Как сделать станок для опилок
Технология и оборудование для производства пеллет в домашних условиях
Наладить небольшое производство пеллет в домашних условиях с целью экономного отопления собственного жилища – задача не из легких, но решить ее вполне реально. Особенно это интересно тем хозяевам загородных домов, кто имеет возможность получать сырье для такого производства по низкой цене или вовсе бесплатно. Отсюда и цель данной статьи – рассказать, как делают пеллеты согласно технологии и какое необходимо оборудование для производства топливных гранул своими руками.
Из чего и как делают пеллеты
Привлекательность топливных гранул как топлива для домашних котлов вызвана в первую очередь удобством использования. Пеллетные котлы отличаются высокой степенью автоматизации и требуют к себе внимания гораздо реже, чем обычные твердотопливные. Что же касается теплотворной способности, то у сухих дров (15% влажности) и пеллетов (8%) она отличается на 20—25%, притом что последние занимают гораздо меньший объем.
Для справки. Древесина, чтобы достигнуть влажности 15%, должна сохнуть в обычных условиях не менее 2 лет. Тогда ее теплота сгорания достигнет 4—4.5 кВт/кг, в то время как 1 кг гранул (древесных) при сжигании выделяет от 4.5 до 5 кВт тепла.
В промышленном производстве пеллеты обычно изготавливают из таких видов сырья:
Наиболее распространены топливные гранулы, сделанные из опилок и прочих отходов деревообработки. Агропеллеты, изготавливаемые из шелухи и соломы, по цене дешевле древесных, но их качество хуже из-за повышенной зольности. Так что для домашних умельцев наибольший интерес представляет изготовление пеллетов из опилок.
Технология промышленного производства древесных пеллетов состоит из 5 основных операций:
В заводских условиях, где необходимо оборудование с высокой производительностью, чаще всего применяется пресс для пеллет с цилиндрической матрицей. Она представляет собой перфорированное кольцо из толстого листового металла, по внутренней поверхности которого ходит несколько катков. Сырье подается к ним с помощью шнека, после чего опилки вдавливаются катками в отверстия матрицы. Выходящие с наружной стороны «колбаски» обрезаются в размер специальным ножом.
Есть и плоский тип матриц, используемых в грануляторах для пеллет меньшей производительности. Это лист металла толщиной не менее 20 мм круглой формы с множеством отверстий. В таком прессе для опилок катки находятся сверху и продавливают сквозь отверстия матрицы сырье, поступающее из бункера. Такие станки могут иметь небольшие размеры, а потому хорошо подходят для изготовления пеллет в домашних условиях своими руками.
Для справки. Клеящим веществом, связывающим опилки в прессе воедино, является лигнин. Он выделяется из мелких частиц дерева при воздействии высокого давления.
Оборудование для изготовления пеллетов
Главную роль в технологическом процессе играет станок для производства пеллет, он же и самый сложный в изготовлении. Полностью сделать гранулятор своими руками не выйдет, поскольку для изготовления матрицы и катков нужны металлообрабатывающие станки – токарный, фрезерный, сверлильный и шлифовальный. Так что есть 2 варианта: купить готовую пару матрица – катки или заказать ее у мастеров.
Совет. Сделать станок для самодельных пеллет на основе покупных деталей – решение рискованное. Проверить качество материала и точность обработки вы не сможете, а матрица может быстро выйти из строя. Лучше найти необходимый материал и дать заказ специалистам – станочникам.
Матричную пару на пресс для пеллет следует изготавливать из высокоуглеродистой стали Ст45 или Ст50, а еще лучше легированной марганцем ХВГ либо 65Г. Причем после обработки детали обязательно должны пройти процесс закалки, с тем чтобы достигнуть твердости 58—60 единиц. Чтобы сделать матрицу на гранулятор, надо выдержать все размеры, указанные на схеме:
На вал для катков можно использовать сталь попроще – Ст3, 10 или 20, причем закаливать его не нужно. А вот рабочие части валков надо сделать из указанных выше марок с последующей закалкой, после чего насадить их на вал через подшипники, как это изображено ниже на фото.
