Регулятор температуры для муфельной печи

Опубликовано 29.12.2013 12:18:00

Автор: roman2205

Часто для реализации проектов необходимы различные детали, которые бывает трудно достать либо они выходят очень дорого в производстве. В связи, с этим решил сделать собственную печь.

Началось все с поиска информации в интернете.

Для того чтобы не перегружать сеть, решил делать в 4кВт, на разных форумах находил варианты от 2 до 4кВт.

Печь решил делать с вертикальной загрузкой, её проще изготовить, да и надобности в горизонтальной нет.

Следующим этапом следовала закупка материалов. Далее приведу список и цены (может кому-то будет интересно)

Мертель смесь огнеупорная 25кг 30грн. (до 1700˚С)

Шамотный кирпич 10шт. по 6грн . (до 1600˚С)

Краска серебрянная для покраски корпуса (кстати покрасил и внутри) (до 600˚С) 32грн.

3 фарфоровых клеммника по 2грн.

Теперь что досталось на халяву:

1 Симистор на 25Ампер приблизительная цена 10грн.

Ручки и ножки для корпуса нашел у себя в закромах.

Лист стальной приблизительно 2м * 0,7м толщина 1мм если покупать на мунктах чермета 30грн.

Газо-блоки ушло два больших по 30-50 грн. за штуку приблизительно.

Термопару подарили цена приблизительно около 20грн.

Нагревательный элемент

Пошел на базар, нашел нихромовый провод. Огласили цену 15-20грн за метр, в зависимости от диаметра. На форумах писали что понадобится около 12-14 метров, так что отдавать 240 грн за нихром не очень хотелось. Поэтому нашел в инете еще один нагревательный элемент – Фехраль. Цена у него за 1 кг 70-80грн, а это приблизательно 100-110 метров. В нем нет хрома, поэтому и дешевый. К тому же ферраль имеет преимущества перед нихромом: он более долговечный, дешевый, температура нагрева на 100˚С больше. Но есть и недостатки, если его часто разогревать свыше 1000˚С, то он становится хрупким, а так по твердости провод как стальной.

Приступаем к изготовлению

Началось все с того, что я распечатал на принтере, назовем это схемой расстановки кирпичей.

Следующим этапом вырезал канавки, туда будет укладываться нагревная спираль. В пяти кирпичах вырезал прявые канавки, а в одной под углом, чтобы можно было соединить витки спирали, и в этом же кирпиче сделал три отверстия: входное для спирали, выходное для спирали, и для термопары.

Все кирпичи расставил согласно ранее распечатанной картинке, зафиксировал проводом и начал замазывать швы густо разведенной мертелью. Вышла вот такая конструкция.

Далее нужно было собрать корпус. Из блязи вырезал полоску 55 на 170см и скрутил в цилиндр, вырезал круг, для того чтобы привырить снизу, отполировал все это дело болгаркой до блеска. Не буду присваивать себе чужих заслуги, сварили все воедино два знакомых. Хоть и у самого сварка имеется, но металл толщиной 1мм мне не под силу. А вот изготовление ножек, приварка к ним площадок, изготовление ручек из арматуры и т.д. -это уже моя работа.

Идем далее. На дно поставил два кирпича, вокруг щели облил мертелью, на те кирпичи установил свою, ранее изготовленную, конструкцию из шести кирпичей. На фоторгафии ниже можно увидеть и остатки бляхи и мертель и пеноблоки и балончик огнеупорной краски, которым красил корпус.

Читайте также:  Станок для нарезания резьбы метчиком

Просверлил в корпусе дырки, для того чтобы можно было просунуть фарфоровые трубки, по которым будут входить в печь нагревательный элемент и термопара.

Для уменьшения теплопотерь и нагрева корпуса, свободное пространство заполнил газо-блоками.

После все эти пустоты позаливал мертелью. Чуть подстыло и я начал потерать наждачкой сверху, чтоб хорошо выровнять поверхность. После этого оставил высыхать. На форумах писали, что сдедует дать минимум две недели перед тем как включать, но из-за нехватки времени я включил через 6 дней.

