Как соединить спирали в муфельной печи, чтобы мощность стала меньше?

Расчёт и изготовление муфельной печи. Часть первая — расчёт мощности печи.

Решил все свои расчёты оформить в отдельную статью. Во-первых, может быть кому-то ещё пригодится. Во-вторых — возможно кто-то обратит внимание на очевидные косяки, которые я упустил из виду. Приступим.

Электрическая печь сопротивления — один из самых простых и доступных видов печей для обжига керамики и плавки некоторых металлов. Высокая температура в рабочей камере достигается за счёт нагрева спирали, изготовленной из проволоки с высоким показателем сопротивления и высокой температурой плавления. Традиционно используется для таких печей нихромовая или фехралевая проволока различных марок. Нихром примерно в два раза дороже фехрали, при этом его рабочая температура несколько ниже. В то же время фехраль при высоких температурах становится хрупким и коэффициент температурного расширения у него выше. То есть при нагреве фехралевая спираль может выйти из пазов, и следовательно на это необходимо обратить отдельное внимание при проектировании.
Нихромовая проволока стоит порядка 2000 рублей за килограмм, фехралевая — меньше 1000. В то же время фехраль сложнее достать на местах. Однако мы никуда не торопимся — поэтому закажем именно фехралевую проволоку с доставкой. Сочетание более выгодной цены и возможности поддерживать более высокую температуру в рабочей камере склонили меня принять решение именно в пользу фехрали. Кроме того сопротивление у фехрали примерно на 25% выше, чем у нихрома, а значит что и проволоки понадобится на 25% меньше(сопротивления метра нихромовой проволоки х20н80 диаметром 1.5мм — 0.62 ома, а фехралевой х23Ю5Т — 0.815 ома)
Для того, чтобы заказать проволоку нужно знать марку сплава, диаметр проволоки и количество погонных метров. Чтож, попробуем всё это дело рассчитать.
Марку выберем Х23Ю5Т. Температура плавления — 1500 градусов, что позволяет разогнать печку до 1200-1300 при хорошей теплоизоляции рабочей камеры.

Объём рассчитываемой печи — 61 литр, рабочая камера 560х340х320.

Для небольших печей мощность подбирается исходя из простой пропорции — 100 ватт мощности на литр объёма камеры, то есть на 61 литр мощность печки составит 6.1 кВт. Первоначально я выполнял расчёт на печь объёмом 67 литров, а так, как пересчитывать лень — то добавим 600 ватт мощности про запас — хуже точно не будет.

Так как в цеху есть три фазы — то печь запитаем от трёхфазной сети. Так как фазы три — то и нагревателей будет тоже три. Итак, от трёхфазной сети нам необходимо отобрать 6.7 кВт мощности.

Для начала вычислим какой ток нам потребуется пропустить через нагревательные элементы при подключении звездой. I=P/U. I = 6700/220 = 30.45А. Но это суммарный ток, раскидаем его на 3 фазы и получим 10.15А на фазу. Очень даже комфортный ток.
При подлкючении треугольником получим ещё более низкий ток — 17,63А — или 5.88 А на фазу. Однако такой ток течёт через нагреватели, подключённые между двумя фазами. По участку цепи, от ввода до соединения нагревателей так же течёт ток 10.15 А. Следовательно разницы особой нет. Какую схему подключения выбрать мы будем решать с точки зрения оптимизации количества проволоки в спирали, так как сопротивление будет разным.

Кстати, теперь мы можем рассчитать и сопротивление проволоки, необходимое для получения проектной мощности.
Для каждого участка цепи звезды это будет R=U/I R=220В/10,15А = 21,67 Ом. Для каждого участка цепи треугольника это будет 380В/5,8А = 64,6 Ом

Сопротивление есть, остаётся найти таблицу и отмерять нужное количество проволоки.
Для выбранной марки фехрали сопротивление одного метра проволоки будет следующим: D=1.5мм — 0.815 Ом, D=2мм — 0.459 Ом, D = 2.5мм — 0.294 Ом, D = 3мм — 0.204 Ом.

Рассмотрим звезду. Сопротивление одного нагревателя должно составлять 21.67 Ом То есть проволоки полторашки нам понадобится 21.67/0,815 = 26.6 метра. На три нагревателя потребуется 80 метров проволоки. Скажем так — не мало. Но с другой стороны мало или много — это суть наши рассуждения и нежелание отдавать лишние деньги, а расчёт говорит, что именно такое количество проволоки нам потребуется. Что — можно заказывать?
Рассчитывать больший диаметр проволоки нет смысла — так как уже у двойки сопротивление в два раза меньше и следовательно нам её потребуется в два раза больше. Расчитывать вариант с треугольником — так же нет смысла, там на контур нам необходимо сопротивление в 64 Ом — а это в три раза больше проволоки. Получается расчёт окончен? Как бы не так!
Давайте посчитаем, какова площадь поверхности наших нагревателей. Зная площадь поверхности, мы сможем посчитать, какое количество энергии излучается с 1 кв.см поверхности.
Площадь поверхности S = Длина (L) x Диаметр (d) х 3.14 (Pi) = 8000(в сантиметрах) х 0.15 (в сантиметрах) х 3.14 = 3768 кв.см. Таким образом 3768 кв.см. излучает 6.7 кВт мощности. То есть с 1 кв.см излучается 1.77 ватта.
То, что мы сейчас посчитали — не что иное, как величина поверхностной нагрузки. Зная это значение мы можем определить — не перекалится ли наша проволока. Дело в том, что с увеличением данного показателя увеличивается разница между температурой в сердцевине проволоки и температурой на её поверхности. При значениях сильно свыше 2 Ватт на кв.см — это значение может различаться на сотню градусов. Чем это чревато думаю понятно — в то время, как наружная поверхность имеет рабочую температуру — сердцевина может разогреться до температур, близких к температуре плавления, что приведёт к перегоранию проволоки. Для отечественных фехралевых проволок значение оптимального коэффициента составляет от 1.2 до 1.4 Вт/кв.см. Значение, полученное нами несколько выше, но всё-же вполне себе применимо.
В качестве иллюстрации посмотрим, что у нас получится, если мы возьмём следующий диаметр — двойку.
21.67/0.459 = 47.21 метра на 1 нагреватель. То есть на 3 нагревателя — 141 метр проволоки!
Рассчитаем значение поверхностной нагрузки — получим 0,76 вт/кв.см. — это очень мало. Почти в два раза меньше рекомендуемого значения — это значит, что проволока будет отдавать тепло менее эффективно. А если взять двойки те же 80 метров? Тогда сопротивление на участке цепи для одного нагревателя составит 12.24 ом, соответственно ток составит 18А, а мощность участка — 4 кВт, три нагревателя дадут 12 кВт мощности, и значение поверхностной нагрузки — 2,38 вт/кв.см.