Важно. Закаленные детали для пеллетного пресса должны пройти процесс шлифовки всех рабочих поверхностей.
Теперь о том, из чего можно собрать корпус и привод для гранулятора самодельных пеллет. Матричную пару надо поместить внутрь цилиндрического корпуса, который делают из листового металла либо трубы внутренним диаметром 200 мм. В отверстие матрицы вставляется вал привода и фиксируется шпонкой, а ниже нужно сделать площадку для готовых пеллет. Схема сборки пеллетного гранулятора подробно показана на видео:
Для вращения вала необходимо взять электродвигатель мощностью не менее 5 кВт, а привод можно собрать из старого автомобильного редуктора от Волги или Москвича с частью заднего моста. С той стороны, где к редуктору должен присоединяться карданный вал, ставится шкив, вращаемый ременной передачей от электродвигателя. Оба агрегата крепятся к одной раме, как об этом рассказано на видео:
Примечание. В данной конструкции пресса для изготовления пеллет своими руками вал вращает матрицу, а катки остаются неподвижными. Шкивы надо подобрать так, чтобы скорость ее вращения составляла не более 250 об/мин.
Самодельная дробилка
Хорошо, когда есть возможность получать для прессования пеллет хорошие мелкие отходы древесины с какого-нибудь производства. Если же в этих отходах есть мелкие ветки или горбыли, то для их измельчения понадобится дополнительное оборудование – дробилка. Самодельных конструкций существует немало, но большинство из них рубят дерево на слишком крупные щепки, из которых невозможно изготавливать пеллеты в домашних условиях.
Вашему вниманию предлагается простая дробилка древесных отходов, сделанная из 3 десятков дисковых пил для циркулярного станка, имеющих твердосплавные напайки. Крепятся все пилы на одном валу таким образом, чтобы между зубьями каждой последующей немного смещались относительно предыдущей. На тот же вал ставится шкив и 2 подшипника по краям, после чего вся конструкция закрепляется на раме из уголков или труб.
Примечание. Здесь тоже нужен мощный двигатель, чтобы пилы могли хорошо «грызть» ветки и прочие небольшие деревяшки.
Как вы понимаете, производительность агрегата невысокая, зато такая дробилка древесных отходов позволит получать опилки, пригодные к производству пеллет. Если у вас в хозяйстве имеется циркулярная пила, то измельчитель можно приспособить на ее станину, как это сделано на фото:
Сушилка для опилок
Чтобы древесные пеллеты, сделанные своими руками, не рассыпались на выходе из матрицы гранулятора, надо обеспечить минимальную влажность сырья. В промышленности это происходит в различных сушильных камерах. В домашних же условиях мастера-умельцы приспособились собирать сушилки для опилок барабанного типа, так как их конструкция наиболее простая, что и показано на схеме:
Несколько железных бочек, сваренных одна с другой, устанавливаются на раме с небольшим наклоном в одну сторону. Изнутри к стенкам бочек приваривают лопасти для перемешивания сырья. С одной стороны внутрь такого импровизированного барабана подают горячий воздух газовой или электрической тепловой пушкой. Вращение барабана производится электродвигателем через редуктор или понижающую ременную передачу.
Для справки. Когда делают пеллеты из свежих отходов деревообработки, то самые большие энергозатраты приходятся именно на процесс высушивания. Для домашнего производства они могут оказаться слишком большими, сводя на нет всю выгоду от этой затеи.
Что еще можно сделать из опилок
Когда влажные отходы деревообработки невозможно высушить в силу разных причин, то спрессовать из них пеллеты не получится. А вот наладить кустарное производство брикетов вполне возможно, хотя надеяться на большую производительность не стоит. Сырые опилки смешивают с водой и каким-нибудь вяжущим веществом (например, глиной или обойным клеем) и потом формируют из них брикеты.
