Этот стружкоотсос я собрал около полутора лет назад. За это время полностью его обкатал и могу сказать, что конструкция удалась.
До этого я использовал самодельный «циклон» из пластиковых канализационных труб в паре с пылесосом и несколько лет был доволен такой конструкцией, но в ней были недостатки – пылесос очень шумный, диаметр шлангов небольшой и часто забивается крупной стружкой, циклон из канализационных труб плохо фильтровал очень мелкую пыль и она забивала фильтр пылесоса. Кроме этого у меня увеличилась площадь мастерской и я смог разместить в ней много нового инструмента, в том числе и рейсмус. Пылесоса стало явно мало. Я долго присматривался к заводским стружкоотсосам , но в результате решил делать свой самодельный на базе циклона.
Причин было несколько. Наблюдая работу заводских стружкоотсосов я заметил некоторые недостатки:
- они также не всегда хорошо удерживают мелкую пыль от шлифовки и больше рассчитаны на опилки и стружку, поэтому мелкая пыль либо вылетает, либо забивает поры фильтра и затрудняется движение воздуха;
- весь мусор с патрубка сначала проходит через вентилятор и крупные щепки могут его заклинить, поломать (пластиковые) или погнуть (металлические), поэтому часто ставят впереди решетку, но она забивается и ее приходится чистить.
- весь воздух, который гоняет стружкоотсос остается в мастерской и со временем нагревается, а для небольших объемов помещения летом это важно.
В моей конструкции мусор, сначала попадая в «циклон» отделяется от воздуха и только потом контактирует с крыльчаткой. Соответственно на крыльчатку может иногда попасть только мелкая пыль. «Выхлопную трубу» я вывел прямо на улицу. Это убирает даже плохо отфильтрованную пыль и при этом создает дополнительное движение воздуха в мастерской. Так как мастерская у меня в полуподвале, то выход получился на уровне земли в глухом тупике, где кроме меня и кошек никого не бывает и за прошедший год там пыль видна только на паутине и то совсем на небольшом участке. Если такого варианта отвода воздуха нет, то ставят HEPA- фильтры внутри мастерской, но их тогда надо периодически чистить, стоят они недешево, да и движение воздуха будет замкнутым.
При всех плюсах моя конструкция тоже имеет недостатки. Главный, что она довольно громоздкая и требует стационарного использования, но я так давно и хотел сделать. Достаточно собрать разводку по мастерской и проблема решается. Кроме этого, циклонные фильтры требуют немного более мощный двигатель, так как мощность всасывания падает на самом «циклоне» приходится ставить более производительную крыльчатку, а это сказывается на двигателе. Еще пылесборник должен быть жестким. Мешки не пойдут, поэтому приходится потом пересыпать мусор, а это не приятная процедура.
Если вас заинтересовала эта конструкция, то ниже я постараюсь подробно описать процесс изготовления. Работа не очень сложная и по бюджету вполне приемлемая, но требует времени, поэтому описание получилось очень длинным и я разбил статью на несколько частей.
Спроектировать такое устройство полностью «с нуля» было для меня достаточно сложно и поэтому я многое почерпнул из других самоделок в интернете. За основу взята конструкция Билла Пентза (Bill Pentz). На его сайте можно найти бесплатные расчеты и чертежи, а также много теории о строительстве циклонных фильтров. Поэтому размеры деталей взяты с его таблиц и формул. Также некоторые решения были получены экспериментально и я об этом скажу отдельно.
Сборка крыльчатки
Работу начал с крыльчатки, так как это мне кажется самый сложный элемент. Существует несколько видов вентиляторов, но для стружкоотсосов подойдет только радиального типа. Если поставить обычный осевой, то при резком перекрытии канала воздуха есть шанс, что крыльчатка развалится.
Безусловно, можно купить готовый радиальный вентилятор в корпусе, что упростит сборку, но усложнит ремонт и поиск запчастей, да и стоимость будет значительно выше. Кроме этого я люблю делать деревянные механизмы и могу сказать, что для бытового использования они мало чем уступают металлическим.
Для стружкоотсоса использовался асинхронный двигатель на 1.5кВт/3000 об/мин. Это опять же рекомендация Пентза и это минимум. Дело в том, что не создавая сильный воздушный поток, не получится качественная фильтрация, а часть опилок может оседать в трубах разводки. Кроме этого я позже собрал стационарную разводку и по ней легко пролетают даже мелкие обрезки, поднимаясь с пола более чем на 2 метра.
