Устройство дрели – что нужно знать об инструменте? (+ 4 видео)

Как разобрать дрель и выполнить ее ремонт своими руками

Любой электроинструмент, состоящий из электромеханических узлов, как бы бережно к нему ни относились, со временем приходит в негодность. В большей мере это связано с механическими узлами, нуждающимися в периодической смазке.

Провести профилактику или выполнить ремонт дрели самостоятельно не так уж сложно, если знакомо устройство инструмента и понятен принцип его работы.

Принцип работы и основные узлы

Своим появлением дрель обязана востребованностью при подземном бурении для замены ручного труда на автоматизированный. В 1870 году американским изобретателем Саймоном Инджерсоллом была представлена прародительница ударной дрели. В своей работе инструмент использовал паровой привод и бур. Появление электродвигателей в конце XIX столетия позволило усовершенствовать инструмент. Так, в 1889 году инженер Артур Джеймс Арнот предложил использовать электродвигатель совместно со сверлом, и уже в 1895 году появился инструмент, свободно удерживающийся при работе в руках.

В начале 1917 года Артур Арнот, работающий на компанию BLACK&DECKER, подключив к дрели кнопку и добавив пистолетную рукоятку, сделал устройство одним из самых популярных электроинструментов в мире. С тех пор конструкция электродрели не претерпевала кардинальных изменений.

Классическая дрель работает только в режиме сверления, но с развитием технологии изготовления современные устройства стали комплектоваться режимом удара. При подключении к сети 220 вольт редукторная дрель, преобразовывая электрическую энергию в механическую, заставляет патрон, присоединённый к механизму устройства, совершать вращательное движение. Число оборотов патрона управляется с помощью реостата, вмонтированного в кнопку включения, а направление вращения устанавливается реверсом. Сверло, зажимаемое в патрон, из-за своей формы и под действием большой скорости оборотов легко выполняет отверстие в твёрдом или мягком материале.

Для осуществления удара в приспособлении используются возвратно-поступательные движения, возникающие из-за работы мотора. На оси расположения патрона устанавливается храповик, представляющий зубчатое кольцо, а на корпусе выполняются зубцы, создающие упор. Когда ударная дрель переключается в режим «сверление с ударом», храповик зацепляется за упор, а затем с него соскальзывает. Вал совершает удары в вертикальном направлении.

Перед началом проведения ремонта дрели своими руками необходимо определить, какая её часть нуждается в восстановлении.

Основными частями сверлильного инструмента являются:

  • конденсатор;
  • кнопка запуска и остановки двигателя;
  • устройство контроля оборотов;
  • реверсный переключатель;
  • подшипники;
  • электродвигатель;
  • устройство охлаждения двигателя;
  • редуктор;
  • возвратная пружина;
  • зажимной патрон;
  • корпусные элементы.

Таким образом, узлы электродрели разделяются на электрические и механические модули. При этом следует учитывать, что ударный узел обладает невысокой производительностью и при частом использовании такого режима в работе быстро изнашивается.

Износ ударного узла не только негативно сказывается на работе по долблению, но и увеличивает нагрузку на электродвигатель, заставляя его перегреваться.

Электродвигатель устройства

Двигатель является основным элементом устройства, приводящим в действие редуктор инструмента. Состоит он из статора и ротора, при этом ротор является подвижной частью, а статор, соответственно, нет. В конструкцию ротора входит якорь с коллектором. Якорь — это элемент двигателя, собранный из стальных пластин. На них наматываются обмотки из проводящего электрический ток материала — меди. Коллектор представляет собой цилиндр. Изготавливается он из диэлектрика и проводящих ток пластин, к этим пластинам и подключаются обмотки якоря.

За счёт магнитного потока, создаваемого вокруг якоря обмотками статора, происходит его вращение, что приводит к возникновению момента кручения. Магнитный поток, возникающий под действием постоянного тока, направлен всегда только в одну сторону.

одача питания на обмотки происходит посредством щёток, изготовленных из графита. Щётки располагаются таким образом, что обеспечивают постоянный электрический контакт с якорем.

Износ щёток не должен превышать 70−80 процентов, если это значение выше, то контакт ухудшается, в результате чего в этом месте возникает искрение. Перед заменой щёток следует обратить внимание на щёткодержатель и при необходимости его очистить. Таким образом, основными частями электродвигателя являются:

  • статор;
  • якорь;
  • щётки.

Проверка обмоток проще всего осуществляется мультиметром. Для этого одним контактным проводом измерительного прибора касаются щёткодержателя, а вторым дотрагиваются до контактов вилки включения в 220 вольт. Если тестер показывает бесконечное сопротивление, то это означает перегорание обмотки. Рабочее сопротивление обмотки статора находится в диапазоне 30−60 Ом. Например, у популярной электродрели Интерскол ДУ-13/580 ЭР сопротивление составляет 40 Ом. При замене статора придётся разобрать двигатель. Для этого выкручиваются четыре винта и корпус разбирается на две половинки. В результате освобождается доступ к остальным частям двигателя.

Якорь соединяется с редуктором. Часто, визуально осмотрев его, можно сделать вывод о его целостности. На якоре не должны присутствовать царапины и почернения. При замене якоря важно правильно установить подшипник с резиновой прокладкой. Простым тестером возможно измерить якорь только на предмет обрыва обмотки, а вот для проверки на межвитковое замыкание понадобится специализированный прибор. Измерение производится в режиме проверки сопротивления между обмотками якоря на ламелях. Величина сопротивления между всеми ламелями должна быть одинакова.

Регулятор оборотов

Обороты электроинструмента управляются симисторным регулятором, располагающимся в кнопке включения устройства на специальной прокладке, изготавливаемой из текстолита. При нажатии кнопки на управляющий вывод симистора подаётся переменное напряжение. Симистор открывается и ток поступает в нагрузку. При изменении полярности на входе полупроводниковый прибор закрывается. Затем всё повторяется по циклу.

Читайте также:
Установка пластиковых окон в старом деревенском доме

В результате сигнал на выходе симистора будет иметь форму импульсов. Чем больше уровень сигнала подаётся на полупроводник, тем большее время он открыт, а значит, и длина импульса на его выходе больше. Степень открывания симистора регулируется переменным сопротивлением, ограничивающим величину сигнала, подающегося на полупроводник.

Кроме этого, скорость вращения патрона в электродрели зависит от силы нажатия кнопки запуска. Реализуется это подключением кнопки с регулятором оборотов. Дрели в зависимости от своего вида могут иметь разную схему подсоединения выключателя, но его устройство одинаково. В корпусе кнопки размещаются контактная группа и подпружиненные пластины (резисторы). Эти пластины выполнены в виде скользящих контактов.

При нажатии кнопки они приводятся в движение и возвращаются в исходное состояние под действием пружины. Ограничение нажатия осуществляется с помощью регулировочного винта с маховиком. Определяя длину скольжения контактных пластин по резисторам, он тем самым устанавливает наибольшие обороты устройства. Если маховик убрать из конструкции, выкрутить его, то при нажатии на кнопку произойдёт просто замыкание контактов и электродвигатель начнёт работать на максимальных оборотах.

Подключение схемы электродрели с реверсом и регулятором оборотов различны, так как это независимые друг от друга узлы. Электросхема подключения, например, используемая в электродрелях Интерскол, выглядит следующим образом: шнур питания, состоящий из двух проводов, одним проводом подключается к регулятору оборотов. Контактный провод, выходящий из него, соединяется с началом первой обмотки статора. В случае отсутствия реверса конец первой обмотки подсоединяется к щётке якоря, при этом вторая щётка якоря замыкается на начало второй обмотки статора. Второй провод шнура подводится напрямую к обмотке статора.

Работа реверса обеспечивается изменением подключения обмоток статора. В результате изменяется направление магнитного поля и, соответственно, вращение двигателя. Для этого первая щётка соединяется с началом второй обмотки статора, а вторая — с концом первой. Довольно часто на блоке реверса изображается схема подключения обмоток.

