Прес за горивни брикети: варианти за изработка на инсталации за пресоване на стърготини със собствени ръце

Да се отоплява със стърготини или талаш – обичайно нещо за жителите на нашата страна, заимствано от европейските страни. Тяхната популярност се дължи на евтиния суровина и добрата ѝ специфична топлотворност при изгаряне. Като създадете самоделна преса за брикети, можете да получите качествено гориво почти безплатно.

Ще ви разкажем как да изработите несложна и евтина машина за производство на брикетирано гориво. В предложената от нас статия е представена конструкцията, дадени са съвети за сглобяване. Представена е технологията на производство и изискванията към изходния дървесен материал.

Технология за създаване на брикети

Изработването чрез пресоване на пелети и брикети от отпадъци от дървообработка е отдавна отработен процес. Затова при създаването на самоделна машина за получаване на качествени “евродрова” не е необходимо да изобретявате нищо, а можете да приложите вече съществуващи разработки.

Описание на физиката на процеса

Използването на сипуч дървесен материал за отопление намира своето приложение в малки котелни и печки. Стърготините дават същата енергия като дърво със сходна маса и влажност, но съхранението им в естествено състояние води до поява на мръсотия и прах. Затова такива отпадъци се пресоват в брикети с различна форма.

С известни допускания може да се каже, че дървесината се състои от целулоза и свързващото я вещество – лигнин. Всеки екземпляр от стърготини и талаш запазва своята цялост благодарение на този полимер. За да се установят здрави връзки между отделните частици, те също трябва да бъдат залепени.

Химичният състав на дървото и на изделието, пресовано от стърготини, е еднакъв. Но физическата структура на брикета е различна и се различава от строежа на целия масив, което води до по-дългото му горене

В процеса на пресоване върху стърготините се прилага силно налягане, в резултат на което от тях се отделя лигнин и свързва материала във формата. Тази връзка, разбира се, не е толкова здрава, колкото в цялото дърво, но е достатъчна, за да не се разпадне полученият брикет.

Количеството лигнин в дървесината спрямо сухата маса зависи от вида дървета:

• ела: 30 %;
• бор: 27 %;
• смърч: 27 %;
• трепетлика: 22 %;
• бреза: 19 %.

Колкото по-голям е процентът на съдържание на лигнин, толкова по-малко налягане е необходимо за отделянето му. Затова самостоятелното производство на брикети от елови стърготини е по-лесно, отколкото от брезови.

В допълнение към класическата преса за производство на гориво от насипни материали съществува и екструзивна машина. Същността на нейната работа е, че под действието на шнек веществото преминава през постепенно стесняващ се канал.

В резултат на това се създава много високо налягане. Въпреки това, реализирането на този вариант в домашни условия е сложно и изисква специфични познания, затова е по-добре да се спрете на модели с пресформа.

Използване на лепилно вещество

При промишленото производство на пресовано гориво се използват машини за създаване на налягане в диапазона 500 – 3000 атм. При някои производители (например немската фирма “RUF”) формирането на брикета става чрез комбинация от пресоване със сила 2000 атм. и нагряване на суровината до температура 150°C. Плътността на такива изделия достига 1.2 кг/дм³.

Промишлената преса за пресоване на стърготини струва скъпо и притежава голяма производителност. Тя е нерентабилна за производство на брикети в малки количества.

Ако направите преса за брикети от подръчни материали сами, няма да постигнете такива характеристики. Затова изделията определено ще имат по-малка плътност и ще се отличават с повишена склонност към разпадане.

Можете да компенсирате недостатъчното отделяне на лигнин и да постигнете по-голяма здравина на брикетите от стърготини чрез добавяне на външно лепилно вещество, като например:

• Течна глина. Необходимият масов дял на това свързващо вещество, разтворено във вода, е от 5 до 10% от общото тегло.
• Мокър велпапе.
• Най-евтиният разреден във вода тапетен клей.

Процентното съотношение на велпапето или лепилото се определя експериментално, тъй като то зависи от едрината на стърготините, тяхната влажност и създаваното налягане във формата.

Изискване към използваната суровина

Дори при използване на промишлено оборудване е трудно да се получат качествени брикети или пелети от дървесни отпадъци, ако дебелината им е повече от 4 мм. Едрината на материала за домашно изработени устройства трябва да бъде по-малка. Това е свързано с по-ниско налягане и липса на нагряване на суровината.

В идеалния случай диаметърът на стърготините и дебелината на стружките не трябва да бъдат повече от 2 мм. По-голямата част от дървесните отпадъци отговарят на тези параметри.

Но има случаи, когато суровината е замърсена с малки клонки, трески или обзол (късове кора). Тогава преди пресоването, за да се получи еднородна маса, е необходимо да се извърши предварителна подготовка – да се смачка материалът, като се прекара през дробилка.

Дробилка за получаване на дървесни отпадъци с дебелина до 2 мм може да се направи самостоятелно. Обикновена градинска дробилка не е подходяща, тъй като дава по-голяма едрина на фракцията.