Что будет, если участок цепи с одним нагревателем пересчитать как участок с двумя параллельно подключенными нагревателями? Тогда сопротивление каждого нагревателя необходимо будет увеличить вдвое, а значит и количество проволоки тоже. Такой финт позволяет сэкономить, если в расчёте допустим проволока диаметром 2 мм не проходит по значению поверхностной нагрузки, и приходится мотать тройку. Тогда вместо одного нагревателя из тройки имеет смысл ставить два параллельно подключённых нагревателя из двойки -метраж и масса выйдут меньше. Но в нашем случае меньше полторашки использовать проволоку нет желания.

Как ещё можно поступить? Можно запитать всю длину проволоки от одной фазы — тогда получим 220/30,45 = 7,22 ома.

Понятное дело, что полторашку тут мы применить не сможем из-за просто зашкаливающей поверхностной нагрузки! Действительно, нам понадобится всего 9 метров проволоки, чтобы получить сопротивление в 7.22 ома, при этом во-первых, это будет очень маленький нагревательный элемент, который не сможет равномерно прогреть весь объём печи, во вторых — как уже говорилось, поверхностная нагрузка составит лютые 15.8 ватт на кв.см.
Но здесь хорошо зайдёт проволока с большим диаметром. Если мы возьмём диаметр 3.5мм с сопротивлением 0.15 ома на метр, то её понадобится всего 48 метров! Поверхностная нагрузка составит 1,27 — что очень хорошо. Однако 48 метров проволоки диаметром 3.5 будут весить 3.7 кг, в то время как 80 метров полторашки весит всего 1.1 кг! Вкупе с тем, что управлять током в 30 А несколько сложнее, нежели током в 10 ампер — то первоначально полученный результат является наиболее оптимальным для данной печи.
Кстати, вот тут можно применить ту самую фишку, с параллельным подключением двух спиралей меньшего диаметра, чем одной большего. Действительно, если мы подключим не 1 спираль диаметром 3.5 мм длиной 48 метров с сопротивлением 7.22 ома, а две спирали из проволоки диаметром 2.0 мм с сопротивлением 14.44 — то получим две спирали по 31.3 метра = 62,6 метра с массой 1.5 кг, что уже неплохо. На каждую спираль прийдётся половина нагрузки — то есть по 3.35 кВт, что в итоге даст нам значение поверхностной нагрузки 3350/(3130х0.2х3.14) = 1.7 вт/кв.см. По факту — те же яйца, только в профиль. Но тут есть момент, который опять таки заставляет меня принять первоначальный расчёт за рабочий. Дело в том, что даже разбив участок на два параллельных мы в итоге ничего не выигрываем. Проволоки всё равно нужно на полкило больше, чем полторашки. Ток, протекающий через 1 контур составит 15 ампер, а не 10, что близко к максимальной нагрузке того же bt139, которым я планирую управлять всем этим зоопарком. В то же время даже если я поставлю по bt139 на каждый контур, повешу гигантский радиатор с активным охлаждением, то всё равно я не смогу подключать эти контуры по отдельности, так как весь ток ломанётся через включённый контур. И тут то симистор точно не выдержит — это раз, а поверхностная нагрузка подключённого контура резво увеличится в два раза.

Остановимся на самом первом варианте:

Всё на сегодня. Голова забита, поэтому мог накосячить. Буду благодарен, если кто-то ткнёт носом в ошибки.

Способы ремонта нихромовой спирали: сварка, спайка. Расчёт сопротивления

Введение

Нагревательные элементы, изготовленные из высокоомных сплавов на основе хрома и никеля, применяются во всех современных бытовых устройствах, предназначенных для преобразования электричества в тепло. Спирали или ленты из нихрома отличаются высокой сопротивляемостью к окислению благодаря образованию оксидных плёнок. По этой причине надежная пайка нихромовых нагревателей при отсутствии специального оборудования (вакуумные камеры, газовые среды) должна проводиться после обработки соединяемых поверхностей флюсами, в состав которых входят кислоты, способные разрушать защитный слой окислов. Нихромовые спирали служат дольше аналогов из фехральных сплавов, однако и они подвергаются разрушению при длительной эксплуатации. Вероятность возникновения пережиганий и обрывов увеличивается на таких участках проводника, где имеются механические повреждения, зазубрины, перегибы или перехлёсты с поверхностью соседних нагревательных элементов. Ремонт повреждённой спирали из нихрома возможно провести в домашних условиях. При соблюдении несложных технологий эксплуатационные характеристики электрооборудования будут полностью восстановлены.