Правда, здесь тоже нужен хотя бы ручной пресс, а лучше – гидравлический. Примеры конструкций таких станков представлены на фото:
Настоящие заводские брикеты, как и пеллеты, прочно склеиваются лигнином под большим давлением, но в домашних условиях этого добиться невозможно. Оттого и добавляется в смесь клеящее вещество, а плотность изделий выходит низкая, как и удельная теплота сгорания. После прессования и высушивания на улице получаются легкие «кирпичики», что прогорают в печи довольно быстро.
Выводы
Организовывать в домашних условиях производство пеллет из опилок имеет смысл в двух случаях:
Сделать оборудование самому – задача непростая, но при наличии времени, терпения и навыков вполне осуществимая. Покупать же пресс – гранулятор для опилок с целью обеспечить пеллетное отопление частного дома экономически невыгодно. Что и подтверждает несложный расчет, показанный на видео:
Пресс для топливных брикетов: варианты изготовления установок для прессования опилок своими руками
Топить опилками или стружкой – привычное дело для жителей нашей страны, позаимствованное в европейских странах. Их популярность обусловлена дешевизной сырья и его хорошей удельной теплотворностью при сгорании. Создав самодельный пресс для брикетов можно получить качественное топливо практически задаром.
Мы расскажем о том, как изготовить несложный и недорогой станок для изготовления брикетированного топлива. В предложенной нами статье приведена конструкция, даны советы по сборке. Приведена технология производства и требования к исходному древесному материалу.
Технология создания брикетов
Изготовление методом прессования пеллетов и брикетов из отходов деревообработки – давно отработанный процесс. Поэтому при создании самодельного станка для получения качественных “евродров” не нужно ничего изобретать, а можно применить уже существующие наработки.
Описание физики процесса
Использование сыпучего древесного материала для отопления находит свое применение в небольших котельных и печах. Опилки дают ту же энергию, что и дерево аналогичной массы и влажности, однако их хранение в естественном состоянии приводит к появлению грязи и пыли. Поэтому такие отходы прессуют в брикеты различной формы.
С некоторыми допущениями можно сказать, что древесина состоит из клетчатки (целлюлозы) и связывающего ее вещества – лигнина. Каждый экземпляр опилок и стружки сохраняет свою целостность благодаря этому полимеру. Для того чтобы установить прочные связи между отдельными кусочками их также необходимо склеить.
В процессе прессования на опилки производится сильное давление, в результате чего из них выделяется лигнин и скрепляет материал в форме. Это связь, конечно, не такая прочная, как в цельной древесине, но ее достаточно, чтобы получившийся брикет не развалился.
Количество лигнина в древесине относительно сухой массы зависит от породы деревьев:
Чем больше процент содержания лигнина, тем меньшее давление нужно для его выделения. Поэтому самостоятельно производить брикеты на основе опилок из пихты проще, чем из березы.
Помимо классического пресса для производства топлива из сыпучих материалов существует еще экструзивный станок. Суть его работы заключается в том, что под действием шнека вещество проходит по постепенно сужающемуся каналу.
В результате этого создается очень высокое давление. Однако реализация этого варианта в домашних условиях сложна и требует специфических знаний, поэтому лучше остановиться на моделях с пресс-формой.
Использование клеящего вещества
Если сделать пресс для брикетов из подручного материала своими руками, то таких характеристик добиться не удастся. Поэтому изделия однозначно будут иметь меньшую плотность и отличаться повышенной склонностью к рассыпанию.
Компенсировать недостаточное выделение лигнина и добиться большей прочности брикетов из опилок можно за счет добавления стороннего клеящего вещества, такого как:
Процентное соотношение гофрокартона или клея определяют экспериментально, так как оно зависит от крупности опилок, их влажности и создаваемого давления в форме.
Требование к используемому сырью
Даже при использовании промышленного оборудования, затруднительно получить качественные брикеты или пеллеты из древесных отходов, если их толщина более 4 мм. Крупность материала для самодельных устройств должна быть меньше. Это связано с более низким давлением и отсутствием нагрева сырья.
В идеале диаметр опилок и толщина стружки не должна быть больше 2 мм. Подавляющее большинство древесных отходов подходят по этим параметрам.