Спираль крутил на гвоздь 200-ку, с которого срезал шляпку. Вот это самый плохой момент, проволока твердая и этой проволоки аж 11 метров. Пробовал в рукавицах – невозможно хорошо сжать, нет сцепления с рукой. Пришлось крутить без рукавиц, на руках в двух местах сошла кожа.

В конце сварил из железной пластины коробочку (увидите на фотографиях ниже), которую прикрутил в месте где расположены выходные отверстия для фехраля и термопары. Также в не должна располагаться и вся электроника.

Термопара при 700˚С дет 26мВ – их необходимо усилить хотябы до уровня пары вольт, чтобы с ними могла работать Arduino. Вот этим я и занимался то время пока сохла печь. Нашел очень простую и интересную схему на операционном усилителе LM358.

Резисторы подбирал в Протеусе и действительно впаял, все напряжения совпадают. Калибровал с помощью дистанционного инфракрасного пирометра з температурной измерения до 500˚С, а далее прямолинейно продолжил график зависимости температур от напряжения.

Первые для этой печки формы уже готовятся, правда открыл новый мешок гипса и он оказался каким-то не таким как предыдущий, предыдущий высыхал на глазах, а этот гипс сохнет уже несколько часов, не знаю как он справится с горячим алюминием, Тот который быстро сох,выдерживал на ура пару минут и детали получались ровные и красивые.

Пока сохли формы, включил уже третий раз на просушку печь, её необходимо потихоньку разогревать. К тому моменту я разогревал уже неделю, включал каждую неделю. Первый день выставил на 400˚С и держал 15мин. Через дла дня 600˚С и держал 20мин. Следом 800˚С и держал 20мин. P.S. Более 1000˚С думаю не буду включать, по крайней мере пока что потребности нет.

Принцип работы программы следующий – считываются данные с двух аналоговых входов. Первый это усиленный микросхемой LM358 сигнал от термопары, а второй это с переменного резистора который находится снизу железной коробочки (спереди е делал, чтобы случайно не зацепить ногой, при передвижении, либо падении каких-либо деталей и тем самым обламать резитор).

Так вот, пока от усиленного сигнала не придет значение, которое выставлено резистором, Ардуино ничего делать не будет.

Если усиленный сигнал выше чем выставлены, то Arduino запирает транзистор, который в свою очередь выключает симистор, а тот размыкает цепь нагревательного елемента. После выключения нагревного элемента, Ардуина на 60 секунд не входит в цикл сравнения температур, а просто выводит показания термопары, Сделал это для того чтобы не клацало каждую секунду сисимтором и не мерцала сеть.

Температуры выводит ± градусов наверное 20. Потому что измерял, писал таблицу сообветсявия и думал прописывать эту таблицу в коде, но потом увидел что зависимость прямолинейная и высчитал на сколько необходимо умножить считанное число чтобы получить температуру, Так вот, для моей термопары это 1.729. Проверку пирометром пека прошла.

Читайте также:  Варистор схема включения для защиты

пример программного кода:

#include LiquidCrystal .h>

LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7); //мой LCD инициализируется так

int Temp=0; //здесь будет сохраняться температура от термопары

int Res=0; //тут будет сохраняться температура задавемая резистором

int sumistor = 7;

void setup () <

lcd. createChar (1, f1); //Создаем символ градуса

pinMode (sumistor, OUTPUT ); >

void loop () <

Temp = analogRead (0);

Res = analogRead (1);

lcd. setCursor (0,0);

lcd. print ( "Temp:" +(Temp*1,739));

lcd. write (1); //выводим символ градуса

lcd. setCursor (0,1);

lcd. print ( "Res :" +(Res*1,465));

lcd. write (1); //выводим символ градуса

if (Time3 // Ардуина 60 секунд не входит в цикл сравнения, а просто выводит значение с термопары

if ((Res*1,465) //Если усиленный значение сигнала от термопары больше чем выставленный резистором, то Ардуино размыкает цепь нагревательного элемента

digitalWrite (sumistor, LOW );

if ((Res*1,465) > (Temp*1,739) )

digitalWrite (sumistor, HIGH );