Ремонт нихромовой спирали

Существуют 3 способа восстановления целостности нихромного проводника:

Механический — скрутки, муфты, резьбовые зажимы при помощи шайб, винтов и гаек.
Пайка.
Сварка.

Последний способ наиболее надёжен в плане прочности и долговечности. Сварные соединения не влияют в существенной мере на параметры электрических цепей, поэтому технические характеристики приборов остаются в прежних нормах. Соединения в виде скруток, муфт и зажимов создают условия для скапливания продуктов окисления, влияют на общее показатели сопротивления цепи, а также могут создавать участки повышенного нагрева, что усиливает риск повторных обрывов и выхода электрооборудования из строя.

Как сварить нихром

На производстве для надёжной сварки проволоки или ленты из нихрома применяется аргонодуговой метод. Однако проволоку небольшого диаметра, которая используется в качестве нагревательных спиралей в бытовых приборах, можно сварить при помощи самодельной сварочной системы в домашних условиях. Для этого потребуется источник питания 12-24 V с силой тока 10 ампер и выше. В качестве электрода можно взять графитовый стержень соляной батарейки. Соединяемые концы нагревательной спирали скручиваются. Минусовой провод от источника питания присоединяется к нихромовой проволоке. К плюсовому проводу через дроссель лампы дневного света присоединяется графитовый стержень. При прикосновении графита к участку сварки возникает дуга низкого напряжения, энергии которой будет достаточно, чтобы расплавить нихром.

Как спаять нихром

Спаять нихромовую спираль можно следующими способами:

Нагрев обмотки в виде тонкой медной проволоки.
Использование ляписа (азотистого серебра).
Применение специальных припоев и кислотосодержащих флюсов.
Смесь вазелина, глицерина и хлористого цинка.
Лимонная кислота.
Аспирин.
Флюсы фабричного изготовления, типа Ф-38Н ПЭТ.
Измерение с помощью приборов.
Табличный способ.

Первый способ — наиболее простой и доступный, но он подходит только для соединения проводников высокого сопротивления с толщиной не более 0,5 мм. Медную проволоку для обмотки лучше всего брать толщиной 0,1 мм. Нагрев производится с помощью газовой горелки, но также можно использовать обычную зажигалку с турбонаддувом. Медная проволока нагревается докрасна и прилипает к нихрому, создавая электрический контакт на атомарном уровне.

Метод пайки при помощи ляписа применяется для усиления контакта механической скрутки, если рабочая температура нагревательного элемента в приборе не будет превышать 200 °C (граница сплавления нитрата серебра). Вещество наносится на скрутку при её разогреве током. Наиболее надежные результаты даёт метод пайки с помощью специальных припоев и флюсов. Оксидная пленка, которая образуется на поверхности хромоникелевых спиралей, — основное препятствие для выполнения качественного лужения. В условиях промышленного производства для решения этой проблемы целесообразно применять вакуумные камеры или нейтральные газовые среды.

В домашних условиях используются кислотосодержащие флюсы: соединяемые поверхности очищаются от оксидной пленки, обезжириваются и покрываются флюсами при помощи паяльника. После этого производится предварительное лужение и пайка с помощью припоев ПОС 40/50/61.

Как соединить перегоревшую нихромовую спираль

Способ ремонта перегоревшей нихромовой спирали выбирается в зависимости от толщины проволоки, а также от характеристик прибора, в котором используется вышедший из строя нагревательный элемент. Если рабочая температура превышает 150-200 °C, — следует применять сварку. Механические соединения в виде скруток, муфт и зажимов дадут только временный результат, а спайка с помощью тонкой медной проволоки и газовой горелки будет надежным решением для маломощных электронагревателей, в которых работают спирали из тонкой проволоки. Пайка с помощью припоев создает отличный контакт, но быстро разрушается, если нагрев превышает 300 °C.

Как произвести спайку или сварку нихрома в домашних условиях

При отсутствии специального оборудования надёжный ремонт спирали нихрома лучше всего проводить с помощью метода контактной сварки с низковольтной дугой, созданной графитовым электродом. Для этого нужен специальный источник питания, но если его под рукой нет, то можно воспользоваться способом пайки при помощи тонкой медной проволоки. Соединение получается прочным и относительно долговечным, а если произойдёт повторное выгорание, то разрыв можно без труда восстановить этим способом за несколько минут. Чтобы провести качественную пайку, концы проволоки нужно зачистить, погрузить в порошок лимонной кислоты и нагреть паяльником. Вещество расплавится и покроет поверхность металла тонким слоем. Оксидная пленка будет разрушена. Перед лужением соединяемые концы можно дополнительно обработать канифолью.

Как проверить сопротивление нихрома

Электрическое сопротивление нихромовой проволоки легко измеряется при помощи бытовых мультиметров. Операция проводится в целях расчет удельного сопротивления. Один контакт закрепляется на конце проводника. Второй контакт присоединяется на различном удалении от места создания первого контакта. Полученные показания заносятся в таблицу. Зависимость роста сопротивления от длины носит линейный характер. Для получения данных об удельном сопротивлении проволоки длиной 1 м нужно провести измерение этой характеристики у проводника соответствующих размеров, либо вывести этот параметр расчетным путем, если проволока имеет недостаточный размер. Перед снятием показаний прибор калибруется, либо измеряется собственное сопротивление проводов прибора в целях определения поправки, на величину которой следует уменьшить данные, полученные при измерении сопротивления нихрома.

