Сжигать опилками или стружкой — обычное дело в нашей стране, заимствованное из европейских стран. Такая популярность объясняется дешевизной сырья и его хорошей теплотворностью при сгорании.
В данной статье описывается способ изготовления простого и доступного пресса для формирования топливных брикетов. Представлена конструкция пресса, даются рекомендации по сборке. Указана технология производства брикетов и предъявляемые требования к древесине-сырью.
Технология создания брикетов
Производство прессованных пеллет и брикетов из древесных отходов – проверенный временем метод. При проектировании собственного станка для получения качественных «евродров» нет необходимости что-либо изобретать, можно воспользоваться уже имеющимися разработками.
Описание физики процесса
Древесные опилки применяются для отопления в небольших котельных и печах. По своей энергетической ценности опилки эквивалентны дереву такого же размера и влажности, но естественное хранение приводит к образованию грязи и пыли. Чтобы этого избежать, опилки прессуют в брикеты разной формы.
При некоторых предположениях можно утверждать, что древесина состоит из клетчатки (целлюлозы) и вещества, связывающего её – лигнина. Каждая опилка или стружка сохраняет целостность благодаря этому полимеру. Для создания прочных связей между отдельными кусочками их также необходимо склеить.
Различия в физической структуре брикетов по сравнению с цельным массивом вызывают более продолжительное их горение.
Во время прессования на опилки оказывается сильное давление, из-за чего выделяется лигнин и связывает материал в форму. Связь, разумеется, не такая прочная, как в цельной древесине, но ее хватает, чтобы брикет не распался.
Содержание лигнина в древесине, выраженное в процентах от ее сухой массы, варьируется в зависимости от вида дерева.
- пихта: 30 %;
- сосна: 27 %;
- ель: 27 %;
- осина: 22 %;
- береза: 19 %.
Чем выше процент лигнина, тем меньше давления требуется для его отделения. Из-за этого самостоятельное изготовление брикетов из пихтовых опилок проще, чем из берёзовых.
Помимо классического пресса для производства топлива из сыпучих материалов Есть также экструзионный станок. Его работа основана на том, что под воздействием шнека вещество движется по все сужающемуся каналу.
Это приводит к очень высокому давлению. Однако такой вариант сложен для реализации дома и требует специфических навыков, поэтому предпочтительнее остановить свой выбор на моделях с пресс-формой.
Использование клеящего вещества
В промышленном производстве прессованного топлива используют станки, создающие давление от 500 до 3000 атмосфер. Некоторые производители, например немецкая фирма «RUF», формируют брикеты с помощью совмещения сжатия силой в 2000 атмосфер и нагрева сырья до 150°С. Плотность таких изделий составляет 1,2 кг/дм³. 3.
Самодельное оборудование для производства брикетов из подручных материалов не обеспечит требуемых характеристик. Изделия окажутся менее плотным и более подвержены рассыханию.
Восполнить недостаток лигнина для повышения прочности. брикетов из опилок Можно использовать дополнительный клей.
- Жидкая глина – это связывающее вещество, растворённое в воде, необходимое количество которого составляет от 5 до 10 процентов от общей массы.
- Мокрый гофрокартон.
- Самый недорогая клеевой состав для обоев, разводимый водой.
Процент гофрокартона и клея подбирается экспериментально, потому что зависит от размера стружки, её влажности и давления, создаваемого в форме.
Требование к используемому сырью
Получение качественных брикетов или пеллет из древесных отходов даже при применении промышленного оборудования затруднительно, если толщина их превышает 4 мм. Для изготовления таких изделий своими руками размер материала должен быть меньше. Такое требование обусловлено более низким давлением и отсутствием нагрева сырья в самодельных устройствах.
Лучше всего, если диаметр опилок и толщина стружки не превышают два миллиметра. Большинство древесных остатков соответствуют этим требованиям.
Иногда сырье содержит мелкие ветки, щепу или обзур. В таких случаях перед прессованием для создания однородной массы нужно провести предварительную обработку: измельчить материал с помощью дробилки.
Чтобы получить плотный брикет, стоит избегать сырья с примесями травы, песка или земли. В отличии от глины, почвенно-растительный слой не связывает материал, и, следовательно, прессованное изделие рассыплется.
Для приготовления брикетов необходимо следовать условиям по количеству коры: ее не должно быть больше 5%. Визуально опилки с большим объемом коры кажутся более темными. Опилки должны быть сухими, так как повышенная влажность увеличивает рыхлость брикета и снижает его удельную теплотворность.
В летнее время сырье можно высушивать на солнце или в хорошо проветриваемом помещении. Зимой сушка должна проводиться в отапливаемой веранде или другом подсобном помещении с небольшой положительной температурой. Для более быстрого испарения принудительную вентиляцию.
При недостаточном давлении пресса для брикетов из опилок лигнин не выделяют. Сырьё заливают водой с дополнительным скрепляющим веществом и перемешивают для лучшей однородности, лишняя влага удаляется при трамбовке.
Основные элементы пресса
В состав простого пресса входят пресс-форма (чаша для размещения сыпучего материала), поршень и механизм, обеспечивающий давление.
Устройство пресс-формы
Пресс-форму или камеру используют для заливки опилок или стружки. Форма камеры определяет характеристики брикета.
Камеру обычно делают из отрезка круглого или профильного стального трубы. Основание поршня, которое входит в стакан, вырезают из толстостенной, не менее трёх миллиметров, пластины.
При создании матрицы необходимо учитывать пропорции указанных размеров.
- площадь сечения пресс-формы (s, см2);
- подаваемое давление на поршень (u, кгс);
- удельное давление на сырье (p, кгс/см2).