В планах доделать код, чтобы когда температура доходила до выставленной, включалась какая-нибудь пищалка. Передняя крышка еще не отшлифована и не покрашена, я пока что обдумываю как герметизировать Arduino внутри корпуса, потому что печку буду оставлять в гараже на зиму, в связи с этим в раздумьях, как её там защитить

Верхнюю крышку решил не делать, я просто накрываю двумя шамотными кирпичами. Ну и еще необходимо чем-то закрыть отверстия в ножках. На фотографиях видно, туда может попасть всякий мусор, влага и ножка начнет гнить изнутри.

Вот внешний вид пары изготовленных деталей. Кнопка для ноута на заказ. На фото кнопка уже обраотанная напильником. направляюшее отверстние не отливалось, оно высверленно после отливания

И жене для дырокола ручка, пластмассовая лопнула

Еще очень хочется попробовать отливать в бентонитовую глину. Если кто-то знает где можно заказать небольшую партию (50кг), напишите в комментариях пожалуйста или сюда – http://vk.com/axex22

А как же комментарии?

В данный момент еще реализованы не все элементы нашего сообщества. Мы активно работаем над ним и в ближайшее время возможность комментирования статей будет добавлена.

Вы просматриваете раздел Муфельные, расположенный в большом разделе Для производства.

Муфельной печью называют устройство, предназначенное для термической обработки разнообразных материалов.

От обычной отопительной конструкции ее отличает муфель – отсек, который надежно защищает нагреваемое вещество от прямого контакта с продуктами сгорания.

Высокотемпературные муфельные печи

Изделие, которое необходимо подвергнуть тепловой обработке, помещают в муфель, изготовленный из специального огнеупорного материала, например, керамики или корунда. Подобные материалы обладают чрезвычайно высоким коэффициентом теплопроводности и хорошей плотностью.

Фото 1. Схема устройства электрической муфельной печи: показана как внешняя, так и внутренняя сторона.

Воздух внутри муфеля нагревается до определенной температуры, которая поддерживается на одном уровне до окончания обжига. За подачу тепловой энергии отвечают нагревательные элементы в виде проволоки. Далее идет слой теплоизоляционного материала, преимущественно из ШВП/ШВПХ.

Некоторые производители снабжают выпускаемые устройства мощными вентиляционными системами. Отдельный вытяжной механизм отвечает за вывод пара и дыма.

Всю конструкцию обшивают надежным металлическим корпусом толщиной приблизительно 1,5—2 мм. Для достижения высокой температуры (более 1150 °C) производители стали выпускать муфели из особого волокнистого материала. Его существенным недостатком является недолговечность.

Под влиянием газовых испарений и других химических веществ структура волокна в скором времени теряет свою форму. Встречаются и шамотовые муфели с нагревателями, скрытыми в пазах футеровки.

Читайте также:  Можно ли обезжирить сольвентом

Справка. Объем внутренней камеры может варьироваться от одного до двухсот литров. Большие конструкции нагреваются дольше, чем миниатюрные модели. Электроэнергии на массивные печи расходуется больше, т. к. часть тратится непосредственно на нагрев муфеля.

Разновидности: газовые, электрические, с температурой 1100, 1300, 1700 градусов

  1. Муфельные печи. Предназначены для обработки специфических материалов высокими температурами.
  2. Сушильные шкафы. Максимальные температуры ниже, чем в муфельных. Используются для сушки, подогрева, прокаливания и испытания различных материалов в воздушной среде.

По типу источника энергии:

  1. Газовые. Позволяют значительно экономить расходуемое топливо.
  2. Электрические. Чаще всего используются на крупных предприятиях. Ленты, проволоки, стержни, профили и трубки для таких печей могут изготавливаться из платиновых сплавов, вольфрама, молибдена, тантала, сплавов нихрома и фехраля, хромита лантана, хромита иттрия, хромита скандия. Их питание 220 или 380 вольт, в зависимости от размера камеры.