Как рассчитать сопротивление нихромовой спирали

Расчёт сопротивления спирали из хромоникелевого сплава выполняется с помощью следующих методов:

Если у вас имеется готовая спираль, то вычислить её сопротивление с помощью прибора не составит труда. Однако если требуется выполнить предварительный расчёт параметров спирали перед её изготовлением, то применяется табличный способ. Таблицы удельного сопротивления различных сплавов из никеля и хрома можно найти в интернете или в специальной литературе. В таблицах приводятся данные для каждого сплава как для проволоки, так и для лент.

Данные по проволочным проводникам приводятся с учётом диаметра (от 0,1 мм). Показатели у лент приводятся с учётом площадей сечения. Чтобы рассчитать сопротивление спирали, нужно умножить общую длину проволоки на удельное сопротивление 1 м проводника с соответствующим сечением. Если информация о марке сплава отсутствует, удельное сопротивление вычисляется экспериментальным путем при помощи приборов.

Производственная фирма «ПАРТАЛ» изготавливает спирали с заданными заранее характеристиками из различных марок нихромовых сплавов. Качественно и быстро мы произведем изделие из проволоки нужной толщины, с определенным количеством и диаметром витков, а также с конкретными характеристиками сопротивления, мощности, энерговыделения и энергопотребления!

Источник: Компания «Партал»

Простая мощная муфельная печь

В этой инструкции мы разберем, как своими руками сделать простую муфельную печь для плавки металлов. За 3 часа печь способна разогреваться до температуры около 800°C и это не предел. В ней легко можно плавить алюминий. Собирается печь довольно легко, все материалы можно достать и стоят они недорого. В качестве изолятора используется печной кирпич и стекловата, а корпусом выступает кастрюля из нержавеющей стали. Для контроля температуры печь оборудована специальной электроникой, которую автор заказал из Китая, стоит она недорого. Рассмотрим более подробно, как такая печь работает и как ее собрать!

Материалы и инструменты, которые использовал автор:

Список материалов:
— печной кирпич (шамотный);
— стекловата (или другой изолятор);
— кастрюля из нержавеющей стали (подходящих размеров);
— нагревательный элемент – проволока х23ю5т длиной 18 метров и сечением 1 мм;
— контроллер температуры REX C-100 ;
— реле FOTEK SSR-40 DA ;
— термопара для высоких температур ;
— корпус блока питания от компьютера.

Список инструментов:
— болгарка с диском по бетону;
— чертежные принадлежности и бумага;
— зажимы;
— токарный станок;
— дрель.

Процесс изготовления печи:

Шаг первый. Работаем с кирпичом
Для начала нам нужно особым образом обрезать кирпич, чтобы выложить из него печь. Автор соорудил для таких целей специальную станину для болгарки. Кирпич используется шамотный, такой продается во многих строительных магазинах. Режется кирпич очень просто при помощи болгарки и диска по бетону. Всего автор использовал для своего проекта 6 кирпичей.

Шаг третий. Сборка печи
В качестве корпуса для печи используется кастрюля из нержавеющей стали. Плюс в этом таков, что нержавейка не боится сильного нагревания. Между кирпичом и кастрюлей есть зазор в 3 см, сюда укладывается изолятор в виде минеральной ваты. Конечно, такой изолятор слабоват и печь имеет повышенную теплопотерю. В будущем автор хочет изменить конструкцию, эта была сделана в качестве эксперимента.

Не забываем также установить кирпичи на дно печи и установить изолятор. В стенках кастрюли сверлим отверстия и выводим концы спирали для подключения ее к источнику питания.

Вот и все, печь можно тестировать, автор решил в качестве эксперимента расплавить алюминий. В качестве тигля была использована эмалированная кружка с отрезанной ручкой. Печь без труда справилась с такой задачей.

Конечно, для более эффективной работы нужно будет еще улучшить изоляцию и изготовить крышку для печи. В целом, самоделка получилась удачной, надеюсь, вам проект понравился. Удачи и творческих вдохновений, если решите повторить. Не забывайте делиться своими самоделками с нами!

Замена спиралей печи самому и бесплатно — Rohde

Современные электрические печи для керамики долговечны и экономны. Но даже их надо обслуживать. Часто начинающие керамисты даже не подозоревают что именно надо делать для обслуживания печи. Думают это как утюг — купил и пользуйся пока работает. А инструкции к ним скудно переведены на руский язык (экономят они что ли на русских покупателях).

Я пользуюсь (или пользовался) разными печами — L&L, Skutt, и Rohde. Для работы с тестовыми образцами и экспериментов у меня есть отличная печь Rohde, надёжная, экономичная (всего 3,6 кВт и при этом однофазная, то есть подключающаяся к обычной бытовой сети) и при этом дающая мне 1320С при 60 литров загрузки. О ней и будет речь.

Все печи надо:
— пылесосить после каждого обжига, важно пылесосить именно вокруг спиралей — именно керамическая пыль и крошка глазурей попавшая на спираль может пережечь её,
— проверять футировку на предмет трещин,
— осматривать все контакты, термопару и термокомпьютер,
— неплохо иногда проверять точность термопары феррокольцами (я об этом уже писал отдельно),
— менять спирали каждые 50 обжигов.
Вот про замену спиралей (элементов) многие начинающие керамисты-то и не знают.