Эти величины связаны соотношением:
p = u / s
Брикеты с добавлением связующего хорошо сохраняют форму при формировании под давлением свыше 150 атмосфер. 2По силе работы поршня определяют площадь сечения камеры.
Например, при наличии гидравлического домкрата грузоподъемностью 10 тонн:
s < u / p = 10000 / 150 = 67 см2.
Для этих условий подходит профильная квадратная труба размером 80 мм по стороне или круглая труба диаметром до 90 мм.
Длина получаемого брикета (l) зависит от высоты пресс-формы (h), плотности сырья в исходном сухом (q1) и брикетированном (q2) состоянии:
l = h * (q1 / q2)
После первоначального сжатия можно добавлять стружку обратно в стакан и повторять процедуру. Так можно достичь почти нужной высоты готового изделия, равной высоте прессовальной камеры.
Во время прессования стружки из брикетов испаряется влага. Чтобы она могла беспрепятственно уходить, камеру проделывают мелкими, частыми отверстиями.
После формирования брикета его нужно извлечь из формы. Применение пружины и фальшь-дна, как это часто советуют в сети, нецелесообразно. Высокое давление полностью сжимает пружину, из-за чего со временем происходит искажение её формы и она утрачивает свои свойства.
Для получения брикета необходимо либо отлить съемное дно пресс-формы и вытолкнуть его, либо создать разборный стакан. Для второго варианта требуется дополнительная рубашка из прутка.
Доступные способы создания давления
Для изготовления пресса для топливных брикетов можно использовать три распространенных способа создания давления: рычаг, гидравлический домкрат и винт. Каждый метод имеет свои преимущества и легко реализуется в домашних условиях.
Использование мускульной силы и рычага
Чаще всего в качестве рычага используют металлическую трубу, способную выдерживать силу человеческого мускулатуры. Например, подойдет усиленная водопроводная труба диаметром 40 или 50 мм с толщиной стенки 4 – 4,5 мм.
Длина рычага и расстояние от точки опоры до соединения с поршнем подбираются с учетом глубины погружения поршня в стакан (h, см), помимо достижения необходимого давления.
Ее рассчитывают по формуле:
h = R * (l / L)
Здесь R (см) — расстояние, на которое опустится конец рычага.
Лучше спроектировать конструкцию так, чтобы глубина хода поршня обеспечивала формирование брикетов без дополнительного сжатия после начальной засыпки материала.
Чтобы определить необходимую глубину погружения поршня (h, см), нужно знать начальное содержание сухой массы (q). 1) и брикетированную (q2) плотность сырья и высоту стакана (H):
h = H * (1 – q1 / q2)
Если допущена ошибка вследствие неверного определения начальной плотности материала или достаточной глубины погружения поршня для получения заданной прочности изделия, то нет необходимости переваривать весь агрегат.
Высота стакана может быть уменьшена, а брикет можно прессовать за два или три прохода с добавлением опилок.
Применение гидравлического домкрата
Для получения высокого давления применяют гидросистемы, например, знакомые всем бутылочные домкраты. В хозяйствах с автомобилями или иной техникой подобные агрегаты обычно присутствуют, но могут не выдерживать большой нагрузки.
Домкраты доступны по цене. Например, модели грузоподъемностью 30-40 тонн продаются менее чем за пять тысяч рублей. С таким мощностным показателем можно получать брикеты большого сечения или несколько небольших экземпляров.
Чтобы получать несколько брикетов одновременно, необходимо разместить требуемое количество пресс-форм в ряд. Средняя подвижная рама должна быть прочной, чтобы со временем не деформировалась.
Процесс прессования занимает больше времени по сравнению с использованием рычажной системы. Вместе с тем, мощный гидравлический домкрат дает возможность достичь значительно большей нагрузки на заготовку. Получаются более ровные и плотные брикеты с товарным видом.
Винтовой механизм прессования
Принцип работы ручного винтового пресса схож с рычажным, но усилие передаётся под прямым углом. Чем шире диаметр рукоятки и меньше шаг резьбы, тем выше коэффициент усиления давления.
Эта конструкция даёт возможность создавать большее давление, чем станок с рычажным механизмом. Её недостаток — наименьшая среди перечисленных скорость работы.
Однако к плюсам можно отнести:
- простоту конструкции;
- Можно приобрести подобный пресс по доступной цене, немного модернизировав его для изготовления брикетов.
- маленький размер.
Во время работы с винтовым прессом не стоит применять его до тех пор, пока физических сил недостаточно для вращения механизма. В таком случае на резьбу с одной стороны действует сила, прикладываемая человеком, а с другой (под 90°) – сила сопротивления формируемого брикета. Это ускорит износ резьбы или ее повреждение.
Чтобы не повредить механизм, достаточно достигнуть нужного результата на опытных образцах. После этого устанавливается ограничитель или на резьбе делается метка-маркер, показывающая крайнее допустимое положение.
Выводы и полезное видео по теме
Построение ручного рычажного пресса своими руками: изготовление главных компонентов и объяснение функционирования.
Усовершенствование конструкции машины и самого процесса изготовления брикетов.
Гидравлический пресс для создания нескольких брикетов одновременно.
Изготовить станок для брикетирования опилок возможно своими руками. Возможны рычажный, гидравлический или винтовой принцип создания давления. Качество получаемых изделий зависит от конструкции устройства и обработки сырья.
Установление эффективного процесса обеспечит хозяйство качественным и недорогим топливом, а также возможностью его реализации.
Расскажите о создании дровяных брикетов своими силами. Поделитесь советами по теме статьи с читателями сайта.
Пишите комментарии, загружайте фотографии и задавайте вопросы в разделе ниже.