Для избегания возникновения искрения при переключении и фильтрации от помех используется конденсатор, включающийся параллельно проводам шнура питания.

Разборка электродрели

Для того чтобы найти неисправность и отремонтировать устройство, часто приходится разбирать инструмент. Так как все устройства внешне похожи, то их разборку можно представить в следующем виде:

  1. По периметру устройства выкручиваются винты, для этого понадобится воспользоваться крестовой отвёрткой.
  2. Выкрутив шурупы, половинки корпуса разъединяют.
  3. Из пазов аккуратно извлекаются кнопка включения и реверс.
  4. С одной половины извлекается редуктор. Для того чтобы его вынуть, понадобится провернуть его в посадочном месте.
  5. Сборка происходит в обратном порядке. При ней необходимо следить, чтобы все снятые элементы и провода располагались в специально выполненных для них углублениях.

Чтобы провести смазку механических частей, потребуется разобрать редуктор. Для этого снимается защитный кожух, после чего выкручиваются шурупы и удаляется верхняя крышка. В качестве смазки используют вязкие материалы, такие как Агринол. Следует отметить, что ремонт электроинструмента своими руками при повреждении редуктора практически невозможен, так как отдельно замену изношенным шестерёнкам трудно приобрести.

При ремонте часто приходится сталкиваться с необходимостью разбора патрона. Он представляет собой быстрозажимную конструкцию. Закрепляется c помощью резьбового соединения или конусом Морзе. При первом способе понадобится с помощью шестигранного ключа открутить крепление, а затем, установив ключ в патрон, плотно его зажать. Сам патрон откручивается вращением ключа. Извлечение крепления с применением конуса Морзе происходит аккуратными ударами в торец патрона.

Типовые поломки инструмента

Зная устройство электродрели, несложно определить причину того, почему не работает та или иная его функция. Следует отметить, что избежать поломок электроинструмента можно, если периодически проводить профилактические работы, связанные с заменой смазки механических частей.

После окончания работ по сверлению необходимо убирать пыль с инструмента, особенно с его вентиляционных отверстий. Характер неисправностей разделяют на электрическую или механическую природу возникновения.

Электрические повреждения

Такого вида поломки происходят из-за превышения допустимой нагрузки на аппарат и нарушений в его эксплуатации. Проявляются они в отказе инструмента включаться, в неисправности реверса или регуляторе оборотов. Чаще всего для восстановления работоспособности понадобится разобрать кнопку запуска и прочистить все места, связанные с электрическим контактом.

Появление запаха гари свидетельствует о возникновении перегрузки в работе электродвигателя. В таком случае вначале проверяется состояние щёток и обмоток, изучаются места подключения провода питания на отсутствие подгорания. Подгорание связано с попаданием пыли, в результате чего увеличивается переходное сопротивление, что ведёт к нагреву. Электрического рода неисправности легко вычисляются с помощью мультиметра и визуального осмотра.

Механические поломки

Механические неисправности выявляются сложнее. Такого рода поломки обычно сопровождаются возникновением посторонних звуков, и устранить их без разборки инструмента не получится. В случае плохого фиксирования сверла в патроне понадобится его заменить, так как износ зубчатого соединения самостоятельно восстановить невозможно.

Возникновение клина при работе связывается с повреждением редуктора или подшипника. Если разобрать устройство, то повреждённый узел будет виден сразу. Износ шестерёнок или шлицов будет говорить о необходимости их замены. Подшипники проверяются путём покачивания их на валу. Если движение не плавное или слышны посторонние звуки, то подшипник заменяется. После того как получится найти неисправный узел и починить его, перед тем, как собрать устройство обратно, необходимо провести очистку редуктора от старой смазки и нанести новую. Тогда устройство сможет прослужить ещё не один год.

Читайте также:
Формы для пеноблоков: изготовление своими руками

Originally posted 2018-07-04 08:18:20.

Дрель: что это, виды, сфера применения и как выбрать

Инструмент для сверления отверстий и их обработки – дрель. Слово это знакомо многим – а в еропейских языках есть родственные ему названия (английское drill – сверлить).

Любой обыватель знает, что такое дрель. Бывают мощные, механизмы на аккумуляторе и ручные. Используются для сверления, для закручивания крепежа, а также для закручивания винтовых свай в грунт.

Что такое дрель

Выпускается в ряде исполнений по ключевым характеристикам. Обычный комплект – с дополнительной рукояткой боковой установки и патроном под типовые сверла. Ряд моделей выпускается для бруса и его обработки, определенная конструкция – для шкантов и их установки. Дрелью можно выполнить закручивание свай в грунт.

Свая при этом устанавливается посредством воздействия оснастки с приводом от обычной редукторной дрели. Свая должна быть винтовой.

Бывает обычная дрель (сюда также относятся шкантовочная и ручная), ударная, миксерная и дрель-шуруповерт. Без нее не обходится ни одно производство, ни одна стройка или ремонт.

Чаще всего конструкция – с редуктором, пневматические – без них.

Цены колеблются от доступных на бытовые машины до высоких на высокопрофессиональные инструменты. Материалы для изготовления – пластик и металл высокого качества. Управление – от простейших кнопок до электронных блоков.

Сферы применения

Направление применения не ограничиваются одним сверлением. Даже сверление можно вести на различных материалах. Обычно – дерево, металл, бетон и камень, кирпич и плитка, твердый грунт и даже лед.

Дрель по бетону требуется ударного типа и желательно мощная. Для сверления бруса сгодится и низкооборотистая. Ручная удобна для зимнего бурения льда или взятия проб грунта в горах. Могут быть модели универсалы и узкоспециализированные.

По типу привода бывает сетевая и беспроводная дрель, по типу питания – электрические (электродрели), пневматические, бензиновые и ручные.

Дрель: её виды и характеристики

Основные параметры самых различных моделей:

  • мощность: применимо к электродвигателю (сетевого или аккумуляторного питания).

Для пиломатериалов достаточно электрической модели с мощностью до 1 кВт, по металлу придется работать более мощной. Ударная должна быть хотя бы 700 Вт, миксерные – от 800. Мини-моделям и шуруповертам хватит и 400 Вт.

  • Обороты в единицу времени.

Обычные имеют порядка 3000 оборотов в минуту, столько же –ударные. Для миксерных хватит 500. Этим типам можно иметь обычный режим, а вот для дрели-шуруповерта оптимален будет режим переключения. Диапазон рекомендуется широкий, от сотен до пары тысяч оборотов. Высокооборотные модели пригодятся профессионалам, а ручной механизм сгодится для разовых операций или вдалеке от обычных условий.

  • Наличие прочих настроек.

Выпускаемые модели могут иметь регулировку питания, вариации управления, а управление скоростью вращения может быть полезным. Специалисты советуют, нет необходимости приобретать то, что не понадобится. Перед выбором следует понять, в каких условиях будет трудиться инструмент.

  • Масса аппарата.

Слишком мощный и тяжелый механизм может быстро утомлять руки и даже спину. Поэтому для постоянной или регулярной работы лучше обратиться к нетяжелому устройству. Для редких операций допускается дрель потяжелее.

Обыкновенная будет иметь массу до 2 кг, миксерная – до 4 кг.

Может быть с проводом подключения к электросети или с аккумулятором. Сетевые более распространены, но куда более мобильны аккумуляторные (дрель беспроводная). Последние имеют недостаток в виде частой разрядки батареи. Первые стоят дешевле, но могут требовать удлинитель, если работают не у розетки.

  • Вариант патрона.

Существуют 2 основных типа: под ключ и быстрозажимной. Конструкция под ключ надежнее, но при утере ключа работа остановится. Что до второго – в работе гораздо проще, но усилие зажатия может быть меньше. Это приводит к тому, что сверло начнет останавливаться твердым материалом.

Как видно, эти основные критерии уже создают почву для раздумий. Выбор такого инструмента необходимо делать с учетом последующей работы. Тем более, что у каждого типа этого универсального инструмента имеются свои особенности.