Признаки уставших спиралей
Неправильно работающие спирали («уставшие» спирали) имеют несколько признаков:
— глазурь начинает получаться других цветов, цвет недозревать,
— длительность обжига увеличивается, и чувствительные к скорости нагрева глазури теряют цвет (например, красные),
— скорость набора температуры снижается.

[ Нажмите, чтобы прочитать ] PS При этом у Rohde стандартный термокомпьютер не записывает увеличение длительности обжига в ошибку и в конце цикла просто планово отключается без всяких сообщений. В конце-концов спираль перегорает, но до этого момента можно сделать и 100 и 200 обжигов не понимая почему что-то происходит не так. В других терпокомпьютерах — например у L&L — компьютер сам учитывает и запоминает время обжига и отклонения в скорости обжига. Мне же приходится вести жунал (что и каждому керамисту желаю). Особенно это важно нам при изготовлении архитектурной керамики ил иинтерьерной плитки (посмотрите у нас в разделе Инсталляции MoshkoffStudios.com) или плитки ручной работы тиражом (посмотрите у нас в Каталоге MoshkoffStudios.com). Ведь тираж приходится делать в несколько обжигов (и 5 и 9 и больше обжигов на один заказ, иначе всё не помещается) и нам крайне важно чтобы оттенки глазури плиток соответствовали образцу и друг-другу.

Срок жизни спиралей
На срок жизни спиралей оказывают влияние несколько факторов:
— высота обжига; при высоких температурах обжига (нашу плитку мы обжигаем на 1220-1260, это уже высоко) — замена каждые 50 циклов, при обжиге на 980С — можно смело жечь и 100 обжигов подряд,
— качество первого обжига; именно во время первого обжига формируется защитная плёнка на поверхности спиралей,
— атмосфера обжигов; если вы всё время закрываете заглушки на пике температуры и при этом печь у вас плотно наполнена, то атмосфера может приближаться к нейтральной, а это ослабляет защитную плёнку на поверхности спиралей,
— наличие агрессивных составляющих в глиняной массе или глазури.

Как увеличить качество работы спиралей
Качество работы спиралей находится в нашей керамической власти:
— делайте качественный первый обжиг — на температуру выше чем вы будете обжигать потом и при максимально пустой и проветриваемой печи;
— если по какой-то причине вам надо закрывать задвижки и вентиляцию печи — то делайте специально время от времени обжиги с полностью открытыми вентиляцией и поддувом для укрепления защитной плёнки;
— выбирайте качественные процессированные глиняные массы (особено страдают печи у тех кто копает глину сам — такая глина не только спирали, но и железный корпус печи и окружающие предметы разъедает).

Но вот если скорость набора температуры стала падать, и если уже прошло 50 обжигов — спирали лучше превентивно поменять. Сделать это просто — я делаю сам. Занимает весь процес 1,5 часа если неспешно.

Как менять спирали (самому)
Сначала приготовьте инструменты. Их надо всего несколько: тонкие плоскогубцы (лучше слегка изогнутые, такими легче) и две отвёртки — крест и плоская.

Ещё нужен пылесос, мощный, обязательно!

Сначала покупаете новые спирали. Вот они уже вытащенные из коробки. Внимание — коробка должна быть запечатана!

На коробке стоит модель печи для которой предназначены спирали и её индивидуальный номер. Спираль можно заказать изготовить из термопроволоки у местных мастеров — это будет немного дешевле, я лично предпочитаю фирменные. Но чтобы заказать спирали вам лучше хоть один раз её купить — и пока она новая дать её на обмер тем, кто будет изготоваливать, чтобы они могли снять качественные характеристики.

Сначала лучше осмотреть как были прикреплены спирали, которые стоят сейчас:

Обратите внимание на маленькие скобы которыми спираль притягивается в свои пазы и держится в них.

В комплекте с новой спиралью будут и новые скобы и новые клеммы. Обязательно используйте их! (А если спираль будете заказывать — то надо заказать и скобы)

Порядок действий
Сначала надо отсоединить спираль от релейного блока. Хотя по американски следует сказать — что печь сначала надо отключить от сети )))

Для отсоединения спиралей от блока надо с блока снять кожух. На Rohde он крепиться несколькими винтами — всего три. Открутите и положите в заметное место ) К кожуху при этом будут подходить провода заземления — лично я их не откручиваю, а аккуратно приставляю кожух рядом. (Справедливости ради скажу что у других марок печей этот кожух сделан как дверца на петлях и такой проблемы не стоит, а Rohde походу сэкономили).

Внутри ближе к корпусу печи будет видно три соединения — из них верхнее и нижнее — это клеммы спиралей.

Посередине — это контакт с датчиком температуры в печи. По какой-то причине у Rohde он настолько субтильный, что на него опасно дышать ) ни в коем случае его не трогайте. Отрывается быстро, стоит дорого..

Клеммы откручиваете и готовите на выброс. Лучше поставить новые из комплекта, даже если нынешние выглядят хорошо (а скоре всего выглядят они хорошо).

Потом распрямляете концы спиралей плоскогубцами и ныряете в печь.

Внутри печи:
— сначала вынимаете все скобы (вот одна лежит на краю футировки):

— потом вынимаете концы спирали из отверстий откуда она идёт от блока реле,
— а только потом поочерёдно вынимаете спираль. Важно не обломать края пазов, где лежит спираль, так как футировка очень! хрупкая. Ей и так достаётся, не добавляйте )

Скорее всего спираль будет ломаться, так как после первого обжига она становится очень хрупкой. Это нормально. Не пытайтесь её сохранить. В итоге у вас будет такая куча:

Дальше проверяете все пазы на предмет обломков и забытых частей спирали или скоб и тщательно всё пылесосите — это важно, крошка глазури способна сразу прожечь вашу новую спираль.

