходниками герметизировал термоклеем. Для удобства были сделаны «совки» для подметания.

После завершения сборки разводки отсос опилок стал доступен в любой точке мастерской, а это две комнаты. Ходить каждый раз к стружкоотсосу для его включения/выключения было неудобно и я решил установить дистанционное управление.




Причем сразу решил использовать радиопульт, чтобы он был всегда рядом. Так как в мастерской иногда работает мой сын, то пультов делал два с параллельной работой. В неиспользуемое время они висят на столбе с помощью магнита и их можно использовать как стационарную кнопку. При подключении дистанционок я столкнулся с проблемой, что использую переделанный трехфазный двигатель с дополнительным пусковым конденсатором, который надо после пуска отключать. В стационарном подключении я использовал специальную кнопку, но для пульта требовалось дополнительное реле. Если бы у меня был однофазный двигатель, то и проблемы не было. В результате блок управления сделал на базе Arduino Mini. Может это слишком мудрено, ведь достаточно обычной линии задержки, но зато я смог легко выставить точное время задержки и еще добавил несколько функций. Например, звуковой сигнал перед пуском, чтобы не пугать случайно рядом стоящего неожиданным запуском стружкоотсоса, еще контроль температуры двигателя с аварийным отключением (пока ни разу не срабатывал), еще различная индикация режимов работы. Кроме этого хочу сделать автоматический контроль заполнения бака опилками и дистанционное управление клапаном внешней вентиляции для быстрого проветривания мастерской.
Так что проект продолжает развиваться.



На этом все. Спасибо за внимание.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Показать сообщения:   
Начать новую тему   Ответить на тему    Список форумов ЭНКОР -> Конкурс «СВОИМИ РУКАМИ» Часовой пояс: GMT + 3
Страница 1 из 1

 
Перейти:  
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете вкладывать файлы
Вы не можете скачивать файлы


Powered by phpBB © 2001, 2005 phpBB Group

File Attachment © by Meik Sievertsen