Электрическая дрель

Инструмент в форме пистолета с выведенным вниз проводом питания – так выглядит электрическая дрель. Ее назначение – получение отверстий в различных материалах.

Электрическая дрель

Основные ее виды:

  • обыкновенная – минимальные размеры, функции настройки оборотов, сверление дерева, пластика и металла;
  • ударная – доработанный редуктор, придающий рабочему органу движения возвратно-поступательного характера;
  • дрель-шуруповерт – существенный диапазон регулирования настроек вращения для выкручивания и закручивания крепежа;
  • миксерная – редуктор усилен для долгого вращения с целью замешивания растворов и смесей.

Отличия между видами – в конструкции редуктора и наличии отдельных элементов.

Возможны различные конструкции органов управления. Корпус – чаще всего из пластика, с накладками из триботехнических материалов (резина, полимеры). Известны варианты в металлическом корпусе, но используются они в производственных условиях.

Дрель аккумуляторная

Аккумуляторная дрель – наиболее мобильная. Ею можно работать как без ограничений в помещениях, так и подниматься по лестницам. Таскать за собой провод питания или носить к розетке детали не требуется. Поэтому выбор монтажников и строителей – на этом типе аппарата. Мощный пласт моделей этого типа представляют дрели с функцией шуруповерта.

Дрель аккумуляторная

Какими характеристиками отличаются такие модели?

  • Параметры аккумулятора.
Читайте также:
Средства от вредителей: далеко ходить не надо

Питание влияет на мощность и продолжительность функционирования. Имеют значение быстрота разрядки, вероятность нагрева, масса и размеры, отношение к низкой температуре. Как питающаяся от электричества, беспроводная дрель крайне удобна при монтаже.

Бывает несколько типов: литий-ионные, никель-кадмиевые, никель-металл-гидридные. Первые – с наибольшими емкостью и количеством циклов зарядки-разрядки. Вторые – дешевые, не боятся холода, но и быстро разряжаются. Третьи – самые экологичные и не подвержены саморазряду, стоят прилично.

Имеют значение емкость (потенциал – время работы) и напряжение. Чем они выше, тем лучше для работы.

  • Крутящий момент.

Чем выше усилие двигателя по вращению вала с рабочим органом, тем лучше.

  • Скорость вращения.

Описывает задачи, которые способен выполнять инструмент. Оптимальна не максимальная скорость, а возможность регулирования скорости под конкретные материал и режим работы.

Дрель пневматическая

Дрели пневматические в качестве питания используют сжатый воздух. Это – механизм вращательного действия для осуществления сверлильных работ в любых материалах.

Дрель пневматическая

Воздушная дрель (второе название пневматической) помимо сверления часто используется для других задач. На производстве ее задействуют для рассверливания, раззенковки и развертывания отверстий.

Наиболее используемые не в промышленных условиях дрели – ручные. Они бывают торцевые, угловые и прямые (корпус в виде пистолета).

Основные характеристики пневматических устройств:

  • требуемое давление подаваемого сжатого воздуха;
  • потребляемый расход;
  • возможность реверсивного вращения;
  • тип патрона и максимальный диаметр рабочего инструмента;
  • количество оборотов вала.

Для нее смело можно подбирать набор сверл диаметром до 10 мм, больше – зависит от модели. Рабочее давление – до 7 атмосфер, мощность вращения – до 3000 оборотов в минуту.

Электромагнитная

Если установить дрель на магнитное основание-станину, получится дрель магнитная.

Электромагнитная дрель

Электромагнитная дрель позволяет выполнять не только сверление и обычными сверлами. Ей под силу работа корончатыми сверлами диаметром до 150 мм, нарезку резьбы, зенковку и развертку. Обработка ведется только металла – ввиду магнитного принципа установки. Под дерево такая не подойдет.

Достоинства этой конструкции:

  • пониженный уровень вибрации;
  • самостоятельное прижатие инструмента к обрабатываемой поверхности;
  • хорошая точность выполнения отверстий.

Масса начинается от величины в 10 кг, прямо зависит от объема магнита. Чем больше магнит, тем больше пространственных положений ему под силу.

Для профессиональной работы (чтобы все шло как по маслу и не заклинивало сверло), требуется обычная предварительная подготовка. Выполняется очистка места установки и точная разметка места сверления, проверяется точность и крепления. Проверяется достаточность пространства и запас (если требуется) охладителя.

Бензиновая

Если под рукой нет электричества или оно слишком далеко, очень подойдет бензиновая дрель. Иногда можно услышать ее название как «дрель беспроводная», но фраза больше подходит к аккумуляторному устройству.

Бензиновая дрель

Предназначается для сверление самых различных материалов. Силовая установка — двухтактный ДВС, установка рабочего органа – в зажимаемый ключом патрон. Такая дрель чаще всего большая – отличается размерами от домашних моделей.

Бензиновая схема – для профессиональной дрели. Условия работы – тяжелые: сильная вибрация, отсутствие точной центровки и угла установки, различные пространственные положения. Имеются опции холостого хода, ударный режим, безопасный пуск и регулировка скорости. На всех машинах создается приличная защита от вибрации. Рукоятки покрываются материалом с антискользящим эффектом. Масса – от 4 до 12 кг. Такие машины мощные – до 9 кВт и 3000 оборотов с минуту.

Работа в полевых условиях может вестись по шпалам, камню и бетону. Строительство и ремонт инфраструктуры – ключевой потребитель таких моделей. Высокая развиваемая мощность позволяет выполнять отверстия до 250 мм. Горнодобывающая отрасль задействует ее для закладывания взрывчатки в скальные породы.

Ручная механическая

Дрель ручная — своеобразный «привет» из СССР, где у каждого мастера она была своя. Самая бесшумная схема из возможных, привод – мускульная сила.

Ручная механическая

В качестве строительного инструмента применялась до некоторых пор очень широко. Доступность этого ручного инструмента – высокая, конструкция простая и поддающаяся ремонту в полевых условиях. Как механическая дрель подходит для использования всем мастерам. Материал обработки – дерево и металл, для бетона и камня подходит с некоторыми ограничениями ввиду твердости.

Такая дрель не слишком высокооборотистая, но что-то просверлить или закрутить в домашних условиях хватит.

Какую дрель выбрать и на что обратить внимание

Виды дрелей крайне разнообразны: мастеру может подойти беспроводная дрель или обычная, с питанием от сети.

Основные параметры и критерии для подбора:

  • удобность – в работе это самое важное, иначе мастер будет быстро уставать;
  • функции фиксации кнопок и ограничения глубины сверления;
  • наличие аварийной остановки двигателя – его тормоз;
  • возможность реверсивного движения рабочего органа;
  • лампа подсветки;
  • различные позиции для дополнительной рукоятки;
  • общая комплектация и дополнительные опции – должны соответствовать требуемому для работы;
  • антивибрация – без комментариев.

Впрочем, это не все – больше можно понять из характеристик моделей и того, что требуется для конкретной планируемой работы.

Из чего выбрать – более чем достаточно. Сегодняшний выбор богат на торговые марки: от известных Интерскола и Макиты до слабо изученных и новых ООО и Ltd.

Устройство дрели

Электродвигатель. Коллекторный электродвигатель дрели содержит три основных элемента – статор, якорь и угольные щетки. Статор выполнен из электротехнической стали высокой магнитной проницаемости. Имеет цилиндрическую форму и пазы для укладки статорных обмоток. Статорных обмоток две и расположены они друг напротив друга. Статор жестко крепиться в корпусе дрели.

Читайте также:
Стыковочный профиль для напольных покрытий

Ротор представляет собой вал, на который прессуется сердечник из электротехнической стали. По всей длине сердечника протачиваются канавки, через равное расстояние, для укладки якорных обмоток. Обмотки наматываются цельным проводом с отводами для крепления к коллекторным пластинам. Таким образом, образовывается якорь, разделённый на сегменты. Коллектор находится на хвостовике вала и жестко укреплен на нем. Ротор во время работы вращается внутри статора на подшипниках, которые расположены в начале и конце вала.