Далее берёте новую спираль. К сожалению, у Rohde вся спираль на эту печь сделана одним длинным элементом. Это очень неудобно, но чтож. (В печах где каждый виток спирали — это отдельный элемент есть аж три плюса: 1) менять легче, б) компьютер может регулировать температуру в каждом отсеке печи отдельно, и в) можно поменять отдельно один перегоревший виток элемента).

Обратите внимание как спираль извивается переходя от одного уровня к другому:

Техника укладки новой спирали
Вам надо взять новую спираль и руками слегка (на 5-7 см) её растянуть, и так каждый завитый спиралью круг. Можно потом приложить и примерять — спираль должна быть чуть длиннее чем пазы для неё. Потом начинаете укладывать спираль — укладываете сверху вних по одному ругу поочереди. На сгибах — печь ведь не круглая а восьмиугольная и будут сгибы — перед тем как уложить в паз спираль в этом месте спираль слегка сгибаете. Гнуть не бойтесь — она как обычная упругая проволока, не сломается. Хрупкой спираль становится уже после первого обжига. Как только уложите всю спираль на место — вставляйте новые скобы, желательно в те же места — а если они уже использовались несколько раз, то втыкайте в новые. Скобы должны плотно притягивать спираль с задней стенке пазов футировки.

Вуаля — ещё один час нырком в печи — и у вас новые спирали ! )

Сделайте паузу и на свежую голову всё осмотрите заново. Спираль везде дожна быть хорошо в глубине пазов, обязательно не торчать внутрь печи. Если она будет торчать то сначал авы её заденете а потом на неё неизбежно ппадёт глазурь или глин аи она в этмо месте перегорит. Торчание можно исправить только сейчас, до первого обжига. После осмотра снова внимательно пропылесосите!

Потом надо загнуть концы спирали уходящие внутрь блока реле и закрутить их в новые клеммы.

После этого я делаю пробное включение печи с открытым кожухом и внимательно смотрю на контакты — но у меня есть допуск электрика, вам лучше закрыть кожух и включать только после этого.

Первый обжиг
Напомню — делайте первый обжиг:
— медленный, по 100 гр/час
— высокий, я делаю до 1280С,
— атмосферный, я включаю печь абсолютно пустой и держу все возможные отверстия открытыми всё время обжига.
И обязательно будьте где-то рядом, потому что если что-то сделано не так — то это скорее всего проявится во время первого же обжига.

АНОНС — у меня оказался интересный прибор — газоанализатор, скоро проведу несколько экспериментов и выложу отчёт от том что творится с атмосферой в студии во время обжига ))) а то многие спрашивают — можно ли работать в одном помещении с печью пока идёт обжиг. Некоторые «храбрецы» ставят печи в жилых комнатах. Я всегда отвечал — нельзя, ни в коем случае нельзя. А теперь у меня будут некоторые доказательные цифры.

ТЭНы для муфельной печи – классификация и виды

Муфельная печь имеет специальную конструкцию и с помощью ТЭНов воздействует на различные металлы для достижения ими определенных температур. Муфельную печь можно приобрести в магазинах либо соорудить самостоятельно.

Муфель является основной составляющей печь, в него выкладывают обрабатываемые металлы. В основном муфельные печи используются для производства ювелирных изделий, для плавки цветных металлов, обжига керамических предметов, выплавки разнообразных восковых моделек, обжига литейных форм разных размеров.

По способу нагрева муфельные печи могут работать от газового топлива и от электричества за счет ТЭНов. Чаще всего используются печи, работающие за счет трубчатых электронагревателей.

Существуют разные виды муфельных печей, отличающиеся по следующим особенностям:

По конструктивному типу;

По типу нагрева;

По функциям защиты;

По температурным режимам.

Температурная подача ТЭНов для муфельных печей может иметь разную интенсивность: умеренную, среднюю, высокую и сверхвысокую.

В установках подающих умеренную температуру режим тепловой подачи колеблется от 100 до 500 0 С. Среднетемпературные печи работают в режиме от 400 до 800 0 С. Печи высокотемпературной категории имеют показатели от 400 до 1200 градусов Цельсия, а сверхвысокие вырабатывают до 2000 градусов.

Тип температурной подачи печной установки напрямую зависит от количества и мощности элементов нагрева. Численность нагревателей обуславливается габаритами и конструкцией печи.

ТЭНы для муфельной печи могут быть закрытыми или открытыми. Открытого типа элементы способны за очень короткий период разогреть печную установку до максимальных термических показателей, они легко поддаются демонтажу и замене в случае выхода из строя. Основным недостатком таких приборов обогрева есть их низкая защита от коррозийных процессов и выработка вредных веществ во время процесса температурного накала. Закрытые ТЭНы устанавливаются в муфель, поэтому выделение вредных веществ не наносит никакого вреда человеку. Недостатки этих устройств в том, что нагревание муфельной печи происходит медленно и при выходе нагревателя из строя придется заменить всю камеру нагрева.

Читайте также Типы фундаментов

В печных установках используются муфели из разных материалов: керамики, керамического волокна и волокнистые. Керамические муфельные печки широко применяются практически во всех производственных отраслях. Причиной этому является высокая тепловая проводимость и плотность керамики, которая предотвращает повреждения муфеля при различных механических воздействиях.