За постигане на добра плътност на брикета трябва да се избягват суровини, замърсени с трева, пясък или почва. Почвено-растителният слой, за разлика от глината, не притежава свързващи свойства, затова пресованото изделие лесно ще се разпада.

Също така трябва да се спази условието за процентното съотношение на количеството кора – тя не трябва да бъде повече от 5%. Измерването на това е невъзможно, но визуално стърготините със значителен обем обзол изглеждат по-тъмни. Стърготините трябва да са сухи. Повишената влажност води до по-голяма рохкавост на брикета и понижаване на неговата специфична калоричност.

Суровината може да се изсуши през лятото или на слънце, или в проветриво помещение. През зимата сушенето трябва да се извършва на веранда или в друго помощно помещение с малка положителна температура. За по-интензивно изпаряване може да се използва принудителна вентилация.

Влажността на стърготини или талаш трябва да се измерва по посочената по-горе таблица. Използването на влагомер няма да даде правилен резултат, тъй като с него може да се разбере само стойността на повърхността на купа.

Ако налягането в домашно направената преса за производство на брикети от стърготини е недостатъчно за отделяне на лигнин, то суровината не се изсушава, а заедно с допълнително свързващо вещество, напротив, се накисва във вода. В този случай при разбъркване се постига по-добра еднородност, а излишната влага ще бъде отстранена при трамбоване.

Основни елементи на пресата

Основните елементи на обикновената преса са пресформата (стакан, в който се поставя насипното вещество), буталото и механизмът, който създава налягане. Да се направят самостоятелно не е трудно, тъй като те са типични за машините за брикетиране.

Устройство на пресформата

Стаканът, в който се изсипват стърготини или талаш, се нарича пресформа или камера. От неговата геометрия ще зависят параметрите на брикета.

Каквато ще бъде формата на напречното сечение на стакана, такъв ще бъде и видът на брикета. А дължината му може да бъде най-различна, но точно не надвишаваща височината на пресформите.

Обикновено камерата се изгражда от парче стоманена кръгла или профилна тръба. Основата на буталото, което влиза в стакана, се изрязва от дебелостенна (с дебелина не по-малко от 3 мм) плоча.

При изработката на пресформата трябва да се вземе предвид съотношението на следните величини:

• площ на напречното сечение на пресформата (s, см²);
• подаваното налягане върху буталото (u, кгс);
• специфично налягане върху суровината (p, kgf/cm²).

Тези величини са свързани със съотношението:

p = u / s

Брикетите с използване на допълнително свързващо вещество държат добре формата, ако са формирани при специфично налягане над 150 атм. (1 атм. ≈ 1 kgf/cm²). Изхождайки от възможността на създаваната сила от буталото, се изчислява площта на напречното сечение на камерата.

Например, ако има хидравличен крик за 10 тона, то:

s < u / p = 10000 / 150 = 67 см².

За такива условия ще подхожда профилирана квадратна тръба с дължина на страната 80 mm или кръгла тръба с диаметър на условния проход до 90 mm.

Дължината на получавания брикет (l) зависи от височината на пресформата (h), плътността на суровината в изходно сухо (q₁) и брикетирано (q₂) състояние:

l = h * (q₁ / q₂)

Освен това след първото свиване може отново да се добави стружка в чашата и повторно да се проведе процедурата. По този начин може да се доведе дължината на получаваното изделие практически до височината на пресовата камера.

В процеса на свиване на дървесните стърготини се получава отделяне на влага от брикета. За да може тя свободно да излиза, камерата се перфорира с малки, но често разположени отвори.

Оттичането на водата от камерата може да се осигури чрез отвори, които се правят с помощта на 2-3 мм свредло за метал.

След формирането на брикета той трябва да се извади от формата. Използването на пружина и фалшиво дъно, както често се препоръчва в интернет, е непрактично. Високото налягане напълно свива пружината, така че с течение на времето настъпва изкривяване на нейната форма, в резултат на което тя губи своите свойства.

Затова трябва либо да се направи отделяемо дъно на пресформата и да се избутва брикетът, либо да се изгради разглобяема чаша. Във втория случай за нея ще трябва да се направи допълнителна риза от прът.

Достъпни начини за създаване на налягане

Съществуват три разпространени начина за постигане на налягане, които ще подхождат добре за самостоятелно изработена преса за получаване на горивни брикети: използване на лост, хидравличен крик или винт. Всеки от тях по своему е добър, а реализацията им на практика не е много сложна.

Използване на мускулна сила и лост

Обикновено като лост се взема метална тръба. Тя не трябва да се огъва под въздействието на мускулната сила на човека. Например, добре ще подхожда усилена водопроводна тръба с диаметър 40 или 50 mm и дебелина на стената 4 – 4.5 mm.