По пластинам во время работы двигаются подпружиненные щетки. Кстати, когда проводится ремонт дрели, следует особое внимание уделить именно им. Щетки прессуются из графита, имеют вид параллелепипеда с вмонтированными гибкими электродами.

Регулятор оборотов. Обороты дрели регулирует симисторный регулятор, расположенный в кнопке включения. Надо отметить простую схему регулировки и малое количество деталей. Собран этот регулятор в корпусе кнопки на подложке из текстолита по микроплёночной технологии. Сама плата имеет миниатюрные размеры, что позволило поместить её в корпусе курка. Ключевой момент – это то, что в регуляторе дрели (в симисторе) происходит разрыв и замыкание цепи за миллисекунды. И регулятор никак не изменяет напряжение, которое приходит из розетки ( однако меняется среднеквадратичное значение напряжения, которое показывают все вольтметры измеряющее переменное напряжение ). Точнее, происходит импульсно-фазовое управление. Если кнопка нажата слегка, то время когда цепь замкнута самое маленькое. По мере нажатия, время, когда цепь замкнута, увеличивается. Когда кнопка нажата до предела, время, когда цепь замкнута, максимально или цепь вообще не размыкается.

Более научно это выглядит следующим образом. Принцип работы регулятора основан на изменении момента (фазы) включения симистора (замыкания цепи) относительно перехода сетевого напряжения через ноль (начала положительной или отрицательной полуволны питающего напряжения).

Чтобы легче было разобраться в работе регулятора, построим три временные диаграммы напряжений: сетевого, на управляющем электроде симистора и на нагрузке. После включения дрели в сеть на вход регулятора поступает переменное напряжение (верхняя диаграмма). Одновременно на управляющий электрод симистора подается напряжение синусоидальной формы (средняя диаграмма). В момент, когда его величина превысит напряжение включения симистора, симистор откроется (цепь замкнется) и сетевой ток потечет через нагрузку. После того как величина управляющего напряжения станет ниже пороговой, симистор остается открытым за счет того, что ток нагрузки превышает ток удержания. В тот момент, когда напряжение на входе регулятора меняет свою полярность, симистор закрывается. Далее процесс повторяется. Таким образом, напряжение на нагрузке будет иметь форму как на нижней диаграмме.

Чем больше амплитуда управляющего напряжения, тем раньше включится симистор, а следовательно, больше будет и длительность импульса тока в нагрузке. И наоборот, чем меньше амплитуда управляющего сигнала, тем меньше будет длительность этого импульса. Амплитуда управляющего напряжения управляется переменным резистором соединенным с курком дрели. Из диаграммы видно, что если не сдвигать по фазе управляющее напряжение, диапазон регулирования будет от 50 до 100%. Поэтому, чтобы диапазон расширить, управляющее напряжение сдвигают по фазе, и тогда в процессы нажатия на курок напряжение на выходе регулятора будет изменяться так, как показано на рисунке ниже.

Схема подключения проводов, и в частности схема подключения кнопки дрели, в разных моделях может отличаться. Самая простая схема, и лучше всего демонстрирующая принцип работы, следующая. Один повод из шнура питания подключается к регулятору оборотов.

Чтобы не путаться, важно понять, что регулятор оборотов и устройство управления реверсом – это две разные детали, которые часто имеют разные корпуса.

Единственный провод выходящий из регулятора оборотов подключается к началу первой обмотки статора. Если бы не было устройства реверса, конец первой обмотки соединялся бы с одной из щеток ротора, а вторая щетка ротора соединялась бы с началом второй обмотки статора. Конец второй обмотки статора ведет ко второму проводу шнура питания. Вот и вся схема.

Изменение направления вращения ротора происходит, когда конец первой обмотки статора подключается не к первой, а ко второй щетке, при этом первая щетка подключается к началу второй обмотки статора.

В устройстве реверса такое переключение и происходит, поэтому щетки ротора соединяются с обмотками статора через него. На этом устройстве может быть схема, показывающая, какие провода соединяются внутри.

Черные провода ведут к щеткам ротора (5-й контакт пусть будет первая щетка, а 6-й контакт пусть будет вторая щетка), серые – к концу первой обмотки статора (пусть будет 4-й контакт) и началу второй (пусть будет 7-й контакт). При положении переключателя изображенном на фото, замкнуты конец первой обмотки статора с первой щеткой ротора (4-й с 5-м), и начало второй обмотки статора со второй щеткой ротора (7-й с 6-м). При переключении реверса во второе положение, соединяются 4-й с 6-м, и 7-й с 5-м.

Конструкция регулятора оборотов электродрели предусматривает подключение конденсатора и подключение к регулятору обоих проводов идущих от розетки. Схема на рисунке ниже, для лучшего понимания, чуть упрощена: нет устройства реверса, ещё не показаны обмотки статора, к которым и подключаются провода от регулятора (см. схемы выше).

Читайте также:
Цементная плитка: особенности и применение в интерьере

В случае описываемой электродрели, используется только два нижних контакта: крайний левый и крайний правый. Конденсатора нет, а второй провод сетевого шнура подключается прямо к статорной обмотке.

Редуктор. Редуктор дрели предназначен для уменьшения оборотов сверла и увеличения крутящего момента. Чаще встречается шестеренчатый редуктор с одной передачей. Встречаются дрели и с несколькими передачами, например двумя, при этом сам механизм чем-то напоминает коробку передач автомобиля.

Ударное действие дрели. Некоторые дрели имеют ударный режим, для долбления отверстий в бетонных стенах. Для этого сбоку большой шестеренки ставится волнистая “шайба”, и такая же “шайба” напротив.

При сверлении с включенным режимом удара, когда сверло упирается, например, в бетонную стену, волнистые “шайбы” соприкасаются и за счет своей волнистости имитируют удары. “Шайбы” со временем стираются, и требую замены.

Как пользоваться дрелью- шуруповертом. Пошаговая инструкция. Фото автора + Видео.

Оглавление:

  • Комплектация инструмента
  • Процедура зарядки аккумуляторной батареи
  • Биты – насадки
  • Установка крутящего момента
  • Направление оборотов патрона
  • Советы при работе с дрелью – шуруповертом

Аккумуляторная дрель-шуруповерт – это инструмент, который обязательно должен присутствовать в рабочем наборе любого домашнего мастера. Его многофункциональность позволяет с легкостью выполнять работы как по закручиванию, так и по выкручиванию различных видов крепежа (шурупов, саморезов, винтов), а также сверлению отверстий.

Давайте рассмотрим, как же работает дрель-шуруповерт и разберемся в насадках и приспособлениях.

Комплектация инструмента

Обычно такой инструмент продается в специальных чемоданчиках, где для каждой детали предназначено свое место.

Сама дрель-шуруповерт состоит из основного инструмента и съемного аккумулятора, который подзаряжается от бытовой электрической сети.

Для зарядки используется специальное зарядное устройство, которым комплектуется набор.

Процедура зарядки аккумуляторной батареи

Необходимо вставить батарею в устройство, соблюдая при этом полярность (соответствующие знаки «+» и «-» проставлены и на батарее, и на устройстве), т.е. плюс совмещается с плюсом, а минус – с минусом.

Светящийся красный диод на панели устройства показывает что процесс зарядки идет. Длится эта процедура от 3 до 5 часов.

Аккумуляторная батарея имеет защиту от перезарядки, поэтому ее можно оставлять в устройстве и на большее время, но не более чем на 24 часа.

В процессе подзарядки батарея и само устройство могут нагреваться, что не является показателем неисправности.

Биты – насадки

В комплекте с шуруповертом идут несколько видов бит с разной формой рабочей кромки.

Биты с прямой кромкой предназначены для работы с крепежом, имеющим одну прорезь (шлиц). В зависимости от ее длины и глубины выбирается подходящая бита.

Аналогично подбирается и форма крестообразной биты – здесь учитывается ширина прорези и размеры самой шляпки крепежа. Для надежной работы кромка биты должна плотно входить в шлицы, иначе есть вероятность «слизывания» граней шлицев.