Я использовал старый трехфазный мотор, переделав его на 1 фазу 220вольт и заменив подшипники. Если у Вас нет под рукой старого мотора, то советую покупать сразу однофазный/конденсаторный. Он стоит дороже, но подключать и использовать его будет проще, и я еще к этому вернусь.
Вентилятор собран из фанеры. Размер крыльчатки был подобран из расчета, чтобы двигатель не перегружался. Здесь я использовал опыт Миттиаса Вандела (Matthias Wandel). Он экспериментальным путем проверил, что если закрепить на валу двигателя планку в виде пропеллера (с отверстием в центре под вал), то наблюдая по ваттметру можно определить максимальную длину лопастей, когда двигатель не перегружается. При этом разницы нагрузки планкой или готовой крыльчаткой практически нет и этот размер можно взять за основу. (Эксперимент опасный, проводите, если уверены в надежности крепления, с большой осторожностью и не стойте в плоскости вращения лопастей).
Диаметр вентилятора у меня 350мм. Высота - 100мм внутренняя и 120мм внешняя. Многие скажут, что сильно большая, но это опять же минимум для нужного потока воздуха (Билл Пентз подробно описывает почему). Форму лопастей, их количество я позаимствовал у Маттиаса. Он сделал несколько вариантов и экспериментов и пришел к этому как самому оптимальному по производительности и шуму. Лопасти имеют выгнутую форму и крыльчатка вращается выгнутой стороной вперед. Такой вариант более сложный в изготовлении, чем прямые лопасти и имеет на первый взгляд меньший КПД, но снижается нагрузка на двигатель, который не перегружается даже при полностью закрытом входном отверстии, а объем прокачиваемого воздуха можно менять высотой крыльчатки. При выборе размеров вентилятора нужно стараться минимизировать высоту, так как чем она меньше, тем проще бороться с биениями и снижается нагрузка на крепление к двигателю.
Забегая вперед скажу, что мои расчеты оказались правильными – при подключении инструментов даже с очень маленьким диаметром шланга (20мм) двигатель не идет «вразнос» как на пылесосе, а наоборот даже снижается потребление электроэнергии. Однако малое сечение ослабляет поток воздуха в трубах разводки и пыль может начать скапливаться «по дороге», но она легко удаляется кратковременным открытием заслонки на полную мощность (у меня максимальный вход диаметром 100мм).
Чтобы согнуть лопасти использовал две пластины по 3мм и склеивал их. Форму задают специально вырезанные шаблоны. Гнул в тисках без распаривания, но учитывал направление волокон внешних листов фанеры при нарезке заготовок. Пластины были вырезаны с запасом, чтобы потом подогнать лопасти точно под размер и удалить перекосы при склейке. По длине лопасти обрезал уже после сборки вентилятора. Крыльчатка крепится к двигателю через фанерный шкив.
Чтобы убрать любое биение шкива, его выточил прямо на родном двигателе. Шкив имеет опорную пластину, чтобы на нее крепить заднюю плоскость вентилятора. Лопасти крыльчатки клеятся к боковинам с помощью пазов.
Вручную рассчитать радиусы было достаточно сложно, но у меня есть самодельный фрезерный станок с ЧПУ (о нем напишу отдельно). С помощью него все детали вышли как надо, хоть и пришлось немного подгонять каждую лопасть индивидуально на свое место.
Однако после склейки и установки на вал двигателя было небольшое биение в обоих осях.
Вся прелесть деревянной крыльчатки в том, что ее можно легко обточить, но запускать ее с биениями на 3000 оборотов (а ее диаметр 350мм и толщина 120мм) было опасно. Поэтому я пристроил ленточную шлифовальную машину и убрал биения вращая крыльчатку вручную.
Далее было проведено балансирование путем высверливания фанеры с задней стороны крыльчатки. Для этого на входное отверстие крыльчатки вырезал вставку и вывесил вентилятор на двух маленьких подшипниках вертикально. Та часть, где тяжелее будет опускаться вниз. Высверливая отверстия убирается лишний вес. Нужно добиться, чтобы крыльчатка не вращалась в любом положении.
После этого я уже рискнул запустить двигатель и убедился, что все работает хорошо.
На этом первая часть работы была закончена. Далее собирался корпус вентилятора. Об этом можно прочитать во второй части статьи.
Если вы заинтересовались статьей, нажмите "палец вверх".
Чтобы проще находить мои статьи, подпишитесь на канал.
Все вопросы и замечания пишите в комментариях.