Формула за изчисляване на силата на натиск на буталото (m) в зависимост от прилаганото от човека усилие (M), разстоянието от буталото до точката на закрепване на лоста (l) и неговата обща дължина (L)

Дължината на лоста и разстоянието от точката на опора до съединението с буталото се избират не само като се ориентираме към постигане на нужното налягане. Още един немаловажен параметър – дълбочината на потапяне на буталото в чашата (h, cm).

Тя се изчислява по формулата:

h = R * (l / L)

Тук R (см) е височината, на която ще се спусне краят на лоста.

Желателно е конструкцията да бъде направена така, че дълбочината на потапяне на буталото да е достатъчна за оформяне на брикета без повторно пресоване с предварително досипване на материала. Това значително ще увеличи темпото на производство.

Необходимата дълбочина на потапяне на буталото (h, см) може да се изчисли, като се знаят изходната суха (q₁) и брикетираната (q₂) плътност на суровината и височината на чашата (H):

h = H * (1 – q₁ / q₂)

Ако по някаква причина е възникнала грешка (обикновено поради неправилно определяне на стойността на изходната плътност на суровината) и дълбочината на потапяне на буталото не е достатъчна за придаване на необходимата твърдост на изделието, то не е задължително да се преправя цялата конструкция.

Може или да се намали височината на чашата, или, като се досипват стърготини, да се пресова един брикет за два или три прохода.

Приложение на хидравличен крик

За създаване на силно налягане се използват хидравлични устройства, като обичайните бутилкови крикове. По правило в домакинство, където има автомобил или друга техника, такива хидроагрегати има, но тяхната товароподемност може да е недостатъчна.

Конструкцията на типовата хидравлична преса се състои от рамка и подвижна греда, върху която се поставя крикът. Връщането на системата в изходно положение става чрез действието на пружини.

Криковете не са скъпи. Например, модели, предназначени за 30-40 тона, могат да се закупят за по-малко от 50 €. А с такива показатели вече може да се получават брикети с голямо сечение или наведнъж няколко (3-5) екземпляра с обичаен размер.

За получаване на няколко брикета едновременно, необходимото количество пресформи се поставят в редица. Средната подвижна рамка трябва да е здрава, за да не се огъне с времето. Най-добре е тя да бъде изработена от двутаврова греда или дебелостенна профилна тръба.

Самият процес на пресоване протича по-дълго, отколкото при използване на лостова конструкция. Въпреки това приложението на мощен хидравличен крик позволява да се постигне значително по-голямо специфично налягане върху детайла. Брикетите се получават по-равни и плътни и вече имат привлекателен търговски вид.

Винтов механизъм за пресоване

Принципът на действие на ръчната винтова преса е аналогичен на лостовата, само че прилаганото усилие се предава под ъгъл от 90°. Колкото по-голям е диаметърът на ръкохватката и по-малка стъпката на резбата, толкова по-голям е коефициентът на увеличаване на налягането.

Винтовата преса за стърготини прилича на устройство за изцеждане на сок. Но създаваното в нея налягане е значително по-голямо. Затова и здравината на резбовия механизъм трябва да бъде по-висока.

Такава конструкция също позволява да се създава по-голямо налягане отколкото машина на базата на лостови механизъм. Нейният значителен недостатък е най-бавната сред представените варианти скорост на работа.

Към плюсовете обаче могат да се отнесат:

• простота на конструкцията;
• възможност да се купи такава преса за малко пари с незначителна доработка според нуждите на брикетирането;
• малък размер.

При работа с винтова преса не трябва да се използва “до упор”, когато физическите сили вече не достигат, за да се завърти механизмът. В този случай върху резбата от една страна действа сила, прилагана от човека, а от друга (под 90°) – сила на съпротивление на получавания брикет. Това ще доведе до бързо износване на резбата или до нейното скъсване.

За да не прекалявате и да не счупите механизма, трябва да постигнете достатъчен резултат върху пробните образци и или да монтирате фиксатор, или да направите с маркер отметка върху резбата, която да отбелязва нейното максимално допустимо положение.

Изводи и полезно видео по темата

Създаване на самоделна лостова преса. Изработване на основните части и описание на принципа на работа:

Доработка на конструкцията на машината и самият процес на пресоване на брикети:

Машина за едновременно получаване на няколко брикета на основата на хидравличен домкрат:

Да си направите самостоятелно машина за брикетиране на дървени стърготини не е сложно. По избор можете да използвате лостов, хидравличен или винтов принцип за създаване на налягане. Но трябва да помните, че качеството на изработените изделия ще зависи не само от сглобения механизъм, но и от подготовката на суровината.

Правилно поставеният процес ще помогне да осигурите своето стопанство с качествено и евтино гориво и дори да организирате неговата реализация.

Искате ли да разкажете как сте правили брикети за отопление със собствените си ръце? Имате ли ценни препоръки по темата на статията, които сте готови да споделите с посетителите на сайта? Пишете, моля, коментари в разположения по-долу блок, тук публикувайте снимки и задавайте въпроси.