Для крепления биты в патрон применяется специальная насадка с намагниченным держателем, который не дает конструкции распадаться и надежно удерживает биту в самых разных положениях.

Чтобы закрепить насадку с битой нужно отвернуть подвижную часть патрона.

Вставить насадку и завернуть патрон до упора.

Бывают и очень удобные двусторонние биты, которые можно закреплять в патроне без насадки.

Установка крутящего момента

Дрель имеет регулирующее кольцо для установки крутящего момента, на котором нанесены его значения.

Это нужно для того, чтобы выставить наиболее подходящее значение при работе с материалами, имеющими различную твердость.

Например, для закручивания саморезов в гипсокартон (при небольшом усилии) подойдет диапазон значений 2-4, а для твердого дерева крутящий момент можно выставить на максимальную цифру на кольце.

Такая регулировка помогает избежать быстрого повреждения шлицев крепежа.

Во время работы можно менять частоту оборотов, увеличивая или уменьшая силу надавливания на курок инструмента.

Это позволяет вовремя остановить работу инструмента при полном закручивании самореза или винта.

Направление оборотов патрона

В конструкции дрели – шуруповерта имеется переключатель толкательного типа с помощью которого можно менять направление оборотов патрона для закручивания или выкручивания крепежа.

С обеих сторон инструмента возле этого переключателя есть обозначение направления. Нажав на переключатель, можно выполнить реверс.

Нужно помнить, что менять направление оборотов можно только при полной остановке электродвигателя.

В среднем положении переключатель блокирует работу инструмента. Такая блокировка используется на время замены бит или сверл.

При необходимости патрон дрели-шуруповерта можно заменить. Надо иметь в виду, что он фиксируется винтом с левой резьбой и значит откручивать его нужно по часовой стрелке.

Доступ к этому винту можно получить через фронтальную часть патрона.

В инструментальный комплект также входит набор сверл разного диаметра. Все они предназначены для работы в относительно мягких материалах.

Зажимаются сверла в патроне аналогично насадке с битой.(см. фото выше)

Для ухода за инструментом достаточно протереть его корпус влажной тканью и затем высушить, нельзя использовать бытовую химию и растворители.

Не допускается заморозка аккумуляторной батареи.

Советы при работе с дрелью – шуруповертом

Перед началом работ следует убедиться в исправности всех частей инструмента;

После длительного перерыва в работе аккумуляторная батарея все равно разряжается, в этом случае следует подзарядить ее;

Необходимо убедиться, что в местах сверления не проходит электрический кабель и не заложены трубы водо- и газопровода;

Читайте также:
ТОП-13 креативных домов: Дома с приключениями – лучшие гениальные проекты архитекторов +Фото и Видео

При работе инструмента необходимо избегать частого торможения электродвигателя, это может вывести из строя аккумуляторную батарею;

Внимательно отнеситесь к проверке полярности при подключении к зарядному устройству;

Первая зарядка аккумуляторной батареи может длиться до 12 часов;

Избегайте попадания влаги на корпус инструмента;

Устройство и принцип работы доменной печи

Выплавка чугуна в промышленных масштабах невозможна без габаритных, сложных и мощных печей. Доменная печь – вертикальное сооружение шахтного типа, в котором железную руду переплавляют в полезный металл. Устройство доменной печи подразумевает непрерывную работу конструкции в течение 3-12 лет, вплоть до капитального ремонта.

Рисунок 1. Доменная печь

Устройство домны

Современная печь – это огромная конструкция весом до 35000 т и высотой до 40 м. Чтобы многолетняя выплавка без простоев была возможной, печь должна быть прочной и надёжной. Снаружи устройство покрыто стальным кожухом – основа облицована толстыми листами (до 4 см).

Изнутри расположена огнестойкая футеровка. Она нуждается в постоянном охлаждении, поэтому внизу монтируют металлоёмкости, в которых циркулирует вода. Поскольку жидкости нужно очень много, иногда применяют охлаждение испарением. Суть метода – в испарении кипящей воды, активно поглощающей при этом тепловую энергию.
*

Рисунок 2. Устройство доменной печи

Печь представляет собой сооружение, состоящее из множества элементов. Основные представлены:

  • колошником (колосником);
  • распаром;
  • шахтой;
  • горном;
  • заплечиками.

Колошник

Это верхний элемент, который служит для загрузки сырья (шихты) и отвода отработанных газов. Главная часть колошника – засыпной агрегат. В большинстве случаев аппараты для засыпки шихты двуконусные. Между засыпками оба конуса прикрыты. После подачи сырья меньший элемент опускается, и железная руда попадает в больший. Как только набирается необходимая порция, малый конус закрывается, из большого руда попадает в печь. После этого герметизируется и крупное устройство.

Более продвинутые домны имеют улучшенную конструкцию колошника. Роль большого конуса играет вращающийся желоб с регулируемым углом наклона. Благодаря этому возможна засыпка сырья с любой стороны.

Колошник служит и газоотводом. В процессе выплавки образуется огромное количество газа. Вместе с ним удаляется и железосодержащая пыль, которую улавливают газоочистители.

Рисунок 3. Схема доменного производства

Шахта

Шахта занимает большую часть печного пространства. Конструкция, расширяющаяся книзу, представляет собой усечённый конус. Благодаря этому подача шихты происходит равномерно. Доменная печь – сооружение вертикальное и достаточно высокое. Это необходимо для обеспечения хим- и термообработки сырья нагретыми газами.

Распар

Элемент в форме цилиндра расположен в средней части рабочей доменной зоны. Для распара характерен наибольший диаметр. Назначение конструкции – увеличение печного пространства и ликвидация ненужного сырья. Здесь образуется пустая порода.

Заплечики

Укороченный конусообразный вариант распара – усечённый компонент обращён широкой частью вверх. С помощью заплечиков снижают объём выплавляемой шихты при производстве чугуна.

Основная часть, в которой и происходит выплавка металлов. Здесь горит кокс и образуется газ, накапливается шлак и чугун и происходит регулярный выпуск жидкого металла из конструкции. Состоит горн из фурменной зоны и металлоприёмника. Через фурмы, посредством воздухонагревателя и кольцевого воздуховода, в печь поступает горячий воздух. Он необходим для горения топлива. Дно металлоприёмника называется лещадь.

Внизу горна находятся шлаковые и чугунные летки – отверстия, через которые проходит расплавленный металл. После выпуска чугуна отверстие закрывают с помощью поршневого механизма огнеустойчивой массой.

Шлаковые отверстия находятся на 1,5-2 м выше чугунных леток. Их закрывают с помощью стальных штопоров с наконечниками. От чугуна шлак отделяется посредством агрегата, расположенного на печном желобе. Обе составляющие подаются в специальные ковши.

Всё это гигантское сооружение имеет огромную массу. Такой вес необходимо передавать грунту равномерно. Поэтому домну устанавливают на массивном бетонном фундаменте, толщина подошвы которого может достигать 4 м. Подошва служит опорой колоннам, на которые, в свою очередь, опираются металлоконструкции. Верхнюю фундаментную часть выполняют из жаростойкого бетона в формате монолитного цилиндра.

Давление огромной массы на грунт компенсируется устройством мощного фундамента

В таблице представлена взаимосвязь размеров некоторых современных печей.

Размеры, мм Полезный объём домны, м3
2000 3000 5000
Диаметр:
колошника 7300 8200 11200
распара 10900 12900 16300
горна 9750 11700 14900
Высота:
шахты 18200 20100 19500
горна 3600 3900 4500
полезная 29200 32200 32200
полная 32350 34650 36900

Дополнительные печные элементы

Функционирование печи требует работы вспомогательных устройств. Среди них:

  • воздухонагреватели; крупные элементы башенного типа располагают рядом с печью; в них поступает колошниковый газ, который затем сгорает; благодаря этому образуется ещё более горячий газ, посредством сложной системы нагревающий воздух; последний – нагретый до температуры, как минимум, 1000 градусов – идёт в ход для выплавки чугуна;
  • воздуходувные машины; сжатый воздух необходим для топливного горения; в печь воздух поступает благодаря устройствам, образующим давление порядка 25 МПа;
  • устройства для подъёма и засыпки шихты;
  • газоочистители для очистки колошниковых газов;
  • прочие вспомогательные устройства – например, мостовые краны, которыми оборудованы литейные дворы.