Керамический муфель не применяется в производстве, которое требует скоростного нагревания. Керамика прогревается и остывает очень долго. Для быстрого нагрева целесообразно использовать муфель из керамического волокна, где сохранены все положительные свойства керамики, но из-за волокон все процессы значительно ускоряются, не требуя при этом увеличения мощности. Волокнистый нагреватель производит работу еще в более быстром режиме, но он чувствителен к негативным воздействиям окружающей среды.

ТЕНы с волокнистым муфелем для печи используются очень редко по ряду причин:

На его работу требуются большие затраты электричества;

Выделяет большое количество вредных газов;

Обладает высокой ломкостью.

Для каких целей используют муфельные печи

Для отжига с целью получения однородной структуры материала;

Для закалки металлов;

Для отпуска, чтобы предать обработанному материалу пластичность, утраченную во время закалки.

Очень часто с помощью ТЭНов установленных в муфельную печь производят обжиг керамики. При необходимости проведения исследований материала на наличие различных примесей прибегают к методу сжигания либо озоления. Муфельное оборудование очень широко применяется в кузнечном деле, в лабораторных условиях для выявления в рудной массе, сплаве или слитках благородных металлов.

Как создать муфельную печь самостоятельно

На муфельные печи на сегодняшний день большой спрос, но их высокая стоимость вызывает желание произвести данную конструкцию своими руками. Печь газового типа изготовить в домашних условиях просто невозможно. А муфельную печь электрического типа, работающую от ТЭНов вполне можно собрать самому.

Пошаговая сборка печи с температурной обработкой материалов в воздушной среде

Чтобы изготовить корпус печи можно использовать старую духовку или электропечь, у которой придется убрать все детали из пластика. Также при возможности можно с помощью сварки создать корпус из листа металла плотностью 0,2 сантиметра.

2. Теплоизоляция

КПД устройства напрямую зависит от изоляционного слоя. В роли изолятора лучше всего использовать огнеупорный кирпич. Внешним изолятором отлично служит картон из базальта. Асбест применять нежелательно, он при высоких температурах выделяет ядовитые испарения.

3. В качестве нагревателя для муфельной печи лучше всего использовать спираль, смотанную из нихрома или фехрали. Плотность проволоки должна быть не ниже 1 миллиметра.

Инструменты и материалы для сборки муфельной печи на ТЭНах

Муфельная печь своими руками — особенности, расчеты, полезные советы

Муфельная печь позволяет поднимать температуру предметов до высоких значений, невозможных в обычных нагревателях. Это неотъемлемый элемент ювелирных или гончарных мастерских, других мелких предприятий. Домашние мастера нередко оказываются перед необходимостью расплавить металл или обеспечить термическое соединение стекла и керамики, обжечь глазурь, закалить металл и т.п.

Все эти процедуры требуют участия муфельной печи, но ее нет в наличии. Иногда это становится единственной проблемой, останавливающей важный творческий или ремонтный процесс. Однако, выход из положения есть — надо изготовить муфельную печь своими руками. Рассмотрим особенности и специфику этого процесса.

Что это такое?

Назначение муфельной печи — создание высоких температур для термической обработки материалов:

металл (плавка или закалка);

Источником тепловой энергии у муфельных печей является электричество или газ. Первый вариант удобнее с практической точки зрения, но гораздо затратнее в финансовом отношении — во время работы электрические муфельные печи расходуют большое количество электроэнергии.

Конструкция

Муфельная печь состоит из нескольких элементов, соединенных в единую конструкцию:

внешнюю часть печи представляет корпус (кожух). Это прочный, обычно металлический короб, образующий емкость для размещения внутренних элементов печи, а также несущий дверцу с запорным устройством;
слой теплоизоляции. Это важный элемент, по степени значимости сопоставимый с источником тепловой энергии. От качества и рабочих показателей теплоизоляции зависит КПД печи, способность сохранять тепло и общая работоспособность всей конструкции. Теплоизолятор, как правило, состоит из двух слоев — основного (топка из шамотного кирпича) и дополнительного (слой базальтовой ваты или перлита);

нагревательный элемент. Используют спирали из нихромовой проволоки (сплав хрома и никеля, толщина 1-2 мм), свободно переносящей сильный нагрев и не перегорающей в течение длительного времени.

Существуют разные конструкции муфельных печей:

горизонтальные;
вертикальные;
колпаковые;
трубчатые.

Эти разновидности отличаются друг от друга только конфигурацией топки и способом загрузки, общий принцип работы у всех моделей одинаков.

Порядок расчета электронагревательного элемента

Спираль самодельной муфельной печи изготавливают, как правило, самостоятельно. Для того, чтобы получить эффективное и работоспособное устройство, необходимо выполнить предварительный расчет.

Он преследует две цели:

Создание мощной и эффективной печи, способной решать поставленные задачи.
Возможность работы на имеющихся электросетях, отсутствие перегрузок и вызванных этим проблем.

Для выполнения расчета необходимо выяснить, каков ток отсечки у электрощитка. Часто для печи проводят отдельную линию, минуя УЗО для домашних бытовых приборов. В любом случае, надо выяснить, какую мощность может выдержать линия, чтобы не оставить без электричества всех соседей.