Но бывают случаи, когда сырье засорено мелкими ветками, щепой или обзолом (кусками коры). Тогда перед прессованием для получения однородной массы необходимо провести предварительную подготовку – измельчить материал, пропустив его через дробилку.
Для достижения хорошей плотности брикета надо избегать сырья, засоренного травой, песком или почвой. Почвенно-растительный слой в отличие от глины не обладает вяжущими свойствами, поэтому прессованное изделие будет легко рассыпаться.
Также нужно соблюсти условие по процентному соотношению количество коры – ее не должно быть более 5%. Измерить это невозможно, но визуально опилки со значительным объемом обзола выглядят более темными. Опилки должны быть сухими. Повышенная влажность приводит к большей рыхлости брикета и понижению его удельной теплотворности.
Высушить сырье летом можно или на солнце или в проветриваемом помещении. Зимой сушку нужно проводить в веранде или другом подсобном помещении с небольшой положительной температурой. Для более интенсивного испарения можно использовать принудительную вентиляцию.
Если давления в самодельном прессе для изготовления брикетов из опилок будет недостаточным для выделения лигнина, то сырье не высушивают, а вместе с дополнительным скрепляющим веществом наоборот замачивают в воде. В этом случае при перемешивании достигается лучшая однородность, а лишняя влага будет удалена при трамбовке.
Основные элементы пресса
Главными элементами обыкновенного пресса являются пресс-форма (стакан, в который помещают сыпучее вещество), поршень и создающий давление механизм. Самостоятельно сделать их несложно, так как они типичны для станков по брикетированию.
Устройство пресс-формы
Стакан, куда засыпают опилки или стружку называется пресс-формой или камерой. От его геометрии будут зависеть параметры брикета.
Обычно камеру сооружают из обрезка стальной круглой или профильной трубы. Основание поршня, которое заходит в стакан, вырезают из толстостенной (не менее 3 мм толщины) пластины.
При изготовлении пресс-формы нужно учесть соотношение следующих величин:
Эти величины связаны соотношением:
p = u / s
Брикеты с использованием дополнительного связующего вещества хорошо держат форму, если они сформированы при удельном давлении более 150 атм. (1 атм. ≈ 1 кгс/см 2 ). Исходя из возможности создаваемого усилия поршнем, рассчитывают площадь сечения камеры.
Например, если есть гидравлический домкрат на 10 тонн, то:
Для таких условий подойдет профильная квадратная труба с длиной стороны 80 мм или круглая труба с диаметром условного прохода до 90 мм.
Длина получаемого брикета (l) зависит от высоты пресс-формы (h), плотности сырья в исходном сухом (q1) и брикетированном (q2) состоянии:
К тому же после первого сжатия можно снова досыпать стружки в стакан и повторно провести процедуру. Таким способом можно довести длину получаемого изделия практически до высоты прессовочной камеры.
В процессе сжатия опилок происходит выделение влаги из брикета. Для того чтобы она свободно выходила, камеру перфорируют небольшими, но часто расположенными отверстиями.
После формирования брикета его необходимо вытащить из формы. Использование пружины и фальшь-дна, как это часто рекомендуют в интернете, непрактично. Высокое давление полностью сжимает пружину, поэтому с течением времени происходит искривление ее формы, в результате чего она теряет свои свойства.
Поэтому нужно либо делать отъемное дно пресс-формы и выталкивать брикет, либо сооружать разборный стакан. Во втором случае для него нужно будет сделать дополнительную рубашку из прутка.
Доступные способы создания давления
Существует три распространенных способа достижения давления, которые хорошо подойдут для самостоятельно изготовленного пресса для получения топливных брикетов: применение рычага, гидравлического домкрата или винта. Каждый из них по-своему хорош, а их реализация на практике не очень сложна.
Использование мускульной силы и рычага
Обычно в качестве рычага берут металлическую трубу. Она не должна сгибаться под воздействием мускульной силы человека. Например, хорошо подойдет усиленная водопроводная труба диаметра 40 или 50 мм с толщиной стенки 4 – 4.5 мм.