Рисунок 4. Пример современной доменной печи

Современные печи оснащаются системами автоматики. Компьютеризация позволяет контролировать и регулировать основные параметры, связанные с функционированием домны. Под контролем уровень засыпки сырья, давление газа, температура дутья и т. п.

Современные домны даны на откуп автоматике. Компьютер контролирует основные производственные процессы

По какому принципу работает доменная печь?

Принцип работы доменной печи основан на сложных физико-химических процессах. Выделяют такие операции:

Читайте также:
Советы по остеклению веранды, выбор материалов и методов

  • сгорание топлива;
  • восстановление железа;
  • разложение известняка на окись кальция и угольный ангидрид;
  • насыщение железа углеродом;
  • плавка металла;
  • плавление шлака и др.

Рисунок 5. Производство чугуна с химической точки зрения

В самом общем смысле доменная плавка – это производство чугуна из железорудного сырья. Главные материалы, с помощью которых возможна выплавка чугуна:

  • топливо – кокс;
  • железная руда – сырьё, из которого выплавляют чугун;
  • флюс – спецдобавки из песка, известняка и некоторых других материалов.

В печи шихта попадает в виде мелкопородных сплавленных кусков – окатышей или агломератов. В качестве рудного вещества могут выступать марганцевые руды или различные вариации железняка. Сырьё засыпают в колошник слоями, чередуя с пластами флюса и кокса.

Назначение флюса – отделение чугуна от примесей и пустой породы (шлака)

Шлак всплывает на поверхности раскалённого чугуна. Примеси сливают до того, как жидкий металл застынет.

Подача сырья, как и работа печи, должна быть непрерывной. Постоянство процесса обеспечивают специальные транспортёры. Попадая через описанные элементы в горн, шихта проходит через ряд технологических процессов.

Рисунок 6. Схема домны

Сгорающий кокс даёт требуемую температуру, которая не должна опускаться ниже 2000 градусов. Горение способствует соединению кислорода и каменного угля. Параллельно образуется углекислый газ. Под влиянием высокой температуры последний становится оксидом углерода. Благодаря этому восстанавливается железо.

Восстановление железа – один из важнейших производственных этапов. Без этого процесса невозможно обретение металлом необходимой прочности.

Чугун становится таковым после того, как железо пройдёт через расплавленный кокс. Чтобы результат стал возможным, железо должно насытиться углеродом. К чугунам относят сплавы, в составе которых на долю углерода приходится 2-5%.

После того, как готовый металл накопился в горне, его выпускают через летки. Через верхнее отверстие сначала выпускают шлак, а после – через нижнее – чугун. Последний сливается по каналам в ковши и отправляется на последующую обработку.

Заключение

Доменная печь – одна из самых важных составляющих чёрной металлургии. В современных реалиях домны обычно «встроены» в металлургические комбинаты. Средняя печь способна ежедневно выдавать около 12000 т чугуна, расходуя при этом приблизительно 20000 т исходного сырья.

Для чего нужна доменная печь? Конструкция доменной печи, принцип работы и устройство

Домна, или доменная печь – это сложный комплекс технологического оборудования, используемый в металлургической промышленности для получения черного металла. Фактически, это большое сооружение, которое включает в себя не только печь, но и вспомогательные узлы.

  • Принцип работы
  • Фото доменной печи
  • Кто изобрел?
  • Доменный процесс
  • Как работает домна?
  • Схемы доменной печи
  • Устройство домны
  • Разряды ремонта домны
  • Системы и оборудование
  • Кауперы
  • Колошниковый аппарат
  • Скип
  • Фурмы и летки
  • Как сделать доменную печь своими руками?
  • Нюансы
  • Инструменты и материалы
  • Пошаговая инструкция
  • Особенности конструкции
  • Стоимость на примере КПД №7
  • Вывод

Для чего нужна доменная печь? Цель у нее одна – получение чугуна, который будет использоваться в металлургии для изготовления машин, оборудования и прочих металлсодержащих изделий.

Принцип работы

Принцип работы доменной печи состоит в следующем: в приемную камеру загружается рудная шихта с коксом, известняковым флюсом. В нижней части осуществляется периодический выпуск чугуна/ферросплавов и отдельно расплава шлака. Так как при выпуске уровень материала в домне понижается, требуется одновременная загрузка новых партий шихты.

Процесс работы постоянный, горение поддерживается при контролируемой подаче кислорода, что обеспечивает большую эффективность.

Конструкция доменной печи обеспечивает непрерывный процесс переработки руды, срок эксплуатации домны составляет 100 лет, капитальный ремонт проводится каждый 3-12 лет.

Фото доменной печи

Кто изобрел?

Это позволило сильно снизить расход кокса более, чем на треть и повысить эффективность работы печи. До этого первые доменные печи фактически были сыродутными, то есть в них вдувался не обогащенный и не подогретый воздух.

Использование кауперов, то есть регенеративных воздухонагревателей, позволило не только повысить эффективность домны, но и снизить или вовсе исключить закозление, что наблюдалось при нарушениях технологии. Можно смело утверждать, что это изобретение позволило довести процесс до совершенства. Современные домны работают именно по этому принципу, хотя их управление сегодня автоматизировано и обеспечивает большую безопасность.

Доменный процесс

Современные печи для плавки чугуна обеспечивают примерно 80 % от общего количества чугуна, с разливочных площадок он сразу подается в электроплавильные либо мартеновские цеха, где и происходит переделка черного металла в сталь с требуемыми качествами.

Из чугуна получают чушки, отправляемые затем производителям для отливки их в вагранках. Для слива шлака и чугуна используются специальные отверстия, называемые летки. Однако в современных печах применяются не отдельные, а один общий леток, разделяемый специальной жароупорной плитой на каналы для подачи чугуна и шлака.

Как работает домна?

Доменный процесс полностью зависит от избытка углерода в полости печи, он заключается в термохимических реакциях, протекающих внутри при загрузке всех компонентов и их нагреве.

Температура в доменной печи может составлять 200-250°С непосредственно под колошником и до 1850-2000°С в активной зоне – распаре.

Читайте также:
Украшение интерьера настенным искусством

При подаче в печь горячего воздуха и розжиге кокса в домне повышается температура, начинается процесс разложения флюса, в результате чего повышается содержание углекислого газа.

При понижении столба материала в шихте происходит восстановление монокисла железа, в нижней части столба из FeO восстанавливается чистое железо, стекающее в горн.

По мере стекания железо активно контактирует с углекислым газом, происходит насыщение металла и придание ему требуемых свойств. Общее содержание углерода в железе может составлять от 1,7%.

Схемы доменной печи

Схемы доменной печи в разрезе (разные варианты):

Устройство домны

Конструкция домны очень сложная, это большой комплекс, который включает в себя следующие элементы:

  • зона горячего дутья;
  • зона плавления (сюда входят горн и заплечики);
  • распар, то есть зона, где происходит восстановление FeO;
  • шахта, где происходит восстановление Fe2O3;
  • колошник с предварительным нагревом материала;
  • загрузка шихты и кокса;
  • доменный газ;
  • зона, где находится столб материала;
  • выпуски для шлака и жидкого чугуна;
  • сбор для отходящих газов.

Высота доменной печи может достигать 40 м, вес – до 35 000 тон, вместимость рабочей зоны зависит от параметров комплекса.

Точные значения зависят от загрузки предприятия и его назначения, требований к объемам получаемого металла и прочих параметров.