По температуре нагрева в градусах Цельсия:

  1. Умеренной температуры — от 100 °C до 1100 °C.
  2. Средней температуры — от 100 °C до 1300 °C.
  3. Высокой температуры — от 100 °C до 1700 °C.
  1. С горизонтальной загрузкой/простые — загружаются с боковой стороны. Практически не имеют конкурентов по количеству одновременно разогреваемых в печи топок.
  2. С вертикальной загрузкой/горшковые — загружаются сверху, не отделяются от пода. Обеспечивают более эффективную работу с шоковыми паковочными массами и быстрый выход продуктов горения.
  3. Колпаковые — загружаются сверху, отделяются от пода после нагрева.

По режиму обработки:

  1. Воздушные, где муфель ограничивает движение воздушных масс между нагревателями и рабочим пространством.
  2. С газовой атмосферой, где газ может быть азотирующим, инертным, восстанавливающим и так далее. Наиболее часто здесь используются водород, азот, аргон и гелий.
  3. Вакуумные, где во внутренней части муфеля искусственно создается разреженное пространство.

Бывают различной мощности: 1, 5 – 3 квт; 6, 18, 26 квт.

Также существуют различные размеры печей: 200 х 300 х 200; 300 х 300 х 300; 400 х 300 х 400 и другие.

Отдельного упоминания заслуживают лабораторные муфельные печи. Они характеризуются высоким техническим оснащением, возможностью мгновенной замены муфеля и практически идеальной точностью рабочих параметров. Такие конструкции используются для проведения опытов с целью выяснения способов улучшения той или иной продукции.

Лабораторные муфельные печи чрезвычайно быстро нагреваются до требуемой температуры. Как правило, они оборудованы таймерами. Их камеры нужно часто менять, поскольку каждое сырье нуждается в особых условиях нагревания. Дно такого устройства должно быть оборудовано карбидокремниевыми плитами и дополнительным поддоном для защиты обогревательных элементов.

Внимание! Эксплуатация муфельных печей возможна при температурном режиме от +5 °C до +40 °C. Допустимый уровень влажности в помещении не должен превышать отметку в 85%.

Очередь просмотра

Очередь

  • Удалить все
  • Отключить

YouTube Premium

Хотите сохраните это видео?

  • Пожаловаться

Пожаловаться на видео?

Понравилось?

Не понравилось?

Текст видео

https://yadi.sk/d/_AbulDTq3PcmCG Архив со всеми материалами проекта
https://vk.com/arimfinstrument группа канала с обсуждениями, ссылками на все компоненты и товарами для литья
Ссылки на использованные компоненты:
http://ali.pub/1vpx2z Ардуино Нано
http://ali.pub/1vpx6a Дисплей синий
http://ali.pub/215m3a Дисплей зеленый
http://ali.pub/1vpwzo Термопара
http://ali.pub/1vk8uu Твердотельное реле 25А
http://ali.pub/1vk8xd Радиатор для него
http://ali.pub/1vk903 Симпатичный корпус на защелках

Ардуино и дисплей от самого крупного проверенного продавца:
http://ali.pub/l5zfx Ардуино Нано
http://ali.pub/ibho9 Дисплей 1602 синий
http://ali.pub/215nrr дисплей 1602 зеленый без переходника
http://ali.pub/215nzx переходник для него

http://ali.pub/1yo2zv Рубильник с ключом для контроля включения агрегата
http://ali.pub/215jr3 SD-картридер
http://ali.pub/2166op Кнопки с гайками
http://ali.pub/217lx7 Сетевой ваттметр
http://ali.pub/2ptxb6 Силикат-алюминиевая вата для утепления муфеля 60х200х2см. Рабочая температура до 1350гр

Благодарность каналу:
5336690061628204 Сбербанк

Ссылка на основную публикацию