Длину рычага и расстояние от точки опоры до соединения с поршнем выбирают не только ориентируясь на достижение нужного давления. Еще один немаловажный параметр – глубина погружения поршня в стакан (h, см).
Ее рассчитывают по формуле:
h = R * (l / L)
Здесь R (см) – высота, на которую опустится конец рычага.
Желательно сделать конструкцию таким образом, чтобы глубина погружения поршня была достаточной для формирования брикета без повторного сжатия с предварительной досыпкой материала. Это сильно увеличит темп производства.
Необходимую глубину погружения поршня (h, см) можно рассчитать, зная исходную сухую (q1) и брикетированную (q2) плотность сырья и высоту стакана (H):
Если по какой-либо причине произошла ошибка (как правило, из-за неправильного определения значения исходной плотности сырья) и глубины погружения поршня недостаточно для придания нужной твердости изделию, то необязательно переваривать всю конструкцию.
Можно или уменьшить высоту стакана, или, досыпая опилки, прессовать один брикет за два или три прохода.
Применение гидравлического домкрата
Для создания сильного давления используют гидравлические устройства, такие как привычные бутылочные домкраты. Как правило, в хозяйстве, где есть автомобиль или другая техника, такие гидроагрегаты есть, однако их грузоподъемность может быть недостаточна.
Домкраты стоят недорого. Так, модели, рассчитанные на 30-40 тонн, можно приобрести менее чем за 5 тысяч рублей. А с такими показателями уже можно получать брикеты большого сечения или сразу несколько (3-5) экземпляров обычного размера.
Для получения нескольких брикетов одновременно, нужное количество пресс-форм ставят в ряд. Средняя подвижная рама должна быть прочной, чтобы со временем она не прогнулась. Лучше всего ее выполнить из двутавровой балки или толстостенной профильной трубы.
Сам процесс прессования проходит дольше, чем при использовании рычажной конструкции. Однако применение мощного гидравлического домкрата позволяет добиться гораздо большего удельного давления на заготовку. Брикеты получаются более ровные и плотные и уже имеют привлекательный товарный вид.
Винтовой механизм прессования
Принцип действия ручного винтового пресса аналогичен рычажному, только прилагаемое усилие передается под углом в 90°. Чем больше диаметр рукоятки и меньше шаг резьбы, тем больше коэффициент увеличения давления.
Такая конструкция также позволяет создавать большее давление, чем станок на основе рычажного механизма. Значимым ее минусом является наиболее медленная среди представленных вариантов скорость работы.
Однако к плюсам можно отнести:
При работе с винтовым прессом не следует его использовать “до упора”, когда физических сил уже не хватает, чтобы провернуть механизм. В этом случае на резьбу с одной стороны действует сила прилагаемая человеком, а с другой (под 90°) – сила сопротивления получаемого брикета. Это приведет к быстрому износу резьбы или ее срыву.
Чтобы не переусердствовать и не поломать механизм нужно добиться достаточного результата на пробных экземплярах и либо установить фиксатор, либо сделать маркером метку на резьбе, отмечающую ее максимально допустимое положение.
Выводы и полезное видео по теме
Создание самодельного рычажного пресса. Изготовление основных деталей и описание принципа работы:
Доработка конструкции станка и сам процесс прессования брикетов:
Станок для одновременного получения нескольких брикетов на основе гидравлического домкрата:
Самостоятельно сделать станок для брикетирования опилок несложно. На выбор можно использовать рычажный, гидравлический или винтовой принцип создания давления. Но нужно помнить, что качество изготовленных изделий будет зависеть не только от собранного механизма, но и от подготовки сырья.
Правильно поставленный процесс поможет обеспечить свое хозяйство качественным и дешевым топливом и даже наладить его реализацию.
Хотите рассказать о том, как делали брикеты для отопления собственными руками? Есть ценные рекомендации по теме статьи, которыми вы готовы поделиться с посетителями сайта? Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке, здесь же публикуйте фото и задавайте вопросы.