Более подробный вариант устройства:

Разряды ремонта домны

Для поддержания рабочего состояния домны регулярно проводится капитальный ремонт (каждый 3-15 лет). Он разделяется на три вида:

  1. Первый разряд включает в себя работы по выпуску продуктов плавления, осмотру оборудования, занятого в технологическом процессе.
  2. Второй разряд – это полная замена элементов оборудования, подлежащего средним ремонтным работам.
  3. Третий разряд требует полной замены устройства, после чего выполняется новая засыпка сырья с правкой колошников.

к содержанию ↑

Системы и оборудование

Доменная печь – это не только установка для получения чугуна, но и многочисленные вспомогательные узлы. Это система подачи шихты и кокса, отвод шлака, расплавленного чугуна и газов, система автоматического управления, кауперы и многое другое.

Принципы работы печи остались такими же, как и столетия назад, но современные компьютерные системы и автоматизация производства сделали домну более эффективной и безопасной.

Кауперы

Современное устройство доменной печи предполагает использование каупера для нагрева подаваемого воздуха. Это установка циклического действия из жаростойкого материала, которое обеспечивает нагрев насадки до 1200°С.

Каупер включает при остывании насадки до 800-900°С, что позволяет обеспечить беспрерывность процесса, снизить расход кокса и повысить общую эффективность конструкции.

Ранее такое устройство не применялось, но начиная с 19 в. оно является обязательно частью домны.

Количество батарей кауперов зависит от размеров комплекса, но обычно их не менее трех, что делается с расчетом на возможную аварию и сохранение работоспособности.

Колошниковый аппарат

Колошниковый аппарат – эта часть является наиболее ответственной и важной, включающей в себя три газовых затвора, действующих по согласованной схеме.

Цикл работы этого узла выглядит следующим образом:

  • в исходном положении конус поднят, он преграждает выход, нижний конус опущен;
  • скип загружает в колошник шихту;
  • вращающаяся воронка поворачивается и пропускает сырье через окна на малый конус;
  • воронка возвращается в исходное положение, закрывая окна;
  • малый конус опускается, загрузка проходит в межконусное пространство, после чего конус поднимается;
  • большой конус принимает исходное положение, выпуская шихту в полость домны для переработки.

к содержанию ↑

Скипы – это специальные подъемники шихты. При помощи таких подъемников калошей из скиповой ямы захватывается сырье, подаваемое наверх по наклонной эстакаде.

Затем калоши опрокидываются, подавая шихту в загрузочную область, и возвращаются вниз за новой порцией. Процесс этот сегодня осуществляется автоматически, для управления используются специальные компьютеризированные узлы.

Фурмы и летки

Сопло фурмы печи направлено в ее полость, через него можно наблюдать течение процесса плавки. Для этого через специальные воздуховоды монтируются гляделки с жаростойкими стеклами. На срезе давление может достигать значения в 2,1-2,625 МПа.

Летки используются для слива чугуна и шлака, сразу после выпуска они плотно запечатываются специальной глиной. Раньше использовались пушки, которые выстраивали пластичным глиняным ядром, сегодня применяются дистанционно управляемые пушки, которые могут подходить к конструкции вплотную. Такое решение дало возможность снизить травматичность и аварийность процесса, сделать его более надежным.

Как сделать доменную печь своими руками?

Нюансы

Производство чугуна является высокорентабельным бизнесом, но наладить изготовление черного металла без серьезных финансовых инвестиций невозможно. Доменная печь своими руками в «кустарных условиях» – это просто нереализуемо, что связано со многими особенностями:

  • крайне высокая стоимость домны (такие расходы могут себе позволить исключительно крупные комбинаты);
  • сложность конструкции, несмотря на то, что чертеж доменной печи можно найти в свободном доступе (выше схемы), собрать полноценный агрегат для производства чугуна не получится;
  • физлица и ИП не могут заниматься деятельностью по изготовлению чугуна, на это просто никто не выдаст лицензию;
  • залежи сырья для черной металлургии практически исчерпаны, окатышей или агломерата в свободной продаже нет.

Но в домашних условиях можно собрать имитацию печи (мини-доменную печь), при помощи которой можно плавить металл.

Но работы эти требуют максимального внимания и крайне не рекомендуются при отсутствии опыта. Зачем может потребоваться изготовление подобной конструкции? Чаще всего – это обогрев для теплицы или дачи с максимально эффективно используемым топливом.

Читайте также:
Формы для пеноблоков: изготовление своими руками

Инструменты и материалы

Для изготовления конструкции в домашних условиях, надо приготовить:

  • металлическая бочка (можно заменить на трубу с большим диаметром);
  • два отрезка трубы круглого сечения с меньшим диаметром;
  • отрезок швеллера;
  • листовая сталь;
  • уровень, ножовка по металлу, рулетка, молоток;
  • инвертор, набор электродов;
  • кирпичи, глиняный раствор (необходимы для фундамента конструкции).

Все работы надо проводить только на улице, так как процесс достаточно грязный и требующий наличия свободного пространства.

Пошаговая инструкция

  1. На приготовленной заготовке в виде бочки срезается верх (его следует оставить, так как он понадобиться дальше).
  2. Из стали вырезается круг с диаметром, меньшим чем диаметр бочки, в нем делается отверстие для трубы.
  3. Труба аккуратно приваривается к кругу, внизу сваркой крепятся отрезки швеллера, которые будут придавливать топливо во время работы печи.
  4. Крышка печи изготавливается из отрезанного ранее дна бочки, в котором делается отверстие для закладного люка с дверкой. Также необходимо сделать дверку, через которую будут удаляться остатки золы.
  5. Печь обязательно устанавливается на фундамент, так как в процессе работы она очень сильно нагревается. Для этого сначала устанавливается бетонная плита, затем выкладывается несколько рядов из кирпича, образующих углубление в центре.
  6. Для отвода продуктов сгорания монтируется дымоходная труба, диаметр прямой части будет больше, чем диаметр корпуса печи (требуется для лучшего отвода газов).
  7. Отражатель не является обязательным элементом конструкции, но его использование позволяет повысить КПД печи.

к содержанию ↑

Особенности конструкции

Особенностями такой самостоятельно изготовленной печи являются:

  • уровень КПД хороший;
  • есть возможность работы в автономном режиме до 20 часов;
  • в печи происходит не активное горение, а тление с постоянным выделением тепла.

Главным отличием «бытовой» доменной печи будет ограничение доступа воздуха к камере сгорания, то есть тление дров или угля будет происходит при низком уровне кислорода. По схожему принципу работает и промышленная домна, но бытовая применяется только для отопления, плавить металл в ней нельзя, хотя температура внутри камеры будет достаточной.

Стоимость на примере КПД №7

Изготовление доменных печей – это ресурсозатратный и дорогой процесс, который нельзя поставить на поток. Так как домны применяются исключительно в промышленности, их проектирование и сборка осуществляются под конкретный металлургический комплекс, включающий в себя многие объекты и узлы внутренней инфраструктуры. Такая ситуация наблюдается не только в РФ, но и в других странах мира, имеющих собственные объекты металлургии.

Стоимость изготовления и монтажа доменной печи достаточно высокая, что связано со сложностью выполнения работ. Примером может случить большой доменный комплекс №7 под названием «Россиянка», установленный в 2011 году. Его стоимость составила 43 млрд. рублей, к производству были привлечены лучшие инженеры РВ и стран зарубежья.

Комплекс включает в себя следующие узлы:

  • приемное устройство для руды;
  • приточные станции бункерной эстакады и центрального узла;
  • бункерная эстакада;
  • компрессорная станция (установлена на литейном дворе);
  • установка для вдувания пылеугольного топлива;
  • утилизационная ТЭЦ;
  • центр управления и административный корпус;
  • литейный двор;
  • домна;
  • воздухонагревательные блоки;
  • насосная станция.

Новый комплекс обеспечивает производство более 9450 тонн чугуна в сутки, полезный объем печи равен 490 куб.м, а рабочей – 3650 куб.м. Конструкция домны обеспечивает безотходное и экологически чистое производство чугуна, в качестве побочных продуктов получают доменный газ для ТЭЦ и шлак, используемый в дорожном строительстве.