Мощность печи выбирают исходя из объема нагревательной камеры:

Объем камеры (или муфеля), л	Мощность спирали (Вт/л)
1-5	300-500
6-10	120-300
11-50	80-120
51-100	60-80
101-500	50-60

По данным этой таблицы можно определить, какую мощность спирали следует использовать для имеющегося размера. Величину камеры надо определить для себя самостоятельно, исходя из характера предполагаемых работ. Необходимо сразу подсчитать мощность, умножая объем камеры на показатели таблицы. Если мощность оказывается чрезмерно высокой и невозможной для действующих сетей, размеры уменьшают.

После этого надо вычислить силу тока. Используется формула:

I = P / U

Где I — сила тока;
P — мощность (расчетная);
U — напряжение сети (220 В).

По результатам можно вычислить сопротивление нихромовой спирали:

R = U : I

Где R — искомое сопротивление;
U — напряжение (220 В);
I — сила тока (расчетное значение).

Этот расчет можно выполнять для однофазной сети. Если нужно выполнить трехфазное подключение, и самостоятельный расчет кажется слишком сложным, рекомендуется воспользоваться онлайн-калькулятором, который несложно найти в сети по соответствующему поисковому запросу.

Результаты расчета с помощью калькулятора вполне корректны, но, для большей уверенности, можно проверить полученные данные, продублировав расчет на другом калькуляторе.

Пошаговая инструкция по сборке

Рассмотрим порядок сборки муфельной печи. Для удобства разделим процесс на этапы:

Инструменты и материалы

Для изготовления печи необходимо приготовить
следующие инструменты:

болгарка с отрезным и шлифовальным кругом;
сварочный инвертер с набором электродов;
электродрель с набором сверл;
набор слесарного инструмента (молоток,
пассатижи, зубило, шило и т.п.).

Из материалов понадобятся:

листовой металл 2 мм для корпуса;
уголок стальной;
арматура 8 мм;
1-2 мм нихромовая проволока;
шамотный кирпич;
базальтовая минвата рулонная 3-5 см;
огнеупорный раствор (состав для печей);
силиконовый герметик.

Изготовление огнеупорной камеры

Поскольку печь самодельная, правильнее начинать сборку с изготовления камеры из огнеупорного (шамотного) кирпича. Так проще, можно обойтись без лишней подгонки и подрезки.

Порядок действий:

Наматывается спираль из нихромовой проволоки. Для намотки используют гладкий круглый сердечник диаметром не более 6 мм. Витки должны находиться на равном расстоянии друг от друга и не соприкасаться.
Производится сборка камеры из шамотного кирпича. Сначала ее собирают насухо, укладывая части и отмечая на них линии для канавок под спирали. Затем детали камеры нумеруют, чтобы не перепутать, разбирают и проходят канавки глубиной не более 7мм.

После этого можно переходить ко второму этапу сборки.

Изготовление корпуса и дверцы

Корпус печи сваривают из листовой стали. Многие источники рекомендуют использовать старые корпуса от духовок или другие металлические коробки. Это вполне допустимый вариант, но его недостаток заключается в размерах — мастер оказывается привязан к величине имеющегося корпуса, что вынудит его изменять все расчетные параметры. Сборка корпуса по готовой нагревательной камере удобнее и не требует изменения характеристик печи.

Порядок действий:

Измеряют боковые стороны, верхнюю часть и заднюю сторону печи. Вырезают листы металла с помощью болгарки и отрезного круга.
Прихватывают боковые листы к уголкам подставки, затем так же крепят заднюю часть. Все детали поправляют, добиваясь прямоугольного стыкования по всем осям. Закрепляют листы прочнее и обвязывают поверх уголком.
Спереди устанавливают лист с отверстием под дверцу. Его высверливают электродрелью (или сверлильным станком, если есть) по периметру, затем аккуратно подрезают болгаркой и вынимают внутреннюю часть. Зачищают периметр отверстия, удаляя следы подготовки. Затем крепят и обвязывают свободные кромки уголком.

Как регулировать температуру

Регулировку температуры можно осуществлять двумя способами:

подключать спирали по очереди, с увеличением их мощности;
установит внешнее устройство, регулирующее подачу напряжения на спирали.

Оба варианта имеют свои плюсы и минусы. Первый вариант проще, но нужен пакетный переключатель или отдельные автоматы на каждую спираль. Кроме этого, изменения нагрева производятся скачками.

Второй вариант сложнее — необходим регулятор, способный выдерживать рабочую нагрузку печи. Выбор подходящего варианта — прерогатива пользователя. Как правило, используют регуляторы — они компактнее и позволяют плавно изменять степень нагрева.

Частые вопросы

Многие вопросы, возникающие по ходу сборки печи, одинаковы у большинства пользователей. Это позволяет не ждать их, а сразу внести ясность:

В данном случае запас мощности действует наоборот — если дать запас длины, сопротивление увеличится и степень нагрева уменьшится. Рекомендуется действовать в точном соответствии с расчетными показателями.

Обычный кирпич не выдерживает высокую температуру и начинает крошиться. Кроме этого, у него высокая теплопроводность, из-за которой корпус печи будет сильно греться.

Корпус необходим для того, чтобы печь можно было переносить с места на место. Если в этом нет необходимости и печь стационарная, можно обойтись и без корпуса.

Нет, использовать ТЭНы для подобных установок не следует. Необходимую температуру получить не удастся, нагревательные элементы займут слишком много места и быстро перегорят.

Печь можно подключить минуя домашнюю проводку — провести отдельный кабель до общего щитка. Однако, если сама линия в плохом состоянии, лучше не рисковать. Можно оставить без электроэнергии всех соседей.

Видео-советы по сборке

Источник: gk-rosenergo.ru