Вывод

Домна – металлургическое оборудование, позволяющее получить чугун посредством переработки железной руды в промышленных масштабах.

Особенность технологии обеспечивает не только высокое качество получаемой продукции, но и экономный расход кокса. В процессе производства можно контролировать условия плавки, применяя для этого компьютеризированные системы и получая продукт со строго заданными свойствами.

Доменная печь

Доменная печь после многочисленных преобразований и модернизаций на современном этапе представляет собой конструкцию для получения чугуна как основного ингредиента сталелитейной промышленности.

Устройство доменной печи позволяет вести непрерывную плавку до капитального ремонта, который проводится с периодичностью один раз в 3-12 лет. Остановка процесса приводит к образованию сплошной массы из-за спекания компонентов (закозления). Для ее извлечения необходима частичная разборка агрегата.

Рабочий объем современной доменной печи достигает 5500 м3 при высоте 40 м. Она способна выдать около 6000 т чугуна за одну плавку. А специальное оборудование, обслуживающее системы, расположенные вокруг, занимает несколько десятков гектар земли.

Доменная печь используется для производства литейного чугуна, который в дальнейшем проходит плавку для получения различных марок чугунов или отправляется на восстановление для получения конструкционных сталей.

Большая потребность в металле совпала по времени с этапом электрификации и механизации производства. В связи с этим успехи черной металлургии связаны с началом использования электроприводов, электрических систем автоматического управления на всех этапах производственного процесса.

Устройство доменной печи

На заре черной металлургии плавку болотной руды проводили в домнице – это мини домна, воздух в которую поступал от мехов. А обогащение железа углеродом происходило от древесного угля. Объемы выплавляемого металла таким способом были невелики и отличались периодичностью.

Конструкция доменной печи

Строение доменной печи напоминает шахту. Ее диаметр в три раза меньше высоты. Монтаж высотной конструкции осуществляется на бетонном фундаменте толщиной 4 м. Необходимость в таком массивном фундаменте возникает из-за массы домны, которая более 30 000 т.

Читайте также:
Средства от вредителей: далеко ходить не надо

На фундаментной плите закрепляются колонны и цельный (монолитный) цилиндр, которые изготавливаются и термостойкого бетона. Внутреннее пространство конструкции обложено огнеупорными материалами, а верхняя часть шамотом. В районе заплечников, где температура достигает 2000°С — графитированными материалами, а под ванной с чугуном — футеровка из глинозема. Также на фундаменте монтируется печной горн.

Нижняя часть доменной печи, где температура максимальна, оборудуется холодильниками с водяным охлаждением.Для удержания собранной огнеупорной конструкции, с внешней стороны доменная печь заключена в металлическую рубашку толщиной 40 мм.

Процесс восстановления железа происходит из руды в среде известнякового флюса при высокой температуре. Температура плавления достигается горением кокса. Для поддержания горения необходим воздух, поэтому в домне установлены 4 — 36 фурм или леток.

Большой внутренний объем нуждается в больших объемах воздуха, которые подают турбинные нагнетатели. Чтобы не снижать температурный, режим воздух перед подачей подогревается.

Схематически доменная печь выглядит следующим образом.

Схема расположения оборудования для доменного производства

Состав конструкции производства литья:

  1. шихта (руда и известняк);
  2. коксовый уголь;
  3. загрузочный подъемник;
  4. колошник, предотвращающий попадание газов из домны в атмосферу;
  5. слой загруженного кокса;
  6. шихтовый слой;
  7. воздушные нагнетатели;
  8. отводимый шлак;
  9. литьевой чугун;
  10. емкость для приема шлака;
  11. приемный ковш для расплава;
  12. установка типа Циклон, очищающая от пыли доменный газ;
  13. кауперы, регенераторы газов;
  14. дымоотводящая труба;
  15. воздухоподвод в кауперы;
  16. угольный порошок;
  17. печь для спекания кокса;
  18. емкость для хранения кокса;
  19. отведение колошникового газа высокой температуры.

Доменная печь обслуживается вспомогательными системами.

Колошник – это затвор домны. От его исправной работы зависит экологическая обстановка вокруг производства.

  1. воронка приемная;
  2. воронка маленького конуса, вращающаяся;
  3. конус маленький;
  4. межконусное пространство;
  5. конус большой;
  6. скип.

Принцип работы колошника следующий:

  • Большой конус опущен, а малый поднят. Окошки во вращающейся воронке перекрыты.
  • Скип осуществляет загрузку шихты.
  • Поворачиваясь, воронка открывает окна, и шихта осыпается на малый конус 3. затем возвращается на место.
  • Конус поднимается, тем самым препятствует выходу доменных газов.
  • Конус опускается для передачи шихты в межконусное пространство, затем поднимается на исходную позицию.
  • Конус опускается, а вместе с ним шихта загружается в доменную шахту.

Такая дозированная подача обеспечивает послойное распределение материалов.

Скип – черпак, при помощи которого осуществляется загрузка. Она выполняются по конвейерной технологии. Воздушные нагнетатели – летки и фурмы осуществляют подачу воздуха в доменную шахту под давлением 2-2,5 МПа.

Фурма и чугунная летка

Кауперы служат для нагревания подаваемого воздуха. В регенераторах он подогревается доменными газами, снижая тем самым энергетическую нагрузку на агрегат. Воздух нагревается до 1200°С и подается в шахту. При снижении температуры до 850°С подача прекращается, возобновляется цикл нагрева. Для бесперебойной подачи горячего воздуха устанавливается несколько регенераторов.

Принцип работы домны

Для получения чугуна необходимы следующие ингредиенты: шихта (руда, флюс, кокс), высокая температура, постоянная подача воздуха для обеспечения непрерывного горения.

Термохимические реакции

Восстановление железа из окислов путем ступенчатой химической реакции:

Получение необходимого количества углекислого и угарного газа обеспечивает горение кокса:

Для отделения железа от примесей используется известняковый флюс. Химические реакции, образующие шлак:

Принцип работы доменной печи таков. После загрузки доменную печь начинают разжигать газом. По мере повышения температуры подключается каупер и начинается продувка воздухом. Кокс – топливо для доменной печи – начинает интенсивнее гореть, и температура в шахте значительно увеличивается. При разложении флюса образуется большое количество углекислого газа. Угарный газ в химических реакциях выступает восстановителем.

Схема производства чугуна

После сгорания кокса и разложения флюса столб шихты опускается, сверху добавляется очередная порция. Снизу в самой широкой части шахты происходит полное восстановление железа при температурах 1850°С — 2000°С. Затем оно стекает в горн. Здесь происходит обогащение железа углеродом.

Температура в доменной печи изменяется в сторону увеличения по мере опускания шихты. Процесс восстановления протекает при 280 °С, а плавка происходит после 1500 °С.

Разлив расплава происходит в два этапа. На первом через летки сливается шлак. На втором через чугунные летки сливается чугун. Больше 80% выплавляемого чугуна идет на производство стали. Из остального чугуна отливают в опоках болванки.

Работает доменная печь непрерывно. От загрузки шихты до получения сплава проходит 3-20 дней — все зависит от объема печи.

Обслуживание и ремонт доменной печи

Любому оборудованию, работающему в круглосуточном режиме, требуется постоянное обслуживание. Регламенты закладываются в технический паспорт оборудования. Несоблюдение графика технического обслуживания влечет за собой сокращение срока эксплуатации.

Работы по техническому обслуживанию доменных печей делятся на периодические и капитальные ремонты. Периодические работы проводятся без остановки рабочего процесса.

Капитальный же ремонт по объему выполняемых работ делится на три разряда. Во время первого разряда производится осмотр всего оборудования, при этом из шахты извлекаются расплавы. Во время второго разряда производится ремонт футеровки, замена вышедших из строя элементов оборудования. При третьем разряде производится полная замена агрегата. Обычно такой ремонт совмещают с модернизацией или реконструкцией домны.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: